Рамочная активная антенна своими руками.
Делаем рамочную активную антенну для простых коротковолновых радиоприемников.
Есть ли возможность слушать эфир людям, у которых нет места для установки больших, полноразмерных антенн? Один из выходов- рамочная активная антенна, установленная прямо на столе, возле радиоприемника.
О практическом изготовлении подобной антенны и будет рассказано в этой статье…
Итак, малогабаритная рамочная активная антенна, это антенна состоящая из одного или нескольких витков медного провода ( трубки) или даже коаксиального кабеля. В сети есть предостаточно примеров таких антенн.
Свою антенну я изготовил в виде вертикальной конструкции, которая устанавливается на столе возле радиоприемника. Рамочная активная антенна представляет собой этакую большую катушку индуктивности, изготовлена из медного провода диаметром 1,2 мм и содержит четыре витка. Количество витков выбрано наобум)). Диаметр изготовленной рамочной антенны примерно 23 см:
Для уменьшения собственной емкости витки антенны намотаны с шагом 10 мм. Для поддержания постоянства шага намотки, а также придания всей конструкции необходимой жесткости применены промежуточные распорки, изготовленные из стеклотекстолита толщиной 2 мм. Эскиз распорок приводится ниже:
Так выглядит промежуточная распорка в антенне:
Для придания устойчивости все этой конструкции применены опорные стойки, также изготовленные из стеклотекстолита,и которые служат как бы ножками антенны:
Медный провод продевается в соответствующие отверствия распорок и стоек, и фиксируется в них капелькой цианакрилатного клея.
Так выглядит стойка в изготовленном экземпляре антенны:
Общий вид изготовленной антенны:
Ради интереса подключил изготовленную рамочную антенну к антенному анализатору АА-54.
Обнаружился собственный резонанс антенны на частоте 14,4 МГц.
На фото ниже дисплей антенного анализатора АА-54 в момент измерения параметров рамочной антенны на частоте резонанса:
Как видим, импеданс антенны на частоте 14,4 МГц составляет 13,5 Ом, активное сопротивление-7,3 Ома, реактивное сопротивление относительно небольшое-минус 11,4 Ома и носит емкостной характер.
Индуктивность рамочной антенны ( а она, собственно, и представляет собой катушку индуктивности) составила 7,2 мкГн.
Это все, что касается изготовления и параметров собственно рамочной антенны.
Но, поскольку антенна активная, значит в ее составе имеется и антенный усилитель.
При выборе схемы антенного усилителя руководствовался принципом подобрать что-либо не слишком заумное и сложное, и простое в изготовлении.
Гугл, как всегда, вывалил гору схем)) Не долго думая, выбрал одну из них, которая мне показалась интересной.
Схема этого антенного усилителя была опубликована еще где-то в начале 2000-х годов в одном из зарубежных журналов. Мне этот усилитель показался интересным с той точки зрения, что он имеет симметричный вход-как раз подходящий для моей рамочной антенны.
Принципиальная схема антенного усилителя:
В оригинале в этом усилителе были применены транзисторы серии BF- что-то типа BF4**.
В наличии таких не оказалось, поэтому собрал усилитель из того, что было под рукой-2N3904, 2N3906, S9013.
Собственно, усилительный каскад собран на транзисторах VT1VT2. На транзисторе VT3 собран эмиттерный повторитель для согласования высокого выходного сопротивления усилителя с относительно невысоким входным сопротивлением радиоприемников.
Усилитель питается напряжением 6 В. Режимы работы транзисторов устанавливаются подбором резистора R3. Напряжения на электродах транзисторов указаны на схеме.
Усилитель заработал практически сразу. Попробовал было установить в этом усилителе транзисторы КТ315,Кт361-но эффективность работы его сразу заметно ухудшилась, поэтому от такого варианта отказался. Антенный усилитель я собрал на монтажной плате, но, подготовил и печатную плату для него:
В качестве приемника для натурных испытаний активной рамочной антенны с усилителем был выбран приемник прямого преобразования на микросборке 2ТС613Б.
Подключив выход антенного усилителя ко входу приемника и включив питание, сразу отметил увеличение уровня шума. Это и не удивительно-антенный усилитель вносит свой вклад…
Последним этапом испытаний было подключение собственно рамочной антенны ко входу антенного усилителя и попробовать принять какие-либо сигналы с эфира..
