Как сделать радиоантенну из медной проволоки за несколько простых шагов?
Hamtronics пользуется поддержкой своей аудитории. Когда вы покупаете по нашим ссылкам, мы можем получать партнерскую комиссию. Узнать больше
Будучи любителем «сделай сам», вы наверняка захотите использовать имеющиеся в доме технические средства для создания многих вещей по низкой цене. Как вы, возможно, не знаете, изготовление радиоантенны входит в число веселых и недорогих проектов своими руками.
Таким образом, в этой статье даже любителям будет показано, как сделать радиоантенну с медным проводом в домашних условиях с соблюдением всех технических требований для бесперебойной работы.
Содержание
- Что нам нужно подготовить
- Пошаговая инструкция
- Шаг 1: Выясните, какой длины будет ваша антенна.
- Шаг 2: Обрежьте коаксиальный кабель с одного конца.
- Шаг 3: Снимите половину общей длины антенны с конца коаксиального кабеля.
- Шаг 4: Обрежьте медную трубку на половину длины антенны.
- Шаг 5: Подсоедините коаксиальный кабель к медной трубке.
- Шаг 6: Припаяйте защитный слой коаксиального кабеля к трубке.
- Шаг 7: Подключите коаксиальный кабель к аудиоприемнику.
- Шаг 8: Установите медную антенну.
- Шаг 1: Выясните, какой длины будет ваша антенна.
- Зачем использовать медный провод вместо других элементов
- Заключение
ниже:
- Коаксиальный кабель с медным экраном 50 Ом или 70 Ом (Ом)
- FM-приемник с коаксиальным соединением
- Медная трубка 3/8″
- Кусачки
- Ножовка по металлу
- Инструмент для пайки
Это определит, сколько коаксиального кабеля вам нужно зачистить, а также какой длины должны быть ваши медные трубки:
- Разделите 468 на частоту, к которой вы хотите подключиться (например, 468/90 МГц равно 5,2).
- Разделите результат на 2 (например, 5,2/2 равно 2,6).
- Чтобы получить длину антенны, умножьте приведенный выше результат на 12 дюймов (например, 2,6*12 дюймов = 31,2 дюйма).
В этом методе вам нужен только один конец, чтобы функционировать как разъем, поэтому другой должен быть удален. Сделать это можно с помощью кусачек или ножовки.
Шаг 3: Снимите половину общей длины антенны с конца коаксиального кабеля.Удаляйте каждый защитный слой, пока не дойдете до белого покрытия, которое окружает сам коаксиальный кабель.
- Например, исходя из предыдущего расчета, длина антенны составляет 31,2 дюйма, необходимо снять 15,6 дюйма защитных слоев.
- Во время этой операции также необходимо снять медную защиту. Самый простой способ — сделать ножовкой небольшой надрез по всему периметру защиты, а затем попытаться отклеить ее оттуда.
Поскольку вторая половина приемника вашей антенны будет состоять из медной трубки, она должна быть такой же длины, как и кусок, который вы только что сняли.
- Опять же, исходя из предыдущего расчета, если длина вашей антенны составляет 31,2 дюйма, длина медной трубки будет 15,6 дюйма.
Наденьте трубку на зачищенный конец коаксиального кабеля, затем сдвиньте ее вниз, пока она не покроет всю зачищенную половину приемника вашей антенны.
Шаг 6: Припаяйте защитный слой коаксиального кабеля к трубке. Снимите ПВХ-оболочку примерно с дюйма коаксиального кабеля сразу под неэкранированной частью, отогните ее, используя плоскогубцы, чтобы сформировать край, а затем припаяйте конец к медной трубке.
Вставив оставшийся разъем в порт коаксиальной антенны приемника. Это делает все остальное простым.
Шаг 8: Установите медную антенну.После подключения антенны направьте ее на ближайшую станцию и при необходимости закрепите на месте.
Советы для вас:
- Чем меньше препятствий между вашей антенной и ближайшей FM-станцией, тем лучше ваш сигнал.
- Хотя ваш коаксиальный кабель может быть достаточно прочным, чтобы стоять самостоятельно, при необходимости вы можете использовать скобы или клей для удержания антенны из медного провода.
Вот 3 причины, по которым вам следует использовать медь для радиоантенны: отличный металл для бытовой электроники. Фактически, медь предпочтительнее использовать в силовой проводке уже почти 200 лет; и нет сомнений, что почти 60% использования меди приходится на такое применение.
Выполнив несколько простых шагов, вы узнаете, как сделать радиоантенну из медного провода своими руками из доступных и дешевых технических материалов у себя дома.
