Расчет рамочной антенны
Эра трансляции аналоговых сигналов в телевидении закончилась. Современные научные разработки полностью заменяют старые технологии.
Люди, приобретая новое оборудование, вынуждены мастерить антенны для цифрового телевидения своими руками различными способами или покупать готовые промышленные образцы.
Хочу обратить внимание, что антенны для цифрового ТВ DVB T2 совсем не сложно сделать самостоятельно. Я специально проверил четыре схемы, учитывающие разные условия проживания людей. Предлагаю вам их для ознакомления. Смотрите мои фото и доступные чертежи сборки.
Как работает цифровая антенна для телевизора: объясняю просто
Перед тем как заняться сборкой любой из четырех моделей приемных антенн следует хорошо понять те процессы, которые в них должны протекать.
Электромагнитные волны распространяются во все стороны горизонта от генератора передатчика электрических сигналов, установленного на телебашне.
Они обладают достаточной мощностью для своей зоны покрытия, но с увеличением расстояния их сигнал ослабевает. На его величине также сказывается рельеф местности, различные электрические и магнитные препятствия, состояние атмосферы.
В вибраторе, сориентированном перпендикулярно движению электромагнитной волны, по законам индукции наводится напряжение. Положительная и отрицательная полуволна гармоники создают свой знак.
Напряжение достигает свое максимальное значение — амплитуду в точках времени, соответствующей ¼ и ¾ периода или 90 и 270 градусов от синусоиды напряженности электромагнитной волны.
Любую форму и размеры активных вибраторов создают для наиболее эффективного наведения напряжения с минимальными потерями энергии. Учет положения этих точек рассчитывают по длине волны или частоте гармоники.
Напряжение, замкнутое на внутреннее сопротивление телевизионного приемника, вырабатывает в созданном контуре электрический ток. Его форма и направление изменяются и пропорционально повторяют сигналы передатчика на активной нагрузке.
За счет использования различных видов цифровой модуляции на стороне передатчика происходит прием и обработка сигналов информации внутри схемы телевизионного приемника.
Более глубоко рассматривать вопрос, как работает цифровая антенна для телевизора при ее создании, дальше не стану.
Какие технические характеристики антенны определяют качество приема ТВ сигнала
Антенну относят к обратимым устройствам потому, что она одинаково работает на стороне передатчика и приемника. При анализе характеристик используют ее включение в качестве генератора.
Для эффективного приема цифрового сигнала необходимо учесть, что на стороне генератора излучатель электромагнитных волн можно расположить под любым углом к горизонту, но, законодательно принято только два направления: горизонтальное и вертикальное.
Наша задача — повторить эту ориентацию для собственного телевизора.
Направление поляризации и другие данные передачи цифровых сигналов можно узнать на сайте оператора через поисковую систему.
Заходим на сайт, выбираем необходимые сведения.
Нас, в первую очередь, должны интересовать 3 характеристики:
- номер канала и его частота, для которой будем создавать антенну по строгим размерам;
- радиус зоны обслуживания передатчика, влияющий на качество сигнала и выбор конструкции вибраторов;
- направление поляризации.
Дальность расположения телевизора от передающей телебашни сильно влияет на конструкцию антенны.
Для зоны уверенного приема я испытал самые простые модели Харченко и петлевые сборки из коаксиального кабеля и провода, обладающие широким спектром частот приема.
На большие расстояния лучше собирать волновой канал или логопериодическую схему. Из простых конструкций хорошо себя зарекомендовала антенна Туркина, доработанная Поляковым.
Для примера, в моей местности удаление от телебашни составило 25 км, что входит в зону уверенного приема, а частота сигнала — 626 МГц вертикальной поляризации.
Длину электромагнитной волны рассчитываю через скорость света по частоте: λ=300/626=0,48 метра. Полуволна составит 24 см, а четверть — 12.
Под эти характеристики я делал 4 тестовые антенны для цифрового телевидения своими руками, которые описываю ниже.
Антенна Харченко для цифрового ТВ: насколько уверенно работает
Общий вид собранной мной конструкции показываю фотографией. С учетом вертикальной поляризации она расположена в форме восьмерки, а для горизонтальной ориентации ее поворачивают бабочкой.
Для наглядности рассмотрения перевернул ее обратной стороной: экраном к передающему центру, а активным вибратором, выполненным из медной шинки — в комнату.
ТВ кабель просто примотан изолентой по одной стороне квадрата, закреплен на стойке и в моем случае служит еще крепежным элементом: просто перекинут через карниз шторы: на нем висит антенна.
Мою конструкцию уже повторили многие соседи. Наблюдаю это вот таким оформлением окон.
Люди подвешивают восьмерку даже на занавески, стали делать ее без экрана и крепежной рейки: один активный вибратор уверенно обеспечивает прием. Этим упрощают сборку. Однако, в случае появления посторонних помех экран советую все же собирать.
Как рассчитать размеры антенны для цифрового телевидения своими руками простыми способами
Для определения габаритов конструкции Харченко я нашел много рекомендаций, которые, мягко говоря, не стыкуются, но работают. На картинке привожу только 3 методики расчета.
