Активная рамочная антенна

Содержание

Активная рамочная антенна

Номер патента: 1483515

Текст

)9) 8 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ннос скии рсит А диоате в.апр 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Сибирский Физико-техничинститут им. В,Д.Кузнецова пТомском государственном унивим.,В,В,Куйбышева (72) Ю,В.Бульбин, 1 О.И,Буянови А,В, Головин (53) 621.396,677.53 (0888) (56) Патент США 1 3631499, кл. Н 01 С) 1/12, 1971, (54) АКТИВНАЯ РАМОЧНАЯ АНТЕН (57) Изобретение относится ктехнике и м,б. использованочестве приемной антенны в сирадиосвязи КВ- и УКВ-диапазо11 ель изобретения – повышение ле ти. Антенна содержит две идентичные рамки 1, 2, входной согласук)щий тр-т 9 и усилитель 10, Для достижения цели введены два резистора3, 4, два конд-ра 5, 6 и два интегрирующих тр-та 7 и 8. При оптимальном соотношении величин принимаемыхпротивофазного и синАазного токовобеспечивается кардиоидная Форма ДНантенны. Периметр рамок 1, 2 не более четверти миним. рабочей длиныволны, Величина емкости конд-ра выбрана из соотношения С = (30100)1.р/ю, где 1. (и), жр (Ом) – периметр и волновое сопротивление рамок 1 и 2, Величина сопротивлениярезисторов 3 и 4 составляет (0,3 -0,7)ар, 1 ил.1483515 Формула изобретения Составитель О.Трошко Редактор М,Биткина Техред Л,Олийнык Корректор М,11 ожо Подписное Заказ 2840/49 Тираж 615 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат “Патент”, г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 Изобретение относится к радиотех-; нике и может быть использовано в качестве приемной антенны в системах радиосвязи КВ- и УКВ-диапазонов.5Целью изобретения является повышение направленности.На чертеже представлена структурная схема активной рамочной антенны.Активная рамочная антенна сод:.”.р жит две идентичные рамки 1, 2, дьа резистора 3, 4, два конденсатора 5, 6, два инвертирующих трансформатора 7, 8, входной согласующий трансформатор 9, усилитель 10, 15Активная рамочная антенна работает следующим образом.Внешнее электромагнитное поле наводит в каждой из рамок 1 и 2 противофазный и синфазный токи относи тельно зажимов рамок, которые затем объединяются в согласующем трансформаторе 9 и через усилитель 10 постуг 1 ают на выход активной рамочнойа 1 нтенны, При определенном оптималь ном соотношении величин принимаемых противофазного и синфазного токов обеспечивается кардиоидная Форма ЦН активной рамочной антенны, Необходимое соотношение токов задается выбо ром предлагаемых рамок 1, 2 и величин сопротивлений резисторов 3, 4 и емкостей конденсаторов 5, б. Так, выбор следующих параметров активной рамочной антенны: периметр рамок35 2 не более четверти минимальной рабочей длины волны; величины емкости конденсатора 5, б С, из соотношенияС = (30 евв 100)1.р/юргде 1(м), ы(Ом) – периметр и волно-,10 вое сопротивление рамки 1, 2; величина сопротивления резистора 3, 4 составляет (0,30,7)ы, позволяет выравнять противофазный и синфазный токи по амплитуде и задать необходимый 90-градусный сдвиг благодаря введению инвертирующих трансформаторов и обеспечить кардиоидную пН с уров 11 инем нуля не менее инус 15 дБ в полосе частот не менее трех октав. Активная рамочная антенна, содержащая две идентичные рамки, расположенные в одной плоскости и ориентированные зажимами одна навстречу другой,и усилитель с входным согласующим трансформатором, первичная обмотка которого подключена к первымзажимам рамок, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышениянаправленности, введены два инвертирующих трансформатора, выходы котоных подключены к входам соответствующих рамок, два резистора и два конденсатора, причем первичная обмоткасогласующего трансформатора выполнена со средней точкой, которая черезвведенные резисторы соединена свторыми зажимами рамок, а через введенные конденсаторы – с общими выводами инвертирующих трансформаторов,при этом периметр каждой рамки выбран не более четверти минимальнойрабочей длины волны, а величина емкости конденсатора С выбрана изсоотношенияС – (30100)1.р/7 ргде 1(м), юР(Ом) – периметр и волновое сопротивление рамки соответственно,а отношение величины сопротивлениярезистора и волнового сопротивлениярамки выбрано в интервале 0,30,7.

Заявка

СИБИРСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. В. Д. КУЗНЕЦОВА ПРИ ТОМСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ИМ. В. В. КУЙБЫШЕВА

БУЛЬБИН ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ, БУЯНОВ ЮРИЙ ИННОКЕНТЬЕВИЧ, ГОЛОВИН АНАТОЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

Широкополосная измерительная активная рамочная антенна

Номер патента: 1241330

. поля.Цель изобретения – повышение частотной стабильности коэффициента ка- либровки и расширение рабочего диапазона в область низких частот.На чертеже представлена структурная схема широкополосной измерительной активной рамочной антенны.Широкополосная измерительная активная рамочная антенна содержит одновитковую короткую замкнутую рамку 1, согласующий трансформатор 2 с Ферритовым сердечником 3 замкнутой формы и вторичной обмоткой 4, подключенный к согласующему усилителю 5 с входным сопротивлением 6,Широкополосная измерительная активная рамочная антенна работает следующим образом.При облучении одновитковой короткой замкнутой рамки 1 электромагнитным полем в ней и во вторичной обмотке 4 согласующего,трансформато- ра 2.

Активная рамочная антенна

Номер патента: 1665442

. открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат “Патент”, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Изобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в системах радиоприема и измерения.Целью, изобретения является увеличения чувствйтельности в области низких частот.На чертеже представлена структурнаясхема активной рамочной антенны (АРА)..АРА содержит рамку 1, входной трансформатор 2 с ферритовым сердечником тороидальной формы, первичную обмотку 3,вторичную обмотку 4, дополнительную вторичную обмотку 5, входной транзистор 6,резистор 7, нагрузку 3, малошумящий усилитель с высокоомным входным сопротивлением 9, выход 10,АРА работает следующим образом,Наведенный в рамке 1 полезный.

