Антенна двойной квадрат своими руками
Наверное каждый мечтаем о бесплатном интернете но эта мечта кажется не осуществимой. Я докажу что бесплатные интернет, это вполне реально. В этой статье я покажу вам, как сделать антенну двойной квадрат (биквадрат) своими руками, с помощью которой можно значительно усилить приём Wi-Fi сигнала. А где тут бесплатный интернет, спросите вы, об этом я расскажу в этой статье!
Итак, с помощью антенны двойной квадрат можно в десятки раз усилить приём Wi-Fi сигнала. В любом городе или даже посёлке, люди пользуются интернетом и не у всех Wi-Fi запоролен или пароль слишком простой, как это обычно бывает, обычно это набор простых чисел, который легко можно подобрать. Как только вы подключите антенну двойной квадрат, ваш компьютер поймает кучу Wi-Fi точек и к некоторым из них можно будет подключиться и это реально работает!
Что нужно для изготовления антенны двойной квадрат
- Лист гетинакса или фольгированного текстолита (100X120 мм.)
Так же подойдёт любая металлическая пластина. - Медная проволока от 1,5 до 3 мм. (Провод для проводки)
- Wi-Fi адаптер
- Кусок высокочастотного кабеля для wi-fi
[ads1]
Антенна двойной квадрат изготовление
Зачищаем примерно 28 сантиметров провода. Зачищать нужно аккуратно, старайтесь не делать на нём царапин и зазубрин, так как они значительно ухудшают проходимость радиоволн.
Далее нужно разметить маркером, 8 частей провода по 35 мм. Затем в размеченных местах, с помощью пассатижей, делаем изгибы под 90°. Делать их нужно как можно точнее, так как неточность даже до миллиметра, может заметно ухудшить усиление антенны.
Теперь в подготовленном листе гетинакса, точно по центру, сверлим отверстие и вставляем туда антенну так, что бы расстояние между ней и пластиной было 15 мм. С обратной стороны с помощью припоя крепим ножку антенны. Отверстие нужно сделать немного больше, что бы запустить туда кусок высокочастотного кабеля для wi-fi.
Далее нужно снять крышку с wi-fi адаптера и выпаять встроенную антенну, а на её место припаять кусочек высокочастотного кабеля, а второй его конец припаиваем к антенне, просунув провод через отверстие в экране.
Далее крепим wi-fi к обратной стороне экрана при помощи скотча или можно придумать другое крепление, например припаяв к плате что-то вроде скоб. В Принципе антенна двойной квадрат готова, остаётся только её подключить.
Для этого можно использовать удлинительный USB кабель, если вы живёте в квартире, то его понадобится не много, а если в частном доме, то советую вытащить антенну на крышу, предварительно сделав для неё влагозащитный коробок.
Испытание антенны двойной квадрат
Итак, антенна двойной квадрат готова и теперь можно её испытать. Как говорилось выше, антенна была помещена в защитный корпус, сделанный из пяти литровой пластиковой бутылки. До подключения антенны, на ноутбуке не было ни каких wi-fi подключений.
После подключения антенны двойной квадрат, результат превзошел все мои ожидания. Сначала я подключил её коротким кабелем и поднёс к окну, поле чего ноутбук поймал 2 wi-fi сигнала, но они были слабые.
Затем антенна двойной квадрат была установлена на крыше дома. Для неё был изготовлен защитный корпус из пятилитровой пластиковой бутылки. После всех манипуляций, сразу нашлось много wi-fi точек и одна из них была открытая, ко второй удалось подобрать пароль и выглядел он так 12345678 ))
Данные эксперименты были проведены в селе, где мало wi-fi точек, но даже не смотря на это, удалось найти много открытых и с лёгким паролем, в городе результат будет гораздо лучше!
Заключение и особенности антенны двойной квадрат
Антенна двойной квадрат, направленного действия, проворачивая её по кругу, можно поймать различные сигналы. Кстати антенну можно использовать и без экрана и тогда сигнал будет ловиться со всех сторон, но соответственно сигнал упадёт примерно на 30%.
В место экрана можно использовать спутниковую тарелку, прикрепив антенну двойной квадрат на место головки, таким способом значительно усилится уровень сигнала. На этом всё, спасибо за внимание! ))
Настройка антенны «Двойной квадрат» | Сайт Регионального отделения Союза Радиолюбителей России по Томской области
| EW8AU Владимир Приходько, 246027 Гомель а/я 68, Беларусь Email — dmitry.by (at) tut.by |
Перед установкой антенны, на рамках в месте крепления шлейфов установить временные приспособления для дистанционной регулировки шлейфов. Установить и закрепить симметрирующий мостик. Допустим, мы настраиваем антенну двадцатиметрового диапазона, центральная частота 14,150 МГц. Длина симметрирующего мостика должка быть равной 5 м 10
см. После этого для измерений параметров антенны нужно подготовить отрезок кабеля, равный или кратный лямбда 2, полуволновой повторитель, с учетом длины кабеля, входящего в симметрирующее устройство. Если мы применяем кабель с полиэтиленовым наполнителем, то с коэффициентом укорочения длина полуволнового повторителя равна 6,975м. Минимальная высота установки антенны -10 метров от земли. Измерительные приборы будут находиться у основания мачты, значит, длину кабеля выбираем 1,5 лямбда. Это будет равно 20м.925мм. Сразу следует пояснить, питание антенны будет осуществляться нерезонансным методом и общая длина кабеля от антенны до трансивера может быть произвольной. Отрезок кабеля, равный 1,5 лямбда нам нужен только для измерений и настройки антенны, потом он дополняется кабелем снижения до необходимой длины. Дополнительно можно проконтролировать длину кабеля 1,5 лямбда с помощью высокочастотного моста, но, как показывает практика в диапазоне КВ. расчетная погрешность настолько мала, что ей можно пренебречь.