А еще есть онлайн калькуляторы, вычисляющие различные размеры. Все это я объясняю тем, что такая конструкция не критична к точности изготовления, что считаю ее преимуществом.
Для проверки выбрал ту методику, где сторона квадрата составляет 0,25 длины волны электромагнитного колебания λ. Здесь надо меньше материала, а условия работы наиболее усложненные.
Умножаю длину волны 48 на 0,25 и получаю сторону квадрата 12 см.
А дальше показываю технологию, которую вам не сложно будет повторить. Но рекомендую все же немного увеличить сторону квадрата.
Тогда она станет захватывать чуть больший диапазон сигналов за счет того, что подобная форма вибратора обрабатывает все амплитуды полуволн напряженности, которые умещаются внутри нее. За счет этого и обеспечивается ее широкополосность.
Как сделать антенну Харченко: личный опыт «сборки на коленке» с фотографиями
Активный вибратор делал из медной шинки прямоугольного сечения 1х4 мм.
Такой профиль сложно выгибать. Приходится работать в тисках. Проще работать с круглым сечением. Среднюю часть зачистил от лака и пропаял паяльником контактные площадки.
По одной стороне квадрата примотал изолентой коаксиальный кабель и припаял его токоведущие жилы к подготовленным площадкам.
За счет созданной полупетли образуется угол согласования волновых сопротивлений кабеля и антенны. Это наиболее простая в исполнении конструкция. Но она играет важную роль.
Показываю это подключение дополнительными фото на готовой антенне.
Дальше мне осталось выполнить экранирующую решетку, которая блокирует посторонние сигналы с противоположной стороны, чтобы они не ухудшали прием информации.
Разметил деревянную рейку, просверлил в ней тонкие отверстия.
Вставил в них отрезки проволоки, длина которых немного перекрывает площадь активного вибратора, заклинил их спичками. Можно еще клея добавить.
Получилась вот такая антенна Харченко для цифрового ТВ с подключенным к ней кабелем.
Здесь показываю ее расположение на окне во время работы прошлым летом.
А этот снимок сделал недавно: показываю еще ее один вид.
В это время я уже отказался от использования антенны для цифрового ТВ DVB T2 после подключения оптоволокна и перехода на пакет услуг Ясна от Белтелеком.
Антенна для цифрового ТВ из кабеля: как быстро сделать
На сборку этой схемы потребуется только отрезок коаксиального ТВ кабеля длиной порядка метра, нож, паяльник, хотя можно обойтись без него.
Петля работает в зоне уверенного приема, обладает хорошими характеристиками даже внутри плотной застройки многоэтажных зданий из железобетонных плит. Поскольку довольно простая сборка у меня заняла порядка 5 минут времени, то ее можно проверить хотя бы ради любопытства.
Объясняю технологию монтажа.
Размер окружности собранной петли соответствует длине волны электромагнитного колебания. У меня, как показано выше, это 48 см.
Разделываю один конец коаксиального кабеля на расстояние порядка 5 сантиметров. Для наглядности рядом положил спичечный коробок со стандартными размерами 3х5.
От начала разделки отмерил расстояние полуволны: 24 сантиметра. Дальше необходимо сделать участок, на котором будет разорвана экранирующая оплетка.
Ее расстояние делаем 2 см. На этом отрезке внимательно проверяйте отсутствие проволочек и электрических связей. Должна быть видна только полиэтиленовая изоляция центральной жилы.
Затем по длине кабеля от созданного разрыва отмеряю еще повторно 24 см и снимаю верхнюю защитную оболочку из полиэтилена по кольцу шириной 1 сантиметр.
Показываю этот участок крупным планом.
Теперь осталась самая малость: проверяю отсутствие коррозии на зачищенных оплетках, плотно скручиваю пальцами между собой токопроводящий экран с центральной жилой. Необходимо замкнуть их накоротко.
Образуется скрученный конец длиной порядка 5 сантиметров. Остается плотно обмотать его вокруг открытого участка изоляции шириной 1 см. Петля готова.
С обратной стороны кабеля припаивается штеккер для подключения в гнездо телевизора. Эту тривиальную операцию опускаю. Сложностей в ней нет.
Антенна для цифрового ТВ из кабеля своей плоскостью петли ориентируется перпендикулярно направлению передающей станции.
Антенна из провода: самая легкая сборка для телевизора
Принимать цифровой сигнал на телевизор в зоне до 30 км можно на простое проволочное одинарное или двойное кольцо из медной проволоки, взятой отрезком электропроводки 2,5 мм кв.
Показываю технологию его сборки из двух колец. Если вас заинтересует упрощенный вариант, то второй элемент не монтируйте.
Протяженность окружности кольца должна соответствовать длине волны ТВ сигнала передатчика. В моем примере это 48 см. Откусываю два отрезка провода: L1 и L2 с запасом по сантиметру для соединения концов.