Не забудьте прокомментировать свой готовый продукт в поле ниже и поделиться этой статьей, если она вам понравилась.
Ричард Пеннингтон
Ричард Пеннингтон — тот, к кому можно обратиться, если вам нужно профессиональное понимание электроники. Обладая более чем десятилетним опытом работы в области электроники и средств связи, он теперь является нашим главным редактором контента.
Он является консультантом по многочисленным статьям и видео на темы, связанные с радиолюбителями, электронными устройствами и связью.
Создание трехстороннего антенного коммутатора и дисплея
» Перейти к дополнительным материалам
После 50-летнего перерыва я возобновил интерес к любительскому радио и установил две антенны в лесу за своим особняком.
Один из них был четырехдиапазонным веерным вертикальным (счетверенный вертикальный массив [1] ), а второй — полуволновым диполем. Чтобы выбрать между ними, я сделал механический коаксиальный переключатель водонепроницаемым и привязал его к дереву на заднем дворе
После года эксплуатации я начал искать замену с использованием беспроводной технологии, которой можно было бы управлять удаленно из моей хижины. Заодно решил добавить второй диполь. С дополнительным диполем мне понадобилась схема переключения, которая позволила бы мне выбрать одну из трех антенн; переключать балун между двумя диполями; и выполнять все это, не выходя из моей хижины.
Я разработал несколько требований для своего нового проекта:
- Используйте беспроводную технологию, чтобы выбрать одну из трех антенн от моей хижины на цокольном этаже (под землей) до распределительной коробки на расстоянии 55 футов.
- Выдерживает любые погодные условия: проливной дождь; лед и снег; и температуры замерзания.
- Дистанционное управление от 12-вольтовой батареи.
- Работайте на полном установленном лимите мощности в режиме SSB с рабочим циклом оператора 50%.
- Работа от 80 до 6 метров.
- Показать выбранную антенну.
Конструкция распределительной коробки
Я планировал использовать беспроводное реле для выбора одного из двух мощных силовых реле с высокой пропускной способностью. Затем силовые реле (способные справиться с полным допустимым пределом) будут выполнять фактическое переключение балуна и антенны. Для этого подхода требовалось двухканальное беспроводное реле с одним каналом, назначенным каждому силовому реле.
Изучив информацию о беспроводных реле в Интернете, я приобрел двухканальный беспроводной приемник и передатчик постоянного тока модели WR-02 производства AGT (All German Technology).
Устройство ( Рисунок 1 ) поставляется с двумя пультами дистанционного управления (передатчиками) и одним приемником; использует восьмибитную схему кодирования; и передает на частоте 315 МГц.
Заявленная дальность действия составляет 150 футов.
РИСУНОК 1. Каждый пульт дистанционного управления (передатчик) 315 МГц питается от одной щелочной батареи 23A/12V. Приемник (показан в центре) питается от источника постоянного тока 12 вольт.
Блок приемника имеет два канала, способных независимо коммутировать пять ампер при 12 вольтах постоянного тока. Несколько приемников можно перепрограммировать, чтобы они реагировали на общий набор контроллеров. Когда я получил устройство, я провел несколько характеристических тестов.
Во-первых, я измерил беспрепятственный рабочий диапазон прямой видимости >150 футов. Затем я убедился, что он надежно работает от моей хижины на цокольном этаже до предполагаемой распределительной коробки на расстоянии 55 футов.
Изучив различные силовые реле, я купил два силовых реле Magnecraft IceCube серии 700 на 12 В постоянного тока с двумя полюсами и двойным направлением, модели 782XBXC-12D и 16-782C1, соответственно.
Реле можно устанавливать в любом положении, они имеют номинал контактов переменного тока 15 ампер и межполюсное диэлектрическое сопротивление 2500 вольт (среднеквадратичное значение) (3535 вольт пиковое значение).
На рис. 2 показана схема схемы коммутации с беспроводным приемником; RE1 и RE2 представляют силовые реле.
РИСУНОК 2. Схема распределительной коробки и приемника АГТ. Максимальный потребляемый ток со всеми активными реле и светодиодами составляет 275 мА.
RE2 используется для маршрутизации РЧ-сигнала из хижины либо на RE1 (ветвь диполя), либо непосредственно на QVA. Когда RE1 и RE2 обесточены, оба находятся в нормально замкнутом (NC) состоянии, а Антенна-1 подключена к хижине. Активация канала A заставляет RE1 переключаться с Антенны-1 на Антенну-2.
