22 | 01 | 2020
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 4024
Просмотры материалов : 10606672

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 9 гостей
  • 3 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Антенны для радиолюбительских диапазонов PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
27.12.2019 13:22

Антенны для радиолюбительских диапазонов

Антенны, используемые в радиолюбительской связи, несколько отличаются от антенн для приема широковещательных станций. Важным элементом любой радиолюбительской радиостанции является антенно-фидерное устройство, которое состоит из излучающей или принимающей антенны и фидера. Фидер представляет собой линию питания, по которой электромагнитная энергия передается от антенны к радиоприемнику или от радиопередатчика к антенне. Формы, размеры и конструкции антенно-фидерных устройств разнообразны и зависят от их назначения. Правильный выбор антенны во многом определяет устойчивость, качество и дальность радиосвязи. Конструируя и совершенствуя аппаратуру радиосвязи, необходимо правильно рассчитать и изготовить антенну, выбрать оптимальное место для ее установки. В противном случае, даже при большой мощности передатчика, установление дальних радиосвязей станет проблемой.

Для успешной работы в эфире радиолюбители имеют несколько типов антенн, которые подключают в зависимости от используемого диапазона. Приведем описание некоторых типов антенн для популярных любительских диапазонов 28,0…29,7 и 144… 146 МГц.


Антенна типа «американка»

Антенна типа «американка» представляет собой простейшую антенну для 10-метрового диапазона (рис. 26.4).



Рис. 26.4. Конструкция антенны типа «американка» для радиолюбительских диапазонов


Антенна имеет излучение типа «восьмерки», перпендикулярное горизонтальному проводнику. Для ее изготовления необходим антенный канатик или медный провод диаметром 3…4 мм.

Штырьевая антенна имеет круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и небольшой угол излучения (рис. 26.5).

С ее помощью в 10-метровом диапазоне удаются дальние связи. Антенна состоит из штыря (металлическая труба диаметром 10…15 мм) и противовесов (изготовляются из антенных канатиков). Четыре противовеса расположены к горизонту под углом 45°, а к друг другу и под углом 90°. Противовесы у основания штыря соединены между собой. Штырь и противовесы изолированы друг от друга. В качестве снижения используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Центральная жила кабеля подключена к штырю, а оплетка — к противовесам.



Рис. 26.5. Штырьевая антенна для радиолюбительских диапазонов


Антенна «двойной квадрат»

Антенна «двойной квадрат» имеет оптимальные размеры, большую направленность в вертикальной плоскости и пологий угол излучения (рис. 26.6). На диапазоны 28,0; 21,0; 14,0 МГц антенна изготовляется из антенного канатика, укрепленного на каркасе, изготовленном из бамбука или другого дерева. Конструктивно антенна состоит из двух рамок, находящихся на расстоянии (0,1…0,25)l друг от друга, l — длина волны. Одна из рамок является активным вибратором, а другая — рефлектором. Антенна излучает в одном направлении, обратное излучение у нее сильно ослаблено. Коэффициент усиления этой антенны составляет 8…10 дБ. Входное сопротивление антенны составляет 75 Ом, если рамки находятся на расстоянии 250 мм. Это позволяет питать антенну коаксиальным кабелем с соответствующим волновым сопротивлением.



Рис. 26.6Варианты антенны «двойной квадрат» для радиолюбительских диапазонов


Антенна типа «волновой канал»

Антенна типа «волновой канал» имеет усиление около 14 дБ и волновое сопротивление 90 Ом (рис. 26.7). Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости составляет 240, полоса пропускания ±1,5 МГц, что позволяет практически работать во всем диапазоне частот без потерь. Симметрирование антенны с коаксиальным кабелем осуществляется с помощью симметрирующего устройства (рис. 26.8). Антенна изготовляется из медных или дюралюминиевых трубок диаметром 8… 10 мм, которые крепятся на несущей трубке из того же материала длиной 2,5 м и диаметром 20…25 мм.