Сгибаю будущие вибраторы кольцами, а концы их зачищаю. На коротком отрезке делаю маленькие колечки для подключения второй заготовки.
Вставляю один вибратор в другой, колечки обжимаю пассатижами.
Показываю этот процесс в большем масштабе.
Подготавливаю конец коаксиального кабеля к подключению снятием изоляции.
Скручиваю все концы.
Пропаиваю места соединения паяльником.
Получилась вот такая простая антенна из провода, состоящая из двух колец.
Ориентировать ее надо стороной длинной проволоки к передатчику. Кольца можно выгнуть формой шестиугольника. Тогда они займут более устойчивое положение.
Фотографией ниже просто показываю принцип: придания особой точности размеров геометрической фигуре не занимался. Сделайте лучше для себя.
Антенна из провода собрана. Включаем ее в работу и проверяем качество принимаемого сигнала на телевизоре.
Придать декоративные свойства конструкции поможет любая мягкая игрушка. Располагать эту антенну надо около телевизора или ресивера. Превышать длину коаксиального кабеля более полуметра нежелательно.
На сборку подобной конструкции нужно потратить менее 10 минут, никаких трудностей она не представляет, как и предыдущая схема, а работа ее происходит за счет собранной петли.
Антенна Туркина: простая конструкция дальнего приема для DVB T2 своими руками
Первоначально работа приемника этой электрической схемы была разработана и практически опробована радиолюбителем Туркиным.
Затем инженер Поляков посредством компьютерной программы MMANA ее доработал и опубликовал статью в том же Радио. Смотрите выпуск №1 за 2002 г. Схема усовершенствованной конструкции представлена на картинке ниже.
На диэлектрической штанге за счет строго определенных расстояний в пространстве зоны трансляции цифрового ТВ сигнала расположены металлические кольца вибраторов. Их роль:
- D1-D3 — пассивные элементы;
- V1, V2 — активная часть, собранная схемой двойного швейцарского квадрата;
- R — функция экрана от помех.
Все размеры вибраторов и расстояния между ними привязаны к длине принимаемой волны. Можете их считать по показанным на картинке формулам.
Однако предлагаю более легкий способ: онлайн калькулятор расчета антенны Туркина. Вводите в него свое значение частоты канала, выраженное в мегагерцах, и сразу получайте все размеры в миллиметрах.
Для частоты 626 МГц я получил такие величины.
По ним и собрана моя антенна Туркина.
Ее сборку начинал с подготовки основания для вибраторов. Взял обычную сосновую рейку, провел на ней линию расположения колец, разметил все основания для центров отверстий.
Высверлил их тонким сверлом ручной дрели, чтобы выдержать достаточную точность расстояний.
Для каждого кольца вибратора откусил необходимую длину проволоки из меди сечением 2,5 квадратных миллиметра.
Согнул их кольцами и залудил концы для обеспечения надежной пайки.
Вставил кольца в отверстия. Спаял заранее залуженные концы, собрал схему крепления вибраторов.
Они, при виде сзади, сразу образовали концентрические окружности с четко выраженной осью, которую необходимо направлять на передатчик.
Мне осталось к активным выводам швейцарского двойного квадрата припаять антенный коаксиальный кабель.
Смотрите на схему расположения вибраторов на первой картинке, где изображена антенна Туркина-Полякова. Между оголенными соединительными проводами должен быть создан воздушный зазор в несколько миллиметров. Он исключит закоротку потенциалов выходного напряжения.
На место подключения кабеля я надел ферритовое кольцо для согласования волновых сопротивлений кабеля и антенны.
Его магнитная проницаемость должна укладываться в пределы 400-600. Я свое не проверял. Оно просто подошло.
Антенна сразу заработала прямо из комнаты. Правда, расстояние до передатчика на даче всего 40 километров. На большем удалении не проверял.
Для горизонтальной поляризации сигнала антенна Туркина разворачивается от указанного на фото положения на 90 градусов. Тогда ее кабель сразу отвесно свешивается вниз от центра кругов, а не сбоку.
Вот такие 4 схемы антенны для цифрового телевидения своими руками можно собрать без излишних затрат материальных средств и времени. Видите сами, что их конструкции довольно просты.
Все четыре протестированные схемы у меня заработали сразу без подключения каких-либо усилителей.
Я считаю, что для жителей сельской местности, проживающих в зоне уверенного приема цифровых сигналов, лучше всего подходит антенна Харченко.
При плотной застройке жилых зданий в городе рекомендую проверить рамочную антенну из кабеля или провода. Она хорошо борется с помехами, которыми насыщен эфир от бытового оборудования.
Тех, кому потребуется ловить сигнал, ослабленный дальним расстоянием, лучше всего сразу собирать антенну Туркина-Полякова. Ее технические характеристики практически ничем не уступают ни волновому каналу, ни логопериодическим изделиям.
Как видите, в статье я постарался обойтись без технических терминов. Коэффициенты усиления и стоячей волны, диаграмму направленности и другие характеристики не приводил. Эти параметры можно обсудить в разделе комментариев.