Активация канала B отключает ветвь диполя от РЧ-тракта и направляет РЧ-сигнал на QVA.
Конструкция распределительной коробки
Компоненты распределительной коробки ( рис.
3 ) размещены в корпусе Velleman G378 из ПВХ размерами 26 см x 18 см x 10 см.
РИСУНОК 3. Черный приемник AGT показан вверху слева; его антенный (белый) провод виден на выходе из верхней части корпуса и прикреплен к опоре из плексигласа. Силовые реле RE1 и RE2 расположены по центральной линии корпуса. Три провода, показанные в верхней правой части (красный, черный и красно-черный), питают два светодиода ( Рисунок 2 ), которые монтируются в отдельный внешний корпус проекта. Светодиоды показывают, какое реле включено.
Крышка (не показана) снабжена прокладкой для водонепроницаемости. Пары винтовых клемм 8-32 с левой и правой сторон подключаются к лестничным линиям для двух диполей и к входу балуна (нижняя левая сторона). Я использовал провод AWG #14 THNN, рассчитанный на 15 ампер, для подключения клемм на RE1 к этим трем портам†.
Разъем SO-239 внизу слева идет на выход балуна; винтовые клеммы 6-32 внизу в центре подключаются к батарее SLA 12 В 7 Ач, которая питает всю распределительную коробку, включая приемник AGT.
СО-239разъем в правом нижнем углу подключается к входу удаленного тюнера, а разъем SO-239 в левом нижнем углу — это порт QVA. Все крепежные детали изготовлены из нержавеющей стали, за исключением латунного крепежа 4-40, используемого для крепления разъемов SO-239 к корпусу; Нержавеющей стали 4-40 в то время не было в наличии, поэтому вместо нее я купил латунную фурнитуру.
Пары проводов между клеммами RE2 и его портами, выходом балуна, входом тюнера и QVA представляют собой линии передачи длиной 4,5 дюйма с сопротивлением 50 Ом, изготовленные из формварового провода AWG #16. Линии передачи использовались, потому что выходы портов подключаются к линиям 50 Ом (см. снова 9).0047 Рисунок 2 ), и я хотел по возможности свести к минимуму несоответствия. Характеристическое сопротивление параллельной проводной линии передачи определяется по формуле:
Уравнение 1
ϵr — относительная диэлектрическая проницаемость среды, равная 1,0, D — расстояние между центрами проводников, a — радиус проводника.
Попробовав различные материалы для достижения желаемого импеданса, я убрал прокладочный материал и поместил два формваровых провода рядом друг с другом и закрепил их термоусадочной трубкой и стяжками. На рис. 4 показан L-образный кронштейн из плексигласа размером 9 x 1 x 1/8 дюйма, который обеспечивает поддержку белого антенного провода AGT.
РИСУНОК 4. Антенна AGT и опорный кронштейн.
Для придания жесткости проволоке параллельно проволоке была помещена леска диаметром 2 мм, и комбинация была закреплена термоусадочной трубкой. Затем пара провод/леска была примотана стяжками к кронштейну антенны, который был приклеен горячим клеем к корпусу.
Коммутационная коробка, балун и выносной антенный тюнер смонтированы на полипропиленовой разделочной доске размером 16 x 16 x 3/8 дюймов. На задней стороне разделочной доски две параллельные ПВХ-трубки диаметром 1 дюйм и длиной 12 дюймов, расположенные на расстоянии 3 дюймов друг от друга, были привинчены к панели, образуя опору, которая позволяла надежно закрепить сборку на дереве с помощью стяжек.
На рис. 5 показана задняя сторона панели с подставкой и внешним блоком светодиодного дисплея.
РИСУНОК 5. Монтажная панель с опорой крепится к дереву стяжками. Зеленый внешний дисплей показывает, какие реле активны, и его легко увидеть при дневном свете из окна моей гостиной. Все внешние соединения с оборудованием 8-32 были покрыты жидкой лентой для предотвращения коррозии.
Я использую этот дисплей в качестве резервного, чтобы убедиться, что реле обесточены, когда я включаюсь вечером.
На рис. 6 показан аккумулятор SLA на 12 В, 7 А·ч, помещенный в водонепроницаемый пищевой контейнер Snapware™ на 16 чашек (9,15 x 7,35 x 5,28 дюйма).
РИСУНОК 6. Аккумулятор SLA 12 В, 7 А·ч, помещенный в пищевой контейнер Snapware.
Нижняя правая внутренняя часть контейнера была усилена 2-дюймовым квадратным куском оргстекла 1/8 дюйма, приклеенным горячим клеем к боковой стенке.