Передающая активная фазированная антенная решетка

Номер патента: 1145388

. соединенных фазовращателя, усилителя и излучателя, при этомвходы фаэовращателей всех каналовподключены к Й выходам общего для .всех каналов равноамплитудного делителя мощности, а усилители каждогоканала подключены к общему источнику питания 121,Недостатком данной передающейАФАР является низкий КПД при повышении направленности за счет формирования неравномерного амплитудногораспределения по раскрыву АФАР, таккак оно создается за счет примененияв каждом канале аттенюаторов.Целью изобретения является увеличение КПД и повышение иаправленносПоставленная цель достигаетсятем, что в передающую АФАР, содержащую 11 каналов, каждый из которыхсостоит из последовательно соединен-.ных фазовращателя, усилителя и излучателя, при этом входы.

Активная передающая антенная решетка

Номер патента: 1261033

. 3 к последовательно соединенным регулируемому фазовращателю 4, основ” ному усилителю 5, основному направленному ответвителю 6 и излучателю 7.Каждый из и дополнительных модулей 8 содержит вспомогательный направленный ответвитель 9 включенный между вспомогательным плечом 10 основного направленного ответвителя 6 предыдущего модуля и входом удвоителя 11 частоты, выход которого соединен с первым входом смесителя 12, выход которого соединен с входом дополнительного усилителя 13. Вспомогательные плечи 14 вспомогательных направленных ответвителей 2 и 9 соответственно основного 3 и предыдущих дополнительных модулей 8 соединены с вторым входом смесителя 12 последующих дополнительных модулей 8.Активная передающая АР работает следующим.

Активная передающая антенная решетка

Номер патента: 1319122

. 14частоты, смеситель 15, усилитель 16, ЗОосновной направленный ответвитель17 и излучатель 18. Вспомогательноеплечо направленного ответвителя 17редыдущего из и дополнительных мо -улей 12 подключено к входу вспомоательного направленного ответвителя13 последующего из и дополнительныхмодулей 12. 3 каждом из и дополнительных модулей 12 один вход смесителя 15 подключен к вспомогательному 4 Оплечу вспомогательного направленногоответвителя 13АПАР работает следующим образом.Полезный сигнал от задающего генератора 1 через вспомогательный направленный ответвитель 3 попадает навход основного модуля 2 и через последовательно соединенные регулируемый Ьазовращатель 4, первый 6 и второй8 двухканальные переключатели, а так Оже удвоитель 5 частоты.

Радиотехника и электроника

Все о создании радиотехнических устройств и бытовой электронной аппаратуры, схемотехника. Иллюстрации и схемы. Новости и события электротехники и радиотехники.

Навигация по разделам

Полезное

Активная приемная рамочная антенна

В любительской радиосвязи магнитные антенны (рамки, периметр которых составляет око­ло 0,3л) обычно используются как для приема, так и для передачи. Для этого они должны быть согла­сованы по импедансу как с прием­ным, так и с передающим трактом радиостанции и выдерживать зна­чительные токи и напряжения, ко­торые возникают в антенне при ра­боте передатчика. Однако если рамочная антенна используется только для приема, то требования к электрической прочности ее эле­ментов сильно снижаются. Кроме того, при творческом подходе к ее конструированию можно получить устройство, позволяющее значи­тельно улучшить прием слабых сигналов в сложной помеховой об­становке, столь характерной для современных городов.

На выводах магнитной антенны электромагнитная волна индуци­рует напряжение, которое пропор­ционально скорости изменения магнитного поля. Подключив к рамке магнитной антенны конден­сатор, с помощью которого обра­зуется колебательный контур, на­строенный на требуемую частоту, можно значительно увеличить на­пряжение на выводах антенны. Если потери в рамке, изготовлен­ной, например, из медной трубки, невелики (как правило, рамка со­стоит из одного витка), то доброт­ность контура получается очень высокой.

Наиболее распространенным способом отбора энергии из ра­мочной антенны является исполь­зование индуктивной связи. Одна­ко более эффективен другой под­ход — непосредственное подклю­чение к колебательному контуру высокоимпедансного буферного усилителя. В этом случае удается избежать шунтирования контура петлей связи, что повышает его добротность. Кроме того, буфер­ный усилитель позволяет миними­зировать потери в узле согласова­ния. При использовании буферного усилителя уровень выходного сиг­нала может быть примерно на 30 — 40 дБ выше, чем в случае ин­дуктивной связи с антенной. Это дает возможность принимать чрез­вычайно слабые сигналы. Кроме того, направленные свойства ра­мочной антенны в сочетании с хо­рошим подавлением помех дают возможность принимать слабые сигналы на расстоянии нескольких метров от работающего компьюте­ра.

Буферный усилитель (рис.1) выполнен по дифференциальной схеме, имеет широкую полосу пропускания (от 3 до 30 МГц), низ­кий ток потребления (около 3 мА при напряжении питания 9 В), ми­нимальную входную емкость (око­ло 3 пФ) при максимальной дей­ствительной части входного импеданса и выходное сопротивление 50 Ом. Коэффициент усиления — около 1.

Общий провод буферного усили­теля подключается точно в сере­дине рамки. Резистор R1 задает ток, потребляемый усилителем. Включенные в прямом направле­нии диоды VD1 — VD6 обеспечи­вают на базах транзисторов посто­янное напряжение около 4 В. Не­желательно применять вместо ди­одов стабилитрон, поскольку в этом случае возникают проблемы с подавлением генерируемого им шума в широкой полосе частот.

Выходное сопротивление кас­кадов на биполярных транзистоpax VT3 и VT4 довольно высокое (несколько килоом), поэтому для согласования с 50-омной нагруз­кой используется понижающий широкополосный трансформатор L1-L2-L3.

Симметричная схема эффектив­но подавляет сигналы четных гар­моник, поэтому интермодуляционные продукты 2-го порядка незначи­тельны. К сожалению, у полевых транзисторов большой разброс па­раметров, поэтому пару нужно пред­варительно отобрать. Кроме того, высокая селективность рамочной антенны позволяет смягчить требо­вания к интермодуляционным пара­метрам буферного усилителя, т.к. при добротности контура 1000 на частоте 6 МГц уже хорошо подав­ляются сигналы, присутствующие на соседних частотах. Повышение напряжения с 9 до 12 В увеличива­ет динамические параметры буфер­ного усилителя. Транзисторы VT3 и VT4 должны иметь граничную частоту не менее 5 ГГц. Если использовать более низкочастотные транзисторы, то уменьшается рабочая полоса час­тот буферного усилителя.