И это удалось! Хорошо слышны много станций работающих с однополосной модуляцией на диапазоне 40 м. Понятно, что станции слышны не так громко как на полноразмерную антенну. Да и нельзя сравнивать нормальную антенну с рамочной антенной, находящейся рядом с приемником. Также при работе активной рамочной антенны наблюдается несколько повышенный уровень шумов. С этим нужно мириться- это плата за малогабаритность. Также желательно такую антенну располагать подальше от всевозможных источников помех- зарядки, энергосберегающие лампочки, сетевое оборудование и т. п.
Выводы: такая антенна вполне себе имеет право на жизнь, станций принимает достаточно много. Для тех, у кого нет возможности повесить большую, длинную антенну, это может быть выходом из ситуации.
Видео демонстрации работы рамочной активной антенны на диапазоне 7 МГц:
Широкополосная активная рамочная антенна для КВ – Поговорим о радио?
В месте, где я живу, постоянно увеличивается шум от различных импульсных устройств, поэтому я решил попробовать собрать активную рамочную антенну, чтобы посмотреть, смогу ли я хоть как-то уменьшить уровень помех.
В сети я нашел простую схему антенны и решил попробовать ее испытать. К сожалению, сайта, на котором я нашел данную схему больше не существует, но мне удалось сохранить ее у себя.
У меня не очень много фотографий сборки данной антенны. Я использовал водонепроницаемую коробку, отрезок 15-миллиметровой трубы с толстой проволокой, проходящей внутри нее, затем я заполнил законченную коробку эпоксидной смолой, чтобы все держалось надежно и крепко.
Петля сделана диаметром в 1 метр. Усилитель запитывается через коаксиальный кабель через инжектор питания (схема как в мини-випе).
Последние несколько месяцев я тестировал петлю в саду на вершине 2-метрового столба. Также я пробовал несколько типов транзисторов. В оригинальной статье были предложены BC547, BC549, 2N4401 и 2N2222A. 2N2222A кажется лучшим выбором. У этих транзисторов самый низкий уровень шума и они способны принимать сильные уровни сигналов без перегрузки.
Антенна Wellbrook – возможный конкурент самодельной рамочной антенне
Как пишут в интернете, данная антенна вполне может конкурировать с такой промышленной антенной, как Wellbrook. Оригинал статьи доступен по данной ссылке, а также там можете почитать комментарии о работе данной антенны.
Малогабаритные многовитковые рамочные антенны | RUQRZ.COM
Малогабаритные многовитковые рамочные антенны обычно используются как приемные. Гарри Лителл SMOVPO представил вариант такой антенны пригодной не только для приема, но и для передачи на диапазонах 80 и 160 метров.
Конструкция антенны показана на рисунке выше. Многовитковое полотно рамки изготовлено из 20 метров литцендрата диаметром 2 мм. К концам этой рамки подсоединен КПЕ 3…30 пФ, которым можно настраивать антенну в резонанс в диапазоне от 3,5 до 3,8 МГц. Ось КПЕ желательно снабдить верньером, т.к. рабочая полоса частот антенны всего 10 кГц.
Согласование антенны с 50-омным фидером выполняется с помощью петли связи в виде прямоугольного треугольника с катетами по 800 мм, выполненной из того же литцендрата, что и антенное полотно.
С таким согласователем автор добился КСВ на резонансной частоте не более 1,6. Петля связи соединяется с фидером с помощью кабельного соединителя (см. самый верхний рисунок). Полотно антенны и петля связи размещены на крестовидных распорках из дерева (можно использовать бамбук, ПВХ трубы и т.д.). Для работы на 160-метровом диапазоне параллельно КПЕ подпаивают высоковольтный конденсатор на 410 пФ (например, параллельно соединив 360 и 51 пФ).
Автор отмечает, что данная рамочная антенна не является высокоэффективной DX-антенной, но ее хорошо использовать как вторую антенну на маленьком балконе, на полевых днях или в отпуске, т.к. она легко собирается и в транспортном виде занимает мало места. Являясь магнитной антенной, она может использоваться как хорошая приемная антенна на нижних КВ-диапазонах, особенно в городских условиях, богатых электрическими помехами, а как передающая — она все же является компромиссом.
Funkamateur №2, 2012
Что еще почитать по теме:
Приёмные магнитные рамочные КВ антенны советского военпрома
Бескомпромиссные и несгибаемые ферритовые рамочные антенны
коротковолнового диапазона.
Что можно сказать про электронные изделия отечественной военной промышленности?