Итак, подготовив антенну и кабель, поднимаем и устанавливаем антенну на мачту на высоту ее постоянной эксплуатации. Мачта расчаливается оттяжками, причем, если оттяжки в несколько ярусов, то сразу устанавливают все ярусы оттяжек, полный комплект. К мачте крепится временный технологический кронштейн, на котором установлен ГИР. ГИР должен находиться недалеко от шлейфа активного элемента рамки, и иметь возможность дистанционного управления. Для этого в схему ГИРа, параллельно конденсатору переменной емкости, необходимо поставить варикап. В идеальном случае, один элемент двойного квадрата должен иметь возможность передвижения, для регулировки расстояния между рамками. На кабель полуволнового повторителя установить коаксиальные реле типа РЭВ-15 по схеме Рис.1.
Если нет коаксиальных реле, коммутацию придется проводить вручную, переключая кабели согласно схеме. С одной стороны первого реле подключают высокочастотный мост для измерения активного сопротивления антенны. Желательно, чтобы мост своим разъемом прикручивался прямо на реле, без кабеля, в противном случае придется учесть этот кусок кабеля (от реле до ВЧ моста) и вычесть такой же отрезок из повторителя 1,5 лямбда. С другой стороны первого реле, через отрезок кабеля произвольной длины подключается второе репе, соединяющее ВЧ мост и кабель снижения, который идет к трансиверу. Кабель, соединяющий второе реле и ВЧ мост так же произвольной длины. В трансивере установить минимальную мощность, то есть такую, которая необходима для работы ВЧ моста. Со стороны активного элемента рамки, в направлении приема антенны, в дальней зоне не менее 1 лямбда поставить ВЧ генератор, нагруженный на небольшой диполь горизонтальной поляризации, размер плеч диполя примерно 0,5м. Антенна этого генератора должна находиться на такой же высоте, как и измеряемая антенна.
Настройку антенны проводят два человека. Один находится возле антенны, второй у трансивера. Если есть возможность, трансивер установить возле антенны, иначе придется наладить телефонную связь или воспользоваться портативными радиостанциями. Порядок работы при измерении и настройке. Включаем трансивер на прием и с помощью ГИРа определяем резонанс активной рамки. С пульта дистанционного управления ГИРом, изменяя смещение на варикапе регистрируем провал по напряжению, следя за показанием индикатора ГИРа. Установив (провал), сообщаем по телефону напарнику, который находится у трансивера. Он должен настроиться на сигнал ГИРа и сообщить частоту. Оператор, который находится у пульта управления ГИРом должен проманипулировать кнопкой питания, включая и выключая ГИР, чтобы убедиться в правильности настройки. Ведь можно ошибочно настроиться на несущую какой — нибудь мощной радиостанции. Определив резонансную частоту активной рамки, смотрим, в какую сторону по частоте нужно сместить резонанс рамки.
Подстройку производим регулировкой длины шлейфа активной рамки, контролируя приемником резонансную частоту. Настроив активную рамку на частоту 14,150, переходим к другой операции. Допустим, нам нужно настроить антенну на максимальное усиление вперед. Включаем генератор, находящийся в дальней зоне и работающий на частоте 14,150, следя за показаниями S-метра трансивера, подстраиваем шлейф рефлектора, на максимальную амплитуду сигнала. После настройки рефлектора, проверяем еще раз по ГИРу резонанс активной рамки. Резонанс может сместиться в сторону. Подстраиваем еще раз шлейф активной рамки. Теперь переходим к измерению входного сопротивления антенны. Переключаем коаксиальные реле, включаем трансивер на передачу (с необходимой для измерения мощностью) и, балансируя ВЧ мост, определяем активное сопротивление антенны на частоте 14,150. Если сопротивление отличается от 75 Ом, значит, неправильно выбрано расстояние между рамками. При сопротивлении, большем 75 Ом, рамки нужно сблизить, если меньше 75 Ом — раздвинуть. После коррекции расстояния между рамками необходимо еще раз провести измерения резонансной частоты активной рамки и по генератору, находящемуся в дальней зоне, еще раз настроить рефлектор. После этого делается еще одно измерение входного сопротивления антенны.
Допустим, мы настроили антенну по сопротивлению, но стрелка ВЧ моста при балансировке не доходит до нуля. Это говорит о том, что в антенне присутствует реактивность емкостного или индуктивного характера. Компенсировать эту реактивность можно настройкой симметрирующего мостика, укорачивая или удлинняя мостик: индуктивный характер <0,24 лямбда. Емкость >0,24 лямбда. Чтобы не удалять часть оплетки с кабеля симметрирующего мостика, можно воспользоваться емкостной закороткой. В конце мостика, возле перемычки, там, где оплетки кабелей соединяются между собой, на два параллельно идущих кабеля положить кусок мягкой медной фольги или белой жести прямоугольного сечения примерно 100х100 мм. Края фольги обвернуть вокруг кабеля с одной и другой стороны. Такая перемычка, охватывая каждый кабель, двигается по полиэтилену, позволяя замкнуть два кабеля по переменному току (типа емкостной закоротки). Таким образом, двигая эту перемычку, можно в небольших пределах компенсировать реактивную составляющую антенны.
Настроив антенну в резонанс и согласовав ее по сопротивлению, скомпенсировав реактивность, мы можем быть уверены, что и КСВ будет единица. Вообще КСВ — метр в основном служит только для контроля за состоянием антенны и фидера. Не понимая этого, можно настроить антенну по КСВ 1 и при этом иметь очень низкий КПД антенны, то есть превратить антенну в согласованную нагрузку. К тому же надо иметь в виду, что длинный кабель улучшает КСВ, это связано с потерями в кабеле. Поэтому настройка антенны с помощью одного КСВ — метра неверна. При настройке антенны можно применять простейшие самодельные приборы, такие как ГИР, ВЧ мост, а в качестве генератора, который установлен в дальней зоне, — самодельный генератор на фиксированную частоту с кварцевой стабилизацией. Если у Вас простейший ВЧ мост, не позволяющий увидеть реактивность, то есть определить, какого она характера, емкостного или индуктивного, это не беда. Просто, двигая перемычку на симметрирующем устройстве, Вы добиваетесь минимального отклонения стрелки при балансе моста; тем самым Вы компенсируете реактивность, не зная ее характера.
