Антенны. антенны 2 антенны 3 антенны 4
Антенна LW
Считаю необходимым опубликовать описание антенны LW-82 м (в просторечии - веревка). Дело в том, что эта антенна, при минимальных затратах – отсутствии фидера, отсутствии необходимости выхода на крышу (достаточно жить на 2 этаже и иметь точку подвеса на расстоянии более 80 м от Вашего дома) имеет очень неплохие параметры и позволяет начать работать на интереснейших диапазонах 160, 80, 40 м.
Описание подобной антенны есть также в книге «Антенны КВ-УКВ» авторов Беньковского, Липинского, рис. 5-20. Очень важное примечание: тюнер для этой антенны должен иметь хорошее радиотехническое заземление, а это только четвертьволновые противовесы на каждый диапазон, в худшем случае, система теплоснабжения Вашего дома. Схема простейшего тюнера для такой антенны представлена ниже:
Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 40 мм проводом диаметром 1-1,25 мм и содержит 50 витков при длине намотки 70 мм. Катушка имеет отводы от 13-го витка (диапазон 40 м), считая справа и от 23-го витка, считая справа (диапазон 80 м); когда отводы не используются, вся катушка работает на диапазоне 160 м. Естественно, правее 13-го витка можно наделать отводов для диапазонов 20, 15, 10 м. Отводы указаны приблизительно по данным В.А. Суворова (UA4NM). У вашего тюнера, естественно, витки придется подбирать индивидуально по КСВ-метру включенному до тюнера или, в простейшем случае, по максимуму шума эфира на данном диапазоне или по неоновой лампочке на передачу.
Владимир Казаков
Эффективная балконная антенна на 145 мгц
Мне понадобилась универсальная антенна, с хорошими характеристиками для работы в разных условиях на 145МГц, например из дома, когда нет возможности установить антенну на крыше, из автомобиля, на стоянке и конечно в походе. Перебрав разные конструкции, я остановился на двух элементной направленной антенне. Несмотря на простоту (я бы даже сказал: банальность) конструкции, у нее много приемуществ, а простота изготовления, позволяет назвать ее "конструкцией выходного дня".
На фотографиях вы видите, как эта антенна установлена у меня на балконе. Конструкция получилась крепкой, дождь и сильный ветер ей не страшны. До этого, на балконе, у меня стояли несколько разных антенн: зигзаг без рефлектора, фирменные A-100 и A-200, но именно эта конструцию доказала свою эффективность, поэтому остальные антенны я убрал, за ненадобностью. При установке на крыше, 2 эл. на 145 МГц не прогрывают коллинеарной антенне 3x5/8, я проверял A-1000 длиной 5 метров. При тестировании, на расстоянии 50км, сигнал от A-1000 и 2х элементной антенны был одинаковым. Так и должно быть потому что, A-1000 имеет реальное усиление примерно 4дб, а описанная здесь 2х эл. антенна 4.8дб. Она всегда выигрывала у любых автомобильных антенн типа: 1/4, 1/2, 5/8, 6/8, 2x5/8. Если две такие антенны сфазировать вместе, они уверенно выигрывают у A-1000. Проверьте сами и убедитесь в этом.
Рассмотрим конструкцию, она очень простая (хотя возможно и не красива внешне, я ее сделал за 40 минут) и состоит из рефлектора длиной 1002 мм и разрезного вибратора длиной 972 мм (разрыв для кабеля 10 мм). Расстояние между рефлектором и активным элементом, примерно 204 - 210мм. Сами элементы выполнены из 4мм проволоки в изоляции. Если у вас провод будет другой, нужно скорректровать размеры. Места пайки, залепите сырой резиной, чтобы влага не попадала. КСВ от 144 до 146МГц, примерно 1.0 - 1.1, измерения проводились прибором SWR-121.
Входное сопротивление антенны 12.5 ом, для оптимального согласования с кабелем 50 ом, я использовал трансформатор сделанный из двух кусков пятидесятиомного кабеля. Они должны иметь одинаковую длину по 37 - 44см (при настройке подберите точнее) каждый. Оба куска кабеля, нужно прижать друг к другу по всей длине. Вот собственно и все. Рекомендую эту антенну всем, вместо штырей, зигзагов, фирменных коллинеарных антенн и прочей гадости, на которых пишут явно завышенное усиление! Если сравнивать ее с двумя квадратами, то при примерно равном усилении, на два квадрата вам понадобится 4 метра проволоки, а на эту антенну только два. Для двух квадратов, нужна будет более крепкая палка, потому что они будут заметно тяжелее. Разница в усилении составляет 0.3 дб, что совсем несущественно при реальных QSO, зато подавление по бокам и сзади у 2 ел. антенны значительно меньше и это тоже плюс, нам ведь нужна круговая диаграмма направленности.
Вариант с большим усилением
Многие спрашивают, как еще более поднять усиление описанной антенны и при этом сохранить широкий лепесток. Веть при добавлении элементов, будет не только расти усиление, но и сильно сужаться лепесток. Все очень просто, нужно сфазировать несколько однотипных антенн. На рисунке показано как это сделать. Проще всего сфазировать 2 или 4 антенны, разносить их нужно только по вертикали, потому что, горизонтальный разнос, также сузит главный лепесток. Поскольку описанная антенна обладает слабой направленностью, вы получите антенну с больщим усилением и практически круговой диаграммой. Еще один важный плюс соединения нескольких однотипных антенн, это улучшение качества приема мобильных станций, находящихся в движении. Да, да, на эту простую конструкцию мобильные станции будут приниматься значительно лучше чем на различные фирменные штыри длиной 5 - 7 метров (типа А-1000, 3x5/8 и др.). Также рекомендую ставить такие антенны в городах которые окружены со всех сторон горами. Теперь многочисленные "отраженки", возникающие в таких местах, будут работать на вас. В таких условиях 2 х 2 реально будет выигрывать у "солидных" многоэлементных антенн. Реальное усиление конструкции из двух антенн, примерно 7.3дб. Но учтите, что принимать она будет лучше чем одиночная антенна с реальным усилением 8-10дб. Четыре сфазированные антенны, будут иметь усиление 12.3 дб, при этом направленность будет практически круговой! Никакая одиночная антенна не сможет тягаться с ней!
Походный вариант
Через некоторое время, был сделан разборный вариант антенны, для походов и экспедиций. Испытания в полевых условиях, подтвердили хорошую её эффективность, она не уступает коллинеарным антеннам длиной 3 - 5 метров (2x5/8 или 3x5/8) при дальности до 50 км и выигрывает у них на дистанциях от 90 км и более. На фотографии, показан походный вариант антенны, в разобранном виде. Для сборки антенны, требуется 30 секунд. В качестве бума, используется водопроводная пластиковая труба, длиной 510 мм и диаметром 21 мм. Размеры элементов, были немного скорректированы, потому что использовалась другая проволока. Для такой маленькой антенны, всегда найдется место в вашем рюкзаке, да и на больших высотах, в горах, вам не придется прикладывать чрезмерные усилия для ее удержания (кто был на 4000 и выше, знает о чем я говорю). Весть кабель и трансформатор находятся внутри пластиковой трубы, это защищает их от случайных обрывов и влаги. Антенну можно отремонтировать прямо в походе, погнутые элементы достаточно выпрямить рукой и тд.
