КВ антенны для радиолюбителей своими руками

Конечно, лучшей антенной являются резонансные, настроенные для каждого диапазона, типа диполя, штыря или многоэлементных антенн на ВЧ диапазоны. Но, к сожалению, устройство обширного антенного хозяйства не всегда возможно, особенно в городских условиях. Кроме того, доже проверенные Inverted V и штыри иногда отказываются работать на крышах городских домов, окруженные проводами радиосети, коллективными и индивидуальными телевизионными антеннами.

В этом случае необходимо настраивать такие антенны. Еще больше нуждаются в настройке суррогатные диапазонные антенны. При наладке антенн важно соблюдать чувство меры. Не стоит стремиться достичь низкий КСВ любой ценой, “мучая” антенну – укорачивая и удлиняя ее и используя громоздкие согласующие устройство. Часто антенна с КСВ от 2 до 5 вполне может обеспечить удовлетворительную работу. Многие антенны имеют еще худший КСВ, тем не менее, измерив его случайно попавшим в руки КСВ-метром, многие радиолюбители удивляются, как они могли долгое время получать неплохие результаты с такими антеннами.

Первостепенное значение имеет длина кабеля питания. Если она меньше 0,1λ, можно пренебречь влиянием кабеля и согласовывать антенну П-контуром передатчика. Но поскольку 0,1λ – это всего лишь 16 м даже в самом низкочастотном диапазоне 160 м, такие случаи довольно редки. Поэтому практически всегда приходится согласовывать антенну с кабелем.

Для электрически коротких кабелей КСВ ограничен только напряжением пробоя. Поэтому на 160 м можно использовать практически любые антенны любительских диапазонов. Одно время я использовал даже штырь на 29 МГц. Если же кабель имеет длину более 0,1λ, нужно принимать меры по согласованию антенны с кабелем. Но и здесь следует помнить, что заметное снижение эффективности антенно-фидерной системы наблюдается лишь при КСВ большем 3 и длине кабеля свыше 30 м. Поэтому при меньшей длине коаксиального кабеля можно работать и с большим КСВ.

Если же длина кабеля превышает 30 м, необходимо принимать меры – либо согласовывать антенну с кабелем, либо увеличивать мощность передатчика и чувствительность приемника. Эти две меры практически равнозначны для эффективности работы станции. При серьезном согласовании антенно-фидерной системы редко можно обойтись без измерения ее параметров. К сожалению, не все радиолюбители умеют правильно измерить КСВ системы антенно-фидер. При использовании КСВ-метра, измеряющего прямую и отраженную волны, необходимо предварительно согласовать выход передатчика с волновым сопротивлением кабеля.

Для этого следует подключить к передатчику эквивалент нагрузки (75 или 50 Ом в зависимости от волнового сопротивления кабеля) и настроить передатчик так, чтобы КСВ-метр показывал 1. Затем подключить к настроенному П-контуру фидер с антенной и замерить КСВ тракта.Подстраивая П-контур, можно существенно улучшить КСВ антенно-фидерной системы. Но намеренный таким образом КСВ будет характеризовать систему, а не саму антенну. Дело в там, что кабель длиннее 0,1λ ведет себя по-разному, в зависимости от расстояния от нагрузки до генератора (рис.1).

При длине 0,25 λ кабель представляет собой четвертьволновый трансформатор, преобразующий низкое сопротивление нагрузки в высокое сопротивление этого участка линии передачи. После увеличения длины передающей линии свыше 0,25 λ происходит переворот фаз тока и напряжения и, следовательно, смена знака реактивного сопротивления. Если, например, сопротивление антенны имело емкостную составляющую, то этим участком кабеля оно трансформируется в индуктивную составляющую.

При длине линии передачи 0,5λ ее сопротивление практически равно сопротивлению антенны. Поэтому измерения КСВ и других параметров антенны (а не системы антенно-фидер) следует проводить, только используя линию передачи электрической длиной, кратной 0,5 λ. В противном случае найденное по приборам значение импеданса системы следует приводить к истинному сопротивлению антенны либо с помощью известных формул расчета, либо (что значительно проще) используя круговую диаграмму Смита.

Электрическая длина коаксиального кабеля зависит от параметров его изоляции. Для кабеля с полиэтиленовой изоляцией при определении электрической длины кабеля его физическую длину нужно умножить на 0,66, а для кабеля с фторопластовой изоляцией на 0,68-0,72 (в зависимости от качества фторопласта). Но если кабель уже проложен, и измерить его физическую длину невозможно или трудно, электрическую длину такого кабеля можно определить с помощью несложных измерений параметров кабеля.