Есть вопросы? Задавайте, обсудим, выберем наиболее доступный и приемлемый результат для вашего случая.
Источник: ElectrikBlog.ru
Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.
Антенны — преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование — электромагнитную волну, в ВЧ колебания.
Диаграмма направленности — графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.
Антенны
Симметричный вибратор
В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.
Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.
Диаграмма направленности симметричного вибратора
В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.
В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:
Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.
Несимметричный вибратор
Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.
Диаграмма направленности следующая:
Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.
Наклонная V-образная
Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V
Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.
Антенна бегущей волны
Также имеет название — антенна наклонный луч.
Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.
Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:
Антенна волновой канал
Здесь: 1 — фидер, 2 — рефлектор, 3 — директоры, 4 — активный вибратор.
Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор — активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.
За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:
Рамочная антенна
Направленность — двулепестковая
Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.
Как разновидность — рамочная антенна с рефлектором:
Логопериодическая антенна
Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.
Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 — это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.
Диаграмма направленности следующая:
Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.
Поляризация
Поляризация — это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.
Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию.
Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный — горизонтальную.
Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.
При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.
Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.
PS:
Данная статья обрисовывает лишь небольшую часть антенн и не претендует на замену учебнику антенно-фидерных устройств.
Источник: habr.com
Представляю вашему вниманию обновленный калькулятор антенны Харченко. Антенна смоделирована в программе MMANA и оптимизирована для Wi-Fi и 3G диапазонов. MAA-модели антенны можно скачать с нашего сайта. Провод в этих диапазонах выбран диаметром 2,5 мм, что соответствует 5 мм2 стандартному проводу от электропроводки. Без существенных изменений в характеристиках антенны можно использовать и провод 4 мм2, т.е. диаметром 2,3 мм. Форма рамок не ромбическая, а приближена к квадратной, что позволяет добиться максимально возможного усиления. В отличии от Bi-Quad Тревори Маршалла рефлектор не имеет бортиков. Подробнее о возможных вариантах конструкции читайте в соответствующей статье. Если кто-то сюда попал в поиске расчета антенны Харченко для цифрового телевидения (DVB-T2), то имейте ввиду, что такая «цифровая» антенна не требует расчета и описана другой статье.
Схематическое изображение антенны:
Центральная и боковые стойки изготавливаются из диэлектрика. Все размеры даны по центральным осям провода. Длина провода рассчитана с учетом закругления на углах. Антенна подключается 50-омным либо 75-омным коаксиальным кабелем.
(КСВ < 1,12). Расчетный коэффициент усиления 10 dBi. Рефлектор цельнометаллический, но возможно использование сетчатого рефлектора, как на схеме. Параметры такого рефлектора можно определить воспользовавшись онлайн калькулятором рефлектора из металлической сетки.
Калькулятор обновлен 11.08.2016. При повторных расчетах не забудьте обновить кэш браузера Ctrl+F5!
© 2015 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн
Расчет, аналогичный этому калькулятору, есть в андроид приложении Cantennator, доступном на Google play. Вы его можете загрузить на свое мобильное устройство, нажав на кнопку ниже. Не забудьте оценить приложение…
Подобные калькуляторы:
- Калькулятор другой конструкции антенны, основанной на оригинальгой статье Тревори Маршалла.
- Калькулятор Bi-loop антенны
- Калькулятор Double Bi-quad антенны
Проволоку для рамок на низкочастотных диапазонах можно заменить металлической пластиной с шириной равной расчетному диаметру провода.
Внешний вид в месте подключения (для Wi-Fi):
На низкочастотных диапазонах, для симметрирования и отсечки тока, питающий фидер желательно проложить по одной из рамок:
В диапазоне 2100 Мгц (3G UMTS) при настройке на центральную частоту 2025 Мгц антенна, в отличии от Double Bi-Quad, имеет достаточно широкую полосу пропускания при КСВ < 2 и хотя также не захватывает как исходящий так и входящий каналы, однако, если не страдать перфекционизмом, вполне может быть использована, хотя в этом случае лучше стоит обратить внимание на более удачные конструкции, например на широкополосный Batwing или антенну «Гнутик», либо использовать усовершенствованную конструкцию антенны Харченко с плавно изогнутыми ромбами.