Если Вам при настройке антенны не удаюсь полностью компенсировать реактивность или подогнать сопротивление антенны под кабель, по ряду конструктивных или иных причин, пойти компромисс, подобрав общую длину кабеля от антенны до трансивера кратной лямбда/2. При этом Вы будете уверены, что антенна правильно настроена и согласована, а кабель запитан в режиме бегущей волны. Подбором длины кабеля Вы устраняете только небольшой процент рассогласования. Теперь насчет диаграммы направленности. Для корректных измерений диаграммы направленности необходимо создать определенные условия при установке образцовой и измеряемой антенны, что не всегда возможно для данного диапазона и окружающей обстановки. Например, в городских условиях среди железобетонных зданий с их краевым эффектом, в лучшем случае Вы снимете не диаграмму аправленности Вашей антенны, а голограмму данного микрорайона. Чтобы убрать влияние земли для диапазона 14 МГц, антенну пришлось бы поднять на высоту 80 м и отодвинуть зонд на несколько лямбда, что практически невыполнимо для данного диапазона. Поэтому достаточно измерить соотношение вперед – назад. После завершения настройки и согласования антенны, опустить антенну и заменить подвижные шлейфы рамок, впаяв жесткие перемычки необходимой длины.
EW8AU, Владимир Приходько,
246027, г. Гомель — 27, а/я 68
БЕЛАРУСЬ
Антенна квадрат
Антенна квадрат
Одним из видов антенн является антенна в форме квадрата. В некоторых странах она пользуется популярностью. В России, такая антенна в один элемент не очень распространен. То ли из-за нехватки информации, в журналах наших радио и радиолюбительских источниках, то ли по другим причинам.
Давайте рассмотрим его применение на радиолюбительские диапазоны, на 80-ку к примеру.
Для 80 метрового диапазона возьмем провод полевой длиной 84 метра. Разместим все четыре угла на высоте 16 метров от земли. На резонансной частоте будет примерно 120 ом активного волнового сопротивления. Полоса пропускания по уровню ксв=2, примерно составит 230 килогерц. Диаграмма круговая в азимутальной плоскости, по углу места в зенит. Усиление примерно будет 8,3 dbi. Для согласования с 50-омным кабелем потребуется четвертьволновый трансформатор из коаксила 75 ом. Точка подключения в середине из одной стороны. При подключении в одном из углов, характеристики почти не меняются.
Если этот квадрат опустить до высоты 9 метров от земли. Активное сопротивление на резонансной частоте составит около 50 ом, и можно будет напрямую запитывать 50-омным кабелем. При этом немного вырастет усиление, и будет около 9 dbi. Полоса пропускания заметно сузится, и будет всего 90 кгц. Что не есть хорошо.
Использовать такую конструкцию антенны на радиостанции имеет смысл при проведении только местных радио связей – до 800 километров, причем запитка полотна в углу возможно будет предпочтительнее.
Давайте теперь полотно антенны разместим не параллельно , а вертикально относительно земли. Периметр увеличим до 85 метров, чтобы резонансная частота была в середине диапазона 3 650 килогерц. Нижняя сторона квадрата на высоте примерно 2 метра от земли. Поляризация горизонтальная – точка подключения в середине нижней стороны.
Что будет в таком варианте – полоса пропускания 140 килогерц. Мало, а весь 80-метровый диапазон перекрывает очень мало, всего несколько антенн по полосе пропускания.
Усиление меньше 7 dbi. Диаграмма круговая, да и все антенны из одного элемента на малой высоте подвеса имеют круговую диаграмму, как ни крути, и не наклоняй.
Зато угол излучения максимальный стал 65 градусов. При таком угле связи можно проводить как в ближней зоне, так и до 3-5 тысяч километров с одинаковым успехом. Здесь можно даже картинку показать.
Антенна квадрат на 80 метровМы рассматривали горизонтальную поляризацию, давайте попробуем вертикальную. Для этого точку питания перенесем в одну из середин вертикальной стороны. О! Чудо. Полоса пропускания составила 330 килогерц, что очень хорошо, при периметре 83,4 метра. Угол излучения максимальный 16 градусов. При таком угле все DXы на 80ке наши будут. То есть можно будет хорошо и просто проводить связи от 5 тысяч километров до антипода (16 т.км). Супер!
Антенна квадрат на 80 метров вертикальной поляризацииСопротивление в этом случае будет 200 ом, и мы можем применить трансформатор ¼ по сопротивлению, и все будет хорошо.
Рассматривая, пробуя, анализируя, любой радиолюбитель сможет выбрать, подобрать себе антенну квадрат. Она хорошая.
Читайте также:
Перед установкой антенны, на рамках в месте крепления шлейфов установить временные приспособления для дистанционной регулировки шлейфов. Установить и закрепить симметрирующий мостик. Допустим, мы настраиваем антенну двадцатиметрового диапазона, центральная частота 14,150 МГц. Длина симметрирующего мостика должка быть равной 5 м 10 см. После этого для измерений параметров антенны нужно подготовить отрезок кабеля, равный или кратный лямбда 2, полуволновой повторитель, с учетом длины кабеля, входящего в симметрирующее устройство. Если мы применяем кабель с полиэтиленовым наполнителем, то с коэффициентом укорочения длина полуволнового повторителя равна 6,975м. Минимальная высота установки антенны -10 метров от земли. Измерительные приборы будут находиться у основания мачты, значит, длину кабеля выбираем 1,5 лямбда. Это будет равно 20м.925мм. Сразу следует пояснить, питание антенны будет осуществляться нерезонансным методом и общая длина кабеля от антенны до трансивера может быть произвольной. Отрезок кабеля, равный 1,5 лямбда нам нужен только для измерений и настройки антенны, потом он дополняется кабелем снижения до необходимой длины. Дополнительно можно проконтролировать длину кабеля 1,5 лямбда с помощью высокочастотного моста, но, как показывает практика в диапазоне КВ. расчетная погрешность настолько мала, что ей можно пренебречь. Итак, подготовив антенну и кабель, поднимаем и устанавливаем антенну на мачту на высоту ее постоянной эксплуатации. Мачта расчаливается оттяжками, причем, если оттяжки в несколько ярусов, то сразу устанавливают все ярусы оттяжек, полный комплект. К мачте крепится временный технологический кронштейн, на котором установлен ГИР. ГИР должен находиться недалеко от шлейфа активного элемента рамки, и иметь возможность дистанционного управления. Для этого в схему ГИРа, параллельно конденсатору переменной емкости, необходимо поставить варикап. В идеальном случае, один элемент двойного квадрата должен иметь возможность передвижения, для регулировки расстояния между рамками. На кабель полуволнового повторителя установить коаксиальные реле типа РЭВ-15 по схеме Рис.1. Если нет коаксиальных реле, коммутацию придется проводить вручную, переключая кабели согласно схеме. С одной стороны первого реле подключают высокочастотный мост для измерения активного сопротивления антенны. Желательно, чтобы мост своим разъемом