Вариант 50-омной антенны
По просьбам "лентяев", которые не хотели делать трансформатор, я рассчитал антенну с сопротивлением 50 ом, для непосредственного соединения с кабелем идущим к радиостанции. Внешний вид остался прежним. Кабель подключается к активному элементу напрямую, для улучшения симметрирования, рекомендую сделать один виток вокруг ферритового кольца, как можно ближе к месту пайки. Усиление, этого варианта антенны, несколько меньше и составляет приблизительно 4.3 дбд. Размеры даны для проволоки диаметром 4 мм, если у вас другой материал, нужно скорректировать размеры. Расстояние между рефлектором и активным элементом, нужно подобрать точнее, в пределах 415 - 440мм, до получения минимального КСВ.
Простая трехдиапазонная антенна
Антенна работоспособна в диапазонах 40, 20, и 10 метров. В качестве согласующего элемента применен трансформатор на ферритовом кольце марки ВЧ-50 сечением 2,0 см. Число витков его первичной обмотки - 15, вторичной - 30, провод - ПЭВ-2 диаметром 1 мм.
При применении другого сечения надо заново подобрать число витков воспользовавшись схемой, приведенной на рисунке.
В результате подбора необходимо получить минимальный КСВ в диапазоне 10 м. Изготовленная автором антенна имеет КСВ:
1,1 - на диапазоне 40 м;
1,3 - на диапазоне 20 м;
1,8 - на диапазоне 10 м.
В.Кононович (UY5VI). "Радио" №5/1971 год
Комнатная антенна на 20 метров
L1=L2=37 витков на каркасе диаметром 25 мм и длиной 60мм провода диаметром 0,5 мм. J1-разьем в небольшом пластиковом корпусе.
Компактный антенный тюнер
Схема работает отлично и согласует антенну от 80-ки до 10-ки. Потерь в тюнере при проверке на 50 Ом нагрузку на удивление не обнаружил совсем. Что в обход 100 Вт,что через настроенный тюнер 100 Вт,на всех диапазонах от 80-ки до 10-ки....Катушка,хоть и компактная но холодная... Резонанс довольно острый,и этот тюнер прекрасно можно использовать как преселектор.
С SW-2011 вообще классно все работает,т.к. в нем нет ДПФ и тюнер играет роль преселектора,что очень благоприятно сказывается на качестве приема.Применять «амидоновские» кольца,как делают на «западе» многие в этих тюнерах не рекомендую – они и дороги,и греются (вносят потери) .Просто нет смысла. Обычная катушка на пластиковом каркасе намного
лучше. По опыту –диаметр каркаса для мощности до 100 Вт не имеет особого значения – проверил от 50мм до 13 мм в последнем варианте. Никакой разницы.Главное выдержать общую индуктивность катушки около 6 мкГн,и пропорционально пересчитать отводы (или подобрать конкретно под свою антенну)
Критичным компонентами являются КПЕ. При малом зазоре их «прошивает» ,т.к. напряжение на них достигает сотен вольт. Но тем не менее, даже с малогаборитными конденсаторами я добился нормальной работы (без пробоев на 3,5 и 7 МГц как было у меня сначала) введением тумблера SW2 ,который переключает отвод выхода антенны на диапазонах 3,5 и 7 МГц к большей части витков катушки. Этим достигается снижение напряжения на конденсаторах при настройке тюнера.
Укороченная вертикальная антенна
Вертикальная антенна, описание которой приведено ниже, предназначенная для работы на 80 м диапазоне, имеет полную высоту несколько более 6 м.
Основой конструкции антенны является труба 2 диаметром 100 мм и длиной 6 м, выполненная из диэлектрика (пластика). Внутри трубы для придания ей механической прочности расположен деревянный брусок 3 с распорками 4, которые соприкасаются с внутренней поверхностью трубы. Антенна установлена на основании 7.
На трубу наматывают примерно 40 м медного одножильного провода 5 диаметром 2 мм, имеющего влагостойкую изоляцию. Шаг намотки выбирается из расчета, чтобы весь провод был равномерно намотан на трубу. Верхний конец провода припаивают к латунному диску 1 диаметром 250 мм, а нижний - через конденсатор переменной емкости 6 соединяют с центральной жилой коаксиально кабеля 8. Этот конденсатор должен иметь максимальную емкость около 150 пФ и по качеству (номинальное напряжение и т.д.) не должен уступать конденсатору, используемому в резонансном контуре выходного каскада передатчика.
Как и всякая вертикальная антенна, эта антенна требует наличия хорошего заземления или противовеса 9. Настройка и согласование антенны с фидером производится изменением емкости конденсатора 6, а при необходимости изменением длины провода, намотанного на трубу.
Добротность такой антенны выше и, следовательно, ширина ее полосы пропускания уже, чем у обычного четвертьволнового вибратора.
Построенная радиолюбителем WA0WHE подобная антенна с противовесом из четырех проводов имеет КСВ до 2 в полосе пропускания шириной около 80...100 кГц. Питание антенны осуществляется по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом.
Ground Plane на 5 КВ диапазонов
Предлагаемый вариант антенны можно отнести к разряду «конструкций выходного дня», особенно для тех коротковолновиков, которые уже имеют на своей станции «GROUND PLANE» на 20-метровый диапазон. Как видно из рисунка, в центре антенны расположена дюралюминиевая труба диаметром 25…35 мм, выполняющая функции несущей мачты и вертикального четвертьволнового элемента на диапазон 20 м.
На расстоянии 402 см от основания трубы двумя винтами М4 зафиксирована стеклотекстолитовая пластина размерами 60x530x5 мм. К ней
прикреплены концы четырехпроволочных (диаметром 3 мм) вертикальных элементов, электрическая длина которых соответствует четверти длины волны для середины диапазонов 17, 15, 12 и 10
м.
К нижнему концу трубы двумя винтами М4 привинчена стеклотекстолитовая пластина размерами 180x530x5 мм. Под нижний край трубы подложена алюминиевая пластина размерами 15x300x2 мм с пятью отверстиями диаметром 4,5 мм, через которые пропускают пять винтов М4, использующиеся для крепления проволочных элементов и трубы. Чтобы был лучший электрический контакт, между винтами крепления трубы и любым ближайшим проволочным элементом вставляют отрезок медного провода.
На расстоянии 50 мм от алюминиевой пластины закрепляют еще одну такую же по размерам, но имеющую 6-12 отверстий, которые используют для крепления радиальных противовесов (по шесть на каждый диапазон).
Антенну питают по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом.
Размеры всех элементов и противовесов указаны в таблице. Расстояние между вертикальными элементами 100 мм. Из-за парусности антенны ее фиксируют двумя ярусами капроновых оттяжек. Первый ярус закреплен на расстоянии 2 м от основания трубы, второй - на расстоянии 4,1 м.