.Диапазон Wi-Fi без труда и с запасом вкладывается в полосу пропускания антенны:
Полезные ссылки:
- Обсуждение антенны Харченко на форуме сайта
- Улучшенный вариант антенны Харченко конструкции UVE
- Антенна Харченко для цифрового телевидения
- Удвоенный зигзаг Харченко для цифрового телевидения
Источник: 3g-aerial.biz
А еще можно почитать вот это:
-
А ступа то на земле:-)
Или бесстрашные радиолюбители (ступа то на земле…:-) Как в страшном сне может приснится картинка, которая приводит в ужас, так я обомлел увидев это фото. А ведь это не Фтошоп ! Объяснение простое — в HAM радио нет инженеров по технике безопасности…. 🙁 Экзамены то половина сдаёт за водку. -
Как «тухнет» спутник
Совершенно неожиданно из небытия прибыл FunCube-1 (AO73) После нескольких дней молчания он неожидано появился на орбите №12050 с очень хорошей слышимостью через транспондер. Провёл связи с UX0UO, UR4HD, UT4QU, DL0SX, DL6GB. Вот 7 минут работы через него и неожиданный финал — точно так же как появился, так и исчез. На полуслове. Подозреваю кто-то перегрузил его могучим сигналом на входе и он ушёл на перезагрузку софта из-за просадки напряжения или по сигналу перегрузки приёмника. Сат в это время был где-то над Балтикой — там рядом много стран с мастерами EME связей. У них антенные стэки-пушки и усилители на ГИ7Б 🙁 Послушайте как его слышно и посмотрите какой он маленький! Мне его жалко 🙁
P.S. Как я и думал, на орбите № 12051 спутник появился с таким же хорошим сигналом. Всё так же громко DL0SX, PA3EAU, IZ1JTH….. -
Дождливое утро
Всю ночь лил дождь. Он хоть и весенний, вроде радовать должен, но холодный. Даже мой бобик с утра не пожелал гулять долго. Так, по долгу службы….. Но над слоем облаков дождей нет. Там всегда солнечно. И спутники летают исправно и слышно их на земле с оглушительным уровнем. Больше шумит звуковая карта компьютера 🙂 Наверное по погоде они пытаются меня развлекать — не успеваю переключать моды в декодерах и частоты в приёмниках. Иногда на спутник остаётся две-три минуты и приходится переключаться на другой — так плотно летят. И все интересные. Вот Антелсат (437575 AFSK 1200 bsk) принял первый пакет на расстоянии 1220 км. Раньше бывало и дальше, высота зависит от конкретной орбиты. Университетские братья QB50P1 и QB50P2 как уровни местных на репитере. Причем пакеты декодируются все 100% из услышанных. Ну и неудивительно при таких уровнях. Кривая типа волоса на объективе — след «палки» от копьютера и мой рукотворный процесс коррекции эффекта Допплера :-). До сих пор не переведу всё на автомат 🙁Подробнее…
-
Лето. Бархатный сезон 🙁
Пенсионное утро. Без особых затрат мышечной энергии и нервных клеток. Всё было сделано раньше, когда ходили на работу и были нужны Родине. Внуки с детьми по своим планам, собака выгуляна, таблетки от давления выпиты, вчерашняя щука засолена…. Уже по многолетней традиции после утреннего кофе расходимся с женой к своим игрушкам: телевизор и трансивер 🙂 Ей, наверное, легче — из ста каналов где-нибудь да найдёт интересное. Со мной сложнее. Уже и по диапазонам пробежался, и на репитере послушал чего слышно на УКВ, и спутниковые частоты послушал, и кластер включил, а нового всё нет и нет :-(. Громко слышно 9К6 телеметрию FunCube-1, но в данных изменений почти нет. Полиэтан летает, но там тоже новостей — мизер.
КВ кластер. вернее логгер, значительное подспорье. Наверное в других логгерах тоже эта фишка есть, но я использую DX4WIN и он мне на экране отображает картинку информации кластера модифицированную своим анализом. Например, если с конкретным позывным на конкретном диапазоне связь была — он строку окрашивает серым -«неинтересно». Если связи с конкретным позывным не было, но эти мода, диапазон, страна и WPX подтверждены — то чёрным «хошь -работай, хошь — не работай». Если не подтверждена на диапазоне мода — зелёным, если новая территория сработана, но не подтверждена — жёлтым, новая территория и не сработана — красным. И всё это он может транслировать голосом
Подробнее…
-
Трансформация интересов
Помните у Крылова про возрастные изменения зрения у мартышки? Оказывается распространяется и на интересы. Сам не заметил как плавно перешёл из категории КВ в категорию УКВ 🙂 Ну, не то чтобы совсем на КВ не интересно, но там основное ожидаемое событие в жизни — экспедиция на BS7H. Очень хочется поставить «птичку» что и с этой территорией работал. А так собираю IOTU, ну, если новая страна, тоже. Только новых осталось мало, и появляются в эфире они редко. Да и осталось их для меня немного: до дня моего выхода из ЛРУ (теперь карточки не доходят) — 30 (если теперь список по DXCC 339). В логе из последних 100 связей 79 через спутники. Оказалось что эффективность связи сильно выросла с момента перехода на управление антеннами еще и по вертикали. Оказывается ранее я половины корреспондентов не слышал по этой причине. Вот только сейчас на FO-29 насобирал за 10 минут в SSB EA1BYA,DL8RCB, RN6BW, UX0FF, UA9FFF, EA4CYQ и в CW EA1BYA, R7MU,HA5AZJ…… Ну и просто на УКВ диапазонах я теперь частый гость. Ну там, репитеры, тропо, аврора иногда. Теперь глубоко могу копать, лопата хорошая появилась 🙂
-
Как я делал SWR метр
Продолжени. Начало смотри — «Как сделать КСВ метр» Подытожим наши изыски. Самые простые индикаторы КСВ на проводках под оплётку коаксиала или полосковые ответвители имею самые скромные показатели и по частоте, и по точности и по чувствительности. Зато делаются быстро и легко. При наличии прочной коробки и смазливых микроамперметров привлекательный вариант: почему нет?.