прикручивался прямо на реле, без кабеля, в противном случае придется учесть этот кусок кабеля (от реле до ВЧ моста) и вычесть такой же отрезок из повторителя 1,5 лямбда. С другой стороны первого реле, через отрезок кабеля произвольной длины подключается второе репе, соединяющее ВЧ мост и кабель снижения, который идет к трансиверу. Кабель, соединяющий второе реле и ВЧ мост так же произвольной длины. В трансивере установить минимальную мощность, то есть такую, которая необходима для работы ВЧ моста. Со стороны активного элемента рамки, в направлении приема антенны, в дальней зоне не менее 1 лямбда поставить ВЧ генератор, нагруженный на небольшой диполь горизонтальной поляризации, размер плеч диполя примерно 0,5м. Антенна этого генератора должна находиться на такой же высоте, как и измеряемая антенна. Настройку антенны проводят два человека. Один находится возле антенны, второй у трансивера. Если есть возможность, трансивер установить возле антенны, иначе придется наладить телефонную связь или воспользоваться портативными радиостанциями. Порядок работы при измерении и настройке. Включаем трансивер на прием и с помощью ГИРа определяем резонанс активной рамки. С пульта дистанционного управления ГИРом, изменяя смещение на варикапе регистрируем провал по напряжению, следя за показанием индикатора ГИРа. Установив (провал), сообщаем по телефону напарнику, который находится у трансивера. Он должен настроиться на сигнал ГИРа и сообщить частоту. Оператор, который находится у пульта управления ГИРом должен проманипулировать кнопкой питания, включая и выключая ГИР, чтобы убедиться в правильности настройки. Ведь можно ошибочно настроиться на несущую какой — нибудь мощной радиостанции. Определив резонансную частоту активной рамки, смотрим, в какую сторону по частоте нужно сместить резонанс рамки. Подстройку производим регулировкой длины шлейфа активной рамки, контролируя приемником резонансную частоту. Настроив активную рамку на частоту 14,150, переходим к другой операции. Допустим, нам нужно настроить антенну на максимальное усиление вперед. Включаем генератор, находящийся в дальней зоне и работающий на частоте 14,150, следя за показаниями S-метра трансивера, подстраиваем шлейф рефлектора, на максимальную амплитуду сигнала. После настройки рефлектора, проверяем еще раз по ГИРу резонанс активной рамки. Резонанс может сместиться в сторону. Подстраиваем еще раз шлейф активной рамки. Теперь переходим к измерению входного сопротивления антенны. Переключаем коаксиальные реле, включаем трансивер на передачу (с необходимой для измерения мощностью) и, балансируя ВЧ мост, определяем активное сопротивление антенны на частоте 14,150. Если сопротивление отличается от 75 Ом, значит, неправильно выбрано расстояние между рамками. При сопротивлении, большем 75 Ом, рамки нужно сблизить, если меньше 75 Ом — раздвинуть. После коррекции расстояния между рамками необходимо еще раз провести измерения резонансной частоты активной рамки и по генератору, находящемуся в дальней зоне, еще раз настроить рефлектор. После этого делается еще одно измерение входного сопротивления антенны. Допустим, мы настроили антенну по сопротивлению, но стрелка ВЧ моста при балансировке не доходит до нуля. Это говорит о том, что в антенне присутствует реактивность емкостного или индуктивного характера. Компенсировать эту реактивность можно настройкой симметрирующего мостика, укорачивая или удлинняя мостик: индуктивный характер <0,24 лямбда. Емкость >0,24 лямбда. Чтобы не удалять часть оплетки с кабеля симметрирующего мостика, можно воспользоваться емкостной закороткой. В конце мостика, возле перемычки, там, где оплетки кабелей соединяются между собой, на два параллельно идущих кабеля положить кусок мягкой медной фольги или белой жести прямоугольного сечения примерно 100х100 мм. Края фольги обвернуть вокруг кабеля с одной и другой стороны. Такая перемычка, охватывая каждый кабель, двигается по полиэтилену, позволяя замкнуть два кабеля по переменному току (типа емкостной закоротки). Таким образом, двигая эту перемычку, можно в небольших пределах компенсировать реактивную составляющую антенны. Настроив антенну в резонанс и согласовав ее по сопротивлению, скомпенсировав реактивность, мы можем быть уверены, что и КСВ будет единица. Вообще КСВ — метр в основном служит только для контроля за состоянием антенны и фидера. Не понимая этого, можно настроить антенну по КСВ 1 и при этом иметь очень низкий КПД антенны, то есть превратить антенну в согласованную нагрузку. К тому же надо иметь в виду, что длинный кабель улучшает КСВ, это связано с потерями в кабеле. Поэтому настройка антенны с помощью одного КСВ — метра неверна. При настройке антенны можно применять простейшие самодельные приборы, такие как ГИР, ВЧ мост, а в качестве генератора, который установлен в дальней зоне, — самодельный генератор на фиксированную частоту с кварцевой стабилизацией. Если у Вас простейший ВЧ мост, не позволяющий увидеть реактивность, то есть определить, какого она характера, емкостного или индуктивного, это не беда. Просто, двигая перемычку на симметрирующем устройстве, Вы добиваетесь минимального отклонения стрелки при балансе моста; тем самым Вы компенсируете реактивность, не зная ее характера. Если Вам при настройке антенны не удаюсь полностью компенсировать реактивность или подогнать сопротивление антенны под кабель, по ряду конструктивных или иных причин, пойти компромисс, подобрав общую длину кабеля от антенны до трансивера кратной лямбда/2. При этом Вы будете уверены, что антенна правильно настроена и согласована, а кабель запитан в режиме бегущей волны. Подбором длины кабеля Вы устраняете только небольшой процент рассогласования. Теперь насчет диаграммы направленности. Для корректных измерений диаграммы направленности необходимо создать определенные условия при установке образцовой и измеряемой антенны, что не всегда возможно для данного диапазона и окружающей обстановки. Например, в городских условиях среди железобетонных зданий с их краевым эффектом, в лучшем случае Вы снимете не диаграмму аправленности Вашей антенны, а голограмму данного микрорайона. Чтобы убрать влияние земли для диапазона 14 МГц, антенну пришлось бы поднять на высоту 80 м и отодвинуть зонд на несколько лямбда, что практически невыполнимо для данного диапазона. Поэтому достаточно измерить соотношение вперед – назад. После завершения настройки и согласования антенны, опустить антенну и заменить подвижные шлейфы рамок, впаяв жесткие перемычки необходимой длины. EW8AU,
Владимир Приходько, |
5 Антенна типа Двойной квадрат » СтудИзба
Лекция 5
Одна из лучших направленных антенн – антенна типа «Двойной квадрат» – рис. 5.18. Как все «проволочные» антенны, она достаточно проста в изготовлении и не требует дорогостоящих материалов. Антенны типа «Двойной квадрат» обладают следующими характеристиками.