Усиленная секция была просверлена и оснащена крепежом 6-32, затем подключена к клеммам аккумулятора и двум внешним проводам, которые обеспечивают питание распределительной коробки.
Установление допустимой мощности
Мощность распределительной коробки определялась путем обеспечения того, чтобы предельные значения напряжения и тока линий передачи и силовых реле не превышались для согласованного (R L = 50) и несогласованного нагрузка (R L = 1000, КСВ = 20:1).
Ограничения по напряжению и току для этих двух компонентов следующие: Провод формвара AWG#16 в линиях электропередачи имеет напряжение пробоя диэлектрика 11 300 вольт на провод [3] или 22 600 вольт между ними. Провод рассчитан на 3,7 ампера; чтобы быть консервативным, я уменьшил ток до 1,85 ампер. Силовые реле имеют межполюсное напряжение 3535 вольт пиковое и контактный номинал 15 ампер.
Для определения фактического напряжения и тока на линиях передачи и на клеммах реле я использовал модель передачи без потерь [4] , показанную на рис.
7 .
РИСУНОК 7. Линия передачи без потерь использовалась для моделирования двух последовательно соединенных линий передачи диаметром 4,5 дюйма; л = 9дюймы. Vs и Rs представляют напряжение открытого источника и сопротивление источника соответственно, Rs = 50 Ом.
Из Рисунок 7 , напряжение, ток, мощность и SWR при нагрузке (z ‘= 0), соответственно:
Уравнение 2
Уравнение 3
Уравнение 5
, где
ı = 9 дюймов = 0,229 м, длина линии передачи.
β = = Фазовая постоянная (радиан/с), f — частота (Гц), c — скорость света (3 x 10 8 м/с), V f — коэффициент скорости.
Z 0 = 50, импеданс линии передачи, Ом.
Γ = , коэффициент отражения напряжения при Z L равен сопротивлению нагрузки.
Для согласованной нагрузки R L = Z L = Z 0 = 50 , Γ = 0 и КСВ 9,039:1. Подставив их в уравнение 4 и найдя напряжение источника для нагрузки 1500 Вт, мы получим В S = 774,5 вольт. Подстановка В S в уравнения 2 и 3 дает напряжение нагрузки и ток нагрузки 387,25 вольт и 7,75 ампер соответственно.
При модальном рабочем цикле SSB 40 % (интенсивная обработка) и рабочем цикле оператора 50 % результирующий ток нагрузки уменьшается до I L,SSB = 0,4 x 0,5 x 7,75 = 1,5 А.
Модальные рабочие циклы CW и цифровых видов (включая голос FM) составляют 40% и 100% соответственно.
Результирующие токи нагрузки для этих режимов с рабочим циклом оператора 50% составляют 1,5 и 3,87 А соответственно. Поскольку ток нагрузки для цифровых режимов превышает установленный мною предел в 1,85 А, максимальная мощность для цифровых режимов ограничена:
1000 Ом, Г = 0,9 и КСВ = 20:1.
Подставляя эти значения и В S = 774,5 вольт в уравнения 2 и 3, напряжение нагрузки и ток нагрузки составляют 737,4 вольта и 0,074 ампера, соответственно.
Таким образом, напряжения для согласованных и несогласованных нагрузок не превышают пределов напряжения силовых реле или проводных линий передачи Formvar.
Кроме того, соответствующие токи находятся в пределах компонентов, за исключением цифровых режимов, выходная мощность которых ограничена 685 Вт.
Антенный дисплей
В дизайне дисплея я использовал второй WR-02, перепрограммированный для реагирования на первый набор контроллеров [5] . Два беспроводных приемника позволили бы мне переключать антенны с помощью одного WR-02 и одновременно активировать светодиоды на дисплее, а второй — для индикации выбранной антенны — и все это нажатием одной кнопки контроллера.
Мои требования к отображению были простыми: указать, какая из трех антенн была выбрана, и указать, когда оба силовых реле активны.
Когда оба активированы, к хижине подключен только QVA, но реле RE1 активно и потребляет ненужный ток батареи.
Зная это, я мог отключить канал А (то есть реле RE1), уменьшить ток и увеличить время между циклами зарядки аккумулятора.
Таблица 1 показывает таблицу истинности, представляющую эти требования.
ТАБЛИЦА 1. Требования к отображению были преобразованы в таблицу истинности. «0» в таблице означает отсутствие активации, а «1» — активацию. На выходе «1» означает, что светодиод горит.