Самый точный из рассмотренных — мостовой. Весьма широкополосный- работает даже на 430 мГц. Есть несомненный плюс: «посмотрит» антенну даже с Г4-102 в качестве трансивера. Но для статуса постоянно включенного не годится — слишком большое прямое сопротивление. И запас мощности совсем небольшой: есть риск при измерениях достаточно быстро сжечь прибор. Полупромышленные варианты с толстыми и добротными волноводами и ответвителями хороши, но уж очень сложны для изготовления дома. Клоны недорогих фирменных КСВ метров типа Daiwa 101, 801, MFJ построенные на двух трансформаторах тока очень хорошие кандидаты на повторение, но и им присущи недостатки: сравниваются два противофазных тока и путем сложения-вычитания получается результат по КСВ, мощность вычисляется как производная от тока и сопротивления так как напряжение не измеряется. Начала и концы поддиапазонов нужно калибровать. На звание «прибор» еще не тянет, но уже намного более точный, частотная характеристика очень хорошая, в нашем эксперименте до 150 мГц, при этом легко повторяется.
Подробнее…
-
Источник: hammania.net
Изготовление рамочной антенны Добавил(а) microsin Под рамочной антенной подразумевают селективную, узкополосную магнитную антенну, состоящую из находящихся в одной плоскости квадратных петель (витков) проводников и конденсатора. По сути это большой колебательный контур, чувствительный к магнитной составляющей электромагнитного радиосигнала. Рамочная антенна часто используется для частот длинных и средних волн от 50 кГц до 1.6 МГц. Частными случаями рамочной антенны можно считать антенну с ферритовым магнитным стержнем и петлевую антенну, витки которой образуют окружность (перевод статей [1, 2]).
[Теория и практика рамочных антенн]
Рамочная антенна обладает диаграммой направленности в виде восьмерки. Таким образом, кроме селективности по частоте, она может также выбирать источник сигнала по его азимуту.
Как известно, радиосигнал состоит из электрических и магнитных колебаний. Прием магнитной составляющей радиосигнала обусловлен специальной конструкцией рамочной и ферритовой антенн. Телескопическая антенна и полуволновые диполи, в отличие от рамочной антенны, реагируют на электрическое переменное поле высокочастотного сигнала. Из-за этого у магнитных антенн есть значительное преимущество они менее чувствительны к бытовым случайным помехам (компьютер, блок питания и т. д.). Другое преимущество магнитной антенны обусловлено её конструкцией: это колебательный контур с довольно высокой добротностью.
Недостатки рамочной антенны:
1. Рамочная антенна должна быть довольно точно настроена на частоту принимаемого сигнала.
2. Значительные размеры, из-за чего рамочная антенна получила распространение только у профессионалов радиосвязи. Чем больше размер антенны, тем выше её эффективность.
3. Высокое выходное сопротивление.Итак, рамочная антенна это резонансный LC-контур, т. е. соединенные параллельно катушка и конденсатор.
Для настройки резонансного контура на нужную частоту конденсатор сделан переменным. Линии переменного магнитного поля проходят через витки катушки, и возбуждают в резонансном контуре колебания тока, если частота передачи совпадает или близка к частоте настройки колебательного контура. В колебательном контуре возникает резонанс напряжений и токов. Теперь мы можем подать эту довольно слабую энергию на вход приемника.
Рамочные антенны были особенно популярны в начале эры радио, но после перехода вещания на FM в конце 50-х годов они постепенно ушли в небытие. Тем не менее требовательный слушатель диапазона средних волн несомненно должен обратить внимание на рамочную антенну, так как их характеристики приема исключительно хороши.
[Простой эксперимент]
Оптимальная форма рамочной антенны — круг. Однако такая форма для требуемого размера антенны трудоемка в изготовлении, поэтому ограничиваются формой в виде прямоугольника или квадрата. Для первого эксперимента нам понадобится портативный приемник средних волн, около 20 метров изолированного провода (самые лучшие результаты дает многожильный провод литцендрат [3]), коробка из-под обуви и роторный переменный конденсатор емкостью примерно 500 пФ. Положите коробку на стол, и намотайте по её периметру 20..25 витков. Начало и конец обмотки подключите к статору и ротору переменного конденсатора. Направление витков и полярность подключения к конденсатору начала и конца обмотки не имеют значения.
Поставьте коробку вертикально, и поместите рядом с ней включенный приемник. Настройтесь на какую-нибудь радиостанцию, и после этого покрутите ручку переменного конденсатора рамочной антенны. Вы заметите, что при определенном положении ротора конденсатора прием становится качественнее и громче. Повторите то же самое со станцией на другой частоте, сигнал которой слабее. Вы снова заметите, что прием станции при точной настройке рамочной антенны становится громче.