При установке мачты для крепления антенны необходимо предусмотреть грозозащиту антенн. С этой целью заземляют мачту проводом диаметром 10 мм. Следует помнить, что на хорошую работу радиостанции влияет также и состояние заземления. Поэтому за ним необходимо регулярно следить и время от времени поливать его водой. Использовать водопровод и трубы центрального отопления нельзя.



Рис. 26.7. Конструкция антенны «волновой канал» для радиолюбительских диапазонов



Рис. 26.8. Симметрирующее устройство антенны «волновой канал»

26.3. Простые телевизионные антенны

В зависимости от условий приема при выборе телеантенны руководствуются такими основными ее параметрами: диаграммой направленности, коэффициентом усиления и входным сопротивлением. Рассмотрим конструкции некоторых простых телеантенн доступных в изготовлении начинающими радиолюбителями.


Антенна на 12 каналов

Для приема программ в метровом диапазоне при небольшом расстоянии от телецентра (в зоне уверенного приема) радиолюбители иногда используют простую антенну, конструкция которой представлена на рис. 26.9. Антенна состоит из двенадцати металлических трубок (лучей), которые приварены к двум полукольцам. Вся эта конструкция крепится к деревянной раме соответствующих размеров. Лучи антенны имеют длину 1500 мм и изготовляются из металлических трубок диаметром 10…20 мм. Трубки могут быть медные, латунные или алюминиевые. Деревянная рама имеет размеры 400x400 мм. На рис 26.9 показаны точки (а, б) подсоединения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. К точке «а» припаивается оплетка кабеля снижения, а к точке «б» — его центральная жила.

Антенну располагают таким образом, чтобы ее плоскость была перпендикулярна направлению на телецентр.



Рис. 26.9. Телевизионная антенна на 12 каналов:

1 — металлические трубки, 2 — металлические полукольца, 3 — деревянная рамка


Логопериодическая антенна

В настоящее время широкое распространение получило телевизионное вещание на дециметровых волнах. Для качественного приема программ этого диапазона необходимы соответствующие антенны. В настоящее время имеет большое распространение так называемая логопериодическая антенна. Популярность антенны объясняется тем, что она имеет простую конструкцию и на нее можно принимать программы дециметрового диапазона (ДМВ), с 21-го по 60-й канал (470…790 МГц). Один из вариантов конструкции такой антенны представлен на рис. 26.10. Антенна может быть подключена к любому телевизионному приемнику отечественного или зарубежного производства, который рассчитан на прием сигналов ДМВ. Входное сопротивление антенны 75 Ом, что позволяет использовать коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Антенна принимает электромагнитные волны с горизонтальной и вертикальной поляризацией.



Рис. 26.10. Конструкция логопериодической наружной телеантенны для приема ДМВ


Конструкция антенны представляет собой две параллельные металлические трубки диаметром 16… 19 мм, у которых концы с одной стороны закреплены в отверстиях металлической пластины, а с другой — в текстолитовой, размеры пластин 87x30x5 мм. Крепление концов трубок приведено на рис. 26.10. В металлических трубках, вдоль их длин, на заданном согласно рис. 26.10 расстоянии, просверлены отверстия диаметром 3,3 мм и в них нарезана резьба М4. В полученные отверстия вкручено 14 директоров, изготовленных из прутка 05 мм, на одном конце каждого прутка, на длине 10 мм, нарезана резьба М4. Длины директоров, с учетом части длины конца с нарезанной резьбой, согласно номеру вибратора, указанному на рис. 26.10, приведены в табл. 26.1.

Коаксиальный кабель проходит внутри одной из трубок и распаян согласно рис. 26.10. После окончания сборки антенны необходимо места подпайки кабеля закрасить водостойкой краской для защиты места соединения от влаги. Антенна в особой настройке не нуждается, надо только ее направить в сторону телецентра, и после подпайки телевизионного штеккера она готова к работе.