Читайте также:  Можно ли применять провод шввп в электропроводке?

Кроме того, снижается входной импеданс.

Для монтажа схемы буферно­го усилителя печатная плата не использовалась (рис.2). В ав­торском варианте широкополосный трансформатор намотан на кольцевом сердечнике R12.5. Первичная обмотка содержит 40 витков литцендрата (с отводом от середины); вторичная обмот­ка — 3 витка литцендрата. Дрос­сель L4 можно намотать на коль­цевом сердечнике или использо­вать малогабаритный промыш­ленный.

Рамка антенны (рис.3) из­готовлена из медной 16-миллиметровой трубки и имеет диаметр 1 м.

Конденсаторы переменной емкости с воздушным диэ­лектриком имеют скользя­щие контакты токосъемов роторных пластин. Ухудше­ние контакта в токосъемах приводит к значительному снижению добротности кон­тура. Избавиться от этого явления можно, только при­меняя 2-секционный КПЕ. в котором обе сек­ции включены последо­вательно. В этом случае контурный ток не проте­кает по скользящим кон­тактам. Кроме того, вы­воды КПЕ следует под­ключать к рамке корот­кими толстыми проводника­ми (лучше всего из широкой медной ленты).

Для снижения минималь­ной частоты настройки, кото­рая при использовании КПЕ 2×8 — 500 пФ и рамке диа­метром 1 м составляет око­ло 6 МГц, необходимо па­раллельно КПЕ подключить конденсатор постоянной ем­кости. При этом возникают такие же проблемы с реали­зацией минимального пос­ледовательного сопротивле­ния, как и для конденсатора переменной емкости.

Поэто­му следует использовать только большие конденсаторы с низкоомными контактными клеммами большой площади, подключаемые к контуру очень короткими проводами. Радиолюбители-эксперимента­торы могут попытаться полностью компенсировать потери в колеба­тельном контуре. Для этого сигнал с выхода буферного усилителя следует подать в цепь антенны, используя, например, небольшую петлю связи. Ориентируя эту петлю по отношению к рамке антен­ны, можно добиться эффекта ре­генерации, что позволит увеличи­вать добротность контура до не­скольких сотен тысяч. Однако та­кая настройка очень критична, для каждой частоты положение петли связи необходимо подбирать зано­во.

В авторском варианте буферный усилитель работал от батарейки емкостью 310 мАч, которая обес­печивала примерно 110 часов ра­боты.

Зеленогорская завалинка

Антенны для приёма АМ

Наиболее частый вариант это приём на встроенную магнитную антенну бытового приёмника. Но бывают и приёмники классом повыше к которым можно подключить и внешнюю антенну. К таким приёмным устройствам могут относиться и музыкальные центры, ресиверы с приёмниками УКВ и АМ вещания. К ним можно подключить внешнюю антенну — длинный провод или рамочную.

С другой стороны надо ещё подумать — зачем Вам эта антенна… Сейчас практически нет вещания на русском языке ни на СВ диапазоне и кардинально сокращено на КВ так, что эти поиски иголки в стоге сена уже становятся не интересны. Вот, раньше — другое дело, Радио России, Маяк и прочие были и было что послушать и антенна бы пригодилась…. Сейчас же, в плане приёма радиовещания, для чего??

Хотя, правда, остаются ещё иностранные станции и радиолюбители. Может быть эти антенны понадобятся для их приёма? В будущем начнут появляться любительские радиовещательные станции на СВ. Их мощность редко будет выше 100 — 200 Вт, а в отдельных случаях не более чем 0,5 кВт. Поэтому рамочная антенна это отличный вариант для приёма подобного радио. Диапазон любительского радиовещания находится в стандартной сетке радиовещания на Средних Волнах с верхнего края диапазона 1449-1602 кГц.

Пример рамочных антенн:

подробнее об антеннах на MW AM диапазон можно почитать здесь: http://www.cqf.su/technics.html

В среднем, рекомендация такая — не имеет смысла использовать на приём АМ Средних Волн провода короче 12 метров, так как они имеют очень низкий КПД и т.н. «усиление» антенны длиной 12м составляет -10 дБи, тоесть в 3 раза меньше поля в месте приёма.

Номинально можно использовать провод длиной около 30 м — 36 м у которого «усиление» будет не хуже чем -1,6 дБи и -0,6 дБи соответственно.

Особенно неплохи и эффективны рамочные антенны (на них принимается меньше электрических помех) особенно в городских условиях.

Одновитковые большие рамки могут себе позволить поставить между домами даже немногие радиолюбители. Хотя если есть садовый участок или загородный дом, то, если позволяет площадь участка, то можно организовать такую низко висящую рамку.

Многовитковые рамки (как на иллюстрациях) довольно дороги в изготовлении (основные затраты на медный провод), так как длина провода таких антенн получается 60 — 75м, если, уж, делать их на самом деле эффективными, а не просто чуть лучше встроенных на ферритах.

Здесь выложена одна конструкция подходящая для приёма MW AM станций от 1,5 МГц до 7 Мгц в спектр приёма которой входит (интересующая нас) верхняя часть радиовещательного АМ диапазона, радиолюбительский диапазон 160 м., а так-же радиовещательный и любительский диапазон КВ 80 и 40 м. Однако, для повышения КПД антенны на участке АМ радиовещательного диапазона длины полотна и периметра этой антенны уже недостаточно.

Конструкция приёмной рамочной антенны корзиночного типа для АМ вещания в диапазоне Средних Волн.

Неплохой заменой ферритовой магнитной антенны может оказаться рамочная. Она легче и дешевле, а в некоторых случаях у нее более удобная конструкция. Ее электрические параметры оказываются даже лучше, чем у ферритовой, к тому же она совершенно не подвержена перекрестной модуляции в сильных посторонних магнитных полях, следовательно, помехоустойчивость ее также выше, чем у ферритовой. По этим причинам и было решено поделиться практическим опытом изготовления рамочной антенны СВ диапазона.

Потребовав, чтобы действующая высота рамочной антенны была не меньше, чем у ферритовой, и учитывая, что сердечника нет и μ = 1, можно оценить ее необходимые размеры. При этом число витков определяем по формуле для расчета индуктивности круглой рамки диаметром D: L = kN 2 D, где k — коэффициент, зависящий от плотности намотки, его значение лежит в пределах (1-3)10 -6 . Для “корзиночной” обмотки, описанной ниже, k = 1,6*10 -6 .

Расчеты показали, а эксперимент подтвердил, что в СВ диапазоне при диаметре рамки D = 12 см и числе витков N = 37 рамочная антенна не уступает даже хорошей ферритовой, намотанной на стержне из феррита 400НН длиной 200 и диаметром 10 мм. Рамки большего диаметра по своим параметрам превосходят ферритовые антенны. Здесь уместно вспомнить, что на выделенных приемных радиоцентрах в начале 20-х гг. применялись рамки на деревянном каркасе в виде квадрата, поставленного на угол, причем сторона квадрата доходила до 20 м!

Но вернемся к нашей миниатюрной рамке. Чтобы не шунтировать контур, образованный рамкой и КПЕ, первый каскад УРЧ был собран по схеме истокового повторителя на полевом транзисторе VT1 (рис. 4.6). Нагрузкой каскада служит резистор R3, элементы R2C2 развязывают цепь питания. Резистор R1 предотвращает самовозбуждение каскада на верхнем краю диапазона из-за паразитных емкостей полевого транзистора затвор-исток и исток-земля, образующих «емкостную трехточку», создавая тем самым положительную обратную связь. Уменьшая сопротивление этого резистора, можно достичь благоприятного эффекта — увеличения добротности антенного контура на высокочастотном краю диапазона.

Какая же нам необходима добротность? В простых одноконтурных приемниках прямого усиления, работающих в диапазоне СВ, желательно, чтобы она составляла 120-300, возрастая с повышением частоты. Тогда полоса пропускания контура, равная f/Q сохраняется равной примерно 4-5 кГц во всем диапазоне, обеспечивая разумный компромисс между воспроизведением верхних частот звукового спектра и селективностью приемника. В супергетеродинах, где селективность определяется трактом ПЧ и имеется большой запас усиления, добротность контура магнитной антенны бывает существенно ниже.

Добротность ферритовой магнитной антенны даже при намотке одножильным проводом может достигать 150-250, плавно уменьшаясь к высокочастотному краю диапазона из-за увеличения потерь в феррите и проводе. Намотка ферритовой антенны литцендратом позволяет довести добротность до 350-380, но на низкочастотном краю диапазона, где это не очень нужно. Добротность же на высокочастотном краю при этом составит 250-270.

Добротность рамочной антенны зависит от многих факторов и почти не поддается расчету. Для решения вопроса был проведен рад экспериментов по определению добротности. Первая рамка была намотана на пенопластовом кольце диаметром 14 и шириной 1,5 см. 24 витка провода ПЭЛ 0,23 располагались плотно, внавал. Для настройки контура использовалась секция стандартного сдвоенного блока КПЕ с воздушным диэлектриком от радиоприемников, емкостью 10-365 пФ. Добротность получилась низкой (кривая 1 на рис. 4.7), да к тому же уменьшалась к высокочастотному краю диапазона. Увеличение диаметра провода до 0,5 мм положения не исправило.

Низкая добротность объясняется увеличением сопротивления провода на высокой частоте из-за вытеснения тока к поверхности металла (скин-эффект). На верхних частотах СВ диапазона толщина скин-слоя в меди составляет всего лишь 0,08 мм. Только для более тонких проводов их сопротивление на высокой частоте можно считать равным сопротивлению на постоянном токе. Отсюда ясен смысл применения литцендрата — многожильного провода, свитого из нескольких (от 4 до 81) тонких изолированных проводников. При намотке той же рамки литцендратом ЛЭШО 21×0,07 добротность контура возросла вдвое, но неблагоприятная частотная зависимость сохранилась (кривая 2).

Следующий фактор, влияющий на добротность, — это эффект близости витков друг к другу, вызывающий потери на вихревые токи в соседних витках. Кроме того, при плотном расположении витков создаваемое ими магнитное поле как бы вытесняет ток из обмотки, приводя к увеличению ее сопротивления, особенно на высоких частотах. Явление аналогично скин-эффекту в сплошных проводниках. При плотной намотке возрастает и собственная междувитковая емкость катушки, также увеличивающая потери из-за протекания дополнительного реактивного тока в проводе.

Эксперимент подтвердил большое значение эффекта близости витков. Та же рамка, намотанная в навал самодельным литцендратом из шести проводников ПЭЛ 0,09, причем проводники не были скручены, оказалась вообще неработоспособной. Ее добротность была низкой, а собственная емкость велика настолько, что со стандартным КПЕ даже не перекрывался весь СВ диапазон. Произошло это, видимо, потому, что отдельные проводники разных витков тесно перемешались друг с другом.

Уменьшение «эффекта близости» достигается в однослойной цилиндрической обмотке, лучше с шагом в 1-2 диаметра провода. Многослойные высокочастотные катушки нельзя наматывать так, как наматывают низкочастотные, например сетевые трансформаторы. Хороша намотка «универсаль», еще лучше сотовая. Предпочтительнее провод с толстой изоляцией, ПЭЛШО, ПШД и т.д. Для рамочных антенн цилиндрическая форма намотки неудобна, предпочтительнее радиальная. Очень удобна «корзиночная» обмотка, автоматически обеспечивающая шаг между витками, равный диаметру провода. В этом случае катушку наматывают на плоском каркасе из диэлектрика с нечетным числом радиальных прорезей, в которые и укладывают провод, проходящий попеременно с одной или с другой стороны каркаса.