Если имеется «GROUND PLANE» на 40 м, то, используя описанный принцип, можно создать 7-диапазонную антенну.
Комнатная широкополосная...
Широкополосная комнатная активная рамочная антенна С. ван Руджи повышает эффективность приема радиостанций всех KB диапазонов
(3-30 МГц) примерно в 3-5 раз по сравнению с телескопической. В связи с тем, что рамочные антенны чувствительны к магнитной составляющей электромагнитного поля, электрические помехи, создаваемые
различными бытовыми приборами, оказываются немаловажно ослабленными.
Помехозащищенные коротковолновые приемные
антенны
(Обзор материалов из журнала "QST ", 1988 г.)
Многие любители дальнего радиоприема на коротких волнах, а также коротковолновики, интересующиеся проведением DX -радиосвязей, особенно на НЧ KB диапазонах и имеющие в своем распоряжении лишь антенну GP с вертикальной поляризацией, часто сталкиваются на практике с проблемой обеспечения помехозащищенного радиоприема. "Причем в условиях крупных промышленных городов, она является наиболее значительной. Сигналы DX радиостанций часто бывают довольно малы, в то время как напряженность поля индустриальных, атмосферных и т.п. помех в точке приема может быть достаточно высокой. При этом необходимо решить следующие проблемы:
1 - ослабление этих помех на входе РПУ при наименьшем ослаблении полезного сигнала;
2 - обеспечение возможности приема радиосигналов во всем коротковолновом диапазоне, т.е. широкополосности антенно-фидерного устройства;
3 - проблему обеспечения достаточной площади для размещения антенны вдали от источников дополнительных помех. Значительного уменьшения уровня атмосферных, индустриальных и т.п. помех можно добиться путем применения специальных приемных антенн с низким уровнем шума. В литературе они именуются "Low -Noise Receving antennas ". Некоторые типы подобных антенн уже были описаны в (1, 2, 3). В данном обзоре обобщены некоторые интересные результаты экспериментов в этой области, полученные зарубежными радиолюбителями.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ КОРОТКОВОЛНОВЫЕ ПРИЕМНЫЕ АНТЕННЫ С НИЗКИМ УРОВНЕМ ШУМА
Начав заниматься дальним радиоприемом на KB необходимо прежде всего подумать о хорошей псмехозащищенной антенне, это ключ к успеху. Как уже отмечалось, в задачу помехозащищенного антенного устройства входит возможно большая степень ослабления помех при наименьшем ослаблении полезногэ сигнала. Говорить об усилении приемной антенной полезного сигнала и особенно на НЧ KB диапазонах по известным причинам невозможно, т.к. такая антенна будет занимать достаточно много места и иметь выраженную направленность. В некоторых случаях для усиления принимаемого сигнала целесообразно применять предварительные усилители между РПУ и антенной, снабдив их ручной регулировкой усиления (1). Это относится и к антеннам, о которых речь пойдет далее. Эти антенны явяются модификацией антенны Бевереджа, классический вариант которой показан на рис.1а. Эта антенна широко используется в профессиональной KB радиосвязи и обладает некоторыми помехозащищенными свойствами. W 1FB проводил эксперименты с модификацией антенны Бевереджа и получил интересные практические результаты, которые он опубликовал в апрельском номере журнала "QST ". Некоторые коротковолновики сочли их за первоапрельскую шутку, в то время как другие, наоборот, дополнили эти результаты своим практическим опытом. На рис.1б. показана антенна с экзотическим названием "Snake " (что значит "змея"). Она состоит из длинного отрезка коаксиального кабеля, размещенного на земле или в траве. Дальний конец кабеля нагружен на безиндукционный резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля. Этот резистор необходимо поместить в изоляционную коробку и обеспечить ее герметизацию, что предотвратит попадание влаги в коаксиальный кабель.
Так как выполнить практически такую антенну для НЧ KB
диапазонов получается достаточно
дорого, ввиду высокой цены кабеля, W
1FB
предложил выполнить антенну из двухпроводного ленточного кабеля или
провода для телефонной или радиотрансляционной линии.
Волновое сопротивление таких линий различное и может
быть определено по таблицам, а также экспериментальным путем. При определении длины данной антенны необходимо, как и в первом случае, учитывать коэффициент укорочения. Антенна в виде двухпроводной нагруженной линии для диапазона 160 метров должна иметь длину около 110 метров. Разместить такую антенну над землей достаточно трудно, и W 1FB проложил кабель по периметру своего участка. При этом основные свойства антенны сохраняются, если вблизи нет посторонних предметов, которые могут повлиять на характеристику антенны и быть источником дополнительных шумов. Это могут быть системы заземления вертикальной антенны, различные металлические трубы, ограды и т.п. При размещении антенны по периметру участка ослабляются ее направленные свойства и она начинает принимать сигналы с различных направлений. В данной конструкции важно точно определить волновое сопротивление применяемой двухпроводной линии. Это необходимо для правильного расчета согласующего широкополосного трансформатора и нагрузочного резистора, сопротивление которого должно быть равно волновому сопротивлению применяемой линии. Коэффициент трансформации выбирают в зависимости от применяемого коаксиального кабеля. Он равен:
R H /R K -(N/n) 2
где: R H - сопротивление нагрузочного резистора, Ом;
R K - волновое сопротивление коаксиального кабеля, ОМ;
N - число витков обмотки трансформатора со стороны антенны;
N - число витков со стороны приемника (линии питания).
На рис. 1г. показана антенна, предложенная W 1HXU . Она располагается над землей и выполняется из ленточного кабеля с волновым сопротивлением 300 Ом. Для ее настройки применен переменный конденсатор емкостью до 1000 пф. Конденсатор подстраивают по наибольшему уровню принимаемого сигнала. На рис.1 д. показана антенна типа "Snake ", выполненная из коаксиального кабеля, имеющего длину немногим более 30 метров, который уложен в землю. Дальний конец кабеля имеет соединение между центральной жилой и оплеткой. На "приемном конце" оплетка ни с чем не соединяется. Эту антенну испытывал W 1HXU и получил хорошие результаты в диапазонах 30, 40 и 80 м.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При выполнении антенн с низким уровнем помех следует учитывать, что они достаточно сильно ослабляют полезный сигнал, поэтому применение антенн из коаксиального кабеля оправдано лишь в случаях очень высокого уровня
индустриальных помех в точке приема. Как уже отмечалось, в этих случаях
целесообразно применение дополнительных усилителей. Антенны, выполненные из двухпроводной симметричной линии в ленточном диэлектрике обладают меньшим ослаблением полезного сигнала и дают более уверенные результаты. Следует также учесть, что применение всех описанных выше антенн возможно только в случае наличия
в РПУ входа, рассчитанного на подключение антенн, имеющих волновое сопротиыление 50 или 75 Ом. Если такаго входа нет, то неоходимо применить дополнительную катушку связи, которую можно намотать поверх катушки входного контура РПУ для того КВ диапазона, на котором вы рассчитываете применять данные антенны. Число витков катушки связи составляет от 1/ 5 до 1/ 3 числа витков контурной катушки КВ диапазона. Схема подключения дополнительной катушки показана на рис.2.