Большие, дубовые, надёжные, с приличными характеристиками, изрядным количеством серебра, золота и палладия, рассредоточенных
в неказистом, но прочном и твёрдом теле.
Яркими представителями подобного вида продукции являются изделия, приведённые в этой статье.
Всем противникам укороченных рамочных антенн посвящается!
1. Приемная магнитная антенна коротковолнового диапазона «15Э1037» (Битта).
Изделие представляет собой направленную резонансную магнитную антенну коротковолнового диапазона, предназначенную для приема электромагнитных волн вертикальной поляризации. Изделие предназначено для совместной работы с коротковолновыми РПУ Р-250М2, Р-155 и Р-154-2М в диапазоне 1,5 — 30 МГц.
Устройство состоит из антенного блока ЦЛ2.091.007-1 и блока управления.
|
Рабочий диапазон разбит на 4 поддиапа- зона: Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет форму «восьмерки». Эффективность изделия — не хуже четвертьволнового вибратора. |
Габариты и масса:
антенного блока 625х600х570 мм, 35 кг;
блока управления 453х350х280 мм, 22 кг.
Основной частью изделия является ферритовая рамочная антенна. Магнитная составляющая электромагнитного поля индуцирует в рамке ЭДС, величина которой пропорциональна числу витков, площади витка и магнитной проницаемости сердечника.
Ферритовая рамочная антенна совместно с конденсатором переменной ёмкости образует колебательный контур (антенный контур),
который настраивается на принимаемую частоту (частота настройки приёмника). При этом напряжение этой частоты возрастает на контуре
в Q раз (Q — доброгность контура), а его сопротивление на этой частоте становится чисто активным и весьма высоким (порядка
нескольких десятков кОм). Для максимальной передачи принятой мощности из антенного контура на вход радиоприемного устройства
необходимо согласование высокого резонансного сопротивления контура с низким волновым сопротивлением фидера (75 Ом).
Для согласования столь различных сопротивлений во всем диапазоне рабочих частот антенны (1,5-30 МГц) в изделии «15Э1037»
применен лампово-полупроводниковый согласуюший тракт ( активное согласование).
Для автоматической настройки в резонанс на любую частоту рабочего диапазона в изделии имеется система автоматической настройки.
В режиме настройки вместо антенного контура ко входу РПУ подключается генератор, частота которого равна резонансной частоте антенног
контура (метод «сопряженного генератора»). Точность сопряжения генератора обеспечивается использованием в нём того же конденсатора
переменной ёмкости, что и для антенного контура. При вращении злектроприводом ротора КПЕ происходит изменение частоты генератора.
При равенстве частоты сигнала генератора частоте настройки приёмника на выходе ПЧ приёмника возникает импульс, который по высокочастотному
кабелю подаётся на блок управления.
Так как сигнал генератора содержит кроме основной частоты более высокие составляющие (вторую и третью гармоники), на выходе ПЧ
приёмника возможно возникновение импульса от второй гармоники и ложная настройка изделия. Для исключения подобных случаев, изменение
частоты генератора начинается от максимальной частоты к минимальной. Поэтому вначале настройки происходит «откатка» ротора КПЕ
к положению минимальной ёмкости.
Be время «откатки» сигнал с выхода ПЧ приёмника на схему формирования команд не поступает. После «откатки» начинается режим «поиска».
Ротор КПЕ на быстрой скорости в течение 2 с проходит от Сmin до Cmax. При попадании сигнала генератора в полосу приёмника срабатывает
система автоматики. Так как по инерции ротор конденсатора проходит положение, при котором частота генератора равна частоте настройки
приёмника, система автоматики возвращает ротор конденсатора на медленной скорости. При вторичном попадании сигнала генератора в полосу
приёмника система автоматики выключает двигатель. Команда на настройку подается нажатием кнопки, расположенной на передней панели
блока управления.
Основной частью антенного контура является ферритовая рамочная антенна, которая состоит из пяти витков, выполненных из посеребренной
медной трубки диаметром 6 мм. Внутри витков по периметру размещены ферритовые стержни из материала 30ВЧ2 диаметром 10 мм и длиной 200 мм.
Для получения нижней границы рабочего диапазона (1,5 MГц) в рамочной антенне применяются две катушки индуктивности, намотанные проводом
ПЭВ на текстолитовые стержни. Индуктивность каждой катушки 22 мкГн. Концы витков закрепляются на блоке реле, предназначенном для
переключения поддиапазонов.
Блок реле, катушки индуктивности и рамочная антенна размещены между двумя электроизоляционными щеками из органического стекла.
Для уменьшения воздействия мощных электростатических полей и электрических помех, возникающих вблизи антенного блока, применен
электростатический экран.
Так как диапазон частот, принимаемых изделием, довольно большой (1,5-30 МГц, коэффициент перекрытия 20), весь диапазон разбит на 4
поддиапазона. Переход с одного диапазона на другой осуществляется коммутацией пяти витков и двух катушек индуктивности при
помощи блока реле.
На первом поддиапазоне все пять витков и обе катушки индуктивности соединены последовательно.
На втором поддиапазоне пять витков соединены последовательно, а катушки индуктивности находятся в режиме короткого замыкания.
На третьем поддиапазоне два витка соединены последовательно, а остальные три находятся в режиме холостого хода.
Катушки индуктивности закорочены.
На четвёртом поддиапазоне все пять витков соединены параллельно, а катушки индуктивности закорочены.
Команды на переключение поддиапазонов поступают на блок реле, расположенный в антенном блоке, со схемы выработки команд переключения диапазонов, расположенной в блоке управления.
2. Приемная магнитная антенна коротковолнового диапазона «15Э1213» (Фартук).
Данная антенна по своей сути повторяет предыдущую конструкцию, но, в отличие от неё, является всенаправленной.
Изделие представляет собой всенаправленную резонансную магнитную антенну коротковолнового диапазона, предназначенную для приема электромагнитных волн вертикальной поляризации, и устанавливается на объектах заказчика. Изделие предназначено для совместной работы с автоматизированными коротковолновыми РПУ магистральной связи (например, Р-160П). Изделие обеспечивает всенаправленный прием радиосигналов, для чего в блоке антенном установлены две взаимноперпендикулярные рамочные антенны с широкополосным квадратурным фазовращателем в тракте согласования. Суммирование радиосигналов происходит на общей нагрузке оконечного усилителя.
Рабочий диапазон изделия 1,5 — 29,99999 МГц.
Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости имеет форму «круга».
Чувствительность изделия по полю не более 12 мкВ/м в полосе 0,3 кГц при соотношении сигнал/шум 20 дБ.
Габариты и масса изделия:
антенного блока 710х620х276 мм, 40 кг;
блока автоматической настройки 550х250х200 мм, 20 кг.
Антенный контур состоит:
рамок диапазона 1,5-6 МГц (5 витков) и диапазона 6-30МГц (2 витка) прямоугольного сечения, выполненных из медной трубки
диаметром 6 мм;
двух трансформаторов, осуществляющих симметрирование рамок;
дискретного конденсатора переменной ёмкости.
Выбор двух рамок обусловлен требованием к перекрытию рабочего диапазона антенны с минимально возможными переключениями во вторичных цепях и с наилучшим согласованием индуктивных и ёмкостных сопротивлений нагрузок первичной и вторичной обмоток симметрирующих трансформаторов.
Восьмиразрядный ДКПЕ с дискретом 2 пФ, управляемый с помощью высокочастотных реле, включён параллельно индуктивности рамок через симметрирующие трансформаторы.
Изготовление рамочной антенны | hardware
Под рамочной антенной подразумевают селективную, узкополосную магнитную антенну, состоящую из находящихся в одной плоскости квадратных петель (витков) проводников и конденсатора. По сути это большой колебательный контур, чувствительный к магнитной составляющей электромагнитного радиосигнала. Рамочная антенна часто используется для частот длинных и средних волн от 50 кГц до 1.6 МГц. Частными случаями рамочной антенны можно считать антенну с ферритовым магнитным стержнем и петлевую антенну, витки которой образуют окружность (перевод статей [1, 2]).
[Теория и практика рамочных антенн]
Рамочная антенна обладает диаграммой направленности в виде восьмерки. Таким образом, кроме селективности по частоте, она может также выбирать источник сигнала по его азимуту.
Как известно, радиосигнал состоит из электрических и магнитных колебаний. Прием магнитной составляющей радиосигнала обусловлен специальной конструкцией рамочной и ферритовой антенн. Телескопическая антенна и полуволновые диполи, в отличие от рамочной антенны, реагируют на электрическое переменное поле высокочастотного сигнала. Из-за этого у магнитных антенн есть значительное преимущество они менее чувствительны к бытовым случайным помехам (компьютер, блок питания и т. д.). Другое преимущество магнитной антенны обусловлено её конструкцией: это колебательный контур с довольно высокой добротностью.