Был изготовлен каркас с прорезями из листа органического стекла толщиной 4 мм (рис. 4.8). Края прорезей следует скруглить острым ножом или надфилем, чтобы не повредить провод при намотке. Центральную часть каркаса целесообразно вырезать и удалить (вообще, чем меньше диэлектрика в каркасе, тем лучше). Обмотка содержала 37 витков провода ЛЭШО 21×0,07, выводы были закреплены в специально просверленных отверстиях каркаса. Можно припаять выводы к специально прикрепленным к каркасу лепесткам. Нижний выступ каркаса предназначен для крепления всей антенны. Добротность рамочной магнитной антенны с корзиночной обмоткой значительно возросла и, кроме того, стала увеличиваться с частотой, достигнув значения 280 на частоте 1600 кГц (кривая 3 на рис. 4.7). Это обеспечило полосу пропускания контура антенны не шире 6 кГц во всем С В диапазоне. Напряжение, наводимое полем центральных радиостанций на выводах контура магнитной антенны, составило от 15 до 300 мВ в условиях Москвы, на девятом этаже панельного дома.

Читайте также:  Ремонт проводки в квартире своими руками

Несколько слов о конструктивном оформлении приемника с рамочной антенной. Безусловно, нежелательно наматывать рамку на самом корпусе приемника, поскольку все детали оказываются в ее поле. Не говоря уж о вероятных наводках и паразитных связях, при этом трудно получить и высокую добротность из-за обилия «металла» внутри рамки. Если габариты позволяют, можно разместить рамку на задней стенке корпуса, придав ей овальную или даже прямоугольную форму.

Но лучше всего расположить магнитную антенну в «свободном пространстве», на расстоянии не менее одного ее диаметра от окружающих предметов. «Корзиночная» обмотка на каркасе из оргстекла или цветной пластмассы красива и послужит оригинальным элементом дизайна приемника. Рамку целесообразно расположить над приемником в вертикальной плоскости и сделать поворот ной, достаточно в пределах 90°, чтобы ориентировать ее по максимуму приема. Эскиз возможного варианта конструктивного оформления приемника с рамочной антенной показан на рис. 4.9. Если рамку предполагается поворачивать вокруг вертикальной оси просто рукой, то с общим проводом лучше соединить внешний виток рамки.

(из ж. «Радио», Поляков В. Т.)

Можно обратить внимание на вот такой ресурс где обстоятельно рассказывается об таких антеннах для приёма АМ. Сайт на иностранном языке, поэтому рекомендуется использовать браузер Google Chrome с возможностью перевода страниц.

Если всё-же имеются некоторые проблемы с браузером, то можно посетить

русско-язычную версию этого сайта (перевод готовый).

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Магнитная петлевая антенна I1ARZ для работы на диапазонах 40, 80 и 160 метров

Хорошие результаты, полученные с антенной «Magnetic Loop», побудили I1ARZ попытаться построить антенну на НЧ-диапазоны. Вначале он намеревался построить петлевую антенну круглой формы (рис.1) с периметром около 10,5 м, что составляет четверть длины волны на диапазоне 7 МГц. Для этой цели была изготовлена петля из медной трубки диаметром 40 мм с тонкими стенками Однако в ходе работ выяснилось, что сгибание и разгибание трубок таких размеров — достаточно трудное дело, и форма антенны была изменена с круглой на квадратную. Некоторое снижение эффективности при этом компенсируется значительным упрощением изготовления.

Для диапазона 1,8…7,2 МГц можно использовать медную трубку диаметром 25…40 мм. Можно также использовать дюралевые трубки, однако не у всех есть возможность сварки в аргоне. После сборки вся антенная рамка покрывается несколькими слоями защитного лака.

Для правильной работы антенны очень важен настроечный конденсатор. Он должен быть хорошего качества, с большим промежутком между пластинами Использован вакуумный конденсатор емкостью 7…1000 пФ с допустимым напряжением 7 кВ Он выдерживает мощность в антенне более 100 Вт, что вполне достаточно. В том случае, когда используется диапазон 160 м, емкость должна достигать 1600 пФ.

Петля квадратной формы собирается из четырех медных трубок длиной 2,5 м и диаметром 40 мм Трубки соединяются вместе с помощью четырех водопроводных колен из меди. Трубки привариваются к коленам. Противоположные стороны рамки должны быть параллельны друг другу. В верхней трубке посередине вырезается кусок длиной в 100 мм, в вырез вставляется тефлоновый шпиндель и закрепляется с обеих сторон хомутиками и винтами. Диагональ петли составляет 3,4 м, полная длина — 10,67 м (вместе с медными пластинками шириной 50 мм, к которым прикреплены концы трубки, обеспечивающими подключение настроечного конденсатора). Для обеспечения надежного контакта пластинки после их прикрепления необходимо приварить к концам трубки.

На рис.2 приведена конструкция рамки вместе с основанием и несущей мачтой. Мачта должна быть диэлектрической, например из стеклволокон- ного удилища. Можно использовать также пластмассовую трубку. В нижней части рамка фиксируется на несущей мачте стальными хомутиками (рис.3).

Для упрочнения нижнего горизонтального куска рамки на него натягивается на длине примерно 300 мм нагретая медная трубка несколько большего диаметра. Мотор, вращающий конденсатор, укрепляется на стальной трубе на высоте над крышей около 2 м. Для придания жесткости всей конструкции ниже мотора устанавливается не менее трех растяжек.

Проще всего согласовать антенную рамку и линию питания с помощью витка коаксиального кабеля типа RG8 или RG213 Диаметр витка определяется опытным путем (примерно около 0,5 м). Подключение внутренней жилы и оболочки кабеля осуществляется в соответствии с рис.4

После того как согласующий виток настроен на наименьший КСВ, для защиты от осадков поверх места подключения натягивается гофрированная пластмассовая трубка. На конце согласующего витка нужно установить коаксиальный разъем. В месте нижнего крепления согласующего витка под крепежный дюралюминиевый хомут продевается кусок медной ленты, которая после загибания припаивается к экранирующей оболочке кабеля. Она нужна для хорошего электрического контакта с заземленной дюралевой трубкой (рис.5). В верхней части согласующий виток крепится к диэлектрической мачте резиновыми хомутиками.

Если антенна располагается на крыше, для дистанционного управления настроечного конденсатора необходим блок привода мотора постоянного тока. Для этой цели годится какой-либо магнитофонный мотор небольших размеров с небольшим редуктором. Мотор связывается с осью конденсатора изолирующим сцеплением или пластмассовой шестерней Ось конденсатора необходимо также механически присоединить к потенциометру 22 кОм группы А С помощью этого потенциометра внизу определяется положение настроечного конденсатора. Полная схема блока управления показана на рис.6.

Естественно, потенциометр необходимо расположить с той же стороны, что и мотор, соединив их двумя пластмассовыми шестернями или фрикционной передачей. Весь блок настройки размещается в герметично закрывающемся пластмассовом корпусе (или трубке). Кабель к мотору и провода от потенциометра прокладываются вдоль стекло- волоконной несущей мачты. В случае, если антенна размещается недалеко от радиостанции (например на балконе), настройку можно осуществлять непосредственно с помощью длинного валика на изолированной ручке.

Размещение настроечного конденсатора

Как уже упоминалось, неподвижная и подвижная части настроечного конденсатора присоединяются к верхней, разрезанной части рамки с помощью двух медных пластин толщиной около 0,5 мм, шириной 50 мм и длиной 300 мм каждая. Настроечный конденсатор размещается в пластмассовой трубке, которая крепится к вертикальной стекловолоконной несущей мачте (рис.7). Верхняя часть рамки соединяется тефлоновым шпинделем и крепится к несущему стекловолоконному столбу с помощью U-образных болтов.

Настройка

Настройте TRX на эквивалент нагрузки, переключите выход TRX на антенну. Антенный тюнер в этом опыте не используйте. При пониженной выходной мощности начинайте вращать конденсатор до получения минимума КСВ Если достичь низкого КСВ таким способом не удается, попытайтесь несколько деформировать согласующий виток. Если КСВ не улучшается, виток необходимо или удлинить, или укоротить. Проявив немного терпения, можно в диапазонах 1,8…7 МГц достичь КСВ 1… 1,5 Достигнуты следующие значения КСВ 1,5 на 40 м, 1,2 на 80 м и 1,1 на 160 м.

Результаты

Настройка антенны очень «острая». В диапазоне 160 м полоса пропускания антенны составляет единицы килогерц. Диаграмма направленности (ДН) — почти круговая. На рис.8 приведены ДН в горизонтальной плоскости для различных вертикальных углов излучения.

Наилучшие результаты антенна дает в диапазоне 40 м. При мощности 50 Вт автор установил немало связей с восточным побережьем США с рапортом 59. На расстояниях до 500 км днем рапорты были 59+20…25 дБ. Антенна также очень хороша на прием, поскольку достаточно «острая» настройка уменьшает шумы и сигналы работающих рядом сильных станций Антенна работает удивительно хорошо и в диапазоне 160 м. С первых попыток была установлена связь на расстоянии свыше 500 км с рапортом 59+20 дБ. С принципиальной точки зрения, в этом диапазоне эффективность антенны гораздо ниже, чем в диапазоне 40 м (см.таблицу).

Заключительные замечания

  • Антенну необходимо размещать по возможности дальше от ботьших металлических предметов, таких как ограды, металлические столбы, водосточные трубы и т.д.
  • Антенну не рекомендуется размещать внутри помещений, поскольку рамка антенны при передаче излучает сильное магнитное поле, которое вредно для здоровья.
  • При работе с мощностями выше 100 Вт рамка нагревается под действием большого тока.
  • На самом верхнем диапазоне поляризация антенны горизонтальная.

В таблице выше приведены основные электрические параметры антенны в указанных диапазонах. Аналогичную антенну можно построить и на более высокочастотные диапазоны, соответственно уменьшая размеры рамки и емкость настроечного конденсатора.

РАМОЧНАЯ АНТЕННА

Рамочная антенна — это направленная антенна, которая представляет собой один виток или несколько витков провода. Витки образуют рамку определенной формы, это может быть прямоугольная, круглая или квадратная рамка. В плоскости рамки находится максимальная интенсивность как приема, так и излучения волн. Рамочная антенна также носит название миниатюрного магнитного диполя. Применяются рамочные антенны в радиопеленгаторах, где они выполняют функцию приемной антенны. Кроме этого, приемные антенны используются в радиовещательных приемниках, которые работают в коротких, средних и длинных волновых диапазонах.

Рамочную антенну изобрел К. Браун в 1916 г. Ли де Форест, установив одни из первых радиостанций на пяти базах военно-морского флота США, стал заниматься разработкой нескольких видов антенн, среди них и рамочной антенной.

Входное сопротивление в рамочной антенне имеет индуктивный характер за счет того, что длина рабочей волны превосходит периметр ее рамки. Благодаря этому, присоединив конденсатор переменной емкости к рамочной антенне, можно получить колебательный контур. Контур настраивается на необходимую рабочую волну. Фаза и амплитуда колебаний тока являются постоянными по всему периметру, если только размеры рамки достаточно малы. Направление тока противоположно в элементах, противолежащих друг другу в передающей рамочной антенне. Поэтому электромагнитные волны, которые излучают противолежащие элементы, сдвигаются по своей фазе на 180°. В перпендикулярном плоскости рамки направлении получается полная компенсация излучения, в отличие от других направлений, где компенсация оказывается неполной.

Рамочные, или, по-другому, петлевые антенны используются для приема телевизионных программ. Наиболее часто применяются лампы с двумя или гремя элементами, которые носят название двойного или тройного квадрата. Конструкции подобных ламп довольно просты, усиление высокое, а полоса пропускания узкая.

Узкополосные антенны, в отличие от широкополосных антенн, обеспечивают избирательность частоты. За счет этого сигналы от других телевизионных передатчиков не проникают на вход телевизионного приемника, который работает на близких с ними частотных каналах.

Для работы в дециметровом диапазоне в двухэлементных лампах рамки изготовляются из медного или латунного прутика. Диаметр прутика не должен превышать 3—6 мм. Середины двух элементов рамок соединяет верхняя металлическая стрела. Нижняя стрела крепится к текстолитовой пластине, она является изолированной от вибраторной рамки. К той же пластине прикрепляются концы вибраторной рамки с помощью винтиков и гаек.

По сравнению с рамочной антенной с двумя элементами, которая носит название волнового канала, антенна двойной квадрат усиливается на 1,5 дБ, т. е. в несколько раз больше.