26.4. Подключение нескольких телевизоров к одной антенне

Часто возникает ситуация, когда к одной телевизионной антенне надо подключить несколько телевизоров. В этом случае главное правильно согласовать волновые сопротивления фидеров антенны и телевизоров, обеспечив минимальное затухание сигнала. На рис. 26.11 приведена схема подключения трех телевизоров к одной телеантенне.



Рис. 26.11.Принципиальная схема подключения трех телевизоров к одной телеантенне


По такой же схеме можно подключить большое количество в разумных пределах телевизоров, но следует помнить, что с увеличением количества телевизоров, увеличится затухание сигнала. При расчетах таких схем подключения принимают, что волновые сопротивления фидеров и согласующих резисторов R1…R4 равны между собой. Тогда сопротивления согласующих резисторов определятся из следующей формулы

Rn = (n — 1)·(n + 1)·W,

где W — волновое сопротивление, n — количество телевизоров. Коэффициент передачи цепи определяется из выражения Кn = 1/n. В табл. 26.2 приведены значения коэффициента передачи цепи и согласующих резисторов в зависимости от количества подключаемых телевизоров, при использовании широкораспространенного кабеля с волновым сопротивлением W = 75 Ом. Если какой-нибудь выход согласующего блока не используется, то к нему следует подключить балластный резистор сопротивлением 75 Ом.


26.5. Двухканальная телеантенна

При значительной разности частот принимаемых телеканалов, как правило, используют одну широкополосную антенну или устанавливают столько антенн, сколько принимают каналов. В последнем случае используют кабель снижения для каждой антенны и подключение антенн производят простым подсоединением выбранного штеккера требуемой антенны к антенному гнезду телевизора. Чаще всего антенны соединяют через согласующее устройство и используют один кабель снижения. В этом случае удается иногда использовать достаточно простые антенны и без согласующих устройств. На рис. 26.12 представлена конструкция двухканальной телеантенны и электрическое соединение ее элементов.



Рис. 26.12. Конструкция двухканальной телеантенны для приема MB и соединение ее элементов кабелем


Конструктивно антенна состоит из двух линейных симметричных полуволновых вибраторов, которые расположены один над другим. Верхняя антенна рассчитана на прием 4 канала, нижняя — 8 канала. Вибраторы изготавливают из медных трубок диаметром 10 мм и укрепляют на покрашенных деревянных брусьях сечением 40x60 мм металлическими скобами. Брусья прибиты гвоздями к деревянной мачте (рис. 26.13).



Рис. 26.13. Конструкция узла крепления двухканальной телеантенны для приема MB


В сельской местности высота мачты должна составлять около 11 м. Полуволновые вибраторы состоят из двух трубок одинаковой длины, расположенных на одной прямой. Расстояние между трубками составляет 50…80 мм, а расстояние между внешними их концами равно половине длины волны принимаемого канала (рис. 26.14).



Рис. 26.14. Конструкция линейного симметричного полуволнового вибратора и присоединение к нему кабеля снижения


Диаграмма направленности полуволнового вибратора, как известно, в горизонтальной плоскости представляет вид восьмерки, а в вертикальной — круга. Расстояние между антеннами равно 0,8 м, что соответствует примерно 1/4 длины волны 4 канала и 1/2 длины волны 8 канала.

Характерно, что полуволновые вибраторы подсоединены к общему кабелю снижения без всяких согласующих устройств (рис. 26.12). В качестве кабеля снижения используется распространенный кабель марки РК-75-9-14 с волновым сопротивлением 75 Ом. В табл. 26.3 приведены электрические и конструктивные данные радиочастотных (РЧ) кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом. При приеме слабых сигналов следует использовать кабель как можно с меньшим коэффициентом затухания. Обычно, чем больше наружный диаметр кабеля, тем меньше в нем потери телевизионного сигнала.



Примечание: М — медная проволока; МЛ — луженая медная проволока; СМЛ — луженая биметаллическая (стальная) проволока; ОМ — оплетка медной проволокой; ОМЛ — оплетка луженой медной проволокой; П — полиэтилен: В — поливинилхлоридный пластикат.