При повороте ручки ротора конденсатора его емкость изменяется, следовательно также изменяется и резонансная частота контура. Когда прием громче всего, резонансная частота контура совпадает с частотой несущей передающей станции. При резонансе в катушке колебательного контура рамочной антенны создается усиленное переменное магнитное поле, которое индуктивно воздействует на ферритовую антенну, установленную внутри корпуса портативного приемника. Уровень сигнала увеличивается, что покажет индикатор S-метра приемника (если он имеется). Обратите внимание, что положение магнитной антенны приемника относительно рамочной антенны влияет на качество приема — самый большой уровень сигнала наблюдается, когда стержень магнитной антенны направлен перпендикулярно к плоскости витков катушки рамочной антенны. При повороте антенны в горизонтальной плоскости (вместе с приемником) уровень сигнала также меняется. Это демонстрирует направленный характер диаграммы чувствительности рамочной антенны.
[Математический аппарат]
Прежде чем заняться практическим изготовлением рамочной антенны давайте сначала рассмотрим формулы для её расчета.
Как уже упоминалось, рамочная антенна по существу состоит из колебательного контура. Частота резонанса колебательного контура вычисляется по следующей формуле:
1
f = ———————
2 · pi · (L · C)1/2Значения частоты получаются в герцах, значения емкости и индуктивности в фарадах и генри. Примеры расчета частоты колебательного контура:
1
f = ——————————————
2 · pi · ((180 · 10-6)· (499 · 10-12))1/2f = 530 кГц.
1
f = ——————————————
2 · pi · ((180 · 10-6)· (49 · 10-12))1/2f = 1695 кГц.
Примечание: в Интернете можно найти удобные калькуляторы для расчета параметров колебательного контура, см. [4, 5].
Вы наверное обратили внимание, что в вышеприведенных расчетах индуктивность 180 мкГн подобрана таким образом, что изменением емкости переменного конденсатора от 50 до 500 пФ изменение резонансной частоты охватывает диапазон вещания на средних волнах (СВ или MW). Такие значения индуктивности и емкости были выбраны сознательно, чтобы можно было легче найти конденсатор от какого-нибудь старого лампового радиоприемника. Часто подобный конденсатор состоит из двух секций, максимальная емкость каждой секции составляет 495 пФ.
Теперь нам нужна катушка, её мы изготовим самостоятельно. Это (по крайней мере визуально) самый важный компонент рамочной антенны. Однако рассчитать катушку не так просто. В расчете нужно учитывать как размеры катушки и её геометрию, так и шаг витков. С двадцатых годов 19-го века у нас есть следующие диаграммы, по которым можно примерно рассчитать самые важные характеристики катушки (рисунок из справочника «Tabellen und Formeln fur Radioamateure», von Hans Gunther, Dr.H.Kronke, F.Herkenrath, Frank’sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart, 1924).
Примечание: 1 английский фут = 304,8 мм, и 1 дюйм = 25,4 мм. Следовательно, рамка 6 футов высоты с 40 витками и шагом витков 7/16 дюйма получится самым дешевым решением, с фактором эффективности 9.3. Это соответствует высоте рамки 183 см, где 40 витков распределены по рамке с шагом 1.1 см. Антенна такого размера была бы непростой для домашнего изготовления и размещения.
Этот вариант изготовления соответствует оптимальным условиям, базирующимся на качестве катушки и как следствие на качестве колебательного контура. Однако при практической реализации рамочной антенны следует найти компромисс между эффективностью антенны и её возможным геометрическим размером. В приведенном ниже руководстве размеры антенны были уменьшены, чтобы ей можно было проще пользоваться.
[Типы катушек]
На практике можно реализовать несколько вариантов намотки катушки рамочной антенны. Ниже автор [2] дает некоторые готовые варианты катушек, рассчитанные для самой низкой частоты средних волн (531 кГц) и переменного конденсатора 50-500 пФ. В каждом варианте использовалась медная эмалированная проволока диаметром от 1.2 до 1.4 мм, или многожильный высокочастотный литцендрат внешним диаметром от 0.8 до 1.2 мм.
Круглая цилиндрическая катушка, намотанная виток к витку, без зазора между витками:
Индуктивность, мкГн 180 Количество витков 37 Длина намотки, мм 55 Диаметр витка, мм 121 Длина провода, м 14.1 Круглая цилиндрическая катушка, витки которой намотаны с определенным шагом:
Индуктивность, мкГн 180 Количество витков 16 Длина намотки, мм 290 Диаметр витка, мм 643 Шаг намотки, мм 19 Зазор между витками, мм 18 Квадратно-призматическая однослойная катушка:
Индуктивность, мкГн H 180 Количество витков w 16 Сторона квадрата грани призы, мм s 569 Длина диагонали, мм 2·r 643 Шаг намотки, мм g 19 Длина провода, м l 14.1 Плоская катушка в виде многоугольника:
Индуктивность, мкГн H 180 Количество витков w 16 Количество сегментов n 8 Средний радиус, мм r 334 Длина намотки возле угла, мм ls 300 Внутренний радиус, мм ri 184 Внешний радиус, мм ra 484 Сторона многоугольника внутри, мм si 260 Сторона многоугольника снаружи, мм sa 685 Длина провода, м l 33.6 Расстояние между витками возле угла, мм a 19 Шаг витков возле угла, мм geck 20 [Практическое руководство по изготовлению рамочной антенны диапазона СВ от DL3RTL]
Основная идея этого варианта реализации основана на выборе разумного компромисса между качеством приема и используемыми материалами, которые можно легко достать.