В рамочной антенне тройной квадрат находятся три рамки. Рамка директора и рамка рефлектора замкнутые, а рамка вибратора в некоторых точках разомкнута. Расположены рамки симметрично друг другу, поэтому центры их крепятся к обеим стрелам в серединах сторон. Центры рамок располагаются на одной горизонтальной прямой, которая направлена на телецентр. Лучшие результаты работы рамочной антенны достигаются тогда, когда верхняя стрела изготовлена из того же материала, что и рамки, а нижняя стрела выполнена из какого-нибудь изоляционного материала.

Читайте также:  Трубы для скрытой проводки в деревянном доме

Простая конструкция рамочной антенны с тремя элементами состоит из куска толстого провода, работает в дециметровом диапазоне.

Расстояние между несколькими элементами рамочной антенны определяет ее усиление и входное сопротивление.

Рамочные антенны с двумя и тремя элементами тщательно направляются и ориентируются из-за того, что главный лепесток диаграммы направленности довольно узок. Настраивают рамочные антенны с помощью шлейфа, который подключен к рефлектору. Для настройки измеряется длина шлейфа, которая в идеале должна быть на 4% больше, чем длина вибратора антенны.

Если переходить от лампы двойного квадрата, в состав которой входят рефлектор и вибратор, к антенне с гремя элементами, то этот переход приведет к выигрышному усилению на 1,7 дБ.

Э. Тафро сконструировал несколько антенн, основывающихся на проволочной рамке прямоугольной формы. Соотношение сторон в рамочной антенне равнялось 1:3. Подобные рамочные антенны обладают преимуществом в небольшой подвесной высоте, которая выполняется при вертикальном расположении короткой стороны. Для большего эффекта антенну дополняют активной рамкой или рамочными директорами.

Четырехэлементная рамочная антенна с указанным соотношением сторон была построена и поставлена на определенной высоте — 40 м. В ходе экспериментальных работ антенну сравнили с трехэлементной полноразмерной антенной. В 90 случаях из 100 антенна с четырьмя элементами показывала лучшие результаты, чем полноразмерная антенна.

КВ антенны

Даже представить себе невозможно, сколько антенн становится вокруг нас: мобильный телефон, телевизор, компьютер, беспроводной роутер, радиоприемники. Есть даже антенные устройства для экстрасенсов. Что такое антенна кв? Большинство людей, не связанных с радио, ответит, что это длинный провод или телескопический штырь. Чем он длиннее, тем лучше приём радиоволн. Доля истины в этом есть, но ее очень мало. Так каких же размеров должна быть антенна?

Эффективная КВ антенна

Важно! Размеры всех антенн должны быть соизмеримы с длиной радиоволны. Минимальная резонансная длина антенны равна половине длины волны.

Слово резонанс означает, что такая антенна может эффективно работать только в узкой полосе частот. Большинство антенн именно резонансные. Существуют и широкополосные антенны: за широкую полосу приходится расплачиваться эффективностью, а именно коэффициентом усиления.

Почему же работает стереотип, что чем длиннее кв антенны, тем они эффективнее? На самом деле это так, но до определённых пределов, так как это характерно только для средних и длинных волн. А с увеличением частоты размеры антенн можно уменьшить. На коротких волнах (это длины примерно от 160 до10 м) размеры антенн уже могут быть оптимизированы для эффективной работы.

Диполи

Самые простые и эффективные антенны – это полуволновые вибраторы, их ещё называют диполями. Запитываются они в центре: в разрыв диполей подаётся сигнал от генератора. Радиолюбительские портативные антенны могут работать как передающие, так и как приёмные. Правда, передающие антенны отличаются толстым кабелем, большими изоляторами – эти особенности позволяют им выдерживать мощность передатчиков.

КВ диполь на крыше дома

Самое опасное место у диполя – это его концы, где создаются пучности напряжения. Максимум тока у диполя получается посередине. Но это не страшно, потому что пучности тока заземляют, тем самым, защищая приемники и передатчики от грозовых разрядов и статического электричества.

Обратите внимание! При работе с мощными радиопередатчиками можно получить удар от высокочастотных токов. Но ощущения будут не такими, как от удара от розетки. Удар будет ощущаться как ожог, без тряски в мышцах. Это получается из-за того, что высокочастотный ток течёт по поверхности кожи и вглубь тела не проникает. То есть от антенны можно подгореть снаружи, но внутри остаться нетронутым.

Многодиапазонная антенна

Довольно часто необходимо установитъ более одной антенны, но это не удается. И ведь помимо радиоантенны на один диапазон нужны антенны и на другие диапазоны. Решение задачи – использовать многодиапазонную антенну кв диапазона.

Обладая довольно приличными характеристиками, многодиапазонные вертикальные антенны могут решить антенную проблему для многих коротковолновиков. Они становятся очень популярными по ряду причин: нехватка пространства в стеснённых городских условиях, рост числа любительских радиодиапазонов, так называемая жизнь «на птичьих правах» при съёме квартиры.

Многодиапазонная антенна в городе

Многодиапазонные вертикальные антенны не требуют много места для своей установки. Портативные конструкции можно расположить на балконе либо выйти с этой антенной куда-нибудь в близлежащий парк и поработать там в полевых условиях. Самые простые КВ антенны представляют собой одиночный провод с несимметричной запиткой.

Кто-то скажет укороченная антенна – это не то. Волна любит свой размер, поэтому кв антенна должна быть большой и эффективной. С этим можно согласиться, но чаще всего нет возможности для приобретения такого устройства.

Изучив интернет и посмотрев конструкции готовых изделий от разных фирм, приходишь к выводу: их очень много, и они очень дорогие. А всего в этих конструкциях провод для кв антенн и полтора метра штырька. Поэтому будет интересен, особенно начинающему, быстрый, простой и дешевый вариант самодельного изготовления эффективных кв антенн.

Вертикальная антенна (Ground Plane)

Ground Plane – это вертикальная антенна для радиолюбителей с длинным штырем, равным четверти длины волны. Но почему четверти, а не половине? Здесь недостающая половина диполя – это зеркальное отражение вертикального штыря от поверхности земли.