Многодиапазонная антенна с переключаемой диаграммой
направленности
Проблема создания достаточно эффективной многодиапазонной антенны в условиях ограниченного пространства, требующей относительно невысоких затрат,
волнует многих радиолюбителей. Хочу предложить еще один вариант антенны "бедного радиолюбителя", удовлетворяющий этим требованиям. Она представляет собой систему слопперов с переключением
диаграммы направленности, работающую на диапазонах 3,5, 7, 14, 21, 28 МГц. В основу положен принцип работы антенн конструкции RA6AA и UA4PA. В моем варианте (рис 1) с вершины 15-метровой мачты
под углом около 30 40° к земле идут 5 лучей, которые одновременно выполняют роль верхнего яруса оттяжек Лучей может быть и больше, но желательно не менее 5. Общая длина каждого луча - 21 м, из
нее вычитается около 80 см на отвод к коробке реле и около 15 см на крепление изолятора в нижней части луча. Таким образом, реально длина каждого луча составляет около 20 метров. Антенна питается
коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом длиной около 39,5 метра. Длина кабеля критична - вместе с длиной лучей она должна составлять 1 длину волны на диапазоне 80 метров. Все лучи в
исходном состоянии подключены к оплетке кабеля. Выбор необходимого направления производится непосредственно на рабочем месте, при этом соответствующее реле подключает луч выбранного направления к
центральной жиле кабеля. Как и у большинства направленных антенн, подавление боковых лепестков выражено сильнее, чем заднего, и составляет в среднем 2 3 балла, реже - 1 балл. Проводилось
сравнение с логопериодической антенной RB5QT , подвешенной на высоте около 9 м над землей в направлении восток-запад. На 7 МГц слоппера выигрывали в этих направлениях на 1- 2
балла.
Конструкция.
Мачта - телескопическая, от Р-140, стоит на земле без
дополнительного заземления, без диэлектрических вставок. Лучи - из полевого телефонного кабеля П-275 (2 провода по 8 стальных и 7 медных проводников в каждом), хорошо пропаяны с использованием
кислоты. Коаксиальный кабель 75 Ом. Возможно применение кабеля с любым волновым сопротивлением, а также открытой двухпроводной линии с сопротивлением 300 600 Ом. Реле применяется типа ТКЕ52 с
напряжением питания около 27 В с запараллеленными контактами, но можно применять и другие - исходя из мощности передатчика. Для питания реле применяется отдельный четырехпроводный кабель. Такая
схема (рис 2) позволяет питать 6 реле, у меня в силу местных условий стоит 5. Для переключения напряжений используются кнопки П2К с зависимой фиксацией Размеры антенны и линии питания можно
изменить в любую сторону, пользуясь формулой L2=(84,8-L1)*K, где L1 - длина одного плеча, L2 - длина линии питания; K - коэффициент укорочения (для кабеля - 0,66, для двухпроводной линии - 0,98).
Если получившейся длины линии недостаточно, в формуле вместо 84,8 необходимо подставить 127,2. Для укороченного варианта можно подставить в формулу 42,4 м, но в этом случае антенна будет работать
только на частотах выше 7 МГц.
Настройка. В настройке антенна практически не нуждается, главное - соблюдение указанных размеров лучей и кабеля. При проведении измерений ВЧ-мостом оказалось, что антенна резонирует в пределах любительских диапазонов, и ее входное сопротивление находится в пределах 30 400 Ом (см таблицу), поэтому желательно применять согласующее устройство. Я использовал рекомендованный UA4PA параллельный контур с отводами. В диапазоне 160 м данная антенна не работает - резонансная частота 1750 кГц выбрана для того, чтобы в остальных диапазонах резонанс находился в пределах диапазона.
| ЧАСТОТА | Zвх, Ом |
| 1750 | 20 |
| 3510 | 270 |
| 3600 | 150 |
| 7020 | 360 |
| 7100 | 400 |
| 10110 | 50 |
| 14100 | 260 |
| 14250 | 200 |
| 14350 | 180 |
| 18000 | 50 |
| 18120 | 50 |
| 21150 | 190 |
| 21300 | 180 |
| 21450 | 160 |
| 24940 | 59 |
| 25150 | 50 |
| 28050 | 160 |
| 28200 | 200 |
| 28500 | 130 |
| 29000 | 65 |
| 29600 | 30 |
Чем больше я познаю современную элементную базу, тем больше удивляюсь тому, как просто сейчас делать такие электронные устройства, о которых раньше можно было только мечтать. К примеру, антенный усилитель, о котором пойдет речь, имеет рабочий диапазон частот от 50 МГц до 4000 МГц. Да, почти 4 ГГц! Во времена моей молодости о таком можно было просто мечтать, а сейчас такой усилитель на одной крохотной микросхеме может собрать даже начинающий радиолюбитель. Причем не имеющий опыта работы со сверх высокочастотной схемотехникой.
Представленный ниже антенный усилитель необычайно прост в изготовлении. Имеет хороший коэффициент усиления, низкий уровень шума и низкий ток потребления. Плюс очень широкий диапазон работы. Да, ещё и миниатюрный размер, благодаря которому его можно встроить куда угодно.
Где можно применить универсальный антенный усилитель?
Да практически где угодно в широком диапазоне 50МГц – 4000МГц.- - Как усилитель сигналов телевизионной антенны для приема как цифровых, так и аналоговых каналов.
- - Как антенный усилитель для FM приемника.
- - др.
Характеристики антенного усилителя
- Рабочий диапазон: 50 МГц – 4000 МГц.
- Усиление: 22,8 дБ - 144 МГц, 20,5 дБ - 432 МГц, 12,1 дБ - 1296 МГц.
- Коэффициент шума: 0,6 дБ - 144 МГц, 0,65 дБ - 432 МГц, 0,8 дБ - 1296 МГц.
- Ток потребления порядка 25 мА.
Малошумящий усилитель отлично себя зарекомендовал. Низкий ток потребления вполне себя оправдывает.
Так же микросхема отлично выдерживает высокочастотные перегрузки без потери характеристик.
Изготовление антенного усилителя
Схема
В схеме используется микросхема фирмы RFMD SPF5043Z, которую можно купить на - .По сути вся схема - это микросхема усилитель и фильтр для ее питания.
Плата усилителя
Плату можно сделать из фольгированного текстолита, даже без травления, как это сделал я.
Берем двух сторонний фольгированный текстолит и выпиливаем прямоугольник размером примерно 15х20 мм.
Затем, перманентным маркером рисуем по линейке разводку.
А дальше хотите травите, а хотите вырезайте дорожки механически.
Далее все залуживаем паяльником и припаиваем SMD элементы типоразмера 0603. Нижнюю сторону платы фольги замыкаем на общий провод, тем самым экранируем подложку.
Настройка и испытание
Настойка не требуется, можно конечно замерить входное напряжение, которое должно быть в пределах 3,3 В и потребляемый ток примерно равен 25 мА. Так же если вы работаете в диапазоне выше 1 ГГц, то возможно, потребуется согласовать входной контур, уменьшением конденсатора до 9 пФ.Подключаем плату к антенне. Проверка показала хорошее усиление и низкий уровень шума.
Будет очень хорошо, если разместить плату в экранированном корпусе, типа такого.
Плату уже готового усилителя можно купить на , но стоит она же в разы дороже, чем микросхема отдельно. Так что лучше заморочиться как мне кажется.
Дополнение схемы
Для питание схемы требуется напряжение 3,3 В. Это не совсем удобно, к примеру, если использовать усилитель в автомобиле с напряжением бортовой сети 12 В.
Для этих целей можно ввести в схему стабилизатор.
Подключение усилителя к антенне
По расположению, усилитель следует располагать в непосредственной близости у антенны.Для защиты от статики и гроз желательно, чтобы антенна была бы замкнута по постоянному току, то есть нужно использовать петлевой или рамочный вибратор. Антенна типа « » будет отличным вариантом.
В тех конкретных условиях приема телевизионных передач, когда простейшие антенны или трехэлементная антенна типа ’’Волновой канал”не могут обеспечить получение на экране телевизора удовлетворительного качества изображения, можно рекомендовать двухэлементную рамочную антенну, которая иначе называется обычно антенной ’’Двойной квадрат”.
Рамочные антенны сочетают повышенный коэффициент, усиления с простотой конструкции и отсутствием необходимости настройки при сравнительно узкой полосе пропускания. Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обладают таким дополнительным преимуществом, как частотная избирательность.
Благодаря этому на вход телевизионного приемника не могут проникнуть помехи от других телевизионных передатчиков, работающих на соседних по частоте каналах, если по каким-либо причинам возникли благоприятные условия распространения их сигналов в данном направлении. Особенно важна частотная избирательность антенны в условиях слабого сигнала.
Дело в том, что нередки случаи, когда необходимо обеспечить прием слабого сигнала от удаленного передатчика, но поблизости работает мощный передатчик другой программы на соседнем канале. В таких условиях частотной избирательности телевизионного приемника может не хватить.
Кроме того, как известно, интенсивная помеха, поступая на первый же нелинейный элемент схемы приемника (электронную лампу, транзистор или микросхему), приводит к перекрестной модуляции.сигнала этой помехой. В последующих каскадах избавиться от этой помехи в приемнике уже невозможно. Поэтому ослабление такой помехи, за счет частотной избирательности антенны имеет очень важное значение.
Наибольшее распространение получили двухэлементные рамочные антенны, хотя Иногда используют также и трехэлементные рамочные антенны. Впервые предложил использовать эти антенны для приема телевидения советский энтузиаст дальнего приема С.К. Сотников.
Его первая статья с описанием двухэлементных рамочных антенн была помещена в журнале ’’Радио”, 1959 г., №, 4, с. 31-32. Многочисленные эксперименты радиолюбителей подтвердили их эффективность. Антенны с числом рамок более трех не используют по тем же самым причинам, по которым нецелесообразно применение многоэлементных антенн ’’Волновой канал”: необходимость тщательной настройки, без которой параметры антенны от увеличения числа элементов не улучшаются.
Двухэлементная рамочная антенна показана на рис. 1. Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки наполняют из металлической трубки диаметром 10...20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8...15 мм для антенн 6-12-го каналов.
Рис. 1. Двухэлементная рамочная антенна.
Как и при изготовлении других антенн, металл может быть любым, но предпочтительнее медь или латунь. Верхняя стрела соединяет сереДины обеих рамок, а нижняя стрела изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из гетинаксам текстолита или оргстекла толщиной 6...8 мм и размерами 30 x60 мм. К этой же пластине крепятся концы вибраторной рамки винтами с гайками, для чего концы рамки можно расплющить.
Стрелы могут быть выполнены металлическими или из изоляционного материала - текстолита или винипласта. В этом случае специально соединять рамки между собой нет необходимости! Мачта должна быть деревянной, по крайней мере ее верхняя часть. Металлическая часть мачты должна заканчиваться на 1,5 м ниже антенны.
Рамки антенны располагают одна относительно другой так, чтобы их воображаемые! центры (точки пересечения диагоналей квадратов) находились на горизонтальной прямой, направленной на передатчик. Крепление антенны к мачте производится в центре тяжести.
Фидер подключается к концам вибраторной рамки с помощью четвертьволнового короткозамкнутого симметрирующего шлейфа из того же кабеля, что и фидер. Шлейф и фидер должны подходить к антенне вертикально снизу, расстояние между ними должно быть постоянным по всей, длине шлейфа, для чего можно предусмотреть распорки из гетинакса.
Можно также закрепить фидер и шлейф на изоляционной пластине, к которой крепятся нижняя стрела и концы вибраторной рамки, изготовив ее в виде буквы Т. При этом в пластине сверлят небольшие отверстия, а фидер и шлейф привязывают к ней капроновой леской. Использовать металлические элементы их крепления нежелательно.
Для обеспечения жесткости можно выполнить шлейф из двух металлических трубок, соединенных верхними концами с концами вибраторной рамки. В этом случае фидер пропускают внутри правой трубки снизу вверх, оплетку, кабеля припаивают к правому, а центральную жилу - к левому концам вибраторной рамки. Трубки шлейфа в нижней части замыкаются перемычкой, перемещением которой можно подстроить антенну на максимум принимаемого сигнала.
По данным С.К. Сотникова, коэффициент усиления двухэлементной рамочной антенны, выполненной по рекомендованным им размерам, составляет 8...9 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 2.5.. .2.8 раз по сравнению с напряжением сигнала на выходе полуволнового вибратора. Входное сопротивление этой антенны находится в пределах 70.. .80 Ом.
Размеры двухэлементной рамочной антенны, рекомендованные С.К. Сотниковым для любого из 12 метровых телевизионных каналов, приведены в табл. 1.
Таблица 1. Размеры двухэлементных рамочных антенн метровых волн, мм.
| Номер канала | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| В | 1450 | 1220 | 930 | 840 | 770 | 410 | 390 | 370 | 360 | 345 | 330 | 320 |
| Р | 1630 | 1370 | 1050 | 950 | 870 | 460 | 440 | 420 | 405 | 390 | 375 | 360 |
| А | 900 | 760 | 580 | 530 | 480 | 250 | 240 | 230 | 220 | 210 | 210 | 200 |
| Н | 4500 | 3800 | 2900 | 2600 | 2400 | 1280 | 1230 | 1180 | 1130 | 1090 | 1050 | 1000 |
| Ш | 1500 | 1260 | 970 | 880 | 800 | 430 | 410 | 390 | 375 | 360 | 350 | 335 |
| Т | 1000 | 840 | 640 | 580 | 530 | 280 | 270 | 260 | 250 | 240 | 230 | 220 |
В своей книге "Антенны любительских радиостанций" (М.: ДОСААФ, 1962) В.П., Шейко приводит другие размеры двухэлементных рамочных антенн, которые можно вычислить по следующим формулам:
где ляюда - это длина волны канала изображения лямбда_и или средняя длина волны, принимаемого частотного канала лямбда_с, которые приведены в табл. 1Л. Остальные размеры антенны берутся такими же, как указано в табл. 1. Для антенны таких размеров В.П.
Шейко указывает, что коэффициент усиления составляет 9... 11 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 2,8...3,5 раз по сравнению с напряжением сигнала на выходе полуволнового вибратора. Входное сопротивление такой антенны около 100 Ом.
Исходя из приведенных значений коэффициента усиления, можно сделать вывод о том, что по усилению, двухэлементная рамочная антенна эквивалентна пятиэлементной антенне "Волновой канал" или немного эффективнее ее, но имеет меньшие габариты и лишена ее недостатков, так как не нуждается в настройке, хорошо согласуется с фидером и обладает хорошей повторяемостью параметров.
Это объясняется тем, что активной приемной частью каждой рамки являются ее верхняя и нижняя горизонтальные части. Получается, что двухэлементная рамочная антенна содержит четыре элемента и эквивалентна двухэтажной синфазной решетке, собранной из двухэлементных антенн "Волновой канал".
Влияние дополнительных двух элементов второго этажа оказывается сильнее, чем добавление двух директоров к двухэлементной антенне "Волновой канал", за счет сужения диаграммы направленности в, вертикальной плоскости, а это очень важно в условиях дальнего приема, когда сигнал приходит с линии горизонта под малым углом места.
Наличие же всего двух элементов, взаимодействующих в каждом этаже, обеспечивает стабильность параметров антенны и их независимость от, естественных разбросов в размерах. Благодаря этому отпадает необходимость индивидуальной настройки каждой антенны и обеспечивается хорошее согласование ее с фидером.
В качестве наружной антенны можно также использовать трехэлементную рамочную антенну, аналогичную показанной на рис. 2. Отличие наружной антенны от комнатной лишь в том, что ее рамки для большей прочности должны быть выполнены из металлической трубки или прутка диаметром 6... 10 мм, а стрелы и пластина изолятора - более толстыми.
Рис. 2. Трехэлементная рамочная антенна.
Остальные размеры для антенны дециметрового диапазона волн должны соответствовать указанным в табл. 2. В связи с тем, что полоса пропускания антенны в дециметровом диапазоне охватывает сразу несколько частотных каналов, размеры даются не для одного канала, а для группы каналов, соседних по частоте.
Таблица 2. Размеры дециметровой рамочной антенны.
| Каналы | Д | В | Р | А | Б | Н | Ш | Т |
| 21-26 | 134 | 158 | 193 | 67 | 98 | 580 | 152 | 300 |
| 27-32 | 122 | 144 | 176 | 61 | 89 | 530 | 139 | 274 |
| 33-40 | 110 | 131 | 160 | 55 | 80 | 475 | 126 | 248 |
| 41-49 | 99 | 117 | 143 | 50 | 72 | 430 | 112 | 220 |
| 50-58 | 89 | 105 | 129 | 45 | 65 | 390 | 102 | 200 |
| 59-68 | 81 | 96 | 113 | 41 | 59 | 350. | 92 | 181 |
| 69-80 | 73 | 86 | 106 | 37 | 53 | 315 | 83 | 164 |
Трехэлементную рамочную антенну также можно использовать в диапазонах метровых волн. Размеры такой- антенны для любого из 12 частотных каналов приведены в табл. 3.
Таблица 3. Размеры трехэлементных рамочных антенн метровых волн, мм.
| Номер канала | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Д | 1255 | 1060 | 825 | 750 | 688 | 370 | 354 | 340 | 325 | 312 | 300 | 290 |
| В | 1485 | 1260 | 975 | 890 | 812 | 438 | 418 | 400 | 385 | 370 | 357 | 345 |
| Р | 1810 | 1530 | 1190 | 1080 | 990 | 532 | 510 | 488 | 470 | 450 | 435 | 420 |
| А | 630 | 532 | 412 | 375 | 345 | 185 | 177 | 170 | 163 | 157 | 150 | 145 |
| Б | 915 | 775 | 600 | 545 | 500 | 270 | 258 | 246 | 237 | 228 | 220 | 210 |
| Н | 5600 | 4600 | 3600 | 3200 | 3000 | 1680 | 1600 | 1500 | 1450 | 1400 | 1350 | 1300 |
| Ш | 1500 | 1260 | 970 | 880 | 800 | 430 | 410 | 390 | 375 | 360 | 350 | 335 |
| Т | 1000 | 840 | 640 | 580 | 530 | 280 | 270 | 260 | 250 | 240 | 230 | 220 |
Рамки и верхнюю стрелу антенны метровых волн для достаточной прочности Выполняют из трубки диаметром 10...15 мм, а расстояние между концами вибраторной рамки увеличивают до 50 мм.
Как отмечалось, коэффициент усиления трехэлементной рамочной антенны указанных размеров по данным В.П. Шейко составляет 14...15 дБ, что значительно превышает коэффициент усиления многоэлементных антенн "Волновой канал".
Для сравнения напомним, что коэффициент усиления семиэлементной антенны "Волновой канал" равен 10 дБ, одиннадцатиэлементной - 12 дБ, шестнадцатиэлементной - 13,5 дБ. Причем эти значения соответствуют точно настроенным антеннам.
При изготовлении же антенн "Волновой канал" в любительских условиях без их тщательной настройки указанные значения коэффициентов усиления в лучшем случае следует уменьшить на 3 дБ. Если учесть, что трехэлементная рамочная антенна не нуждается в настройке, ее преимущества очевидны.
Большой коэффициент усиления рамочных антенн указывает на достаточно малую ширину лепестка диаграммы направленности. Поэтому такие антенны необходимо ориентировать на передатчик более тщательно. Можно рекомендовать следующий способ. Регулятором контрастности телевизора установить минимальную контрастность, при которой еще сохраняется синхронизация.
Затем подстроить соответствующими регуляторами частоты строчной и кадровой разверток и вновь уменьшить контрастность до срыва синхронизации. После этого скорректировать ориентировку антенны до восстановления синхронизации.
Можно вновь уменьшить контрастность и подориентировать антенну. На равнинной местности, как правило, достаточно ориентировать антенну только по азимуту при сохранении горизонтального положения ее оси. В условиях же горной местности часто приходится также ориентировать антенну и по углу места, наклоняя ее ось, когда сигнал приходит не с линии горизонта, а с вершины какой-либо горы, являющейся его переизлучателем.
Двухэлементную антенну можно использовать на расстоянии до передатчика, примерно равном 70 % расстояния прямой видимости, а трехэлементную - вплоть до границы прямой видимости, конечно, при достаточной мощности передатчика. Если же принимается сигнал от передатчика малой мощности и даже в ближней части зоны прямой видимости, полуволновый вибратор или трехэлементная антенна "Волновой канал" не обеспечивает хорошего приема, двухэлементная рамочная антенна (а тем более трехэлементная рамочная антенна) позволит достичь увеличения уровня сигнала на входе телевизора.
Иногда либо из-за удаленности от передатчика, либо из-за недостаточной мощности этого передатчика контрастность изображения на экране телевизора оказывается недостаточной, а на экране цветного телевизора получается только чернобелое изображение и получить цветное изображение не удается. В этих случаях использование рамочных антенн также позволяет получить хороший эффект.
Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. - 100 и одна конструкция антенн.
Одним из достаточно распространенных типов антенн являются рамочные антенны «тройной квадрат». Причем это относится не только к телевизионному приему, но к различным видам беспроводной связи — Wi-Fi, 3G и др.
Способствуют этому сравнительная простота изготовления (можно сделать из одного куска провода), компактность и при этом достаточно высокие технические характеристики.
Однако при всём этом абсолютное большинство и наших, и зарубежных производителей по каким-то причинам игнорируют производство рамочных антенн «тройной квадрат» или хотя бы «двойной квадрат».
Видимо, это связано с лишними затратами и сложностью при массовом производстве.
Поэтому и во времена СССР, и в нынешние времена данные антенны изготавливаются вручную преимущественно только самими людьми.
Единственный известный пример заводского изготовления наружной антенны ДМВ «тройной квадрат» — от старейшего :
Но при этом в Интернете не удалось найти какой-либо магазин, продававший бы данную наружную модель, возможно из-за высокой стоимости у производителя.
И когда рассматривал в Интернете фото различных вариантов «тройного квадрата», случайно наткнулся на одну из фотографий комнатной антенны «тройной квадрат» промышленного изготовления.
И как оказалось продается недалеко, поэтому сразу же была приобретена за 393 р.
Антенна «Сигнал 3.0» поставляется в небольшой красочной картонной коробке размером с книгу. Обтянута предохранительной пленкой:
На упаковке показана сама антенна в сборе и значки основных цифровых телевизионных стандартов.
И с обратной стороны — полностью аналогично (защитная пленка снята):
Конечно же сразу обращают на себя надписи: «КАЧЕСТВЕННАЯ КОМНАТНАЯ ДМВ АНТЕННА
» и «ТРОЙНОЙ КВАДРАТ СНОВА В РОССИИ!
».
Так же и по бокам — указаны основные преимущества и функции:
И здесь отмечу: — Схема CMT, специально для приема цифровых и/или HD-каналов.
Однако, к сожалению, так и не удалось понять, что означает аббревиатура СМТ (не уверен даже — латинскими или русскими). Возможно, CMT может означать Cellular Mobile Telephone, т.е. сотовый телефон, и речь идет о фильтрации помех от GSM (но это лишь предположение).
Открываем коробку и видим пакет с комплектующими:
Быстро собрать антенну поможет описание:
Рассмотрим составные части и начнем с основы — пластиковая подставка с квадратными отверстиями для фиксации центральной стойки. Размеры — 168 x 94 мм:
Пластиковая центральная стойка с кабелем и центральной рамкой — активным вибратором (сторона квадрата — 126 мм):
Задняя рамка — рефлектор (сторона квадрата — 154 мм) с нижней пластиковой распоркой:
Передняя рамка — директор (сторона квадрата — 108 мм) так же с пластиковой распоркой:
Исходя из этих размеров видно, что антенна рассчитывалась как обычно на середину диапазона ДМВ (приблизительно 38 канал).
Во всех рамках использована стальная нержавеющая проволока диаметром 4 мм.
И последняя деталь — верхняя пластиковая распорка для скрепления всех трёх рамок между собой:
Коаксиальный кабель имеет длину 1.43 м. Используется 50-омный RG174 COAXIAL CABLE:
что довольно странно, т.к. даже в описании отмечено: «хорошо согласуется с кабелем 75 Ом», но по непонятной причине использован кабель с волновым сопротивлением 50 Ом.
Попутно отмечу, что и некоторые известные отечественные производители также не брезгуют использовать более дешевый — 50-омный кабель: например, у Locus L 405.05 также использован RG 174/U.
Центральная пластиковая стойка является держателем для активного вибратора антенны и содержит пассивную плату согласования:
в виде эквивалента полуволновой кабельной петли на односторонней печатной плате:
электрическая схема соединений:
Используемая плата имеет достаточно большую металлизированную площадь (43 х 32 мм), что вообще в антеннах и, в частности, в рамочных не приветствуется: внутри и снаружи рамки должно быть минимум проводящих поверхностей, а иначе ухудшаются характеристики антенны.
Разберем и нижнюю пластиковую распорку у рефлектора — увидим сплошное сварное соединение рамки:
т.е. как обычно у пассивных элементов рамка замкнутая — закрытая.
А вот передняя рамка (директор) разомкнутая — открытая:
Здесь имеется разрыв — изолятор толщиной около 1 мм.
Причины такого крайне редко применяемого решения были видимо как-то связаны с согласованием или чем-то иным.
Наконец собираем всё вместе и получаем антенну «тройной квадрат»:
Измеренные габариты антенны — 168 х 157 x 228 мм.
Измеренная масса — около 300 г.
Вид сзади наглядно демонстрирует название «тройной квадрат»:
Спереди:
глядя с определенной точки, все три рамки практически сольются, спрятавшись за первой.
Сбоку:
Расстояние между задней рамкой и центральной — 78 мм, а между центральной и передней — 58 мм.
Интересно, отметить в описании, что «Тройной квадрат обладает малой парусностью» хотя для комнатной антенны этот показатель неактуален.
Еще раз напомню об оптимальном размещении любых комнатных антенн и особенно с пластиковыми окнами, а точнее — металло пластиковыми, т.к. рамы и створки содержат в себе металлический каркас, который препятствует прохождению сигнала.
Вообще, минимальная высота рамочной антенны должна быть не менее 0.1 λ, что для самого длинноволнового — 21 канала ДМВ составит 63 мм.
У «Сигнал 3.0» самая нижняя часть рефлектора имеет высоту — 67 мм, т.е. укладывается в минимум.
С глухой створкой — высоты антенны в принципе достаточно для приема:
А вот поворотная створка точно будет перекрывать обзор:
Поэтому в любом случае — желательно всё-таки поставить антенну на какую-нибудь подставку, к примеру, пустую пластиковую банку или пустую коробку:
Тем самым обеспечив бо
льший уровень принимаемого сигнала.
Так же при приеме c любыми комнатными антеннами стоит обратить внимание на наличие на стеклах специального энергосберегающего покрытия на внутренней стороне стеклопакета (такие окна с улицы выглядят как зеркальные):
или энергосберегающей термопленки:
Причем зачастую еще и особо отмечается:
- исключают утечку информации по электромагнитным полям
- защита от энергии в радиочастотном диапазоне (микроволновое излучение)
Всё это достигается за счет наличия металлов, которые конечно препятствуют приему сигнала. И если со связью GSM сигнала еще хватает (вышки стоят чуть ли не на каждом высотном доме), то с телевизионным приемом, Wi-Fi, 3G могут возникать проблемы из-за ослабления сигнала.