Из таблицы истинности были сгенерированы четыре логических уравнения; по одному на каждый выход. Уравнения (показанные ниже) затем были реализованы в резисторно-транзисторной логике (RTL), как показано на рис. 8 .
РИСУНОК 8. Схема дисплея антенны реализована в логике RTL. Второй WR-02 показан в верхнем левом углу. Все резисторы 1/8 Вт.
— Муравей #1 = A’ & B’ = (A + B)’
— Ant #2 = A & B’ + A & B= A & (B’+B) = A & 1 = A
— QVA = (A’ & B) + (A & B) = B & (A’ & A) = B
— Оба вкл.
= A & B = (A’ + B’)’
Транзисторы Q1 и Q5 — схемы НЕ-ИЛИ, а Q3 и Q4 — инверторы; Q2 и Q6 являются эмиттерными повторителями.
Повторители эмиттера были добавлены, чтобы обеспечить дополнительную токовую мощность для потенциального будущего дисплея. Настенная бородавка на девять вольт питает дисплей.
На рис. 9 показана проводка дисплея, построенная на части островной печатной платы Velleman Eurocard с тремя отверстиями (печатная плата) и установленная в 5-1/8” (Ш) x 2-9/16” (В) ) x 6-1/4” (D) раскладушка проектная коробка
РИСУНОК 9. Вид сверху изнутри блока дисплея. Задняя панель (справа) содержит настенный разъем и выключатель питания, а передняя панель (слева) содержит светодиоды, указывающие на включение/выключение питания, и три светодиода, указывающие на выбор антенны. Второй WR-02 находится в верхнем левом углу.
На рис. 10 показан окончательный вид.
РИСУНОК 10.
Антенный дисплей на моем Kenwood TS-590. Графика передней и задней панели была сгенерирована в Microsoft Visio. «Зеркальное» изображение каждого из них было напечатано на ультратонкой пластиковой пленке HP для струйной печати. После вырезания графики «чернильная» сторона каждого транспаранта была приклеена к соответствующей панели с помощью многоцелевого (спрейного) клея 3M Super 77. В результате получается устойчивый к царапинам дисплей.
Заключение
Коммутатор беспроводной связи стал важным дополнением к моей хижине, позволяя мне быстро переключаться между антеннами во время соревнований или во время погони за DX независимо от погоды — и все это не выходя из моей хижины. NV
†Изоляция проводов THNN рассчитана на 600 вольт. Напряжение пробоя сухого воздуха составляет примерно 30 кВ/см; снижение этого значения до 15 кВ/см из-за высокой относительной влажности обеспечивает дополнительный изолирующий потенциал 19KV, поскольку провода калибра 14 располагались на расстоянии не менее 1/2 дюйма от других проводов.
Ссылки
[1] С. Экиерт, «Скрытая четырехъядерная вертикальная антенна», QST, август 2016 г., стр. 37–40.
[2] С. Экиерт, «Защита от атмосферных воздействий коаксиального переключателя», QST, Советы и перегибы, февраль 2017 г., стр. 70–71.
[3] Essex Formvar, магнитный провод/винтовой провод, техническое описание продукта, https://www.essexbrownell.com/media/cms_content/downloads_links/Essex-Wire-Datasheet-Formvar-EN-062020.pdf .
[4] Д.К. Ченг, «Электромагнетизм поля и волн», 2-е изд., Addison-Wesley, 1985, глава 9.
[5] С. Экиерт, «K3KKH представляет: беспроводной трехсторонний антенный переключатель и дисплей», FairLawnARC. org YouTube, 18 января 2019 г.
| ПУНКТ | ОПИСАНИЕ | ИСТОЧНИК |
| WR-02 | AGT GENSSI, двухканальный беспроводной приемник и передатчик постоянного тока | Амазонка |
| РЭ-1, РЭ-2 | Силовое реле Magnecraft 700 серии «Ice Cube», DPDT | Маузер |
| Крепления реле | Крепление силового реле Magnecraft 700 «Ice Cube» | Маузер |
| Корпус распределительной коробки | Веллеман G378 | Местный магазин электроники |
| Аккумулятор | Аккумулятор Amstron 12 В, 7 Ач SLA с клеммами F1 | Амазонка |
| Батарейный отсек | Контейнер для пищевых продуктов Snapware на 16 чашек | Остановка и магазин |
| Печатная плата | Островная плата Velleman Eurocard с тремя отверстиями | Местный магазин электроники |
| Кухонная разделочная доска | Пластиковая разделочная доска Oneida 16 кв.  |