Наиболее простой способ заключается в определении емкости разомкнутого на конце кабеля. Разделив полученное значение на известную емкость 1 м кабеля, определим длину кабеля. С достаточной точностью емкость можно измерить соответствующими приборам или с помощью схемы, показанной на рис.2. Для этого необходимо иметь ГСС и ламповый вольтметр. Падав от ГСС сигнал на катушку известной индуктивности (ее легко определить по резонансу контура с конденсатором известной емкости), подключают вместо конденсатора кабель и определяют по резонансу емкость кабеля.

Для исключения антенною эффекта кабеля нужно выбирать резонансные частоты системы катушка-кабель за пределами вещательных диапазонов или проводить измерения во время отсутствия прохождения на этих диапазонах. По этому методу можно определить физическую длину кабеля, затем пересчитать ее в электрическую и дополнить фидер до длины, кратной полуволновой, отрезком кабеля необходимой длины. Только в этом случае показания антенноскопов таких, как шумовой мост, мостовой измеритель КСВ и других, будут верными.

Если в лаборатории радиолюбителя есть ГИР, например, и цифровой частотомер, то длину кабеля можно измерить другим способом. Конец кабеля на крыше закорачивают, а другой конец связывают с катушкой ГИР петлей связи (рис.3). Короткозамкнутый коаксиальный кабель с электрической длиной, кратной 0,5λ, представляет собой “короткое замыкание” для соответствующей резонансной частоты, что приводит к срыву генерации. После такой настройки ГИРа определяют его частоту частотомером или калиброванным приемником.

Если ориентировочная длина кабеля неизвестно, определяют резонансные частоты, начиная с высших диапазонов и постепенно переходя на низшие. Самая низкая резонансная частота и будет основной частотой кабеля. Знание резонансных частот кабеля имеет практическое значение. В некоторых случаях при не настроенной антенне на этих частотах может происходить собственное излучение кабеля. Если резонансные частоты кабеля совпадают с гармониками передатчика или его основной частотой, то возможно возникновение помех телевизионному приему и снижение эффективности антенны.

Для исключения этого необходимо сдвинуть резонансную частоту кабеля, подключив к нему небольшой отрезок такого же кабеля. При использовании фидера электрической длиной, кратной 0,5λ, подключение на его конце вместо “короткого замыкания” активного сопротивления или настроенной в резонанс антенны почти не “сдвигает” первоначальную точку резонанса. Если же частота резонанса настроенного кабеля после подключения антенны сильно меняется, это свидетельствует о большой реактивности антенны и, следовательно, о необходимости ее компенсации.

Работ различных современных средств связи невозможна без таких устройств приема и передачи радиоволн, как коротковолновые антенны (сокращенно кв антенны). Востребованность и популярность данных устройств обусловлены большим разнообразием их видов, а также возможностью самостоятельного изготовления. Особенно распространены они в любительской радиосвязи с разрешенным диапазоном для вещания от 1,81 до 29,7 МГц.

Классическая кв антенна

Диполь Герца

Диполь Герца (полуволновой вибратор) – простейшее устройство данного вида, состоящее из вертикальной опоры и двух плеч общей длиной 1/2 от принимаемой или излучаемой волны. Так, при длине волны 160 метров длина двух плеч диполя должна быть 80 метров. При монтаже на крыше высотного дома вертикальные стойки не используют, закрепляя плечи диполя на коротких опорах.

Укороченный диполь Герца

Mimo антенна 4g lte своими руками

Такая антенна кв отличается от предыдущей более короткой длиной плеч (до 1/5 от длины принимаемой или излучаемой волны), а также установленными на них катушками индуктивности и концевыми емкостными нагрузками в виде металлических дисков или «звездочек» из проводов или проволоки.

Спиральные антенны

Антенна для цифрового тв своими руками

Классическое устройство данного вида («Спираль Тесла») состоит из двух спиралей, расположенных на крестовинах, соединенных между собой перемычкой (траверсом).

Спираль Тесла

Питание антенны

Соединяют такое устройство с трансивером (приемо-передающей аппаратурой) толстым коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50-75 Ом.

Сборка антенны

Собирают небольшое устройство данного вида, наматывая две плоские спирали диаметром 90 см на каркас из полипропиленовой трубы, состоящий из двух крестовин и соединяющей их 90-92-сантиметровой перекладины (траверса). В качестве материала для спиралей используют одножильный изолированный медный провод диаметром 1,5 мм.

Трансформатор

Для данного устройства используют воздушный трансформатор с рабочим диапазоном волн от 10 до 100-160 метров. Делают его, наматывая на полый 140-миллиметровый каркас диаметром 25 мм 16 витков сдвоенного провода толщиной 1,5 мм. Длина намотки провода при этом должна быть 95-100 мм.