Необходимая длина вибратора с учетом укорочения для 1…12 каналов приведена в табл. 26.4.



Описанная конструкция двухканальной антенны хорошо зарекомендовала себя в работе. Она дает достаточно качественные цветные телепередачи даже в сложных условиях приема, когда телецентры находятся в диаметрально противоположных направлениях.

26.6. «Народная» телеантенна

Появление персональных компьютеров привело к вытеснению больших ЭВМ типа ЕС. В нашей стране вычислительные центры, приобретя персональные компьютеры, сразу демонтировали и выбрасывали большие ЭВМ просто на свалку. Многим деталям, входящих в состав выброшенных ЭВМ, наш смекалистый народ нашел применение. Так появилась простая антенна, выполненная на основе алюминиевого диска магнитной памяти ЭВМ ЕС «Ряд», которая была в свое время широко распространена в нашей необъятной стране. И сейчас, по прошествии 10 лет после «славной» перестройки в нашей стране, антенну можно приобрести на рынке по приемлемой цене. Из-за своей простоты конструкции, в сочетании с неплохими характеристиками, антенна получила широкое распространение и поистине стала народной конструкцией.

Эта антенна представляет собой диск с внешним диаметром 356 мм, внутренним — 170 мм и толщиной 1 мм, в котором сделан пропил шириной 10 мм (рис. 26.15. а). На место пропила устанавливается печатная монтажная плата из стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 26.15. б). В этой плате имеются два отверстия для крепления антенны винтами М3. К печатной плате, прикрепленной к антенне, припаиваются выводы согласующего трансформатора и кабеля снижения. Анализ качества работы показал, что ее работа во многом определяется наличием согласующего трансформатора Т1 (рис. 26.16). Для трансформатора лучше всего использовать кольцевой сердечник с внешним диаметром 6… 10 мм, внутренним — 3…7 мм и толщиной 2…3 мм.



Рис. 26.15. Конструкция телеантенны из алюминиевого диска магнитной памяти ЭВМ (а) и присоединяемая к ней монтажная пластина (б)



Рис. 26.16. Конструкция согласующего трансформатора телеантенны из алюминиевого диска


Обмотки трансформатора наматываются одножильным изолированным проводом с диаметром жилы 0,2…0,25 мм и имеют одинаковое число витков, от 2 до 3 витков. Длина отводов катушек составляет примерно 20 мм. При наличии такого трансформатора возможен прием в метровом и дециметровом диапазонах на удалении 25…30 км от телецентра. При удалении от телецентра до 50 км антенна с трансформатором удовлетворительно работает только на дециметровых каналах.

При расстоянии более 50 км от передающей телевышки качество приема получается плохое. Без согласующего трансформатора дальность приема телепрограмм на антенну уменьшается в два раза. В этом случае появляется двоение изображения и теряется его четкость. Причина лежит в несогласованности антенны и кабеля снижения, антенна имеет симметричный выход, а кабель — несимметричный.

Практика показывает, что значительно повысить качество приема на эту антенну можно и без согласующего трансформатора. Для этого необходимо собрать антенну из двух дисков и подключить кабель снижения прямо к выводам антенны (рис. 26.17).



Рис. 26.17. Конструкция телеантенны из двух алюминиевых дисков магнитной памяти ЭВМ без согласующего трансформатора


Конструктивно такая антенна выполняется из двух дисков с пропилами шириной 10 мм, которые соединяются двумя монтажными пластинами из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита размером 30x90 мм. Соединение можно выполнить и пластинами из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, латуни или меди толщиной 0,5…1 мм. Для соединения дисков используется 8 винтов М3 или М4. Центральная жила кабеля подпаивается к точке 1, а оплетка — к точке 2. Качество приема телесигналов на антенну с двумя дисками выше, чем с одним диском, что заметно особенно на большом удалении от телецентра.

 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья