Самодельная дециметровая антенна «волновой канал» из металлопласта.
Известная в СССР антенна «волновой канал» может иметь и другие названия: директорная, Яги и Уда – Яги.
Последние таинственные сочетания слов — это фамилии двух японских изобретателей, которые в 1926 году создали эту антенну.
Как правило, это основной тип антенн, которые в настоящее время используются для приёма телевизионных программ на расстоянии до 70 километров от передатчика, как в метровом, так и дециметровом диапазоне волн. Будущее за вещанием именно в дециметровом диапазоне, где помимо основных программ вот уже несколько лет идут передачи в цифровом формате и в этом же режиме уже передаются все программы, которые занимают пока ещё метровый диапазон (50 -220 МГц).
| Трёх диапазонная антенна «волновой канал». |
Наступило
время малогабаритных антенн диапазона 480 – 800 МГц, ибо, чем выше частота, тем
меньше длина волны и, следовательно, меньше размеры самой конструкции, и нет
никакого смысла держать на шесте громоздкие и дорогие антенны.
На сегодня не все покупные антенны внешне похожие на «волновой канал» обеспечивают уверенный приём в дециметровом диапазоне. Чтобы разобраться в происходящем я решил сделать самодельную антенну из металлопласта, а для удобства собрать её трансформируемой, чтобы на практике убедиться, как её элементы влияют на параметры приёма.
Для этого вытаскиваю на белый свет из прошлого века пожелтевший листок из старинного советского справочника радиолюбителя, и начинаю делать самодельную антенну, которую ещё мастерили наши отцы и деды.
| Справочник радиолюбителя конструктора. 1973 г. |
Как образец я сделал
комнатную или чердачную антенну, и, забегая вперёд скажу, что количество
элементов с запасом хватило, чтобы без усилителя принять мультиплексные пакеты
на уровне мансардного окна деревянного дома, на расстоянии 90 километров от
Останкино в низине.
Элементы антенны.
| а). Антенна «волновой канал». б). Диаграмма направленности антенны. |
1.
Активный петлевой вибратор, его периметр равен длине волны, а входное сопротивление 292 Ом. Максимальная ширина рабочей полосы частот составляет +/- 20 процентов (для средней частоты 600 МГц рабочая полоса частот будет в пределах 480 – 720 МГц).
2.
Рефлектор. У современных антенн их бывает несколько.
3.
Директоры. Их количество в основном у самых широко распространённых антенн доходит до 12 штук. Считается, что чем их больше, тем выше коэффициент усиления антенны и уже диапазон. У девятидиректорной дециметровой антенны из справочника, коэффициент усиления составляет от 11,5 до 8,5 дБ, и его величина падает с ростом частоты. А чтобы добиться прироста коэффициента усиления на 2 дБ, стрелу антенны с наращенными директорами придётся увеличить в два раза. Правда, таких длинных антенн я ещё не встречал.
Конструктивные части антенны.
| Стрела из деревянной рейки. |
| Рефлектор и 2 директора. |
4.
Стрела – часть конструкции, которая служит для
крепления элементов антенны.
| Директорная антенна. |
Скобы крепления элементов антенны.
6.
Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, например RG-59 или РК 75 — 3,7 – 35 М. На частотах дециметрового диапазона важно качество кабеля снижения, так как чем длиннее кабель, тем сильнее потери в нём.
7.
Симметрирующе-согласующее устройство,
выполненное в виде U –
колена из того же коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.
Длина этого кабеля в виде буквы U равна от 0,33 до 0,5 длины
волны. Согласно старым справочным данным данное согласующее устройство обеспечивает
согласование не более +/- 20 процентов от центральной частоты, что составит
диапазон 480 — 720 МГц, а учитывая и диапазон согласования петли, общая
максимальная полоса рабочих частот антенны составит 480 – 650 МГц.
U-колено — симметрирующе-согласующее
устройство, длина которого теоретически равна половине длины волны. Учитывая
материал изоляции кабеля, используют
коэффициент укорочения, который для
коаксиального кабеля из вспененного полиэтилена составляет около Ку = 1.51
(указывается в характеристиках на данный кабель). Поэтому реальная длина U-колена будет меньше в 1.51 раз, что составит 0,33
длины волны. В процессе регулировки, уменьшая длину кабеля, добиваются
оптимального согласования по минимальному КСВ в полосе частот. Первоначальная
длина согласующего устройства 250 мм. |
8.
Изолирующая коробка.
9.
Мачта.
Изготовление антенны.
Конструкция антенны. Длина рамки 55 см. Первоначально легче сделать
окружность, затем согнуть её в петлю. Получился эллипс, нечто среднее между
петлёй и окружностью, что говорит о неизвестном волновом сопротивлении, которое
в пределах 75 – 292 Ом. |
Испытание антенны.
Осенняя изморось и туман – вот то радостное настроение, самое подходящее время для испытания самодельных антенн. Дополняют тяжёлые условия испытаний – мокрая крыша из мягкой кровли, не сброшенная холодами листва деревьев и низкая болотистая местность, окружённая лесами Владимирской области в 90 километров от Останкино. В полдничное время, под звук дождя, удобно устроившись в мансарде, я словно мальчишка, устанавливающий корабельные мачты на каравеллу собирал антенну. Вот уже перещелкиваю аналоговые телевизионные каналы дециметрового диапазона, неплохо для самоделки (от «Перца», 487 МГц до «Пятницы», 607 МГц просто отлично). Именно на эти частоты я планировал сделать антенну.
Настраиваясь на один из каналов, трансформирую
антенну, оставляя её без крайнего элемента-директора.
Качество изображения не
меняется.
Вытаскиваю второй элемент-директор, и замечаю появления зашумлённости, что указывает на уменьшение усиления антенны.
Возвращаю элемент-директор на место. Такая же картина качества изображения, что и с рефлектором.
Выводы.
Антенна имеет ограниченный диапазон усиления. Трехэлементная антенна вполне достаточна для моих условий приёма.
Теперь подключаю цифровую приставку к вновь восстановленной антенне. Как и ожидал, с запасом по усилению, проходят 3-и мультиплексных пакета. Опять вытаскиваю по очереди элементы директоры и слежу за уровнем сигнала в процентах.
Крайний ни на что не влияет.
Вытаскиваю второй элемент, и уровень сигнала возрос на процент!?….
А в это время «директорная» покупная антенна «Локус — Про», что в гостевом домике брала только один из трёх мультиплексных пакета. Звоню соседу, который в 2-х километрах от меня, у него крутая покупная антенна с тремя директориями, а он говорит, что сейчас цифровое вещание не работает….
Выводы.
Для приёма эфирного цифрового телевидения нет
необходимости использовать сложные громоздкие антенны. Сама антенна не требует
слишком большой высоты установки. Не редко сбои при приёме эфирного цифрового
телевидения бывают из-за некачественного антенного усилителя. Надежнее будет
использовать несколько малогабаритных антенн без усилителя для каждого
телевизора, если таковые имеются.
Если сравнивать мои самодельные антенны «волновой канал» с 4-х петлевой антенной «Олимп 2014», то кольца пока в лидерах, так как перекрывают весь дециметровый диапазон и неплохо зарекомендовали себя при работе в плохих погодных условиях на предельных расстояниях приёма.
Так почему же в плохую, дождливую погоду остронаправленные антенны, с большим коэффициентом усиления, с отличной помехозащищённостью повели себя неадекватно?
Понять это явление можно, если представить
приёмную антенну как передающую. Тогда антенна — это фонарь с узким
сфокусированным лучом, а чем больше директоров в антенне, тем более острая её
диаграмма и лучше фокусировка луча, а этот сфокусированный луч
просто упёрся в мокрые верхушки деревьев или в дождевую тучу и
растворился там. При более широкой диаграммы направленности, то есть при
меньшем усилении антенны, когда элементы–директора отсутствуют, фокус луча
более расплывчатый, зато охватывает большую зону приёма, и широкий луч просто
обходит тучу по кругу, или проходит между мокрыми верхушками деревьев и тучей.
— Москвичам всегда везёт, у них все цифровые каналы рядом! Им антенна «волновой канал» подойдёт и в упрощённом виде. Да им любая антенна подойдёт! А как быть нам? У нас разнос между мультиплексными пакетами более 200 МГц! Складывать антенны этажерками, где каждый этаж работает на свой диапазон! Именно эти комментарии я уже предвидел и даже начал складывать антенны этажеркой. Но что из этого получилось, вы узнаете позже. Впрочем, уже неплохо получается.
Готовится новая статья. Она будет называться …..
«Самодельная антенна «Харченко» из металлопласта для эфирного цифрового телевидения»
Рабочая антенна, пустые бутылки и неправильный реф — отчеты об активации
DL1CR
#1
Сегодня, 2 ноября, я успешно протестировал самодельную 1,2-метровую телескопическую антенну на 20-метровом диапазоне, но неправильно определил референс.
На самом деле я был на Bröhn, DM/NS-122. Пожалуйста исправьте.
В следующем видео вы можете увидеть и услышать 2 минуты активации с неожиданным звонком от G4AFI. Дорогой Эндрю, спасибо за доказательство того, что эта мелочь работает, а также за другие хорошие отношения.
И еще одно. Пустые бутылки из-под пива и шнапса, которые вы видите на видео, конечно, мои. Вот почему я ошибся со ссылкой, ура…
73 Крис
25 лайков
DM7KN
#2
Дорогой Крис,
опять очень интересное и занимательное видео, как всегда.
Мне кажется, что теперь вы полностью готовы к трансатлантическому событию в субботу.
73, Питер
4 лайка
DG7ACF
#3
Во времена климатического кризиса я бы предпочел пить местное пиво типа Lindi или Herri.
Ахой
Пом
2 лайка
DL1CR
#4
Вы правы, пятая часть «Kleiner Feigling» тоже, должно быть, была плохой, меня потом тошнило.
3 лайка
DL1CR
#5
Как и обещал, вот принципиальная схема антенны.
Количество витков катушки можно установить от 1 до 144 с помощью двухступенчатых переключателей и, таким образом, резонанс от 7 до 30 МГц.
Дополнительный кольцевой сердечник (тороид FT 37-43) используется для отображения тока антенны с помощью светодиода и полезен при настройке без измерителя КСВ.
73 Крис
4 лайка
DL1CR
#6
После некоторых исследований этой телескопической антенны, такой как Elecraft AX1/2 и подобных, для меня выясняется:
- Это дипольная антенна (как почти каждая антенна, привет).
- Радиальная — одна ветвь диполя, телескопическая штанга — электрически удлиненная катушкой — другая.
- Во-первых, радиал в основном отвечает за излучение и поэтому должен работать как можно выше.
- Во-вторых, радиал также по существу определяет резонансную частоту своей длиной и положением.
Вот два измерения, которые я сделал в помещении. Длина радиала составляла 5 м и 7,5 м соответственно.
73 Крис
5 лайков
DL1CR
#7
Телескопическая антенна также произвела хорошее впечатление на 30м.
Уве, DK8OA, протестировал их и получил 2 S2S на 30 м и европейский чейзер на 20 м.
73 Крис
3 лайка
DM7KN
#8
Дорогой Крис,
Я могу следовать вашей логике относительно влияния противовеса/радиала. Мы видели различные сообщения о приподнятых и заземленных, один против двух, трех или десятков радиалов. Недавно я попробовал 40-метровую антенну λ/4, укороченную нагрузочной катушкой посередине и с перилами балкона в качестве противовеса. Впечатляет то, что возможно с довольно «неопределенным» противовесом. Дэвид, DL1DN, продемонстрировал это с помощью штыревых антенн (+ катушки базовой нагрузки), а также своего портативного трансивера и человеческого тела в качестве противовеса.
Пожалуйста, оставайтесь любопытными и продолжайте свои эксперименты.
Мне нравится смотреть ваши видео. Спасибо, что поделился!
73 де Питер, DM7KN
2 лайка
DL1CR
#9
Мой друг Уве, DK8OA, восстановил мою телескопическую антенну.
Как обычно в старые времена, в коробке для сигар марки Willem II. С серийным номером II, так сказать.
Сегодня на ДМ/НС-160 прошли первые успешные испытания. Вильгельм II храбро боролся за первую часть своего места на 20-метровом диапазоне и догнал испанских охотников, включая Рикардо и Пабло. Сравнивая антенну с EFHW длиной 20 м, она оказалась на 1-2 шага слабее, как и ожидалось.
Радиосвязь с болгарским омом на 15-метровом диапазоне была особенной. Но посмотрите сами в ролике ниже:
73 Крис
2 лайка
Другие сайты SOTA: SOTAwatch | СОТА Главная | База данных | Вершины | Фотографии | Магазин | Картографирование | Сотлас | Часто задаваемые вопросы | Связаться с СОТА
Простая полуволновая антенна с торцевым питанием на 40 м (и как она работает)
Я слышал много хороших отзывов о полуволновых антеннах с торцевым питанием, поэтому решил попробовать.
Проблема в том, что это не так просто понять, и я обнаружил, что большинство дизайнов, которые я видел в Интернете, немного сбивают с толку. Кроме того, они в основном многополосные, что тоже не помогает. Вот почему я решил начать с простого и построить однодиапазонную версию этой антенны.
Это моя попытка объяснить то, что я понял, и пошаговая инструкция по сборке однодиапазонной полуволновой антенны с концевым питанием. Итак, вот результат:
Понимание полуволны с торцевой подачей
Я настоятельно рекомендую страницу AA5TB об этой антенне, где концепция объясняется более подробно. Во-первых, важно понимать разницу между полуволной с торцевым питанием и антенной со случайным проводом (или «длинным проводом»): случайный провод — это просто кусок провода, который согласуется с импедансом 50 Ом с помощью антенного соединителя, иногда добавление 9:1 unun. Полуволна, подаваемая на конец, с другой стороны, имеет длину ровно половины длины волны на желаемой частоте — думайте об этом как об обычном диполе, только с тем, что он питается в конце, а не в середине.
Распределение тока/напряжения диполя выглядит следующим образом:
Как видите, если мы запитаем эту антенну с одного из концов, а не с середины, ток будет почти нулевым, но мы столкнемся с очень высокими напряжениями. Другими словами, импеданс на конце провода чрезвычайно высок — пара тысяч Ом. Вот почему нам нужен трансформатор, который преобразует очень высокое сопротивление на конце «диполя» в сопротивление 50 Ом нашего трансивера. Мы делаем это, используя катушку с первичной обмоткой на стороне приемопередатчика и вторичной обмоткой на стороне антенны. Отношение витков в квадрате является коэффициентом преобразования.
Следуя одному из предложений AA5TB, я выбрал 3 витка первичной обмотки и 28 витков вторичной обмотки. Это соответствует отношению 1 к 9,3, что равно преобразованию 1:9,3² = 1:87. Это должно преобразовать импеданс 4350 Ом в 50 Ом.
Преимущества полуволны с концевым питанием
Поскольку она действует как диполь, эта антенна имеет то преимущество, что она более предсказуема и надежна, чем случайный кусок провода.
Кроме того, не должно быть никаких проблем с радиочастотными помехами или «радиочастотами в хижине», потому что ток в точке питания чрезвычайно мал. Поскольку на вас не тратится энергия, эта антенна должна быть очень эффективной. Самое главное, что для этой антенны не нужен никакой противовес, или хотя бы очень маленький (0,05 лямбда, об этом позже).
Еще одним преимуществом EFHW является то, что, в отличие от большинства антенных соединителей QRP, здесь не используются переменные конденсаторы, которые обычно не выдерживают большой мощности. Поэтому, если вы используете хороший высоковольтный конденсатор, единственным ограничивающим фактором является тороидальный сердечник. Известно, что ядро Amidon FT-240-43 легко справляется с мощностью 100 Вт в режиме SSB, и, хотя оно не маленькое, вы все же можете поместить его в очень маленький корпус.
Обратите внимание, что на телеграфных и цифровых видах вам действительно нужно быть осторожным — ядро может нагреться, если вы накачаете его слишком большой мощностью, и это может испортить ваш КСВ!
По сравнению с диполем полуволна с концевым питанием более практична: мы можем подавать ее снизу мачты или дерева или даже просто выбросить провод из (чердачного) окна.
Нет необходимости в тяжелых фидерных линиях или нескольких опорах. Кроме того, поскольку нам не нужно много фидерных линий (или их вообще нет), потери в фидерных линиях сведены к минимуму.
В целом, это очень универсальная антенна, которая идеально подходит для связи в чрезвычайных ситуациях, когда вы хотите очень быстро развернуть антенну. Как и диполь, его можно использовать в конфигурации NVIS.
Заземлять или не заземлять?
Этот вопрос может немного сбить с толку. Некоторые конструкции соединяют один конец вторичной катушки с гнездом антенны, что затем заставляет экран коаксиального кабеля действовать как противовес. В других конструкциях, таких как популярный коммерческий EFHW-8010, он подключается к отдельному винту/выходу, так что вы можете либо подсоединить короткий противовес, либо подсоединить его к заземляющему стержню.
Я выбрал последний вариант, потому что это делает конструкцию независимой от длины используемого коаксиального кабеля. Из-за низкого тока в точке питания вам в любом случае нужен очень маленький противовес — AA5TB рекомендует 1 метр.
Кроме того, таким образом коаксиальный кабель не подключается электрически (по постоянному току) к антенне, что, я надеюсь, помогает избежать статических разрядов, особенно при работе в портативном режиме и при незаземленной станции. Вот схема:
Схема простого полуволнового ответвителя с торцевым питанием
Как я уже говорил, я использовал 3 витка для первичной обмотки и 28 витков для вторичной обмотки. Что касается заземляющего стержня, насколько я понимаю, он помогает с безопасностью (статической и т. д.), поэтому было бы неплохо использовать его. Я не уверен, имеет ли это какое-либо значение с точки зрения РФ.
Создание соединителя EFHW, шаг за шагом
Что вам нужно:
- Тороидальный или ферритовый сердечник (должен быть достаточно большим)
- Эмалированный провод (я использовал провод 0,5мм, но это не очень критично)
- Подходящий корпус (я использовал электрический корпус из магазина «Сделай сам» — подходит идеально)
- Гнездо или винтовая клемма для антенного провода и противовеса
- Сверлильный станок (хотя с чехлом, который я использовал, подойдет и нож)
Несколько слов о тороиде/феррите: насколько я понимаю, подойдет большинство, поэтому вы можете просто попробовать то, что у вас есть.
Однако я где-то читал, что для нижних диапазонов (40 м и ниже) сердечник должен обеспечивать достаточно высокую индуктивность для правильной работы. Я не уверен, что действительно понимаю, почему, но это так. Я использовал ферритовый сердечник TN 23/14/7 4C65, который имеет значение AL 87 нГн. С моими 28 витками на вторичной обмотке я измерил 0,07 мГн. Я думаю (надеюсь), что этого должно быть достаточно.
Затем посмотрите на коробку, в которую вы хотите ее встроить, и выясните, где должны располагаться тороид и разъемы. Это помогает нарисовать его на листе бумаги.
Намотайте тороид. Вам понадобится один более короткий кусок провода для основного и один более длинный кусок для вторичного. Скрутите более короткую часть с большей частью и туго намотайте 3 витка этой скрученной проволокой (один виток означает, что проволока проходит через внутреннюю часть тороида один раз). Если у вас нет мультиметра, вы должны пометить короткий провод (можно кусочком ленты) на обоих концах, чтобы вы знали, какой конец какой.
После трех витков отпустите более короткий провод и продолжайте наматывать более длинный провод еще 25 раз.
Установите разъемы и придумайте, как проложить к ним провода.
Теперь нужно избавиться от лака на концах проводов – я делаю это, осторожно нанося очень горячий припой на концы провода и аккуратно «отталкивая» лак горячим припоем.
Теперь наступает важный этап проверки того, работает ли преобразование должным образом. Для этого нужно поставить сопротивление около 4кОм между антенной и заземляющим проводом. Я использовал пару резисторов параллельно, чтобы получить это (в отличие от картинки, я использовал 4 резистора, что дало около 4000 Ом):
Теперь подключите передатчик (и КСВ-метр, если его нет в вашем приемопередатчике) или антенный анализатор и подайте (низкую) радиочастотную мощность на нужной частоте, в данном случае 7,1 МГц. У вас должно получиться очень хорошее совпадение. Если устраивает, припаиваем провода ко всем разъемам.
Теперь пришло время подключить провод антенны/противовеса. Я сам не выполнил этот шаг, но он должен выглядеть так: Отрежьте около 20 м провода (может быть, немного больше) и подсоедините его к оболочке/винту антенны. Разверните его так, как вы на самом деле собираетесь его использовать!
Теперь проверьте КСВ и, если необходимо, шаг за шагом укорачивайте провод, пока не получите достаточно хорошее совпадение. Вы можете сложить провод на себя, чтобы сделать легкую регулировку.
Вуаля!
Когда я найду время, чтобы настроить и протестировать эту антенну в полевых условиях, я опубликую обновление. Если я что-то не так понял или вы можете объяснить еще немного теории, лежащей в основе EFHW, пожалуйста, дайте мне знать! Я все еще пытаюсь понять это сам.
ОБНОВЛЕНИЕ. У меня была возможность попробовать эту антенну, когда я был в Дании позывным OZ/DH7LM. Это сработало очень хорошо!
Мне пришлось несколько раз перерезать провод, пока КСВ не стал очень низким в диапазоне 40 м — я мог использовать весь диапазон.