Коэффициент усиления по отношению к антенне типа GP («Ground Plane» – рис. 3.1) длиной 5l/8 – 8…9 дБ. Полоса частот (по уровню КСВ = 1,6) – от 26,600 до 27,900 МГц.
Поляризация – вертикальная. Подавление заднего лепестка диаграммы направленности – не менее 20 дБ.
Сравнение характеристик антенны GP 5l/8 и описываемой антенны проводилось при малых углах излучения по отношению к горизонту, что наиболее важно для проведения дальних связей поверхностной волной.
Рис. 5.18 – Конструкция антенна «Двойной квадрат»
Траверса длиной 220 см изготовлена из двух стальных труб диаметром 30 и 24 мм с толщиной стенок 3 мм. Одна труба вдвигается в другую для удобства транспортировки. В собранном виде трубы траверсы скрепляются сквозными болтами. На концах траверсы приварены крестовины из отрезков двухдюймовой трубы. Для крепления к мачте в середине траверсы приваривается стальной стакан диаметром 60 и длиной 250 мм.
Распорки антенны (8 шт.) длиной 1900 мм выполняют из круглых палок орешника. На концы распорок туго насажаны отрезки пластмассовой трубки длиной 100 мм с отверстиями на концах, через которые пропускается антенный канатик. Сами распорки закрепляются в крестовинах с помощью зажимных винтов. Рекомендуется канатик, изготовленный из оплетки кабеля, диаметром около 3 мм. Общая длина канатика вибратора (включая шлейф) – 11,02 м. Общая длина канатика рефлектора (включая шлейф) – 11,3 м. Целесообразно предусмотреть некоторый запас длины канатика, который можно будет удалить после настройки антенны.
Кабель питания с волновым сопротивлением 50 Ом подключается к середине боковой стороны вибратора. Расстояние между точками подключения центральной жилы и оплетки кабеля – 70 мм. Конструктивно узел питания вибратора выполняется в виде пластмассовой коробочки, заполненной герметиком для защиты места заделки кабеля от осадков. От вибратора кабель идет горизонтально до крестовины, затем вдоль траверсы до мачты и, далее, вдоль мачты вниз. Настроечные шлейфы имеют длины: у вибратора – 100 мм, у рефлектора — 500 мм. Перемычки при настройке присоединялись накруткой, а после окончания настройки пропаивались.
Настройку начинают с вибратора. Регулируя длину шлейфа, добиваются минимума КСВ на средней частоте диапазона.
Длину шлейфа рефлектора настраивают, добиваясь максимального усиления антенны. Для этого любой генератор с излучателем располагают как можно дальше перед антенной (не ближе 20 м), антенну кабелем подключают к приемнику со стрелочным S-метром и добиваются максимума показаний.
Есть положительный опыт построения антенн этого типа на основе несущей конструкции, выполненной целиком из дерева. Это существенно снижает ее вес, что облегчает подъем на мачту, кроме того, более легкую антенну проще сделать вращающейся.
При изготовлении конструкции из дерева следует принять меры для защиты ее от атмосферных воздействий. Несущую траверсу и крестовины рекомендуется промазать олифой или лаком для паркета. Некоторые радиолюбители обматывают всю деревянную конструкцию бинтом, пропитанным нитролаком или нитрокраской. Это несколько утяжеляет конструкцию, но делает ее более долговечной. Возможно, также окрасить конструкцию 2…3 слоями финского лака «Pinotex», что позволяет использовать обычные сосновые рейки.
Конструкция антенны «Двойной квадрат» – на рис. 5.19.
Рис. 5.19 – Антенна «Двойной квадрат»
Пластины можно изготовить из дюралюминия, текстолита, фанеры, т. е. любых материалов, обеспечивающих необходимую механическую прочность. Проволока, из которой изготавливаются вибратор и директор, может быть медной, диаметром 1, 0-2, 0 мм. Еще лучше использовать антенный канатик. Для крепления вибраторов на опорах можно использовать фарфоровые ролики-изоляторы, которые шурупами закрепляются на рейках опор. Вибратор и рефлектор антенны настраиваются шлейфами, поэтому нужно предусмотреть возможность крепления шлейфов на опорах, – рис. 5. 21.
Рис. 5.21 – Конструкция настроечного шлейфа
Для расчета длины провода излучателя предлагается формула
L (м) = 302/f (МГц).
Пример расчета для частоты 27, 200 МГц.
Размер L = 11,103 м. Одна сторона квадрата равна L/4 = 2,776 м. Длина одной опоры вибратора получается равной 1, 963 м. Длина траверсы должна составлять
0,2L = 2,22 м.
Длина провода рефлектора должна быть несколько больше, что обеспечивается выбором длины шлейфа при настройке. Длину настроечных шлейфов рекомендуется выбрать в пределах 0,7…0,8 м, а расстояние между проводами шлейфов — равным 5-15 см.
На рис. 5.22 – электрическая схема антенны. Описанная антенна имеет вертикальную поляризацию, ее ожидаемое усиление составляет 8…11 дБ.