Провод и старый конденсатор можно найти на любом радиорынке. Подойдет провод в эмалевой изоляции, но лучше всего использовать многожильный литцендрат в шелковой изоляции. Деревянные планки можно взять от упаковок фруктов или мебели, или их можно купить в строительном магазине.
Вот общий список материалов и компонентов:
Материал Количество Единицы измерения Деревянная рейка 2 Примерно 12 см Деревянная подставка 1 Примерно 20×20 см Конденсатор переменной емкости с верньером 1 Максимальная емкость не менее 500 пФ Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом — Примерно 2 м Железные уголки 7 — Шурупы 28 — Медный эмалированный провод толщиной 0.5 мм 20 Метр Коннектор для кабеля антенны 1 Подходящий для 50 Ом входа Вашего приемника Схема для изготовления:
Диапазон перекрытия диапазона частот антенны составляет от 510 до 1750 кГц.
Электрические и механические параметры антенны:
Параметр Обозначение Величина Индуктивность, мкГн H ~180 Количество витков w 11 Расстояние от первого до последнего витка, мм ls 110 Шаг витка, мм gs 10 Длина стороны внутреннего витка, мм si ~520 Длина стороны внешнего витка, мм sa ~650 Длина несущей планки, мм m 900 Пошаговое руководство по изготовлению. Сначала сделайте крест из деревянных полос. Для их фиксации автор использовал посередине четыре металлических уголка (см. фотографии).
После этого в каждой полосе сделайте 12 маленьких пропилов для укладки провода. Пропилы лучше делать под небольшим углом к центру катушки, потому что провод после намотки может слегка ослабнуть и вывалиться из пазов. Положите крест на землю и проденьте в пропиленные пазы провод, чтобы получилось 11 витков в большой катушке. Концы катушки подключите непосредственно к клеммам переменного конденсатора, провод должен спускаться к конденсатору на расстоянии не меньше 10 см от катушки.
Совет: при изготовлении антенны как можно меньше используйте паяные соединения, и тем более не следует облуживать медный провод на больших участках. Дело в том, что высокочастотные токи распространяются в основном по поверхности провода, а припой обладает повышенным сопротивлением, и как следствие добротность катушки и всего контура ухудшится. Лучше всего для соединения проводов делать с помощью специальных клемм и концевых втулок, которые применяются в электрике для монтажа. Перед установкой клеммы нужно убедиться, что эмалированная изоляция с провода снята, чтобы обеспечить надежность контакта.
Резонансный контур готов. Но нам еще нужно подключить коаксиальный кабель для передачи сигнала на вход приемника. Если бы мы подключили вход приемника непосредственно к колебательному контуру, то напряжение на нем резко упало бы, потому что входное сопротивление приемника слишком мало по сравнению с сопротивлением колебательного контура в момент его резонанса. Поэтому нам нужно согласовать вход приемника с колебательным контуром с помощью индуктивной связи. Для этого в центре рамки нужно поместить еще один виток, который будет подключен к коаксиальному кабелю. Получится трансформатор сопротивлений с коэффициентом приблизительно 1/10. Подключите к концам витка связи коаксиальный кабель, другой конец которого будет подключен ко входу приемника.
Возможно Вы обратили внимание, что эта антенна не имеет заземления. Так и должно быть, это очень важный момент. Осталось закрепить крест вертикально на подставке, и антенна готова.
Рамочную антенну можно также изготовить и для других диапазонов радиоволн. Автор изготовил антенну с большим количеством витков, чтобы с помощью перемычек можно было перекрывать диапазон от длинных волн (ДВ, LW) до средних волн (СВ, MW). Существуют магнитные антенны на диапазон коротких волн, например такие антенны применяются для военной аппаратуры связи. Но в любительских условиях изготовить подобную антенну очень сложно.
[Ссылки]
1. DIE RAHMENANTENNE IN THEORIE UND PRAXIS site:fading.de.
2. BAUANLEITUNG EINER RAHMENANTENNE site:fading.de.
3. Литцендрат Википедия site:wikipedia.org.
4. Колебательный контур LC site:tel-spb.ru.
5. Расчёт резонансной частоты колебательного контура.
6. Plastic Fantastic Magnetic Loop Linear actuator drive site:vk4zxi.blogspot.com.
7. The «Hula Loop» Medium Wave DX Antenna site:hard-core-dx.com.Источник: microsin.net