Недостатки рамочной антенны:
1. Рамочная антенна должна быть довольно точно настроена на частоту принимаемого сигнала.
2. Значительные размеры, из-за чего рамочная антенна получила распространение только у профессионалов радиосвязи. Чем больше размер антенны, тем выше её эффективность.
3. Высокое выходное сопротивление.
Итак, рамочная антенна это резонансный LC-контур, т. е. соединенные параллельно катушка и конденсатор.
Для настройки резонансного контура на нужную частоту конденсатор сделан переменным. Линии переменного магнитного поля проходят через витки катушки, и возбуждают в резонансном контуре колебания тока, если частота передачи совпадает или близка к частоте настройки колебательного контура. В колебательном контуре возникает резонанс напряжений и токов. Теперь мы можем подать эту довольно слабую энергию на вход приемника.
Рамочные антенны были особенно популярны в начале эры радио, но после перехода вещания на FM в конце 50-х годов они постепенно ушли в небытие. Тем не менее требовательный слушатель диапазона средних волн несомненно должен обратить внимание на рамочную антенну, так как их характеристики приема исключительно хороши.
[Простой эксперимент]
Оптимальная форма рамочной антенны — круг. Однако такая форма для требуемого размера антенны трудоемка в изготовлении, поэтому ограничиваются формой в виде прямоугольника или квадрата. Для первого эксперимента нам понадобится портативный приемник средних волн, около 20 метров изолированного провода (самые лучшие результаты дает многожильный провод литцендрат [3]), коробка из-под обуви и роторный переменный конденсатор емкостью примерно 500 пФ. Положите коробку на стол, и намотайте по её периметру 20..25 витков. Начало и конец обмотки подключите к статору и ротору переменного конденсатора. Направление витков и полярность подключения к конденсатору начала и конца обмотки не имеют значения.
Поставьте коробку вертикально, и поместите рядом с ней включенный приемник. Настройтесь на какую-нибудь радиостанцию, и после этого покрутите ручку переменного конденсатора рамочной антенны. Вы заметите, что при определенном положении ротора конденсатора прием становится качественнее и громче. Повторите то же самое со станцией на другой частоте, сигнал которой слабее. Вы снова заметите, что прием станции при точной настройке рамочной антенны становится громче.
При повороте ручки ротора конденсатора его емкость изменяется, следовательно также изменяется и резонансная частота контура. Когда прием громче всего, резонансная частота контура совпадает с частотой несущей передающей станции. При резонансе в катушке колебательного контура рамочной антенны создается усиленное переменное магнитное поле, которое индуктивно воздействует на ферритовую антенну, установленную внутри корпуса портативного приемника. Уровень сигнала увеличивается, что покажет индикатор S-метра приемника (если он имеется). Обратите внимание, что положение магнитной антенны приемника относительно рамочной антенны влияет на качество приема — самый большой уровень сигнала наблюдается, когда стержень магнитной антенны направлен перпендикулярно к плоскости витков катушки рамочной антенны. При повороте антенны в горизонтальной плоскости (вместе с приемником) уровень сигнала также меняется. Это демонстрирует направленный характер диаграммы чувствительности рамочной антенны.
[Математический аппарат]
Прежде чем заняться практическим изготовлением рамочной антенны давайте сначала рассмотрим формулы для её расчета.
Как уже упоминалось, рамочная антенна по существу состоит из колебательного контура. Частота резонанса колебательного контура вычисляется по следующей формуле:
1
f = ———————
2 · pi · (L · C)1/2
Значения частоты получаются в герцах, значения емкости и индуктивности в фарадах и генри. Примеры расчета частоты колебательного контура:
1
f = ——————————————
2 · pi · ((180 · 10-6)· (499 · 10-12))1/2
f = 530 кГц.
1
f = ——————————————
2 · pi · ((180 · 10-6)· (49 · 10-12))1/2
f = 1695 кГц.
Примечание: в Интернете можно найти удобные калькуляторы для расчета параметров колебательного контура, см. [4, 5].
Вы наверное обратили внимание, что в вышеприведенных расчетах индуктивность 180 мкГн подобрана таким образом, что изменением емкости переменного конденсатора от 50 до 500 пФ изменение резонансной частоты охватывает диапазон вещания на средних волнах (СВ или MW). Такие значения индуктивности и емкости были выбраны сознательно, чтобы можно было легче найти конденсатор от какого-нибудь старого лампового радиоприемника. Часто подобный конденсатор состоит из двух секций, максимальная емкость каждой секции составляет 495 пФ.
Теперь нам нужна катушка, её мы изготовим самостоятельно. Это (по крайней мере визуально) самый важный компонент рамочной антенны. Однако рассчитать катушку не так просто. В расчете нужно учитывать как размеры катушки и её геометрию, так и шаг витков. С двадцатых годов 19-го века у нас есть следующие диаграммы, по которым можно примерно рассчитать самые важные характеристики катушки (рисунок из справочника «Tabellen und Formeln fur Radioamateure», von Hans Gunther, Dr.H.Kronke, F.Herkenrath, Frank’sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart, 1924).
Примечание: 1 английский фут = 304,8 мм, и 1 дюйм = 25,4 мм. Следовательно, рамка 6 футов высоты с 40 витками и шагом витков 7/16 дюйма получится самым дешевым решением, с фактором эффективности 9.3. Это соответствует высоте рамки 183 см, где 40 витков распределены по рамке с шагом 1.1 см. Антенна такого размера была бы непростой для домашнего изготовления и размещения.
Этот вариант изготовления соответствует оптимальным условиям, базирующимся на качестве катушки и как следствие на качестве колебательного контура. Однако при практической реализации рамочной антенны следует найти компромисс между эффективностью антенны и её возможным геометрическим размером. В приведенном ниже руководстве размеры антенны были уменьшены, чтобы ей можно было проще пользоваться.
[Типы катушек]
На практике можно реализовать несколько вариантов намотки катушки рамочной антенны. Ниже автор [2] дает некоторые готовые варианты катушек, рассчитанные для самой низкой частоты средних волн (531 кГц) и переменного конденсатора 50-500 пФ. В каждом варианте использовалась медная эмалированная проволока диаметром от 1.2 до 1.4 мм, или многожильный высокочастотный литцендрат внешним диаметром от 0.8 до 1.2 мм.
Круглая цилиндрическая катушка, намотанная виток к витку, без зазора между витками:
| Индуктивность, мкГн | 180 | |
| Количество витков | 37 | |
| Длина намотки, мм | 55 | |
| Диаметр витка, мм | 121 | |
| Длина провода, м | 14.1 |
Круглая цилиндрическая катушка, витки которой намотаны с определенным шагом:
| Индуктивность, мкГн | 180 | |
| Количество витков | 16 | |
| Длина намотки, мм | 290 | |
| Диаметр витка, мм | 643 | |
| Шаг намотки, мм | 19 | |
| Зазор между витками, мм | 18 |
Квадратно-призматическая однослойная катушка:
| Индуктивность, мкГн | H | 180 | |
| Количество витков | w | 16 | |
| Сторона квадрата грани призы, мм | s | 569 | |
| Длина диагонали, мм | 2·r | 643 | |
| Шаг намотки, мм | g | 19 | |
| Длина провода, м | l | 14.1 |
Плоская катушка в виде многоугольника:
| Индуктивность, мкГн | H | 180 | |
| Количество витков | w | 16 | |
| Количество сегментов | n | 8 | |
| Средний радиус, мм | r | 334 | |
| Длина намотки возле угла, мм | ls | 300 | |
| Внутренний радиус, мм | ri | 184 | |
| Внешний радиус, мм | ra | 484 | |
| Сторона многоугольника внутри, мм | si | 260 | |
| Сторона многоугольника снаружи, мм | sa | 685 | |
| Длина провода, м | l | 33.6 | |
| Расстояние между витками возле угла, мм | a | 19 | |
| Шаг витков возле угла, мм | geck | 20 |
[Практическое руководство по изготовлению рамочной антенны диапазона СВ от DL3RTL]
Основная идея этого варианта реализации основана на выборе разумного компромисса между качеством приема и используемыми материалами, которые можно легко достать.
Провод и старый конденсатор можно найти на любом радиорынке. Подойдет провод в эмалевой изоляции, но лучше всего использовать многожильный литцендрат в шелковой изоляции. Деревянные планки можно взять от упаковок фруктов или мебели, или их можно купить в строительном магазине.
Вот общий список материалов и компонентов:
| Материал | Количество | Единицы измерения |
| Деревянная рейка | 2 | Примерно 12 см |
| Деревянная подставка | 1 | Примерно 20×20 см |
| Конденсатор переменной емкости с верньером | 1 | Максимальная емкость не менее 500 пФ |
| Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом | — | Примерно 2 м |
| Железные уголки | 7 | — |
| Шурупы | 28 | — |
| Медный эмалированный провод толщиной 0.5 мм | 20 | Метр |
| Коннектор для кабеля антенны | 1 | Подходящий для 50 Ом входа Вашего приемника |
Схема для изготовления:
Диапазон перекрытия диапазона частот антенны составляет от 510 до 1750 кГц.
Электрические и механические параметры антенны:
| Параметр | Обозначение | Величина |
| Индуктивность, мкГн | H | ~180 |
| Количество витков | w | 11 |
| Расстояние от первого до последнего витка, мм | ls | 110 |
| Шаг витка, мм | gs | 10 |
| Длина стороны внутреннего витка, мм | si | ~520 |
| Длина стороны внешнего витка, мм | sa | ~650 |
| Длина несущей планки, мм | m | 900 |
Пошаговое руководство по изготовлению. Сначала сделайте крест из деревянных полос. Для их фиксации автор использовал посередине четыре металлических уголка (см. фотографии).
После этого в каждой полосе сделайте 12 маленьких пропилов для укладки провода. Пропилы лучше делать под небольшим углом к центру катушки, потому что провод после намотки может слегка ослабнуть и вывалиться из пазов. Положите крест на землю и проденьте в пропиленные пазы провод, чтобы получилось 11 витков в большой катушке. Концы катушки подключите непосредственно к клеммам переменного конденсатора, провод должен спускаться к конденсатору на расстоянии не меньше 10 см от катушки.
Совет: при изготовлении антенны как можно меньше используйте паяные соединения, и тем более не следует облуживать медный провод на больших участках. Дело в том, что высокочастотные токи распространяются в основном по поверхности провода, а припой обладает повышенным сопротивлением, и как следствие добротность катушки и всего контура ухудшится. Лучше всего для соединения проводов делать с помощью специальных клемм и концевых втулок, которые применяются в электрике для монтажа. Перед установкой клеммы нужно убедиться, что эмалированная изоляция с провода снята, чтобы обеспечить надежность контакта.
Резонансный контур готов. Но нам еще нужно подключить коаксиальный кабель для передачи сигнала на вход приемника. Если бы мы подключили вход приемника непосредственно к колебательному контуру, то напряжение на нем резко упало бы, потому что входное сопротивление приемника слишком мало по сравнению с сопротивлением колебательного контура в момент его резонанса. Поэтому нам нужно согласовать вход приемника с колебательным контуром с помощью индуктивной связи. Для этого в центре рамки нужно поместить еще один виток, который будет подключен к коаксиальному кабелю. Получится трансформатор сопротивлений с коэффициентом приблизительно 1/10. Подключите к концам витка связи коаксиальный кабель, другой конец которого будет подключен ко входу приемника.
Возможно Вы обратили внимание, что эта антенна не имеет заземления. Так и должно быть, это очень важный момент. Осталось закрепить крест вертикально на подставке, и антенна готова.
Рамочную антенну можно также изготовить и для других диапазонов радиоволн. Автор изготовил антенну с большим количеством витков, чтобы с помощью перемычек можно было перекрывать диапазон от длинных волн (ДВ, LW) до средних волн (СВ, MW). Существуют магнитные антенны на диапазон коротких волн, например такие антенны применяются для военной аппаратуры связи. Но в любительских условиях изготовить подобную антенну очень сложно.
[Ссылки]
1. DIE RAHMENANTENNE IN THEORIE UND PRAXIS site:fading.de.
2. BAUANLEITUNG EINER RAHMENANTENNE site:fading.de.
3. Литцендрат Википедия site:wikipedia.org.
4. Колебательный контур LC site:tel-spb.ru.
5. Расчёт резонансной частоты колебательного контура.
6. Plastic Fantastic Magnetic Loop Linear actuator drive site:vk4zxi.blogspot.com.
7. The «Hula Loop» Medium Wave DX Antenna site:hard-core-dx.com.
|
Балконный вариант приёмо-передающей антенны КВ диапазонов своими Итак, живёт ли радиолюбитель в небольшом провинциальном городе, большом не провинциальном, или огромном мегаполисе — по фигу.
Выхода на кровлю нет, и не предвидится! Начнём мы наши скитания со знакомства с конструкцией Валерия Николаевича Лифаря (RW3DKB).