Вот, к примеру, городской эфир принятый антенной «Сигнал 3.0» (напомню, что крайний справа синий столб — это как раз уровень сигнала GSM — у него с тонировкой точно проблем быть не должно):
Как известно, для приёмных рамочных антенн ("флагов") желательно применять антенный усилитель. При его изготовлении с уровнем шума и усилением проблем нет. Это сделать легко. Но такие антенны требуют от усилителя очень высокого коэффициента ослабления синфазной составляющей (КОСС или, по-английски, CMRR - от Common-Mode Rejection Ratio). Иначе такие помехи могут полностью "испортить" параметры антенны, что часто на практике и случается и служит основанием для мнения - работают такие антенны "так себе".
Проще всего достичь цели, сделав усилитель дифференциальным с большим КОСС. Причём нужен именно такой усилитель. Применение симметрирующего трансформатора с несимметричным усилителем хорошего результата не даст. Даже у лучших таких трансформаторов (речь идёт о высокоомных трансформаторах) коэффициент подавления синфазной составляющей на частотах 1,8 и 3,5 МГц (а приёмные антенны нужны в основном на любительских НЧ-диапазонах) редко превышает 40 дБ. А этого мало - в реальных условиях, по мнению автора, требуется минимум 50...60 дБ ослабления синфазной составляющей.
Такое подавление могут обеспечить дифференциальные усилители. Проще всего их собрать на интегральных микросхемах. Идея сделать дифференциальный усилитель на дискретных элементах разбивается о практическую невозможность подобрать компоненты с точностью 0,1...0,3 %.
Обычное выполнение дифференциального каскада на операционном усилителе такое подавление даёт, но имеет недостаток, что входные импедансы его входов получаются разными. От этого антенна теряет симметрию.
Решением, полностью устраивающим, является применение специализированного дифференциального усилителя AD8129. На частотах ниже 4 МГц он имеет КОСС 80(!) дБ, кроме того, у этой микросхемы два дифференциальных входа с равным и очень высоким (более 4 MOм) импедансом. Отдельным плюсом является то, что дифференциальные входы не используются для установки усиления, т. е. их не надо нагружать чем-либо дополнительно.
Принципиальная схема усилителя показана на рис. 1. При использовании усилителя с рамочной антенной не устанавливают варикапы VD1-VD4 и элементы цепи управления ими (R1, C1, R5, C9), а при использовании ферритовой магнитной антенны не устанавливают резистор R2.
Рис. 1. Принципиальная схема усилителя
Коэффициент усиления по напряжению (в данном случае он примерно равен 30) задаётся отношением сопротивления резисторов R7/R6. Эти резисторы никак не влияют на входной импеданс по рабочим входам (выводы 1 и 8 микросхемы DA1).
Для этой микросхемы необходим двухполярный источник питания. Обратите внимание, что в устройстве две разные "земли", и они не соединены напрямую между собой. Одна из них - это общий провод усилителя, адругая - оплётка коаксиального кабеля, соединяющего усилитель с приёмником (трансивером). Цепи L1C2C4 и L2C3C5 дополнительно фильтруют питание. Напряжение в средней точке ("землю усилителя") задаёт стабилизатор DA2. Питание на усилитель поступает по коаксиальному кабелю. Для дополнительной защиты от "грязи", которая может наводиться на оплётку кабеля, установлен развязывающий трансформатор T2. Он намотан в два провода на ферритовом НЧ-магнитопроводе так, чтобы индуктивность его обмоток была не меньше 1 мГн.
Выход усилителя через резистор R8 подключён к разделительному ВЧ-трансформатору T1, с малой межвитковой ёмкостью и отношением чисел витков обмоток 1:1. Этот трансформатор нужен для развязки по синфазному сигналу между общим проводом усилителя и оплёткой коаксиального кабеля. Резистор R8 задаёт выходное сопротивление усилителя (у самой микросхемы DA1 выходное сопротивление низкое).
Диоды VD7 и VD8 (любые кремниевые высокочастотные) защищают входные цепи приёмника. Дело в том, что микросхема DA1 может выдать выходной сигнал амплитудой до 5 В, что не для всех приёмников приемлемо. Конденсатор С7 - разделительный.
Элементы L3, С10 разделяют в "шеке" питание усилителя и вход приёмника.
Как уже упоминалось, выводы 1 и 8 микросхемы DA1 - это высокоомные дифференциальные входы. С ними надо решить три проблемы.
Во-первых, "привязать" их по постоянному току к общему проводу усилителя. Это делают резисторы R3, R4. Их сопротивление не очень важно (кроме как в случае работы с ферритовой магнитной антенной, см. ниже) - от 100 кОм до 1 MОм, но очень важна их идентичность. Эти резисторы надо подобрать с помощью цифрового мультиметра с отличием не более 0,1 % (лучше ещё меньше). Иначе они "перекосят" вход усилителя с соответствующим снижением КОСС.
Во-вторых, необходимо защитить входы при работе передатчика. Пара ВЧ-диодов VD5, VD6 с этим справляется.
В-третьих, подключить антенну и нужные ей элементы. Это зависит оттого, какая антенна будет использоваться.
Если это рамка, например "флаг", она подключается прямо к входам. Дополнительно устанавливают резистор R2 с сопротивлением, равным выходному сопротивлению рамки (обычно несколько сотен ом).
Если это ферритовая магнитная антенна, R2 не нужен, но устанавливают варикапы перестройки VD1 -VD4 и цепь управления ими из "шека" (R1R5C1C9). Кроме того, при работе с ферритовой магнитной антенной (МА) надо подумать над сопротивлением резисторов R3 и R4. Они определяют добротность контура антенны (конечно, помимо добротности самой катушки антенны). В зависимости от индуктивности, добротности МА и желаемой полосы пропускания (без перестройки) следует выбрать номиналы резисторов R3, R4.
На рис. 2 показан спектр в полосе 100 кГц на выходе описываемого усилителя при сопротивлении этих резисторов 390 кОм и подключённой ферритовой магнитной антенной, намотанной на стержне диаметром 8 мм и длиной 100 мм с магнитной проницаемостью 400. Приём происходит на диапазоне 160 метров. Антенна находится внутри помещения, поэтому, кроме полезных сигналов, видно ещё и множество помех.
Рис. 2. Спектр в полосе 100 кГц на выходе усилителя
На выходе уровень эфирного шума на частоте резонанса МА 93 дБм (вертикальная шкала на рисунке - в дБм), т. е. 5 мкВ, что примерно соответствует уровню шума полноразмерной антенны. Если надо изменить усиление, это выполняют подбором резисторов R7/R6. Микросхема AD8129 может обеспечить на низкочастотных КВ-диапазонах усиление до 100 раз.
Применение усилителя позволяет разместить антенну вдали от местных источников помех и тем самым улучшить качество приёма.
Дата публикации: 04.04.2016
Мнения читателей
- Алексей
/ 08.02.2017 - 15:08
Печатку где-бы раздобыть...