Рис. 5.22 – Схема электрических соединений
Для получения расчетной диаграммы направленности точка питания антенны должна быть расположена на высоте большей или равной половине длины волны (т. е. 5,5 м) от земли. Методика настройки антенны соответствует ранее описанной.
Трехэлементная антенна Delta Loop (рис. 5.23) относится к классу направленных, ширина лепестка излучения в горизонтальной плоскости составляет около 70°. Диаграмма имеет вытянутую форму, что дает выигрыш по сравнению со штыревой антенной GP длиной L/4 примерно в 10 раз по мощности, т. е. радиостанция мощностью 4 Вт в направлении основного излучения звучит так же громко, как радиостанция с усилителем 40 Вт при работе на обычный штырь. Положительный эффект при работе с дальними станциями еще больше усиливается за счет того, что приемник не воспринимает помехи с боков и сзади антенны. Недостаток этой антенны – невозможность поворачивать ее в направлении разных корреспондентов.
Длина провода рамки рефлектора — 11,72 м.
Длина провода рамки активного элемента — 11,2 м.
Длина провода рамки директора — 10,75 м.
Провод можно использовать медный, диаметром 1,5-2 мм. Если антенна предназначена для непродолжительной работы в полевых условиях, годится даже алюминиевый провод. Узел крепления кабеля А – на рис. 5. 24.
Рис. 5.23 – Трехэлементная антенна Delta Loop
Рис. 5. 24 – Узел крепления А
Используется пластина из текстолита толщиной 3…5 мм. Отсчет длины провода активного элемента нужно вести от точек XX. Расстояния d1 и d2 равны 2 м и 1 м соответственно. Все открытые места соединений необходимо гидроизолировать пластилином. При высоте мачт 5 м скрутка проводников рамок расположена примерно на уровне груди, что несколько низковато. Идеально было бы иметь нижнюю точку на высоте 5 м и более, но это требует более высоких мачт. При мачтах высотой 5 м конструкция легко выполнима в домашних условиях и дает большой эффект по сравнению со штырем.
С помощью реле на рефлекторе и директоре (рис. 5.25) можно менять размеры шлейфов и переключать направление излучения антенны на 180°. В этом случае размеры рамок директора и рефлектора делают равными 10,75 м, а длина провода шлейфа должна быть равна 1 м. В этом варианте размеры d1 = d2 = 1,5 м.
Внимание: Никогда не переключайте направление излучения при включенном передатчике — сгорят контакты реле.
Рис. 5.25 – Антенна с переключаемой диаграммой направленности
Рис. 3. 1. Конструкция антенны GP
Russian HamRadio — KB антенны направленного действия. Квадраты.
Квадраты.
Многим радиолюбителям, не имеющим возможности вращать свою антенну, можно рекомендовать простую конструкцию антенны “двойной квадрат”, направленную в определенную сторону. Такая конструкция была предложена Рудольфом Бэчером (WA3J YI) и не требует большого числа дефицитных материалов, что позволяет легко установить ее на крыше или в полевых условиях.
Для установки данной антенны достаточно иметь мачту высотой 12—15 метров и четыре деревянных (или бамбуковых) распорки, которые растягивают рамки антенны и фиксируются капроновым шнуром в разные стороны.
Используя данный принцип, можно относительно быстро собрать эффективную антенну для направленной работы в соревнованиях типа ARRL, AA-DX и др., разместив не две, а три или четыре рамки.
По данным автора, антенна состоящая из двух элементов имела коэффициент усиления в сторону основного излучения не хуже 6 дБ, и соотношение вперед-назад было лучше 20 дБ. Антенна FIXED DIRECTION QUAD показана на рис. 1
Новозеландский радиолюбитель ZL2BDA предложил конструкцию антенны “двойной квадрат” для диапазона 20 метров, усиление которой чуть меньше, чем у полноразмерного “квадрата”, а фактические размеры антенны немного превышают размеры обычного “двойного квадрата” для диапазона 10метров (рис.2).
Антенна питается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. Обе рамки имеют одинаковые размеры.
Напряжение питания директора сдвинуто по фазе примерно на 135 градусов и подается через двухпроводную фразирующую линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Ровно посредине линия перекрещивается. Катушки L1 и L2 наматываются на каркасах из диэлектрика диаметром 45 мм и содержат соответственно 30 и 25 витков провода, диаметром 1 мм. Шаг намотки — 2,4 мм. На рисунке также показан еще один вариант выполнения этой антенны. По данным автора следует, что при одинаковом удалении катушек индуктивности L1 и L2 от земли, нижний вариант является более эффективным. Настраивают антенну с помощью гетеродинного индикатора резонанса.
Резонансная частота вибратора должна быть — 14250 кГц, а резонансная частота директора 14050 кГц. По данным ZL2BDA КСВ антенны во всем диапазоне перекрываемых частот не превышает — 2.
Используя этот же принцип можно реализовать “ZL MINI QUAD” на диапазоне 40 М с размерами несколько превышающими габариты полноразмерного “двойного квадрата” на диапазон 20 м.
Конструкция гибридного “двойного квадрата” показана на рис. 3.
В данной конструкции вместо рамочного директора, используется горизонтальный пассивный элемент, как у антенны типа YAGI.
Антенна рассчитана для работы на диапазоне 20 М. Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Изменяя размеры вибратора, антенну настраивают на резонансную частоту. График КСВ гибридного квадрата показан на рис. 4.
По данным автора этой конструкции Ральфа Волпе (WB8VCS) усиление антенны около 7 дБ по сравнению с полуволновым диполем, а соотношение излучения вперед-назад колеблется от 12 до 20 дБ.
Американский радиолюбитель Кэм Пирс (K6RU) разработал и сконструировал вращающуюся двухэлементную антенну для диапазонов 40 и 80 М, которая выполнена на базе имеющегося волнового канала. См. рис. 5.
Удлинив траверсу на 2,44 м с каждой стороны и укрепив на них горизонтальные планки из бамбука (или стеклопластика) длиной 4,87 М, автор разместил на них два элемента типа “дельта”. Длина шлейфа вибратора для диапазона 40 м равна 2,32 метра.
Настраивают антенну сначала по минимальному значению КСВ на резонансной частоте, изменяя при этом длину шлейфа вибратора, а затем добиваются максимального соотношения излучения вперед-назад, подбирая длину шлейфа рефлектора.
Вибратор 40-метрового диапазона может использоваться как вертикальный излучатель на диапазоне 80 м.
Настраивается вибратор с помощью переменного конденсатора емкостью около 500 пФ., включенного в разрыв центральной жилы питающего коаксиального кабеля.
Оплетка кабеля должна быть присоединена к противовесам длиной, равной 1/4
l на диапазон 80 м.Используя метод емкостной настройки, можно получить вращаемый вариант антенны на 80 м, настроив соответственно рефлектор. По данным автора антенна хорошо себя зарекомендовала при проведении дальних QSO.
Переключаемая антенна типа Delta Loop для диапазона 40 м показана на рис. 6. Эта антенна разработана радиолюбителем Тони Депрато (WA4JQS). Она имеет общий рефлектор и излучает в две противоположные стороны. По данным автора антенна имеет следующие характеристики: усиление — 10 дБ, соотношение излучения вперед-назад — 25 дБ. Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом через четвертьволновую линию, выполненную из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, при этом следует учитывать коэффициент укорочения, равный 0,66 для данного кабеля.
Ниже приводятся расчетные данные для всех элементов антенны и фразирующей линии:
Элемент Длина
Вибратор: 984/7,05 — (фут.) — 42,54 м
Рефлектор: 1030/7050 — (фут.) — 44,53 м
Директор № 1 и № 2
Директор № 1 и № 2: 935/7050 — (фут.) — 40,42 м
Длина фразирующей
линии: 246×0,66/7050 — (фут.) — 7,02 м
Используя принцип конструкции антенны WA4JQS, радиолюбитель Пол Кайсел (K7CW) разработал антенну, которую можно рекомендовать для успешного участия в международных соревнованиях.
Автор использовал свою систему для диапазона 40 м. Способ выполнения антенны показан на рис. 7.
По данным автора, антенна показывала отличные результаты в переключаемых направлениях излучения.
Многие радиолюбители не имеют возможности поставить в своих условиях полноразмерный двойной квадрат на 40 м или даже на 80 м диапазон.
Существует несколько способов уменьшения размеров рамок, используя принцип емкостного укорочения.
На рис. 8. показаны методы выполнения емкостной настройки рамок антенны с укороченными размерами.
Используя данный принцип емкостной настройки, радиолюбитель Роджер Спаркс (W7WKW) сконструировал антенну типа “двойной квадрат” для диапазона 40 м.
Размеры рамок и способ выполнения емкостной настройки показаны на рис. 9.
Настраивают антенну изменяя длину отрезков “А”, длина которых для вибратора составляет — 3 м, а для рефлектора 3,9м.
Добившись минимального значения КСВ на резонансной частоте антенну настраивают по максимальному соотноше-нию вперед-назад.
По данным автора величина соотношения излучения вперед-назад не хуже 12 дБ, достигая значения 30 дБ со стороны некоторых корреспондентов.
Следует заметить, что изменение длины отрезков “А” на 30 см ведет к изменению резонансной частоты на 100 кГц.
Наиболее минимальной значение КСВ получается при использовании коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.
Дополнительное применение согласующего устройства также ведет к снижению КСВ.
Данная антенна имела выигрыш в два балла по сравнению с вертикальным четвертьволновым излучателем. Расстояние между элементами такое же, как и у обычного “двойного квадрата” и составляет 6 метров.
Для тех, кто хотел бы сконструировать антенну типа “двойной квадрат” для диапазона 80 метров, английский радиолюбитель G3FPQ сконструировал антенну, используя метод емкостной настройки.
Размеры рамок антенны G3FPQ чуть больше размеров рамок для обычного “двойного квадрата” на 40-метровый диапазон. Размеры рамок антенны G3FPQ и способ выполнения емкостной настройки показан на рис. 10.
Настраивают антенну, изменяя длину емкостных элементов, расположенных параллельно вертикальным сторонам рамок.
Расстояние между рамками — 0,15/\ и равно 12 м, при этом входное сопротивление антенны составило 30 Ом.
Ширина полосы излучения при значении КСВ не хуже 2 составила 90 кГц.
По данным автора, соотношение излучения вперед-назад было не хуже 30 дБ.
Прежде чем перейти к описанию многодиапазонных и многоэлементных антенн типа “двойной квадрат” авторы считают необходимым предложить еще одну конструкцию антенны типа “двойной квадрат”, которая называется “Экспандер Квад” или X-Q т. е. квадрат с увеличенными размерами.
На рис. 11. показан чертеж антенны, а в таблице размеры самой антенны
Усиление антенны типа X-Q — 9,5 дБ по отношению к полуволновому диполю.
Наибольшее значение усиления достигается при расстоянии между элементами равному 0,125/\, при этом соотношение излучения вперед-назад больше 22 дБ.
Входное сопротивление антенны очень большое и лежит в пределах 2000—4500 Ом, поэтому для запитки антенны несимметричным коаксиальным кабелем следует применять четвертьволновую линию передачи, запитанную через полуволновой трансформатор, выполненный из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Питающий коаксиальный кабель также
имеет волновое сопротивление 75 Ом.Настраивают антенну X-Q в два этапа. Вначале проверяют значение КСВ на резонансной частоте, затем, изменяя длину шлейфа рефлектора (директора) добиваются максимального значения соотношения вперед-назад. Минимальное значение КСВ на резонансной частоте достигается подбором электрической длины четвертьволновой линии.
Возможно и другое выполнение питающей линии антенны типа X-Q. Описание многодиапазонных и многоэлементных антенн типа “двойной квадрат” авторы решили начать с описания конструкции В. Швыдкого (UH8CT), которая получила широкое распространение среди наших радиолюбителей.
Автор поставил перед собой задачу изготовить механически прочную и эффективную конструкцию.
В основу положена конструкция типа “еж”, но здесь шесты не сходятся в одной точке, а разнесены по вертикали на расстояние 2 метра.
Это позволило уменьшить длину шестов и тем самым повысить жесткость конструкции антенны.
Механическая прочность антенны также увеличена применением деревянных распорок 3,4.
Конструкция антенны показана на рис. 12.
1 — мачта дюралюминиевая длиной 3,8—4 м, наружный диаметр 60 мм,
2 — шест деревянный (бамбук, стеклопластик) длиной 3,9 м,
3 — распорка деревянная длиной 3,8 м,
4— стойка деревянная длиной 2,6 м,
5 — муфта стальная (по диаметру мачты),
6 — уголок стальной 35x35x5 мм.
Расположение рамок и расстояние между ними показаны на рис. 13.
Для того чтобы соблюсти строго установленный угол при приваривании уголков к муфтам рекомендуется пользоваться приспособлением, показанном на рис. 14.
рис. 14
Б — предварительная разметка заготовки для муфт, А — схема сборки.
Все рамки выполнены из медного провода диаметром 2—3 мм.
Рамки диапазона 14 мГц укрепляют непосредственно на шестах, а рамки других диапазонов растянуты капроновым шнуром.
Размеры рамок и шлейфов приведены в таблице.
Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Во избежание перекоса диаграммы направленности желательно применить симметрирующий трансформатор, который выполняется на ферритовых кольцах.
Настраивают антенну общепринятым способом, добиваясь максимального соотношения излучения вперед-назад. Желательно повторить несколько раз настройку, что исключит возможные неточности в настройке элементов. При соблюдении всех размеров рамок и расстояний между ними значение КСВ в фидере получится приемлемым без дополнительных регулировок.
Данная антенна хорошо себя зарекомендовала как в соревнованиях, так и при проведении дальних радиосвязей.
Исходя из оптимальных расстояний рефлектор-вибратор и вибратор-директор радиолюбителем И. Зельдиным (UB5LCV) была разработана конструкция четырехэлементной антенны типа “квадрат” для диапазонов 21 и 28 мГц.
Поскольку длина рамок подбирается с помощью шлейфов в процессе настройки, то на рис. 15. даны только расстояния между элементами. Приблизив рефлектор к вибратору, удалось получить соотношение излучения вперед-назад — 28 дБ.
Настраивается антенна по общепринятой методике.
На рис. 16. показана антенна типа “двойной квадрат”, состоящая также, как и антенна UH8CT из трех элементов на диапазон 20 м, четырех элементов на диапазон 15 м и пяти элементов на диапазон 10 м.
Размеры рамок даны в таблице.
Четырех элементная антенна типа “квадрат” для диапа-зонов 20 и 15 м и пятиэлементная — для диапазона 10 м показана на рис. 17.
Размеры рамок приведены в таблице.
Являясь хорошей конструкцией для диапазона 20 и15 м, антенна показанная на рис 18.
По мнению авторов не может иметь такие же характеристики для диапазона 10м, в виду того, что расстояния между элементами не будут оптимальными для этого диапазона.
Размеры рамок приводятся в таблице.
Данная антенна названа “MONSTER” (рис. 19).
При своих больших размерах она имеет оптимальные расстояния между элементами, что дает возможность достичь очень хороших результатов и характеристик на диапазонах 20,15 и 10 м.
Соотношение излучения вперед-назад на всех диапазонах не хуже 32 дБ, а усиление составляет 10,5 дБ по отношению к полуволновому диполю на диапазонах 20 и 15 м и 11 дБ на диапазоне 10м.
Антенна нуждается в многократном повторении процедуры настройки элементов и только после этого можно достичь отличных результатов в ее работе.
Copyright © Russian Hamradio.
Антенна двойной квадрат с повышенной ветроустойчивостью
Одной из причин популярности антенны типа «двойной квадрат» является возможность создания многодиапазонной системы. На каждом диапазоне такая антенна имеет хорошую диаграмму, большое усиление и КСВ, близкий к единице. Чаще всего радиолюбители применяют антенну, собранную на восьми распорках из изоляционного материала (радиолюбители эту конструкцию называют «паук»). Эксплуатация подобных антенн в районах СССР с сильными ветрами показала их ненадежность. Гораздо надежнее ведут себя «двойные квадраты«, имеющие несущую траверсу-бум, на котором крепятся элементы в виде проволочных рамок. Пассивные рамки настраиваются с помощью коротко-замкнутых шлейфов. Но эта антенна имеет существенный недостаток: расстояние между активными рамками и рефлекторами на всех диапазонах одинаково, и максимальное усиление достижимо лишь на одном из диапазонов.
Описываемая ниже антенна не имеет этого недостатка. За основу взята антенна «двойной квадрат» для диапазона 14 Мгц, а для диапазонов 21 и 28 Мгц она является трехэлементной. Антенна (рис. 1) выполнена на буме, рамки расположены. углом вниз. «Двойной квадрат» для диапазона 14 Мгц имеет оптимальное расстояние между элементами — 0,2 лямбда, что гарантирует максимальный коэффициент усиления. Все три рефлектора расположены в одной плоскости (В), рамки директоров на 21 и 28 Мгц — в одной плоскости с активной рамкой на диапазон 14 Мгц (А), а активные рамки диапазонов 21 и 28 Мгц — на самостоятельных распорках в средней части бума (Б). Расстояние АБ равно 165, БВ — 260 см. Остальные размеры антенны приведены в табл. 1.
| Диапазон,МГц | Длина стороны рамки А, см | Длина шлейфа рамки А, cм | Длина стороны рамки Б, см | Длина стороны рамки В, см | Длина шлейфа рамки В, см |
| 14 | 535 | - | - | 540 | 150 |
| 21 | 345 | 80 | 355 | 360 | 100 |
| 28 | 245 | 60 | 265 | 270 | 70 |
Вертикальные распорки могут быть выполнены из любого материала (в том числе — из металлических труб), горизонтальные — из изоляционного материала (дерево, бамбук, синтетика), либо из металлических труб, разбитых изоляционными вставками. Для питания антенн на 14 и 28 Мгц применены фидеры из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 ом, а на 21 Мгц — 52 ома. Фидеры включаются в разрывы нижних углов активных рамок. Симметрирование при этом не применяется.
Эта направленная, рамочная антенна прекрасно подойдёт для dx работы совместно с трансивером Alinco DX-77
.