Это рамочная антенна. В варианте, показанном на Рис.1, она имеет вертикальную поляризацию. Для её создания антенна запитывается
в середине левого вертикального провода при помощи «косички» из того же провода, что и полотно антенны (т.е., «косичка» —
это продолжение полотна антенны).
Применён монтажный многожильный медный провод диаметром по ПВХ-изоляции 2.5 мм, чёрного цвета. Общая длина провода около 12 метров.
Это 1,03λ на диапазон 10 м. Такую длину обычно берут, когда вешают полноразмерный квадрат на 10 м.
Длина провода должна быть немного длиннее рабочей длины волны. «Косичка» имеет шаг скрутки примерно 2х80 мм. Скрутка применена для того, чтобы провода шли вместе рядом как один шнур без
применения специальных мер их удержания. Особого значения это не имеет. При желании можно выполнить линию и по-другому.
На конце «косички» в данной конструкции применён готовый balun RBA 4:1 фирмы LDG на мощность до 150 Вт.
Кабель 50 Ом, примерно 5 метров, с ферритовой защёлкой от ПК (сразу после балуна), чтобы не было затекания ВЧ на поверхность кабеля и
не было помех ТВ. Можно поставить и две защёлки на обоих концах кабеля. Длина кабеля принципиального значения не имеет, хотя наука рекомендует применять длины кабеля, кратные рабочей полволны с учётом
укорочения в кабеле. Это условие выполняется только для однодиапазонной антенны. У нас антенна многодиапазонная, поэтому на более низких
частотах электрическая длина кабеля будет всегда меньше полволны, т.е. в случае неполного согласования с антенной обязательно будет
реактивная компонента, которую нужно будет всё равно скомпенсировать тюнером при настройке антенны. При указанных размерах эффективность такой антенны не уступает полноразмерному квадрату более 1 дБ на диапазоне 10 метров. Что касается эффективности на диапазонах. Тут вопрос сложный, потому как балун у меня стоит «кривой». Но по первым прикидкам на 15 метрах 70%, на 20 метров порядка 50%. Более низкие диапазоны само-собой будет ещё ниже. Но на приём работают хорошо. Антенна является полностью согласованной в полосе частот от 28,5 до 34,7 МГц (частота резонанса получилась 31,7 МГц) и
применение тюнера здесь не требуется. Результат вполне адекватный в соответствии с размерами антенны.
Наличие таких субрезонансов как раз и указывает на возможность попытаться использовать данную антенну как многодиапазонную. Естественно, что без наличия антенного тюнера это невозможно. Эта антенна настраивается и в диапазоне 80 метров. На приём это заметно по увеличению силы принимаемых антенной сигналов. Однако на передачу антенна мало эффективна из-за резкого падения сопротивления излучения. Ниже по диапазону антенна уже не настраивается, делая диапазон 160 метров недоступным, хотя чего-то там и можно услышать, но примерно так же, как на кусок провода длиной 10 метров. Но, тем не менее, эта антенна даёт возможность все-таки работать в эфире и на передачу в диапазонах от 40 метров и выше тем, кому установить полноразмерную антенну невозможно по объективным причинам недоступности выхода на крышу. В дополнение к вышесказанному… Вот вам и суррогатная антенна на балконе… Она оказывается тоже кое-чего могЁт — того, чего от неё не ожидаешь!!! Что скажете, господа-товарищи радиолюбители? P.S. Сегодня мне позвонил Владимир Трифонов. Поздравил меня с наступающим Новым годом и сообщил, что он очень успешно работает на антенну на балконе, сделанную по образу и подобию моей антенны. Он также поблагодарил меня за эту конструкцию антенны. Только антенный тюнер у него не автоматический, а ручной MFJ-евский. За вчерашний день он провёл несколько десятков связей с радиостанциями Европы на диапазоне 14 Мгц. Практика — критерий истины! Антенна хоть как-бы, или якобы, диапазона 28 Мгц, но, тем не менее, очень успешно работает и на 14 Мгц у Владимира Трифонова. При наличии тюнера точно также успешно можно работать и на 10 Мгц, и на 18 Мгц, и на 21 Мгц, и на 24 Мгц. При желании можно и на 27 Мгц поработать. Во всяком случае, на всех этих диапазонах антенна мною проверялась и работала успешно. Вопреки мнению некоторых специалистов, такую антенну я смело называю многодиапазонной и не вижу никаких оснований не считать её таковой.
|