Настройка антенны

Процесс настройки включает в себя следующие операции:

• Настройка КВС (коэффициента стоячей волны) – выполняется при помощи специального прибора или зажимами-крокодильчиками, фиксируемыми на спиралях вибратора и перемещаемыми по ним, что приводит к изменению положения точки питания. Полученное в процессе настройки на найденной частоте значение КВС должно быть в пределах 1,0-1,2.
• Настройка частоты резонанса – осуществляется изменением длины проводов вибраторов с помощью тех же зажимов, что и в предыдущем пункте. Настройку производят, передвигая зажимы по изолированному проводу спиралей.

Усиление антенны, полоса пропускания и угол излучения

Размещают спиральную передающую антенну горизонтально на высоте, равной 1/8 длины излучаемой ею волны.

Магнитные антенны

Штроборез своими руками — что это такое, пошаговая инструкция

Наиболее распространенной конструкцией кв антенны является магнитная-рамочная петля (magnetic loop), состоящая из:

• Дюралюминиевого или медного излучающего кольца диаметром 25-80 см;
• Петли связи, диаметр которой в 5 раз меньше, чем у излучающего кольца;
• Питающего кабеля (фидера) с волновым сопротивлением 50 Ом;
• Мощного конденсатора настройки резонансной частоты.

Магнитно-рамочная петля

Устанавливают такие простые самодельные передающие устройства как на высоких мачтах, крышах многоэтажек, так и на балконах или подоконниках квартир. Благодаря настроечному конденсатору, способному работать при мощности до 100 Вт, такие радиолюбительские коротковолновые антенны работают в диапазонах от 1,8 до 27 Мгц.

Емкостные антенны

Многодиапазонная антенна

Многодиапазонная антенна – устройство, позволяющее производить вещание во всех разрешенных для любителей диапазонах коротких волн. Благодаря данному свойству, многодиапазонки приобрели большую популярность и распространение.

Одна из многодиапазонок типа UA1DZ имеет следующую конструкцию:

• Вибратор длиной 9,3 м
• З-х метровая подставка;
• 4-5 оттяжек;
• 10-14 дополнительных гибких противовесов-оттяжек длиной 9,4 м.

Соединение таких антенн и передатчиков производят при помощи коаксиального кабеля на 50 Ом.

Основными недостатками, которыми обладают такие многодиапазонные конструкции, являются их громоздкость, высокая парусность и риск поражения молнией при установке на крыше высотного дома или другой многоэтажной постройки.

Вертикальная антенна (Ground Plane)

Вертикальные антенны типа Ground Plane – устройства, предназначенные для вещания на диапазонах от 14 до 24-28 Мгц. Основными составляющими таких вертикальных кв антенн являются 2-х метровая мачта, дюралевый вибратор длиной от 2 до 5 метров, 4-5 противовесов длиной 2,5-3 метра и питающий коаксиальный 50-ти омный кабель.

Устанавливают их как на крышах высоток, так и на фронтонах частных домов.

Укороченная дипольная антенна

Самое простое устройство данного вида на 7 мгц представляет собой конструкцию, состоящую из следующих частей:

• Разделенный на два 3-х метровых плеча проволочный вибратор с изоляторами и оттяжками на концах. В качестве изоляторов используют небольшие кусочки текстолита, для оттяжек применяют прочный бельевой капроновый шнур.
• Две удлинительных 140-ка витковых катушки из медного провода толщиной 0,5-0,6 мм;
• Центральный узел с трансформатором (балуном);
• Фидер – питающий коаксиальный кабель на 50 Ом.

Укороченная диполь

Используют такую укороченную диполь, как в стационарных, так и в полевых условиях, закрепляя ее на высоте от 3 до 4 метров.

На заметку. Для того чтобы произвести настройку такого устройства по резонансу, необходимо равномерно укорачивать длину расположенных горизонтальных или под углом плеч вибратора. После изменения длины плеча укорачивающая ее оттяжка крепится к ближайшему дереву или другой устойчивой опоре.

Вертикальная кв антенна своими руками

Наиболее популярны для самостоятельного изготовления такие передающие коротковолновые устройства, как вертикальные антенны.

Наиболее простую и эффективную из них делают следующим образом:

1. В землю вкапывают деревянный столбик высотой 2,5-3 метра;
2. На вкопанном столбике при помощи саморезов закрепляют распределительную коробку;
3. В закрепленной коробке помещают высокочастотный дроссель – катушку с намотанными на нее витками изолированного коаксиального кабеля;
4. К выходу дросселя подключают двухжильный многопроволочный медный кабель сечением 2 мм;
5. Провод продевают через пропускные кольца дешевого 6-ти метрового углепластикового удилища;
6. Конец провода закрепляют на вершинке удилища при помощи обычного пластикового хомута-стяжки;
7. Посередине удилища закрепляют круглую площадку с проволочными оттяжками;
8. На верхней части столба крепят 2 клипсы и один хомут-держатель (КТР) для полипропиленовых труб диаметром 32 мм;
9. При помощи клипс и держателя удилище с излучателем (продетым сквозь пропускные кольца проводом) закрепляется на столбе;
10. Оттяжками мачта с излучателем выравнивается и надежно фиксируется. Оттяжки при этом закрепляются на устойчивых, расположенных рядом столбах, деревьях, вкрученных в несущие конструкции зданий и капитальных построек крюках.

Питающий провод для кв антенн такого вида используют с волновым сопротивлением 50 Ом.

Обслуживание такого устройства сводится к периодической проверке целостности излучателя путем его прозвонки мультиметром, замене сломанных ветром колен мачты, корректировке натяжения оттяжек.

Выбор первого кв трансивера

При выборе первого передающего устройства (трансивера) начинающим радиолюбителям необходимо учитывать:

</ol>

• Габариты и вес – радиостанция должна иметь такие размеры и вес, чтобы ее можно достаточно легко переносить в руках или походном рюкзаке.
• Функционал – для начинающего радиолюбителя достаточно трансивера, имеющего небольшое количество основных настроек (резонансная частота, мощность, КСВ);
• Надежность и наличие гарантии – как и любая другая аппаратура, коротковолновая радиостанция должна иметь гарантийный срок обслуживания;
• Возможность программирования аппаратуры с использованием персонального компьютера.

Трансивер

Не рекомендуют начинающим радиолюбителям приобретать дорогостоящие и очень сложные в эксплуатации, обслуживании коротковолновые радиостанции. Новичку, заинтересовавшемуся радиолюбительством, будет очень тяжело разобраться в такой аппаратуре, при утрате интереса к данному делу продажа такой дорогостоящей радиостанции за ту же сумму, что она была куплена, будет очень затруднительной.

Другие конструктивы антенн

Из других конструкций антенн кв диапазона внимание заслуживает вертикальный спиральный полуволновой вибратор для волн длиной 80 метров, состоящий из:

• 120-ти сантиметровой спирали из медного изолированного провода диаметром 1-1,5 мм;
• Траверса высотой 150 см;
• Противовеса длиной не менее 80 см;
• Согласующего устройства;
• Высокочастотного автотрансформатора;
• Питающей линии из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

Применяют такие вертикальные антенны в условиях ограниченного пространства небольших приусадебных участков, на крышах многоэтажных домов и других высотных построек.

Простейшие самодельные антенны

Самыми простыми в изготовлении коротковолновыми устройствами из описанных выше являются:

• Магнитно-рамочная петля;
• Штыревая антенна;
• Укороченная диполь;
• Полноразмерная диполь.

Изготовить их можно самостоятельно из подручных недорогих материалов, не используя при этом специальные инструменты и оборудование.

Немного слов о коротковолновиках

Коротковолновик

Коротковолновики – радиолюбители, занимающиеся вещанием в коротковолновом диапазоне. Занимающиеся конструированием, изготовлением и ремонтом передающих устройств люди проводят сеансы связи из различных уголков планеты. При этом для каждого из них достижением считается самая дальняя точка, с которой был проведен сеанс радиосвязи.

На заметку. Согласно действующему законодательству РФ, для радиолюбителей-коротковолновиков доступно вещание на 10 коротковолновых диапазонах со следующей длиной волн: 2200 м, 160 м, 80 м, 40 м, 30 м, 20 м, 16 м, 15 м, 12 м, 10 м. Использование высокочастотных диапазонов запрещено.

Антенны мобильных телефонов

Еще не так давно во многих моделях мобильных телефонов использовались достаточно крупные для данных устройств направленные антенны. Однако по мере развития телекоммуникационных технологий работа мобильных средств связи постепенно перешла из коротковолнового в вч диапазоны до 2500 МГц. Такая рабочая частота соответствует длине волны всего 12 см, благодаря чему для проведения эффективных сеансов связи достаточно небольшого встроенного в телефон передающего устройства.

Таким образом, правильно собранная, установленная и настроенная коротковолновая антенна – это залог устойчивой и качественной связи с живущими в самых отдаленных уголках планеты радиолюбителями. Благодаря большому разнообразию конструкций и моделей, собираемое из подручных материалов такое передающее устройство может быть установлено практически в любом доступном месте: на крыше, балконе и даже внутри жилого помещения.

Видео

Используемые источники:

• https://www.radiochipi.ru/nastrojka-ksv-antenny-i-kabelya/
• https://amperof.ru/antenny/kv-antenny-radiolyubitelej-svoimi-rukami.html

</h2></ul></ul></ul>