Но так как земля очень плохо проводит электричество, то в качестве нее используют либо листы металла, либо просто несколько проводов, раскинутых ромашкой. Их длину тоже выбирают равной четверти длины волны. Это и есть антенна Ground Plane, в переводе значит земляная площадка.

Заземление Ground Plane антенны

Большинство автомобильных антенн для радиоприёмников сделано по такому же принципу. Длина волны радиовещательной УКВ диапазона – это около трёх метров. Соответственно четверть полуволны будет 75 см. Второй луч диполя отражается в корпусе автомобиля. То есть такие конструкции должны принципиально монтироваться на металлической поверхности.

Коэффициент усиления антенны – отношение напряженности поля, получаемого от антенны, к напряженности поля в той же точке, но полученного от эталонного излучателя. Это отношение выражается в децибелах.

Рамочная магнитно-петлевая антенна

В тех случаях, когда простейшая антенна не может справиться с задачей, может использоваться вертикальная магнитно-петлевая антенна. Её можно сделать из дюралевого обруча. Если в горизонтальных рамочных антеннах на их технические показатели не оказывает влияние геометрическая форма и способ запитки, то на вертикальные антенны это оказывает влияние.

Магнитная антенна из обруча

Такая антенна функционирует на трёх диапазонах: десять, двенадцать и пятнадцать метров. Перестраивается с помощью конденсатора, который должен быть надежно защищен от атмосферной влаги. Питание осуществляется любым кабелем 50-75 Ом, потому как согласующее устройство обеспечивает трансформацию выходного сопротивления передатчика в сопротивление антенны.

Укороченная дипольная антенна

Существуют укороченные антенны на 7 МГц, длина плеч которых составляет всего около трёх метров. Конструктив антенны включает в себя:

  • два плеча порядка трех метров;
  • изоляторы на краях;
  • веревочки для оттяжек;
  • катушка удлинительная;
  • небольшой шнур;
  • центральный узел.

Длина намотки катушки составляет 85 миллиметров и 140 намотанных вплотную витков. Точность здесь не так важна. То есть если витков будет больше, то это можно компенсировать длиной плеча антенны. Можно укорачивать и длину намотки, но это более сложно, придётся распаивать концы крепления.

Длина от края намотки катушки до центрального узла составляет порядка 40 сантиметров. В любом случае после изготовления антенну придётся настраивать подбором длины.

Вертикальная кв антенна своими руками

Как смастерить самому? Взять ненужную (или купить) недорогую удочку из карбона, 20-40-80. Наклеить на нее с одной стороны бумажную полоску с разметками точек. В отмеченные места вставить клипсы для подключения перемычек и шунтирования ненужной катушки. Таким образом, антенна будет переключаться с диапазона на диапазон. В заштрихованных областях будут намотаны укорачивающая катушка и указанное количество витков. В саму «удочку» вставляется штырь.

Походная антенна из удочки

Также понадобятся материалы:

  • медный обмоточный провод используется диаметром 0,75 мм;
  • провод для противовеса диаметром 1,5 мм.

Штыревая антенна обязательно должна работать с противовесом, иначе она не будет эффективной. Итак, при наличии всех этих материалов останется только намотать проволочный бандаж на удилище так, чтобы получилась сначала большая катушка, затем меньше и ещё меньше. Процесс переключения диапазонов антенны: от 80 м до 2 м.

Выбор первого кв трансивера

При выборе коротковолнового трансивера начинающего радиолюбителя в первую очередь надо уделить внимание тому, как его купить, чтобы не ошибиться. Какие тут есть особенности? Существуют необычные узкоспециализированные радиостанции – это не подходит для первого трансивера. Не нужно выбирать носимые радиостанции, предназначенные для работы на ходу со штыревой антенной.

Такая радиостанция не удобна для того, чтобы:

  • ее использовать в качестве радиолюбительского обычного аппарата,
  • начать проводить связь;
  • научиться ориентироваться в радиолюбительском коротковолновом эфире.

Также есть радиостанции, которые программируются исключительно с компьютера.

Простейшие самодельные антенны

Для радиосвязи в полях бывает нужно связаться не только на расстояния в сотни километров, но и на небольшие расстояния с маленьких носимых радиостанций. Не всегда возможна устойчивая связь даже на небольшие расстояния, так как рельеф местности и крупные постройки могут мешать распространению сигнала. В таких случаях может помочь подъём антенны на небольшую высоту.

Высота даже такая, как 5-6 метров, может дать значительную прибавку в сигнале. И если с земли была слышимость очень плохая, то при подъёме антенны на несколько метров ситуация может значительно улучшиться. Конечно, установкой десятиметровой мачты и многоэлементной антенны однозначно улучшится и дальняя связь. Но мачты и антенны есть не всегда. В таких случаях выручают самодельные антенны, поднятые на высоту, например, на ветку дерева.

Немного слов о коротковолновиках

Коротковолновиками являются специалисты, обладающие знаниями в области электротехники, радиотехники, радиосвязи. К тому же они владеют квалификацией радиста, способны вести радиосвязь даже в таких условиях, в которых не всегда соглашаются работать профессионалы-радисты, а в случае необходимости способные быстро найти и устранить неисправность в своей радиостанции.

В основе работы коротковолновиков лежит коротковолновое любительство – установление двусторонней радиосвязи на коротких волнах. Самыми юными представителями коротковолновиков являются школьники.

Антенны мобильных телефонов

Ещё десяток лет тому назад из мобильных телефонов торчали небольшие пипочки. Сегодня ничего такого не наблюдается. Почему? Так как базовых станций в то время было мало, то повысить дальность связи можно было, только увеличив эффективность антенн. В общем, наличие полноразмерной антенны мобильного телефона в те времена повышало дальность его работы.

Сегодня, когда базовые станции натыканы через каждые сто метров, такой необходимости нет. К тому же с ростом поколений мобильной связи есть тенденция увеличения частоты. Вч диапазоны мобильной связи расширились до 2500 МГц. Это уже длина волны всего 12 см. И в корпус антенны можно вставить не укороченную антенну, а многоэлементную.

Без антенн в современной жизни не обойтись. Их разнообразие такое огромное, что о них можно рассказывать очень долго. Например, существуют рупорные, параболические, логопериодические, направленные антенны.

Видео

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector