Антенной: Как выбрать телевизионную антенну | Другая медиатехника | Блог

Содержание

Балконные КВ антенны для начинающих

Предисловие

Сегодня, когда большая часть старого жилого фонда приватизирована, а новое, уж точно является частной собственностью, то радиолюбителю становится всё труднее устанавливать на крыше своего дома полноразмерные антенны.  Кровля жилого дома является частью собственности каждого жителя дома, где они проживают, и они никогда не позволят вам лишний раз ходить по ней, и уж тем более установить некую антенну и портить фасад здания. Тем не менее, сегодня известны такие случаи, когда радиолюбитель заключает договор с ЖЭУ на аренду части кровли своей антенной, но на это нужны дополнительные финансовые средства и это совершенно другая тема. По этому,  многие начинающие радиолюбители могут позволить себе только  те антенны, которые можно установить на балконе или лоджии, рискуя получить замечание от управдома за порчу фасада здания нелепой выпирающей конструкцией.

 

Молиться Богу, чтобы какой-то «активист-всезнайка» не заикнулся о вредном излучении антенны, как от антенн сотовой связи. К сожалению надо признать, что для радиолюбителей наступила новая эра скрытности своего хобби и своих КВ антенн, несмотря на парадокс законности их  в юридическом плане данного вопроса. То есть, государство разрешает выход в эфир на основании «Закона о связи РФ», а уровни разрешенной мощности соответствуют нормативам на ВЧ излучения СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, но им приходится быть незаметными во избежание беспредметных доказательств законности своей деятельности.

 

Предлагаемый материал поможет разобраться радиолюбителю в антеннах с большим укорочением, способным размещаться на пространстве балкона, лоджии, на стене жилого дома или на ограниченном антенном поле.  В материале «Балконные КВ антенны для начинающих»  обзорно рассматриваются варианты антенн разных авторов, ранее опубликованные как в бумажном, так и в электронном виде,  и подобраны для условий их установки на ограниченном пространстве.

 

Разъясняющие   комментарии помогут понять новичку, как работает антенна. Представленные материалы нацелены на начинающих радиолюбителей для обретения навыков построения и выбора мини-антенн. 

Оглавление: 

  1. Диполь Герца. 
  2. Укороченный диполь Герца.  
  3. Спиральные антенны. 
  4. Магнитные антенны. 
  5. Емкостные антенны.

1. Диполь Герца

Самым классическим типом антенн неоспоримо является диполь Герца.  Это длинный провод, чаще всего с размером полотна антенны в полволны. Провод антенны имеет свою емкость и индуктивность, которые распределены по всему полотну антенны, их называют распределенными параметрами антенны. Емкость антенны создает электрическую составляющую поля (Е), а индуктивная составляющая антенны, магнитную поля (Н).

 

 

Классический диполь Герца от своей природы имеет внушительные размеры и составляет половину длинный волны. Посудите сами, на частоте 7МГц длина волны составляет 300/7=42,86метра, а полволны составит 21,43метра!  Немаловажными параметрами любой антенны являются её характеристики со стороны пространства, это ее апертура, сопротивление излучения, действующая высота антенны, диаграмма направленности и пр, а также со стороны питающего фидера, это входное сопротивление, наличие реактивных составляющих и взаимодействие фидера с излучаемой волной.

Полуволновый диполь, это линейный широко распространенный излучатель на практике антенных технологий. Тем не менее, у любой антенны имеются свои достоинства и недостатки. 

 

Сразу отметим, что для хорошей работы любой антенны требуется, по меньшей мере, два условия, это наличие оптимального тока смещения и эффективного формирования электромагнитной волны.  КВ антенны могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Устанавливая полуволновый диполь вертикально, и уменьшая его высоту путём превращения четвёртой части в противовесы, мы получаем так называемый четвертьволновый вертикал. Вертикальные четвертьволновые антенны, для своей эффективной работы требует наличия хорошей «радиотехнической земли», т.к. почва планеты «Земля», обладает плохой проводимостью. Радиотехническую землю заменяют подключением противовесов. Практика показывает, что минимально необходимое число противовесов должно быть около 12, но лучше, если их количество будет превышать 20... 30, а в идеале необходимо иметь 100-120 противовесов.

 

 

Никогда не следует забывать о том, что идеальная вертикальная антенна со ста противовесами имеет КПД 47 %, а КПД антенны с тремя противовесами - менее 5 %, что наглядно отражено на графике. Мощность, подводимая к антенне с малым количеством противовесов, поглощается земной поверхностью и окружающими предметами, нагревая их. Точно такой же низкий КПД ожидает низко расположенный горизонтальный вибратор. Проще говоря, земля плохо отражает и хорошо поглощает излучаемую радиоволну, особенно когда волна ещё не сформирована в ближней зоне от антенны, подобно замутнённому зеркалу. Лучше отражает морская водная гладь и совсем не отражает песчаная пустыня. Согласно теории взаимности, параметры и характеристики антенны одинаковы как на приём, так и на передачу. Это значит, что в режиме приёма у вертикала с малым количеством противовесов происходят большие потери полезного сигнала и как следствие этого, -  увеличение шумовой составляющей принимаемого сигнала.

 

Противовесы классического вертикала должны быть длиной не менее длины основного штыря, т.

е. протекающие между штырём и противовесами токи смещения занимают определённый объём пространства, который участвует не только в формировании диаграммы направленности, но и в формировании напряженности поля. С большим приближением можно сказать, что каждой точке на штыре соответствует своя зеркальная точка на противовесе, между которыми протекают токи смещения. Дело в том, что токи смещения, как и все обычные токи, протекают по пути наименьшего сопротивления, которое в данном случае сосредоточено в объёме, ограниченном радиусом штыря. Создаваемая диаграмма направленности и будет суперпозицией (наложением) этих токов. Возвращаясь к выше сказанному, это означает, что  КПД классической антенны зависит от количества противовесов, т.е. чем больше противовесов, тем больше ток смещения, тем эффективнее антенна, ЭТО ПЕРВОЕ УСЛОВИЕ хорошей работы антенны.

 

Идеальным случаем считается полуволновый вибратор, расположенный в открытом пространстве при отсутствии поглощающей почвы, или вертикал расположенный на цельно металлической поверхности с радиусом в 2-3 длины волны.

Это необходимо для того, что бы почва земли или окружающие антенну предметы не мешали эффективному формированию электромагнитной волны. Дело в том, что формирование волны и совпадение по фазе магнитной (Н) и электрической (Е) составляющих электромагнитного поля происходит не в ближней зоне диполя Герца, а в средней и дальней зоне на расстоянии 2-3 длины волны, ЭТО ВТОРОЕ УСЛОВИЕ хорошей работы антенны. В этом и заключается основной недостаток классического диполя Герца.

 

Сформированная электромагнитная волна в дальней зоне, менее подвержена воздействию земной поверхности,  огибает ее, отражается и распространяется в среде. Все выше изложенные весьма краткие понятия нужны для того, чтобы понимать дальнейшую суть построения любительских балконных антенн, -искать такой конструктив антенны, в котором волна формируется внутри самой антенны.

 

Теперь понятно, что размещение полноразмерных антенн, четверть волновой штыря с противовесами или полуволновой диполь Герца КВ диапазона практически невозможно разместить в пределах балкона или лоджии.

И если радиолюбителю удалось найти доступную точку крепления антенны на противоположном от балкона или окна здании, то сегодня это считается большим везением. 

2. Укороченный диполь Герца.

Имея в своём распоряжении ограниченное пространство, радиолюбителю приходится идти на компромисс и уменьшать размеры антенн. Электрически малыми считаются антенны, размеры которых не превосходят 10...20% длины волны λ. В таких случаях часто используется укороченный  диполь. При укорочении антенны, уменьшается её распределённые емкость и индуктивность, соответственно её резонанс изменяется в сторону верхних частот. Для компенсации такого недостатка в антенну вводят дополнительные катушки индуктивности L и емкостные нагрузки C, как сосредоточенные элементы (рис. 1).

Примечание: Здесь и в последующих темах мы будем искать возможные варианты увеличения КПД укороченных антенн, и без того потерявших свою эффективность.

 

Максимальное КПД антенны достижимо при размещении удлиняющих катушек на концах диполя, т.

к. ток на концах диполя максимален и распределен равномернее, что обеспечивает максимальную действующую высоту антенны hд = h. Включение катушек индуктивности ближе к центру диполя уменьшат её собственную индуктивность, в этом случае  ток к концам диполя падает, действующая высота уменьшается, а вслед за ней и КПД антенны. 

 

 

Для чего же нужна емкостная нагрузка в укороченном диполе? Дело в том, что при большом укорочении добротность антенны сильно повышается, а полоса пропускания антенны становится уже радиолюбительского диапазона. Введение емкостных нагрузок, увеличивает ёмкость антенны, снижает добротность образованного LC-контура и расширяет его полосу пропускания до приемлемой. Укороченный диполь, настраивают на рабочую частоту в резонанс либо  катушками индуктивности, либо длиной проводников и емкостных нагрузок.  Это обеспечивает компенсацию их реактивных сопротивлений на резонансной частоте, что необходимо по условиям согласования с фидером питания.  

Примечание: Таким образом, мы компенсируем необходимые характеристики укороченной антенны для согласования её с фидером и пространством, но уменьшение её геометрических размеров ВСЕГДА ведёт  уменьшению её эффективности (КПД).

 

 

Одним из примеров расчёта удлиняющей катушки индуктивности доступно описан был расчёт в Журнале "Радио", номер 5, 1999г, где расчёт ведётся от имеющегося излучателя. Катушки индуктивности L1и L2  здесь размещена в точке питания четвертьволнового диполя  A и противовеса D (рис.2.). Это одно диапазонная антенна.

 

 

Рассчитать индуктивность укороченного диполя можно так же на сайте радиолюбителя RN6LLV - он даёт ссылку для скачивания калькулятора способного помочь в расчёте удлиняющей  индуктивности.  

 

Существуют и фирменные укороченные антенны (Diamond HFV5), которые имеют многодиапазонный вариант, см. Рис.3, там же её электрическая схема.

 

 

Работа антенны основана на параллельном включении резонансных элементов, настроенных на разные частоты.  При переходе с одного диапазона на другой, они практически не влияют друг на друга. Катушки индуктивности L1-L5 являются удлиняющими, каждая расчитана на свой диапазон частот, точно так же как и емкостные нагрузки (продолжение антенны).

Последние имеют телескопическую конструкцию, а изменением их длины способны подстраивать антенну в небольшом диапазоне частот. Антенна очень узкополосна.

 

*  Мини - антенна на диапазон 27МГц, автором которой является С. Заугольный. Рассмотрим её работу подробнее. У автора антенна расположена на 4-м этаже панельного 9-этажного дома в проёме окна и по существу является комнатной, хотя такой вариант антенны лучше будет работать за периметром окна  (балкона, лоджии). Как видно из рисунка, антенна состоит из колебательного контура L1C1, настроенного в резонанс на частоту канала связи, а катушка связи L2, выполняет роль согласующего элемента с фидером, рис. 4.а. Основным излучателем здесь являются емкостные нагрузки в виде рамок из проволоки с размерами 300*300мм и укороченный симметричный диполь состоящий из двух кусков провода по 750мм. Если учесть, что вертикально расположенный полуволновый диполь занял бы в высоту 5,5м., то антенна высотой всего 1,5м очень удобный вариант для размещения в проёме окна.

 

 

Если исключить из схемы резонансный контур и подключить коаксиальный кабель непосредственно к диполю, то резонансная частота окажется в пределах 55-60МГц. Исходя из этой схемы понятно, что частотозадающим элементом в данной конструкции является колебательный контур, а антенна укорочена в 3,7раза не в сильной степени снизила своё КПД. Если в этой конструкции использовать колебательный контур, настроенный на другие более низкие частоты КВ диапазона, конечно антенна будет работать, но с гораздо меньшим КПД. Например, если такую антенну настроить на 7МГц любительского диапазона, то коэффициент укорочения антенны от половины волны этого диапазона составит 14,3, а эффективность антенны упадёт ещё больше (на корень квадратный из 14), т.е. в 200 с лишним раз. Но с этим ни чего не поделать, приходится выбирать такой конструктив антенны, который бы был максимально эффективен. Эта конструкция ярко показывает, что излучающими элементами здесь выступает емкостные нагрузки в виде проволочных квадратов, и они луче выполняли бы свои функции, если бы были цельнометаллическими. Слабым звеном здесь является колебательный контур L1C1, который должен иметь высокую добротность-Q , а часть полезной энергии в данной конструкции бесполезно расходуется внутри пластин конденсатора С1. По этому увеличение емкости конденсатора хоть и снижает частоту резонанса, но она и снижает общий КПД данной конструкции. Проектируя данную антенну на более низкие частоты КВ диапазона, следует уделить внимание тому, что бы на резонансной частоте L1 было максимально, а C1-минимально, не забывая при этом, что емкостные излучатели являются частью резонансной системы в целом. Максимальное же перекрытие по частоте желательно проектировать не более 2-х, а излучатели находились как можно дальше от стен здания. Балконный вариант данной антенны с камуфляжем от посторонних глаз изображён на рис. 4.б. Именно подобная антенна использовалась какое-то время середины 20-го века на войсковых автомобилях в диапазоне КВ с частотой настройки 2-12МГц.

 

*  Одно-диапазонный вариант «Неумирающая антенна Фукса» (21МГц) изображён на рис. 5.а. Штырь длиной 6,3 метра (почти полволны) питается с конца параллельным колебательным контуром с таким же большим сопротивлением. Господин Фукс решил, что именно так согласуются между собой параллельный колебательный контур L1C1 и полуволновый диполь, так оно и есть... Как известно, полуволновый диполь самодостаточен и работает сам на себя, ему не нужны противовесы как четвертьволновому вибратору. Излучатель (медный провод)  можно разместить в пластиковой удочке.  Такую удочку на время работы в эфире можно выдвигать за пределы перил балкона и убирать обратно, но в зимнее время это создаёт ряд неудобств. В качестве «земли» для колебательного контура используется кусок провода всего 0,8 м, что очень удобно при размещении такой антенны на балконе. Одновременно это является исключительным случаем, когда в качестве заземления можно использовать цветочный горшок (шутка). Индуктивность резонансной катушки L2 составляет 1,4мкГн, она выполнена на каркасе диаметром 48мм и содержит 5 витков провода 2,4мм шагом 2,4мм. В качестве резонансного конденсатора емкостью 40 пФ, в схеме применено два отрезка коаксиального кабеля RG-6. Отрезок (С2 по схеме) является неизменной частью резонансного конденсатора длиной не более 55-60см, а более короткий отрезок (С1 по схеме) используется для точной подстройки в резонанс (15-20см).  Катушка связи L1 в виде одного витка поверх катушки L2 выполняется кабелем RG-6 с разрывом в 2-3 см его оплётки, а настройка по КСВ осуществляется перемещением этого витка от средины в сторону противовеса. 

Примечание: Антенна Фукса хорошо работает только в полуволновом варианте излучателя, который может быть и укороченным по типу спиральных антенн (читать ниже).

 

 

*   Многодиапазонный варианта балконной антенны    изображен на рис. 5.б. Она была испытана ещё в 50-х годах прошлого века. Здесь индуктивность играет роль удлиняющей катушки в режиме автотрансформатора. А конденсатор С1 на 14 МГц  настраивает антенну в резонанс. Такому штырю необходима хорошее заземление, которое трудно найти на балконе, хотя для этого варианта можно использовать разветвлённую сеть труб отопления вашей квартиры, но подводить мощность более 50 Вт не рекомендуется. Катушка индуктивности L1 имеет 34 витка медной трубки диаметром 6мм, намотана на каркасе диаметром 70мм. Отводы от 2,3 и 4 витков. В диапазоне 21МГц переключатель П1замкнут, П2 разомкнут, В диапазоне 14МГц, П1 и П2 замкнуты. На 7 МГц положение переключателей как на 21МГц. В диапазоне 3,5МГц П1 и П2 разомкнуты.. Переключателем П3 определяется согласование с фидером. В обоих случаях возможно применение удилища около 5м, тогда остальная часть излучателя будет свисать к земле. Понятно, что применение таких вариантов антенн должно быть выше 2-го этажа здания.

 

В данном разделе представлены далеко не все примеры  укорочения дипольных антенн, другие примеры укорочения линейного диполя будут представлены ниже.

3. Спиральные антенны. 

Продолжая обсуждение темы укороченных антенн балконного назначения, нельзя обойти стороной спиральные антенны диапазона КВ.  И конечно, необходимо напомнить о их свойствах, обладающими практически всеми свойствами диполя Герца. 

 

Любая укороченная антенна, размеры которой не превосходят 10-20% от длины волны, относится к электрически малым антеннам.

Особенности малых антенн: 

 

  1. Чем меньше антенна, тем меньше должны быть в нём омические потери.  Малые антенны, собранные из  тонких проводов эффективно работать не могут, так как они испытывают увеличенные токи, а скин-эффект требует низких поверхностных сопротивлений. Особенно это касается антенн с  размерами излучателей значительно менее четверти длины волны.
  2. Так как напряженность поля обратно пропорциональна размерам антенны, то уменьшение размеров антенны приводит к возрастанию очень больших напряженностей полей вблизи нее, а с увеличением подводимой мощности приводит к появлению эффекта «огней Святого Эльма». 
  3. Силовые линии электрического поля, укороченных антенн имеют некоторый эффективный объем, в котором это поле сосредоточено. Оно имеет форму, близкую к эллипсоиду вращения. По сути, это объем ближнего квазистатического поля антенны. 
  4. Малая антенна с габаритами λ/10 и менее имеет добротность около 40-50 и относительную полосу пропускания не более 2%. По этому, в  такие антенны  приходится вводить элемент перестройки в пределах одного любительского диапазона. Такой пример легко наблюдать у магнитных антенн с малыми размерами. Расширение полосы пропускания снижает КПД антенны, по этому, нужно всегда стремиться к увеличению КПД сверхмалых антенн разными путями. 

 

*  Уменьшение размеров симметричного полуволнового диполя привело сначала к появлению удлиняющих катушек индуктивности (рис.6.а), а уменьшение её межвитковой ёмкости и максимального повышения КПД привело к появлению катушки индуктивности к конструктиву спиральных антенн с поперечным излучением. Спиральная антенна (рис.6.б.), это укороченный свернутый в спираль классический  полуволновый (четвертьволновый) диполь с распределёнными индуктивностями и  ёмкостями по всей  длине. У такого диполя повысилась добротность, а  полоса пропускания стала уже. 

 

 

Для расширения полосы пропускания, укороченный спиральный диполь, как и  укороченный линейный диполь, иногда оснащают емкостной нагрузкой, рис.6.б.

Поскольку при расчетах  одновибраторных антенн, понятие эффективная площадь антенны (А эфф.)  практикуется достаточно широко,   рассмотрим возможности повышения эффективности спиральных антенн при помощи концевых дисков (емкостной нагрузки) и обратимся к графическому примеру распределения токов рис. 7.  Благодаря тому, что в классической спиральной антенне катушка индуктивности (свёрнутое полотно антенны) распределена по всей длине, распределение тока вдоль антенны получается линейным, а площадь тока увеличивается незначительно. Где, Iап - ток пучности спиральной антенны, рис.7.а. А эффективная площадь антенны Аэфф. определяет ту часть площади фронта плоской волны, с которой снимает энергию антенна.

 

 

Для расширения полосы пропускания и увеличения площади эффективного излучения, практикуется установка  концевых дисков, что увеличивает эффективность антенны в целом, рис. 7.б. 

 

Когда речь идет о несимметричных  (четвертьволновых) спиральных антеннах, всегда нужно помнить, что Аэфф. в большой степени зависит от  качества земли.  По этому, следует знать, что одинаковые КПД четвертьволнового вертикала обеспечивают четыре противовеса длиной λ/4, шесть противовесов длиной λ /8 и восемь противовесов длиной λ /16. Более того, двадцать противовесов длиной λ /16 обеспечивают такой же КПД, как и восемь противовесов длиной λ /4. Становится понятным, почему балконные радиолюбители пришли к полуволновому диполю. Он работает сам на себя (см. рис. 7.в.), силовые линии замкнуты на свои элементы и «земля», как в конструкциях на рис.7.а;б. ему не нужна. Кроме того спиральные антенны так же могут снабжаться сосредоточенными элементами удлинения-L  (или укорочения-C) электрической длины спирального излучателя, а их длина спирали может отличаться от полноразмерной спирали.  Примером тому может послужить конденсатор переменной ёмкости (будет рассмотрен ниже), который можно рассматривать не только как элемент настройки последовательного колебательного контура, но и элементом укорочения. Так же спиральная антенна для носимых станций на диапазон 27МГц (рис.8). Здесь присутствует удлиняющая катушка индуктивности для короткой спирали.

 

 

*  Компромиссное  решение можно углядеть в конструкции Валерия Проданова (UR5WCA), - балконная спиральная антенна 40-20м с коэффициентом укорочения К=14, вполне достойна внимания радиолюбителей лишённых кровли, см. Рис.9.

 

 

Во первых она много-диапазонная (7/10/14МГц), во вторых, для увеличения её эффективности, автор удвоил количество спиральных антенн и соединил их синфазно. Отсутствие емкостных нагрузок в данной антенне обусловлено тем, что расширение полосы пропускания и Аэфф. антенны достигается  синфазным включением в параллель двух одинаковых элементов излучения. Каждая антенна мотается медным проводом на ПХВ трубе диаметром 5см, длина провода каждой антенны составляет полволны на диапазон 7МГц. В отличие от антенны Фукса, эта  антенна имеет согласование с фидером посредством  широкополосного трансформатора. Выход трансформатора 1 и 2 имеет синфазное напряжение. Вибраторы в авторском варианте стоят друг от друга на расстоянии всего 1м, это ширина балкона. С расширением этого расстояния в пределах балкона, усиление будет возрастать незначительно, но полоса пропускания антенны  расширится ощутимо. 

 

*  Радиолюбитель Гарри Элингтон (WA0WHE, источник "QST", 1972, январь. Рис.8.) построил спиральную антенну на 80м с коэффициентом укорочения около К=6,7, которая в своём саду может быть замаскирована под опору ночного фонаря или флагштока. Как видно из его комментарий, зарубежные радиолюбители тоже заботятся о своём относительном спокойствии, хотя антенна установлена на частном подворье.  Со слов автора, спиральная антенна с емкостной нагрузкой на трубе диаметром 102мм, высотой около 6-ти метров и противовесом из четырех проводов, легко достигает КСВ в 1,2-1,3, а при КСВ=2 работает в полосе пропускания шириной до 100 кГц. Электрическая длина провода в спирали составила так же полволны.  Питание полуволновой антенны осуществляется с конца антенны по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом через КПЕ -150пФ, который превратил антенну в последовательный колебательный контур (L1C1)с излучающей индуктивностью спирали.

 

 

Конечно, в эффективности на передачу вертикальная спираль уступает классическому диполю, но по утверждению автора, на приём эта антенна на много лучше.

 

*   Свёрнутые в комок антенны

Чтобы уменьшить размеры линейного полуволнового диполя, его не обязательно скручивать в спираль. 

 

В принципе, спираль можно заменить и другими формами сворачивания полуволнового диполя, к примеру, по Минковскому, рис. 11. На подложке с размерами 175мм х175мм можно разместить диполь с фиксированной частотой в 28,5МГц.  Но фрактальные антенны очень узкополосны, а для радиолюбителей представляют только познавательный интерес  преобразования своих конструкций.

 

 

Используя другой метод укорочения размеров антенн, полуволновый вибратор, или вертикал можно укоротить, сжимая его в форму меандра, рис. 12.  При этом, параметры антенны типа вертикал или диполь изменяются незначительно при сжимании их не более чем вдвое. При равенстве горизонтальной и вертикальной частей меандра, усиление меандр-антенны уменьшается примерно на 1 дБ, а входное сопротивление близко к 50 Ом, что позволяет питать такую антенну непосредственно 50-омным кабелем. Дальнейшее уменьшение размеров (НЕ длины провода) приводит к уменьшению коэффициента усиления и входного сопротивления антенны. Тем не менее, производительность меандр-антенны для коротковолнового диапазона характеризуется повышенным сопротивлением излучения относительно линейных антенн с таким же укорочением провода. Экспериментальные исследования показали, что с высотой меандра 44см и с 21 элементами на резонансной частоте 21.1 МГц,  импеданс антенны составил 22 Ом, в то время как линейный вертикал той же длины имеет импеданс в 10-15раз меньше. Благодаря наличию горизонтальных и вертикальных участков меандра, антенна принимает и излучает электромагнитные волны как горизонтальной, так и вертикальной поляризации.  

 

 

Сжимая или растягивая его, можно добиться резонанса антенны на требуемой частоте. Шаг меандра может составлять 0,015λ, однако этот параметр некритичен. Вместо меандра можно использовать проводник с треугольными изгибами или спиралью. Необходимую длину вибраторов можно определить экспериментально. За отправную точку можно положить, что длина "распрямленного" проводника должна быть около четверти длины волны для каждого плеча разрезного вибратора.

 

* «Спираль Тесла» в балконной антенне. Следуя заветной цели, уменьшить размеры балконной антенны и свести к минимуму потери в  Аэфф, радиолюбители  вместо концевых дисков стали использовать более технологичную, чем меандр, плоскую «спираль Тесла», используя её как удлиняющую индуктивность укороченного диполя и концевую ёмкость одновременно (рис.6.а.). Распределение магнитного и электрического полей в плоской катушке индуктивности Тесла показано на рис. 13. Это соответствует теории распространения радиоволны, где поле-Е и поле-Н взаимно перпендикулярны.

 

 

В антеннах с двумя плоскими спиралями Тесла также нет ни чего сверхъестественного, а потому правила построения антенны «спираль Тесла», остаются классическими: 

  • электрическая длина спирали может представлять из себя антенну с несимметричным питанием как четвертьволновый вертикал, так и  свёрнутый полуволновый диполь. 
  • Чем больше шаг намотки и больше её диаметр, тем выше её эффективность и наоборот. 
  • Чем больше расстояние между концами свёрнутого полуволнового вибратора, тем выше его эффективность и наоборот.

Словом, мы получили свёрнутый полуволновой диполь в виде плоских катушек индуктивности по его концам, см. Рис.14. В какой степени уменьшить или увеличить ту или иную конструкцию, решает  радиолюбитель после выхода на свой балкон с рулеткой (после согласования с последней инстанцией, с мамой или с женой).

 

 

Использование плоской катушки индуктивности с большими зазорами между витками на концах диполя, решается сразу две задачи. Это компенсация электрической длины укороченного вибратора распределённой индуктивностью и ёмкостью, а так же увеличения эффективной площади укороченной антенны Аэфф, расширения ее полосы пропускания  одновременно, как на рис. 7.б.в. Такое решение упрощает конструкцию укороченной антенны и позволяет работать всем рассредоточенным LC – элементам антенны с максимальной отдачей. Здесь отсутствуют нерабочие элементы антенны,  к примеру как ёмкость в магнитных ML-антеннах, и индуктивность в ЕН-антеннах. Следует помнить, что скин-эффект последних требует толстых и высоко-проводимых поверхностей, но рассматривая антенну с катушкой индуктивности Тесла, мы видим, что свёрнутая антенна повторяет электрические параметры обычного полуволнового вибратора.  При этом распределение токов и напряжений по всей его длине полотна антенны подчинены законам линейного диполя и остаются без изменений за некоторым исключением. По этому, необходимость в утолщении  элементов антенны (спираль Тесла) полностью отпадает. Кроме того не расходуется мощность на нагрев элементов антенны. Перечисленные выше факты заставляет задуматься о высокой бюджетности данной конструкции. А простота её изготовления с руки тому, кто хоть раз в жизни  держал в руках молоток и бинтовал свой палец.

 

Такую антенну с некоторым натягом можно назвать индуктивно емкостной, в которой присутствуют LC-элементы излучения или антенной «спираль Тесла». Кроме того, учет ближнего поля (квазистатического) теоретически может дать еще большие значения напряженностей, что подтверждают полевые испытания данной конструкции. ЕН-поле создаётся в теле антенны и соответственно эта антенна менее зависима от качества земли и окружающих предметов, что по сути является находкой для семейства балконных антенн. Не секрет, что такие антенны уже давно существуют в среде радиолюбителей, а в этой публикации подаётся материал по трансформации линейного диполя в  спиральную антенну  с поперечным излучением, далее в укороченную антенну с условным названием «спираль Тесла». Плоскую спираль можно мотать проводом 1,0-1,5мм, т.к. на конце антенны присутствует высокое напряжение, а ток минимален. Провод диаметром 2-3мм, ненамного улучшит КПД антенны, но ощутимо истощит ваш кошелёк.

 

Примечание: Проектирование и изготовление укороченных антенн типа «спиральная» и «спираль Тесла» с электрической длиной λ/2, выгодно отличается от спирали электрической длиной λ/4 ввиду отсутствия хорошей «земли» на балконе.  

 

Питание антенны.

Антенну со спиралями Тесла мы рассматриваем как симметричный полуволновой диполь, свёрнутый в две  параллельные спирали по его концам. Их плоскости параллельны друг другу, хотя могут быть в одной плоскости, рис. 14. Его входное сопротивление лишь немногим отличается от классического варианта, поэтому здесь применимы классические варианты согласования.

 

Что такое ЕН-антенна и как она работает?

Что такое ЕН-антенна и как она работает?

Сушко Сергей Анисимович
UA9LBG «Радио-Вектор-Тюмень» -
"Радиоклуб индивидуального (любительского) радиовещания "Tesla" в Тюменской обл.
Individuаl broadcast "Радио-Вектор-Тюмень"

E-mail: broadcast72 (at) yandex.ru

Введение

Радиолюбители всегда отличались своими неутомимыми изысканиями, они всегда ищут лучшую антенну для конкретного места ее установки, будь то поле, горы, водная гладь  или жилой дом, и это достаточно сложный вопрос. Ключевым вопросом в этих условиях могут оказаться размеры, эффективность, стоимость, надежность, или полоса пропускания. Нет антенны, которая удовлетворяла бы всем этим критериям одновременно. Все антенны имеют сильные и слабые стороны. Цель данной статьи состоит в том, чтобы дать понятие о том, как же работает ЕН-антенна, что такое диполь сопряженных полей (ДСП), что любая антенна, это открытый колебательный контур, который имеет свои характеристики по резонансу, добротности, диаграмме направленности и ширине полосы пропускания.

Излучатель

Что бы понять до конца, как работает эта антенна, нужно полностью изменить свое представление о работе этого типа антенн и понять, что излучатель этой антенны не укороченный диполь Герца, а открытый конденсатор, который тоже создает   электромагнитное поле. Сравнивать диполь-провод и диполь-емкость, так же бессмысленно и невежественно, как сравнивать подъемную силу самолета и стратостата. Вспомним, что в среде вокруг проводника, по которому протекает постоянный электрический ток, возникает только постоянное магнитное поле, которое не может создать вокруг себя электромагнитное поле.

Для правильного понятия работы емкостного излучателя нужно вспомнить работу электростатического поля. - Если к двум электродам (пластинам), находящимся на определенном расстоянии друг от друга, приложен постоянный электрический потенциал, то в среде между ними и вокруг них возникает только электростатическое поле, которое так же не может создать вокруг себя электромагнитное поле.

Задавшись целью создать электромагнитное поле, достаточно к проводнику или пластинам приложить переменный по знаку электрический потенциал. Только эта цель объединяет эти два совершенно разных излучателя.

Теперь мы знаем, что переменный по знаку электрический потенциал (переменное напряжение), приложенный к пластинам, будет изменять направление и величину напряженности электрического поля между ними, а поле становится электромагнитным, потому что каждое переменное электрическое поле создает электрический ток смещения и закономерно вызывает электромагнитное поле. Вот, основной принцип работы емкостного излучателя по Максвеллу.

Разность потенциалов между излучателями и расстояние их друг от друга, определяют напряженность электромагнитного поля между ними. Напряженность поля выражается в Вольт/метр (В/м, мВ/м, мкВ/м). К примеру, если к электродам излучателя, находящимся друг от друга на расстоянии 0,1м приложить напряжение в 100В, то напряженность поля между ними составит 1000В. Если эти электроды размещены на расстояние 0,2 м, то напряженность поля между ними составит всего 500В. Это один из принципов работы емкостного излучателя и как мы видим, ни чего общего с диполем Герца здесь нет.  Теперь мы имеем начальное представление о работе емкостного излучателя, что может стать определяющим направлением конструкции емкостного диполя и его размеров.

Возвращаясь к истокам открытого колебательного контура Максвелла, Никола Тесла решил задачу излучения электромагнитной волы другим путем. Если Генрих Герц вытянул витки в длинный провод, то Никола Тесла создал развитый элемент связи со средой не вытягиванием провода, а при помощи объемного емкостного излучателя, как это было в первых опытах Максвелла. Точно так же решил эту задачу наш современник Тэд Хард.

Конструкция антенны Т.Харда, это диполь Тесла.
Стоит ли, лишний раз утверждать, что ЕН-антенна конструкции Т. Харда, см. Рис.1, это копия оригинала антенны Тесла, см. Fig.1. Тот же резонансный контур, тот же емкостной излучатель с катушкой индуктивности и катушкой связи. Антенна Тесла напоминает первый автомобиль Ford, а антенна Т. Харда, - последнюю модель Ford-Focus. Да, действительно Тед до максимума отработал конструктив антенны так, что бы он был легко повторяемым, как для начинающих радиолюбителей, так и для промышленного производства. Тем не менее, справедливости ради, автор данной статьи склонен называть эту антенну диполем Тесла с конструктивом Т. Харда. Думаю трудно недооценить, как заслуги Г.Форда, так и заслуги великого изобретателя начала 20-го века Н.Тесла?

Основой несущей конструкции инженера Т. Харда служит недорогая пластиковая труба с хорошими изоляционными характеристиками. Фольга в виде цилиндров плотно облегает ее, тем самым формируя излучатели антенны с небольшой емкостью. Индуктивность L1 образованного последовательного колебательного контура располагается за апертурой излучателя. Катушка индуктивности L2, расположенная в центре излучателя компенсирует противофазное и вредное излучение катушки L1. Разъем питания антенны (от генератора) W1 располагается внизу, это удобно для подключения фидера питания, уходящего вниз.

В данной конструкции настройка антенны производится двумя элементами, L1 и L3. Методом подбора витков катушки L1, антенна настраивается в режим последовательного резонанса по максимуму излучения, где антенна приобретает емкостной характер. Отвод от катушки индуктивности определяет входное сопротивление антенны и наличие у радиолюбителя фидера с волновым сопротивлением на 75 или 50 Ом. Подбором отвода от катушки L1 можно добиться КСВ = 1,2-1,5. Катушкой индуктивности L3 добиваются компенсации с емкостного характера антенны, по входному сопротивлению антенны и КСВ=1,05-1,1. Антенна принимает активный характер. Что бы понять до конца, как же нужно настраивать эту антенну, нужно подробнее изучить ее теорию и принцип действия диполя Тесла.

Примечание: Катушки L1 и L2 намотаны в разные стороны, а катушки L1 и L3 перпендикулярны друг другу для уменьшения взаимного влияния.

Рассмотрим принцип действия диполя Тесла.

Анализируя работу такой антенны, нужно рассматривать ее с разных позиций, как:
1. Работа последовательного колебательного контура (ПКК) со стороны генератора;
2. Питание контура и работа излучателя;
3. Работа емкостного излучателя со стороны среды.

1. Работа последовательного колебательного контура (ПКК) со стороны генератора.
На рис.2а изображена эквивалентная схема последовательного резонансного контура с учетом омических потерь Rк, подключенного к идеальному генератору гармонического напряжения с амплитудой U. Очевидно, что на резонансной частоте, когда величины реактивных сопротивлений катушки XL и конденсатора -ХC равны по модулю, реактивная величина обращается в ноль, но фазы их противоположны. Действительно, напряжение на катушке UL опережает ток на 90°, а напряжение на конденсаторе UC отстает от тока на 90°. Ясно, что между этими напряжениями сдвиг фаз равен 180° (Рис.2б).  Следовательно, сопротивление в цепи чисто активное, а ток в цепи определятся отношением амплитуды напряжения генератора к сопротивлению омических потерь: I= U/r. При этом на катушке и на конденсаторе, в которых запасена реактивная электроэнергия, падает одинаковое напряжение UL=UC=I|XL|=I|-XC|.

Резонанс в последовательном колебательном контуре принято называть резонансом напряжений. Резонансной частотой последовательного колебательного контура называют такую частоту, на которой сопротивление контура имеет чисто активный (резистивный) характер.

На (рис.2в) изображен график изменения полного сопротивления контура Z и тока Iконт. при изменении частоты генератора f. Таким образом, напряжение генератора U равно падению напряжения на активном сопротивлении Rк.

При резонансе напряжений, ток в контуре увеличивается. На индуктивном и емкостном сопротивлениях создается высокое напряжение, значительно превышающее напряжение генератора.

И действительно, если к контуру приложить напряжение U =100В, то напряжение на пластинах излучателя U2 с учетом  добротности контура Q=26  будет выглядеть согласно следующей формуле:
U2 = Q * U ,
где U напряжение на входе контура.
Согласно скромным расчетам U2 может составлять 2600В!

При расстройке контура выше или ниже по частоте на уровне 0,707, фазы отличаются друг от друга на 45 градусов, что часто применяется в фазоинверторах многих электронных устройств. Данное свойство так же используется для точной настройки LC- элементов и совмещения по фазе напряжения и тока в диполе Тесла.

2. Питание контура и работа излучателя.

Мы знаем, что диполь Тесла это последовательный колебательный контур (ПКК), где емкость С является открытым элементом связи со средой, участвующем в излучении. Индуктивность L участвует только в резонансе (рис. 3а). Кроме того, ее участие в излучении категорически неприемлемо, т.к. мы знаем, что напряжение на индуктивности противофазно на 180 градусов напряжению емкости образованного контура.                        

Но напряжение, приложенное к пластинам излучателя Uc (зеленая кривая, см. Рис.3б), это еще не напряженность поля среды вокруг излучателя. Напряженность поля излучения Ec, сосредоточенная в электрическом поле излучателя, без учета расстояния между пластинами равна:

где: С — ёмкость конденсатора.
U — максимальное значение напряжения на пластинах конденсатора.
ЕLнапряженность поля излучения катушкой индуктивности.

Из приведенной формулы ясно, что напряженность поля среды Ес в данной антенне прямо пропорционально емкости открытого конденсатора умноженное на квадрат приложенного напряжения, минус напряженность противофазного поля EL (рис.3б). Напряжение емкостного излучателя антенны может составлять десятки и сотни киловольт, что немаловажно для рассматриваемого излучателя. Здесь прослеживается полное подтверждение работы резонансного трансформатора Тесла как антенны, ведь вокруг излучателя трансформатора Тесла наблюдаются нимбы и коронарное свечение. Особенно это наблюдается при большой подводимой мощности или очень маленьких размеров диполя Тесла по отношению к длине волны. Подобное свечение вокруг излучателя диполя Тесла создаются за счет содержания в земной атмосфере газов, способствующих этому, ровно как свечение газа в неоновой лампе при напряжении между электродами всего в 50-60 В.

Исходя из теории работы последовательного колебательного контура, размещение и конструкция катушки индуктивности L в конструктиве Т. Харда играет не маловажную роль. Если разместить ее между электродами излучателя C (рис.4а), а энергия излучения катушки L противофазна энергии излучения емкостного излучателя C, то общая энергия излучения будет вычитаться, а при развитой одновитковой катушке будет стремиться к нулю. Противофазная напряженность EL  показана на графике, см. рис.3б красной линией. По этому катушку индуктивности строят с максимальным применением мероприятий по устранению ее излучения. Размещение катушки индуктивности L за апертурой излучателя C, дает более положительные результаты (рис.4б), что так же отмечено на графике рис.3б синей линией.

Значительное устранение влияния катушки индуктивности на излучатель возможно введением в центр апертуры излучения противофазной катушки индуктивности L пр.ф. (рис.4в) или катушки фазовой компенсации. Обычно эта катушка составляет четвертую часть витков, намотанных в противоположном направлении относительно катушки L.  Так сделал Тед Хард (катушка L2, рис.1) в предложенной им конструкции ЕН- антенны.

3. Работа емкостного излучателя со стороны среды.

И так, мы имеем ПКК с емкостным излучателем, в который необходимо вкладывать максимальную энергию излучения. Потери на сопротивлении среды Rср. это потери на излучение. При идеальной настройке ПКК в резонанс напряжений, реактивные элементы становятся равны друг другу. Токи и напряжения в цепи приобретают характер как на графике рис.2б.

Поскольку индуктивность искусственным путем не должна участвовать в излучении, далее в графиках мы будем рассматривать только работу емкостного излучателя. Размеры излучателя по отношению к длине волны и элементы реактивного характера настолько малы, что ими можно пренебречь и излучатель можно рассматривать как активный элемент, имеющий связь со средой. По этому при появлении на клеммах излучателя потенциала Uc, ток смещения Iсм. в среде появляется без задержки по фазе, как это происходит в диполе Герца. В силу вступают законы электромагнитной волны по Максвеллу, где каждый электрический ток в среде вызывает  сопряженное электромагнитное поле (рис.5). С этого момента можно дать определение емкостному диполю, как диполю сопряженных полей (ДСП) и поставить знак равенства между диполем Тесла и ДСП! Но амплитуда Iсм. еще мала, т.к. ток контура Iк. опережает ток смещения на 90 градусов.  Здесь процесс настройки ДСП еще не завершен, т.к. распределение мощностей не достигнуто до необходимого уровня, ровно как не достигнуто максимальное излучение. Используя возможность фазирования контура методом настройки LC –элементов, необходимо настроить контур так, что бы он приобретал емкостной характер (осторожно сдвигая резонанс вниз по частоте), а фаза Ес и Iсм. максимально приближались к фазе тока контура Iк.

Рассматривая задачу настройки диполя Тесла на максимальное излучение, можно подойти к этому вопросу тремя путями:

- настройкой катушкой индуктивности;
- настройкой емкостью излучателя;
- изменением частоты генератора. Используя любой из этих путей или решая эту задачу комплексно, напряжение U0 на излучателе согласно векторной диаграмме, см. Рис.6. резко увеличивается, а вместе с ней и напряженность поля Ес по графику, рис.6.

Благодаря этому в среде между элементами излучателя диполя Тесла создаются мощное синфазное электромагнитное ЕН поле. Этот процесс можно считать завершающей фазой настройки диполя, если не учитывать компенсацию емкостного характера антенны индуктивностью L3, см. Рис.1. Здесь поля взаимно перпендикулярны и синфазны уже в ближней зоне антенны (рис.7).

Этот тип антенны имеет небольшую емкость и достаточно большое L/C соотношение. Мощность излучения такой антенны в непосредственной близости выше диполя Герца примерно на 30 дб и являются сосредоточенной. В дальней зоне общая излучаемая мощность антенны, должна быть такой же, как у диполя Герца.   Подобное явление на уровне волновой теории можно сравнить с осветительными лампами. К примеру, лампу мощностью 40 Вт можно считать как излучатель с концентрированным полем. Ее можно приравнять к диполю Тесла. В свою очередь длинную гирлянду с той же излучаемой мощностью, где каждая из ста ламп излучает всего по 0,4 Вт, можно приравнять к диполю Герца, и здесь нет ни каких противоречий.

В антенне, разработанной Тедом Хардом, уровень излучения чуть ниже, чем у диполя Герца. Это связано с тем, что емкостной излучатель еще не до конца  исчерпал своих конструктивных возможностей, но имеет большую перспективу в своем развитии.

Подводя итог, мы можем сказать, что емкостной излучатель диполя Тесла, создает вокруг себя мощное и концентрированное электромагнитное излучение. Диполь Тесла обладает особенностью накопления энергии, что характерно последовательному LC- контуру, где суммарное выходное напряжение значительно превосходит входное, что наглядно видно по результатам простых расчетов. Данное свойство давно практикуют в промышленных радио-устройствах с большим входным сопротивлением. Таким образом, мы можем сделать следующий вывод:
Диполь Тесла — это открытый колебательный контур, где емкость - С,    это  конденсатор, который является открытым элементом (в виде сфер, конусов или цилиндров), осуществляющим связь со средой. Индуктивность L является лишь  резонансным элементом, не участвующим в излучении. Это диполь сопряженных полей (ДСП).

Заключение.

На практике, вплоть до 50-60х годов прошлого столетия, такие антенны применялись в войсковой радиосвязи многих развитых стран мира (СССР, США, ФРГ, Франции, и Великобритании) и по непонятным причинам были забыты. Чаще всего они использовались как антенны зенитного излучения (АЗИ) на мобильных объектах КВ радиосвязи и кое - где их можно встретить в службах обеспечения связи гражданских аэропортов в секторе списанного оборудования, и это не блеф. Особенно запоминаемым был тот факт, когда подобную антенну успешно применял для своих радиообменов оператор незаконно действующего передатчика (НДП) на юге Тюменской области с позывным радиосигнала «Катерина» в 1978-93 годах.

ДСП может быть использован, как временная антенна городского радиолюбителя с ограниченным бюджетом или возможностями. Антенна для туризма и экспедиций. Антенна имеет принцип работы, основанный на  классической теории, но требует некоторой теоретической подготовки.

Дуэт из двух и более одинаковых антенн с легкостью может быть преобразован в направленную антенную систему, но питание отдельных элементов его должно быть только активным. Для увеличения эффективности излучающих элементов, стоит обратить свой взор на статический излучатель Чижевского и все встанет на свои места. В обиходе автора статьи, эта антенна имеет название «Кактус». ДСП только технологически сложнее диполя Герца, но значительно меньше его по размерам. Это не кусок провода, который можно отмерять рулеткой и забросить на ближайший высоко стоящий объект. Это хорошо выверенный четырехполюсник с LC элементами со стороны фидера и С-излучатель со стороны среды. В связи с выше сказанным, диполь Тесла по праву занимает одну нишу с диполем Герца, но условия их применения разнятся, как использование разных инструментов, предназначенных для выполнения одной и той же задачи, - где-то требуется использовать острый топор, а где-то ножовку…

Руководство по выбору антенны для цифрового телевидения.

Если вам необходимо купить антенну для телевизора, то вы наверняка зададитесь вопросами, как выбрать и чем они различаются между собой, кроме цены.

Можете посмотреть FAQ по цифре: от основ до самостоятельной установки антенны, возможно часть ответов есть там.

По источнику сигнала антенны для цифрового телевидения разделяются на спутниковые и эфирные. Первые получают сигнал со спутника, а вторые с телевышки или ретранслятора.
В это статье рассматриваются эфирные антенны.

Различия

Эфирные антенны для цифрового телевидения можно разделить по нескольким параметрам

  • По месту установки
  • По типу усиления сигнала
  • По принимаемым частотам

Комнатные и наружные

Комнатные антенны — антенны для зон уверенного приёма (в прямой видимости телевышки). Такие антенны для города или не сильно удалённых районов. Комнатная антенна, это всегда компромисс. Вы получите лучше результаты с наружной антенной.

В случаях, удаленных от телевышки ставят наружные антенны.  Наружные антенны лучше ставить как можно выше. Лучшее место для ее установки — это самая высокая точка здания. Иногда такие антенны ставят на чердак, но это достаточно сильно ухудшает, условия приема.

Пассивные и активные

По типу усиления сигнала, антенны можно разделить на пассивные и активные.

Пассивные антенны для цифрового тв принимают сигнал за счёт геометрических свойств антенн. Чем больше габариты антенны, тем сильнее ее усиление, и наоборот.

Активные антенны, как и пассивные антенны имеют зависимость от геометрических свойств, но это не единственный их способ усиления. Внутри активных антенн установлен электронный усилитель – плата. Поэтому, таким антеннам необходимо электропитание. Питание таких антенн идет по кабелю, либо через адаптер (блок питания), либо через телевизор/приставку. Эти способы разделают активные антенны на те что с блоком питания – 12 Вольт (12 В) и без блока - 5 Вольт (5 В).

Усиление антенны измеряется в децибелах (дБ). Чем больше усиление антенны, тем лучше прием. Но антенна принимает кроме нужного сигнала еще и шумы. Бывают случаи, когда слишком мощная антенна, будет хуже работать, чем менее мощный вариант, не говоря уже о лишних расходах. Нужно выбирать антенну основываясь на условиях приема, удаленности от телевышки, и местности приема.

Может создаться впечатления, что пассивные антенны для цифрового телевидения бесполезны, ведь можно взять маломощный вариант активной антенны. Но как уже было замечено ранее слишком мощные антенны могут дать негативный результат.

Есть еще внешние усилители, их используют с пассивными антеннами. Обычно их применяют, когда надо развести сигнал от антенны более чем на один телевизор. Вариант пассивная антенна + внешний усилитель, значительно дороже, чем такой же аналог активной антенны. Поэтому ее и не выгодно использовать для одного телевизора.

Отдельно хотелось бы рассказать про блоки питания, с регулировкой питания. Такие блоки регулируют электропитание антенны, а не усиление, больше 12В они не подадут. В 90% случаев, это не даст положительного эффекта, обычно вы сможете только ухудшить эффект. Не стоит целенаправленно брать такой блок питания.

По принимаемым частотам

По частотному диапазону можно разделить телевизионные антенны на метровые (МВ диапазон 47 – 230 МГц), дециметровые (ДМВ диапазон 470 – 790 МГц) и всеволновые (МВ + ДМВ).

Цифровые эфирные телеканалы в итоге цифровизации телевидения оказались в диапазоне частот 470 – 790 МГц, поэтому метровые антенны можно назвать устаревшими. Однако метровые антенны могут применять в частных случаях, например, для приема аналогового телевидения, там, где его еще не отключили.

Дециметровые антенны можно разделить на логопериодические и волновой канал. Первые имеют большое усиление, в определённом узком диапазоне частот. У вторых же усиление равномерно распределено на весь диапазон. Получается, что волновой канал более универсальные, а логопериодические узкоспециализированные под конкретные условия приема.

Открываем глаза

Будьте готовы смириться с маркетинговыми уловками при проверке антенн для цифрового телевидения.

Не существует такой антенны, как «HD» антенна или «цифровая» антенна — формат принимаемых сигналов не важен. Дальность действия антенны тоже миф. Ни один производитель не может гарантировать, что его антенна будет принимать сигнал с заданного расстояния, поскольку слишком многое зависит от локальных условий, уровня сигнала, помех.


Некоторые из этих заявлений не значат ничего

Но можно предположить, что антенна с заявленной дальностью 50 км, обычно лучше для приема на большие расстояния, чем антенна от той же компании, с дальностью 30 км.

Какой тип кабеля использовать для телевизионной антенны?

Подключение от вашей антенны к телевизору так же важно, как и сама антенна. Для работы вам необходим высококачественный коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель имеет центральный проводник, который несет сигнал, и окружен пластиковым изолятором. Еще есть внешняя оплетка, которая защищает центральный кабель от помех, и внешняя оболочка для защиты кабеля от погодных условий.

Если вы отключаете спутник для эфирного телевидения, вы, вероятно, можете использовать существующий коаксиальный кабель от спутниковой антенны, но, если он не работает, будьте готовы купить и проложить новый коаксиальный кабель. Если возможно, проводите кабель без разрывов, потому что каждый раз, когда вы соединяете кабель, теряется часть сигнала. Самый распространенный тип кабеля для телевидения называется RG-6.

Советы

Предсказать, какая антенна будет работать с уверенностью, достаточно сложно. Информация, которую дают разнообразные ресурсы, может дать какое-то представление о том, что должно работать. Есть много переменных, которые невозможно учесть.

В некоторых районах, особенно в городах или местах, где много холмов, сигналы могут отражаться от препятствий, таких как здания, и создавать помехи. Или, например,

Выбор материала для изготовления антенн.

Какой металл можно применить для изготовления антенны, а какой нежелательно? Какими критериями руководствоваться в выборе материала? Эти вопросы обязательно встанут перед вами, если вы всерьез взялись изготовить хорошую антенну самостоятельно. Попробуем найти на них ответ.

В поиске ответа самым важным является понимание того факта, что на высоких частотах ток течет не во всем сечении проводника, а только в тонком поверхностном слое. Это явление носит название скин-эффект. За толщину скин-слоя принято брать расстояние от поверхности металла, на котором величина тока равна 0.37 от величины на поверхности. При этом сопротивление скин-слоя такой толщины на данной частоте равно его сопротивлению на постоянном токе. Толщина скин-слоя уменьшается с ростом частоты. При этом уже в ДМВ диапазоне она составляет единицы микрон. Из этого следует вывод, что для нас важно из чего изготовлен поверхностный слой проволоки и не важен состав ее середины.


 Сразу исключим непригодные металлы для антенны — это ферромагнетики — железо, никель и сплавы на их основе, например, сталь. Однако биметаллические провода со стальной серединой и медным покрытием (БСМ, БСМГ), очень даже пригодны. Именно благодаря наличию скин-эффекта. А конкретнее — все металлы и сплавы, которые можно применять в качестве внешнего слоя элементов антенн, можно разделить на две группы:

  1. серебро, медь, алюминий.
  2. латунь, цинк, дюралюминий.

Внутри групп металлы мало отличаются по потерям и практически равноценны. Антенны из металлов и сплавов 2-ой группы уступят по усилению антеннам из металлов 1-ой группы от 0.04 до 0.16 dB, что на практике почти не ощутимо. Очевидно, что годится не только биметалл с медным покрытием, но и сплошной медный провод или провод из любого из шести вышеперечисленных металлов.
О всевозможных сплавах следует сказать отдельно. Примеры:

  • в сплаве манганин меди 85%, а его сопротивление в 30 раз выше, чем у чистой меди.
  • нихром — сплав никеля 70% + хрома 15% + железа 15% имеет сопротивление в 10 раз выше, чем у любого из его компонентов.

Поэтому совершенно не стоит рассчитывать, что присутствие слова «медь» или «алюминий» в названии или в составе сплава обеспечит ему малое сопротивление.


 Благодаря скин-эффекту шероховатость поверхности провода увеличивает его сопротивление, т. к. увеличивается длина пути для ВЧ тока. Под влиянием атмосферных воздействий провод обычно окисляется, его поверхность становится более шероховатой и свойства антенны ухудшаются. При этом можно выделить несколько случаев:

  • Биметаллические провода с медным покрытием обычно со временем сильно окисляются, приобретая очень плохую поверхность, поэтому нуждаются в периодической полировке. Допустимо ошкуривание поверхности мелкой шкуркой вдоль провода.
  • Оцинкованная сталь, наоборот, со временем улучшает свои свойства и хорошо пригодна для долговременных конструкций.
  • Алюминий и трубки из его сплавов (дюралюминий) — лучшие для пассивных и активных элементов не требующих пайки. Поверхностная пленка окисла довольно прочна и надежно защищает металл от дальнейшего окисления. Однако дюралюминивые сплавы нуждаются в дополнительной изоляции от агрессивной атмосферы путем покрытия лаком.
  • Латунь по прочности, состоянию и стабильности поверхности, надежности пайки, можно использовать для любых элементов антенны. Недостаток - повышенная хрупкость на морозе.
  • Часто в качестве материала для изготовления антенн используют медные или алюминиевые провода для электропроводки. Это вполне допустимо, однако предпочтительней выбирать одножильный провод. У электриков провода измеряются по поперечному сечению, так принято, нам же необходимо в расчетах знать диаметр провода. Вот таблица соответствия:
Таблица соответствия стандартных сечений жил проводов их диаметрам
Стандартный ряд сечений жил провода, мм2 0,35 0,5 0,75 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 16,0 25,0 30,0
Диаметр, соответствующий сечению жилы, мм 0,67 0,80 0,98 1,1 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,3 2,5 2,7 3,2 3,6 4,5 5,6 6,2

Лакокрасочное покрытие хоть и способно защитить провод от окисления, однако со временем все же разрушается и нуждается в периодическом обновлении. Понятное дело! Если вы следите за состоянием своего автомобиля, то антенна тоже нуждается в уходе. 

По механическим свойствам, способности противостоять нагрузкам, например весу птиц в порядке уменьшения прочности металлы располагаются в следующем ряду: стальной биметаллический провод, жесткая латунь, дюралюминий, медь, алюминий. Отдельно стоит упомянуть, что замена сплошного металла на фольгированный стеклотекстолит на высоких частотах без пересчета антенны недопустима,  подробнее здесь.

При подключении кабеля снижения к антенне в месте контактов разных металлов возможна электрохимическая коррозия. В следующей таблице указана совместимость разных металлов в контактном соединении на открытом воздухе :

Сопрягаемый металл или покрытиеМедь и ее сплавыСтальАлюминий и его сплавыСталь нержавеющаяОлово и припои марки ПОСЦинк (металл и хроматированное покрытые)Никель и никелевое покрытиеКадмий (металл и хроматированное покрытые)
Медь и ее сплавы

+

+

+

+

0

Сталь

+

Алюминий и его сплавы

+

0

0

+

+

Сталь нержавеющая

+

0

+

+

+

Олово и припои марки ПОС

+

0

+

+

0

+

0

Цинк (металл и хроматированное покрытые)

+

0

+

+

Никель и никелевое покрытие

+

+

+

+

 

«+» — совместимые, «-» — не совместимые, «0» — нейтральные.

При выборе места установки антенны на крыше необходимо избегать близости дымовых и вентиляционных труб, т. к. выходящие газы оказывают разрушающее действие на металл антенны. Со временем под воздействием агрессивной окружающей среды антенна постепенно разрушается, но радует то, что IT технологии распространяются и развиваются гораздо более высокими темпами 

 

В чем разница между антенной и диполем?

Каждому беспроводному устройству нужна антенна. Это проводящее механическое устройство представляет собой преобразователь, который преобразует передаваемый радиочастотный (RF) сигнал в электрические и магнитные поля, составляющие радиоволну. Он также преобразует полученную радиоволну обратно в электрический сигнал. Для антенн возможно почти бесконечное множество конфигураций. Однако большинство из них основано на двух основных типах: дипольных и штыревых антеннах.

Понятие «антенны»

Радиоволна содержит электрическое поле, перпендикулярное магнитному полю. Оба перпендикулярны направлению распространения (рисунок ниже). Это электромагнитное поле и создает антенну. Сигнал, излучаемый устройством, вырабатывается в передатчике и затем отправляется на антенну с помощью линии передачи, обычно коаксиального кабеля.

Линии представляют собой магнитные и электрические силовые линии, которые движутся вместе и поддерживают друг друга, когда они «движутся наружу» от антенны.

Напряжение создает электрическое поле вокруг антенных элементов. Ток в антенне создает магнитное поле. Электрические и магнитные поля объединяются и регенерируют друг друга в соответствии с известными уравнениями Максвелла, и «комбинированная» волна отправляется с антенны в пространство. При приеме сигнала электромагнитная волна индуцирует напряжение в антенне, которое преобразует электромагнитную волну обратно в электрический сигнал, который может быть дополнительно обработан.

Первичным рассмотрением в ориентации любой антенны является поляризация, которая относится к ориентации электрического поля (E) с землей. Это также ориентация передающих элементов относительно земли. Вертикально установленная антенна, перпендикулярная к земле, излучает вертикально поляризованную волну. Таким образом, горизонтально расположенная антенна излучает горизонтально поляризованную волну.

Поляризация также может быть и круговой. Специальные конфигурации, такие как винтовые или спиральные антенны, могут излучать вращающуюся волну, создавая вращающуюся поляризованную волну. Антенна может создавать направление вращения либо вправо, либо влево.

В идеальном случае антенны как на передающем, так и на приемном устройстве должны иметь одинаковую поляризацию. На частотах ниже примерно 30 МГц волна обычно отражается, преломляется, вращается или иным образом модифицируется атмосферой, землей или другими объектами. Следовательно, согласование поляризации на двух сторонах не является критическим. На частотах ОВЧ, УВЧ и СВЧ поляризация должна быть одинаковой для обеспечения максимально качественной передачи сигнала. И, обратите внимание, что антенны демонстрируют взаимность, то есть они одинаково хорошо работают как на передачу, так и на прием.

Диполь или симметричная вибраторная антенна

Диполь представляет собой полуволновую структуру из проволоки, трубки, печатной платы (PCB) или другого проводящего материала. Он разделен на две равные четверти длины волны и подпитывается линией передачи.

Линии показывают распределение электрических и магнитных полей. Одна длина волны (λ) равна:

λ = 984/fMHz

половина волны:

λ/2 = 492/fMHz

Фактическая длина обычно сокращается в зависимости от размера антенных проводов. Лучшее приближение к электрической длине:

λ/2 = 492 K/fMHz

где K — коэффициент, связывающий диаметр проводника с его длиной. Это 0,95 для проводных антенн с частотой 30 МГц или менее. Или:

λ/2 = 468/fMHz

Длина в дюймах:

λ/2 = 5904 K/fMHz

Значение K меньше для элементов большего диаметра. Для трубки диаметром в полдюйма K составляет 0,945. Дипольный канал для 165 МГц должен иметь длину:

λ/2 = 5904(0.945)/165 = 33.81 дюйма

или два 16,9-дюймовых сегмента.

Длина важна, потому что антенна является резонансным устройством. Для максимальной эффективности излучения он должен быть настроен на рабочую частоту. Однако антенна работает достаточно хорошо на узком диапазоне частот, как резонансный фильтр.

Полоса пропускания диполя является функцией его структуры. Обычно он определяется как диапазон, в котором отношение коэффициента стоячей волны антенны (КСВ) меньше 2:1. КСВ определяется величиной отраженного сигнала от устройства назад по линии передачи, подающей на него. Это функция импеданса антенны с отношением к импедансу линии передачи.

Фактическое сопротивление антенны в ее центральной точке зависит от ее частоты и высоты антенны. При резонансе и полуволне над землей импеданс антенны составляет приблизительно 73 Ом. Паразитный резонанс, импеданс антенны будет включать либо индуктивный, либо емкостный компонент реактивного сопротивления.

Идеальной линией передачи является сбалансированная проводящая пара с сопротивлением 75 Ом. Также можно использовать коаксиальный кабель с характеристическим импедансом 75 Ом (Zo). Коаксиальный кабель с характеристическим импедансом 50 Ом также может использоваться, так как он хорошо соответствует антенне, если он меньше половины длины волны над землей.

Коаксиальный кабель является несбалансированной линией, так как радиочастотный ток будет протекать снаружи коаксиального экрана, создавая некоторые нежелательные индуцированные помехи в соседних устройствах, хотя антенна будет работать достаточно хорошо. Лучший метод подачи — использовать симметрирующий трансформатор в точке подачи с коаксиальным кабелем. Симметрирующий трансформатор — это трансформаторное устройство, которое преобразует сбалансированные сигналы в несбалансированные сигналы или наоборот.

Диполь может быть установлен горизонтально или вертикально в зависимости от желаемой поляризации. Линия подачи идеально должна проходить перпендикулярно к излучающим элементам, чтобы избежать искажения излучения, поэтому диполь наиболее часто ориентирован горизонтально.

Диаграмма излучения сигнала антенны зависит от ее структуры и монтажа. Физическое излучение является трехмерным, но обычно оно представлено как горизонтальными, так и вертикальными диаграммами направленности.

Горизонтальная диаграмма направленности диполя представляет собой цифру восемь (рисунок 3). Максимальный сигнал появляется на антенне. На рисунке 4 показана вертикальная диаграмма направленности. Это идеальные образцы, которые легко искажаются землей и любыми соседними объектами.

Усиление антенны связано с направленностью. Коэффициент усиления обычно выражается в децибелах (дБ) с учетом некоторого «эталона», такого как изотропная антенна, которая является точечным источником радиочастотной энергии, излучающая сигнал во всех направлениях. Подумайте о точечном источнике света, освещающем внутреннюю часть расширяющейся сферы. Изотропная антенна имеет коэффициент усиления 1 или 0 дБ.

Если передатчик формирует или фокусирует диаграмму излучения и делает ее более направленной, он имеет усиление по изотропной антенне. Диполь имеет коэффициент усиления 2,16 дБи по изотропному источнику. В некоторых случаях коэффициент усиления выражается в зависимости от дипольного задания в дБд.

Вертикальная антенна с дополнительными горизонтальными отражающими элементами

Данное устройство представляет собой, по существу, половину диполя, установленного вертикально. Термин монополь также используется для описания этой установки. Земля ниже под антенной, проводящая поверхность с наименьшим λ / 4 по радиусу или образец λ / 4-проводников, называемых радиальными, составляют вторую половину антенны (рис.5).

Если антенна подключена к хорошему заземлению, она называется антенной Маркони. Основной структурой служит другая λ / 4 половина передатчика. Если плоскость заземления имеет достаточный размер и проводимость, то производительность заземления эквивалентна вертикально установленному диполю.

Длина четвертьволновой вертикали:

λ/4 = 246 K/fMHz

Коэффициент K меньше 0,95 для вертикалей, которые обычно изготавливаются с более широкой трубкой.

Импеданс точки питания представляет собой половину диполя или примерно 36 Ом. Фактическая цифра зависит от высоты над землей. Подобно диполю, плоскость заземления является резонансной и обычно имеет реактивный компонент в своем основном импедансе. Наиболее распространенной линией передачи является 50-Ω коаксиальный кабель, поскольку он относительно хорошо соответствует импедансу антенны с КСВ ниже 2: 1.

Вертикальная антенна с дополнительным отражающим элементом является ненаправленной. Горизонтальная диаграмма направленности — это круг, в котором устройство излучает сигнал одинаково хорошо во всех направлениях. На рисунке 6 показана вертикальная диаграмма направленности. По сравнению с вертикальной диаграммой направленности диполя плоскость заземления имеет более низкий угол излучения, что дает преимущество более широкого распространения при частотах ниже примерно 50 МГц.

Выводы

Практически все другие антенны, которые часто используются, являются вариациями антенн дипольного или вертикального плана. Например, антенна Яги-Уда добавляет паразитные элементы, такие как ретранслятор и / или отражатель, к диполю, чтобы увеличить его усиление и направленность. Несколько диполей можно укладывать вертикально или располагать в разных массивах, что значительно увеличивает коэффициент усиления. Телевизионные антенны УКВ-«бабочки» и антенны с печатными платами, используемые в некоторых беспроводных устройствах, являются дипольными вариациями. Патч (микрополосковая линия) и щелевые антенны, используемые на микроволновых частотах, также являются дипольными производными.

Кроме того, могут быть выполнены две или более вертикальные антенны с дополнительным отражающим элементом для создания более направленного сигнала с усилением. Например, направленная радиостанция AM использует две или более башни для направления сильного сигнала в одном направлении, подавляя его в другом.

Коэффициент стоячей волны

Стоячие волны представляют собой схемы распределения напряжения и тока вдоль линии передачи. Если характеристический импеданс (Zo) линии соответствует выходному импедансу генератора (передатчика) и нагрузке антенны, напряжение и ток вдоль линии постоянны. При согласованном импедансе происходит максимальная передача мощности.

Если нагрузка антенны не соответствует линейному импедансу, не вся передаваемая мощность поглощается нагрузкой. Любая мощность, не поглощенная антенной, отражается назад по линии, мешая прямому сигналу и создавая изменения тока и напряжения вдоль линии. Эти вариации представляют собой стоячие волны.

Мерой этого несоответствия является коэффициент стоячей волны (КСВ). КСВ обычно выражается как отношение максимального и минимального значений прямого и обратного тока или значений напряжения вдоль линии:

КСВ = Imax/Imin = Vmax/Vmin

Другим более простым способом выразить КСВ является отношение характеризующего импеданса линии передачи (Zo) к импедансу антенны (R):

КСВ = Zo/R или R/Zo

в зависимости от того, какой импеданс больше.

Идеальный КСВ составляет 1: 1. КСВ от 2 до 1 указывает на отраженную мощность 10%, а это означает, что 90% передаваемой мощности поступает на антенну. КСВ 2: 1 обычно считается максимально допустимым для наиболее эффективной работы системы.

Что такое EH-antenna - Изготовление ЕН-антенн

Введение

Радиолюбители всегда отличались своими неутомимыми изысканиями, они всегда ищут лучшую антенну для конкретного места ее установки, будь то поле, горы, водная гладь или жилой дом, и это достаточно сложный вопрос. Ключевым вопросом в этих условиях могут оказаться размеры, эффективность, стоимость, надежность, или полоса пропускания. Нет антенны, которая удовлетворяла бы всем этим критериям одновременно. Все антенны имеют сильные и слабые стороны. Цель данной статьи состоит в том, чтобы дать понятие о том, как же работает ЕН-антенна, что такое диполь сопряженных полей (ДСП), что любая антенна, это открытый колебательный контур, который имеет свои характеристики по резонансу, добротности, диаграмме направленности и ширине полосы пропускания.

Излучатель

Что бы понять до конца, как работает эта антенна, нужно полностью изменить свое представление о работе этого типа антенн и понять, что излучатель этой антенны не укороченный диполь Герца, а открытый конденсатор, который тоже создает электромагнитное поле. Сравнивать диполь-провод и диполь-емкость, так же бессмысленно и невежественно, как сравнивать подъемную силу самолета и стратостата. Вспомним, что в среде вокруг проводника, по которому протекает постоянный электрический ток, возникает только постоянное магнитное поле, которое не может создать вокруг себя электромагнитное поле.

Для правильного понятия работы емкостного излучателя нужно вспомнить работу электростатического поля. - Если к двум электродам (пластинам), находящимся на определенном расстоянии друг от друга, приложен постоянный электрический потенциал, то в среде между ними и вокруг них возникает только электростатическое поле, которое так же не может создать вокруг себя электромагнитное поле.

Задавшись целью создать электромагнитное поле, достаточно к проводнику или пластинам приложить переменный по знаку электрический потенциал. Только эта цель объединяет эти два совершенно разных излучателя.

Теперь мы знаем, что переменный по знаку электрический потенциал (переменное напряжение), приложенный к пластинам, будет изменять направление и величину напряженности электрического поля между ними, а поле становится электромагнитным, потому что каждое переменное электрическое поле создает электрический ток смещения и закономерно вызывает электромагнитное поле. Вот, основной принцип работы емкостного излучателя по Максвеллу.

Разность потенциалов между излучателями и расстояние их друг от друга, определяют напряженность электромагнитного поля между ними. Напряженность поля выражается в Вольт/метр (В/м, мВ/м, мкВ/м). К примеру, если к электродам излучателя, находящимся друг от друга на расстоянии 0,1м приложить напряжение в 100В, то напряженность поля между ними составит 1000В. Если эти электроды размещены на расстояние 0,2 м, то напряженность поля между ними составит всего 500В. Это один из принципов работы емкостного излучателя и как мы видим, ни чего общего с диполем Герца здесь нет. Теперь мы имеем начальное представление о работе емкостного излучателя, что может стать определяющим направлением конструкции емкостного диполя и его размеров.

Возвращаясь к истокам открытого колебательного контура Максвелла, Никола Тесла решил задачу излучения электромагнитной волы другим путем. Если Генрих Герц вытянул витки в длинный провод, то Никола Тесла создал развитый элемент связи со средой не вытягиванием провода, а при помощи объемного емкостного излучателя, как это было в первых опытах Максвелла. Точно так же решил эту задачу наш современник Тэд Хард.

Конструкция антенны Т.Харда, это диполь Тесла.

Стоит ли, лишний раз утверждать, что ЕН-антенна конструкции Т. Харда, см. Рис.1, это копия оригинала антенны Тесла, см. Fig.1. Тот же резонансный контур, тот же емкостной излучатель с катушкой индуктивности и катушкой связи. Антенна Тесла напоминает первый автомобиль Ford, а антенна Т. Харда, - последнюю модель Ford-Focus. Да, действительно Тед до максимума отработал конструктив антенны так, что бы он был легко повторяемым, как для начинающих радиолюбителей, так и для промышленного производства. Тем не менее, справедливости ради, автор данной статьи склонен называть эту антенну диполем Тесла с конструктивом Т. Харда. Думаю трудно недооценить, как заслуги Г.Форда, так и заслуги великого изобретателя начала 20-го века Н.Тесла?

Основой несущей конструкции инженера Т. Харда служит недорогая пластиковая труба с хорошими изоляционными характеристиками. Фольга в виде цилиндров плотно облегает ее, тем самым формируя излучатели антенны с небольшой емкостью. Индуктивность L1 образованного последовательного колебательного контура располагается за апертурой излучателя. Катушка индуктивности L2, расположенная в центре излучателя компенсирует противофазное и вредное излучение катушки L1. Разъем питания антенны (от генератора) W1 располагается внизу, это удобно для подключения фидера питания, уходящего вниз.

В данной конструкции настройка антенны производится двумя элементами, L1 и L3. Методом подбора витков катушки L1, антенна настраивается в режим последовательного резонанса по максимуму излучения, где антенна приобретает емкостной характер. Отвод от катушки индуктивности определяет входное сопротивление антенны и наличие у радиолюбителя фидера с волновым сопротивлением на 75 или 50 Ом. Подбором отвода от катушки L1 можно добиться КСВ = 1,2-1,5. Катушкой индуктивности L3 добиваются компенсации с емкостного

характера антенны, по входному сопротивлению антенны и КСВ=1,05-1,1. Антенна принимает активный характер. Что бы понять до конца, как же нужно настраивать эту антенну, нужно подробнее изучить ее теорию и принцип действия диполя Тесла.

Рассмотрим принцип действия диполя Тесла.

Анализируя работу такой антенны, нужно рассматривать ее с разных позиций, как:

1. Работа последовательного колебательного контура (ПКК) со стороны генератора;

2. Питание контура и работа излучателя;

3. Работа емкостного излучателя со стороны среды.

1. Работа последовательного колебательного контура (ПКК) со стороны генератора.

На рис.2а изображена эквивалентная схема последовательного резонансного контура с учетом омических потерь Rк, подключенного к идеальному генератору гармонического напряжения с амплитудой U. Очевидно, что на резонансной частоте, когда величины реактивных сопротивлений катушки XL и конденсатора -ХC равны по модулю, реактивная величина обращается в ноль, но фазы их противоположны. Действительно, напряжение на катушке UL опережает ток на 90°, а напряжение на конденсаторе UC отстает от тока на 90°.

Ясно, что между этими напряжениями сдвиг фаз равен 180° (Рис.2б). Следовательно, сопротивление в цепи чисто активное, а ток в цепи определятся отношением амплитуды напряжения генератора к сопротивлению омических потерь: I= U/r. При этом на катушке и на конденсаторе, в которых запасена реактивная электроэнергия, падает одинаковое напряжение UL=UC=I|XL|=I|-XC|.

Резонанс в последовательном колебательном контуре принято называть резонансом напряжений. Резонансной частотой последовательного колебательного контура называют такую частоту, на которой сопротивление контура имеет чисто активный (резистивный) характер.

На (рис.2в) изображен график изменения полного сопротивления контура Z и тока Iконт. при изменении частоты генератора f. Таким образом, напряжение генератора U равно падению напряжения на активном сопротивлении Rк.

При резонансе напряжений, ток в контуре увеличивается. На индуктивном и емкостном сопротивлениях создается высокое напряжение, значительно превышающее напряжение генератора.

И действительно, если к контуру приложить напряжение U =100В, то напряжение на

пластинах излучателя U2 с учетом добротности контура Q=26 будет выглядеть согласно

следующей формуле: U2 = Q * U, где U напряжение на входе контура.

Согласно скромным расчетам U2 может составлять 2600В!

При расстройке контура выше или ниже по частоте на уровне 0,707, фазы отличаются друг от друга на 45 градусов, что часто применяется в фазоинверторах многих электронных устройств. Данное свойство так же используется для точной настройки LC- элементов и совмещения по фазе напряжения и тока в диполе Тесла.

2. Питание контура и работа излучателя.

Мы знаем, что диполь Тесла это последовательный колебательный контур (ПКК), где емкость

С является открытым элементом связи со средой, участвующем в излучении. Индуктивность L

участвует только в резонансе (рис. 3а). Кроме того, ее участие в излучении категорически

неприемлемо, т.к. мы знаем, что напряжение на индуктивности противофазно на 180 градусов

напряжению емкости образованного контура.

 Но напряжение, приложенное к пластинам излучателя Uc (зеленая кривая,  см. Рис.3б), это еще не напряженность поля среды вокруг излучателя.
Напряженность  поля  излучения  Ec,  сосредоточенная  в  электрическом  поле  излучателя,  без учета расстояния между пластинами равна:  

Ec= (CU2/2) - EL, где: С — ёмкость конденсатора.
                                                           U — максимальное значение напряжения  
                                                           на пластинах конденсатора.
                                                           ЕL – напряженность поля излучения катушкой     индуктивности.
 
      Из приведенной формулы ясно, что напряженность поля среды Ес в данной антенне прямо пропорционально  емкости  открытого  конденсатора  умноженное  на  квадрат  приложенного напряжения, минус напряженность противофазного поля EL (рис.3б). Напряжение емкостного излучателя  антенны  может  составлять  десятки  и  сотни  киловольт,  что  немаловажно  для рассматриваемого  излучателя.  Здесь  прослеживается  полное  подтверждение  работы резонансного  трансформатора  Тесла  как  антенны,  ведь  вокруг  излучателя  трансформатора Тесла  наблюдаются  нимбы  и  коронарное  свечение. Особенно  это  наблюдается  при  большой подводимой  мощности  или  очень  маленьких  размеров  диполя  Тесла  по  отношению  к  длине волны. Подобное  свечение вокруг излучателя диполя Тесла  создаются за счет  содержания в земной  атмосфере  газов,  способствующих  этому, ровно  как  свечение  газа  в неоновой лампе при напряжении между электродами всего в 50-60 В.  
      Исходя  из  теории  работы  последовательного  колебательного  контура,  размещение  и конструкция катушки индуктивности  L в конструктиве Т. Харда играет не маловажную роль.
Если разместить ее между электродами излучателя C (рис.4а), а энергия излучения катушки L противофазна энергии излучения емкостного излучателя C, то общая энергия излучения будет вычитаться, а при развитой одновитковой катушке будет  стремиться к нулю. Противофазная напряженность  EL   показана  на  графике,  см.  рис.3б  красной  линией.  По  этому  катушку индуктивности  строят  с  максимальным  применением  мероприятий  по  устранению  ее излучения.  Размещение  катушки  индуктивности  L  за  апертурой  излучателя  C,  дает  более положительные результаты (рис.4б), что так же отмечено на графике рис.3б синей линией.

Значительное устранение влияния катушки индуктивности на излучатель возможно введением в центр апертуры излучения противофазной катушки индуктивности L пр.ф. (рис.4в) или катушки фазовой компенсации. Обычно эта катушка составляет четвертую часть витков катушки L. Так сделал Тед Хард (катушка L2, рис.1) в предложенной им конструкции ЕН- антенны.

3. Работа емкостного излучателя со стороны среды.

И так, мы имеем ПКК с емкостным излучателем, в который необходимо вкладывать максимальную энергию излучения. Потери на сопротивлении среды Rср. это потери на излучение. При идеальной настройке ПКК в резонанс напряжений, реактивные элементы становятся равны друг другу. Токи и напряжения в цепи приобретают характер как на графике рис.2б.

Поскольку индуктивность искусственным путем не должна участвовать в излучении, далее в графиках мы будем рассматривать только работу емкостного излучателя. Размеры излучателя по отношению к длине волны и элементы реактивного характера настолько малы, что ими можно пренебречь и излучатель можно рассматривать как активный элемент, имеющий связь со средой. По этому при появлении на клеммах излучателя потенциала Uc, ток смещения Iсм. в среде появляется без задержки по фазе, как это происходит в диполе Герца.

В силу вступают законы электромагнитной волны по Максвеллу, где каждый электрический ток в среде вызывает сопряженное электромагнитное поле (рис.5). С этого момента можно дать определение емкостному диполю, как диполю сопряженных полей (ДСП) и поставить знак равенства между диполем Тесла и ДСП! Но амплитуда Iсм. еще мала, т.к. ток контура Iк. опережает ток смещения на 90 градусов. Здесь процесс настройки ДСП еще не завершен, т.к. распределение мощностей не достигнуто до необходимого уровня, ровно как не достигнуто максимальное излучение. Используя возможность фазирования контура методом настройки LC–элементов, необходимо настроить контур так, что бы он приобретал емкостной характер (осторожно сдвигая резонанс вниз по частоте), а фаза Ес и Iсм. максимально приближались к фазе тока контура Iк.

Рассматривая задачу настройки диполя Тесла на максимальное излучение, можно подойти к

этому вопросу тремя путями:

- настройкой катушкой индуктивности;

- настройкой емкостью излучателя;

- изменением частоты генератора.

Используя любой из этих путей или решая эту задачу комплексно, напряжение U0 на излучателе согласно векторной диаграмме, см. Рис.6. резко увеличивается, а вместе с ней и напряженность поля Ес по графику, рис.6.

Благодаря этому в среде между элементами излучателя диполя Тесла создаются мощное синфазное электромагнитное ЕН поле. Этот процесс можно считать завершающей фазой настройки диполя, если не учитывать компенсацию емкостного характера антенны индуктивностью L3, см. Рис.1. Здесь поля взаимно перпендикулярны и синфазны уже в ближней зоне антенны (рис.7).

Этот тип антенны имеет небольшую емкость и достаточно большое L/C соотношение. Мощность излучения такой антенны в непосредственной близости выше диполя Герца примерно на 30 дб и являются сосредоточенной. В дальней зоне общая излучаемая мощность антенны, должна быть такой же, как у диполя Герца. Подобное явление на уровне волновой теории можно сравнить с осветительными лампами. К примеру, лампу мощностью 40 Вт можно считать как излучатель с концентрированным полем. Ее можно приравнять к диполю Тесла. В свою очередь длинную гирлянду с той же излучаемой мощностью, где каждая из ста ламп излучает всего по 0,4 Вт, можно приравнять к диполю Герца, и здесь нет ни каких противоречий.

В антенне, разработанной Тедом Хардом, уровень излучения чуть ниже, чем у диполя Герца. Это связано с тем, что емкостной излучатель еще не до конца исчерпал своих конструктивных возможностей, но имеет большую перспективу в своем развитии.

Подводя итог, мы можем сказать, что емкостной излучатель диполя Тесла, создает вокруг себя мощное и концентрированное электромагнитное излучение. Диполь Тесла обладает особенностью накопления энергии, что характерно последовательному LC- контуру, где суммарное выходное напряжение значительно превосходит входное, что наглядно видно по результатам простых расчетов. Данное свойство давно практикуют в промышленных радио-устройствах с большим входным сопротивлением. Таким образом, мы можем сделать следующий вывод:

Диполь Тесла — это открытый колебательный контур, где емкость - С, это конденсатор, который является открытым элементом (в виде сфер, конусов или цилиндров), осуществляющим связь со средой. Индуктивность L является лишь резонансным элементом, не участвующим в излучении. Это диполь сопряженных полей (ДСП).

Заключение.

На практике, вплоть до 50-60х годов прошлого столетия, такие антенны применялись в войсковой радиосвязи многих развитых стран мира (СССР, США, ФРГ, Франции, и Великобритании) и по непонятным причинам были забыты. Чаще всего они использовались как антенны зенитного излучения (АЗИ) на мобильных объектах КВ радиосвязи и кое - где их можно встретить в службах обеспечения связи гражданских аэропортов в секторе списанного оборудования, и это не блеф. Особенно запоминаемым был тот факт, когда подобную антеннууспешно применял для своих радиообменов оператор незаконно действующего передатчика (НДП) на юге Тюменской области с позывным радиосигнала «Катерина» в 1978-93 годах.

ДСП может быть использован, как временная антенна городского радиолюбителя с ограниченным бюджетом или возможностями. Антенна для туризма и экспедиций. Антенна имеет принцип работы, основанный на классической теории, но требует некоторой теоретической подготовки.

Дуэт из двух и более одинаковых антенн с легкостью может быть преобразован в направленную антенную систему, но питание отдельных элементов его должно быть только активным. Для увеличения эффективности излучающих элементов, стоит обратить свой взор на статический излучатель Чижевского и все встанет на свои места. В обиходе автора статьи, эта антенна имеет название «Кактус». ДСП только технологически сложнее диполя Герца, но значительно меньше его по размерам. Это не кусок провода, который можно отмерять рулеткой и забросить на ближайший высоко стоящий объект. Это хорошо выверенный четырехполюсник с LC элементами со стороны фидера и С-излучатель со стороны среды. В связи с выше сказанным, диполь Тесла по праву занимает одну нишу с диполем Герца, но условия их применения разнятся, как использование разных инструментов, предназначенных для выполнения одной и той же задачи, - где-то требуется использовать острый топор, а где-то ножовку…

73! UA9LBG / «Радио-Вектор-Тюмень» - Сушко Сергей.

Статья взята с сайта QRZ.RU

Основные сведения об антенне

Основы антенны

Приступим сразу к изучению антенн и Основы антенн . Предположим, однажды вы идете по улица и добрый, но нетерпеливый человек подбегает и просит сконструировать антенну для них. «Конечно», вы быстро отвечаете, добавляя «какая желаемая частота, усиление, ширина полосы пропускания, сопротивление и поляризация? "

Или, возможно, вы никогда не слышали (или немного устали) о вышеуказанных параметрах.Что ж, вы пришли в нужное место. Прежде чем мы сможем разработать антенну или обсудить типы антенн, мы должен понимать основы антенн, которые являются основными параметрами которые характеризуют антенну.

Так что давайте чему-нибудь научимся. Мы начнем с частоты и рассмотрим диаграммы направленности, направленность и усиление. и в конце концов объясним, почему излучают антенны. Забегайте вперед, если это вам уже знакомо.

Частота Основы синусоид (синусоидальные и косинусоидальные волны), длины волны, частоты и скорости света.Более подробная информация о частотах

Обсуждение того, как все формы волны во Вселенной состоят из суммы синусоид (простых волн). Это помогает объяснить почему в теории антенн мы всегда обсуждаем длину волны и частоту независимо от того, какой сигнал (информацию) мы хотим передать.

Полосы частот Ни одно обсуждение основ антенн не будет полным без реального списка частотных диапазонов. Диаграмма излучения

Диаграмма направленности антенны определяется на этой странице.У нас есть 3D графики реальной антенны диаграммы направленности, с обсуждением изотропных, ненаправленных и направленных диаграмм направленности. Диаграммы направленности имеют первостепенное значение при обсуждении основ антенн.

Полевые регионы

Введение в антенны продолжается обсуждением полевых регионов. Дальнее поле, ближнее поле и области Френеля для антенны.

Направленность

Направленность - это основа антенн. Это мера того, насколько «направлена» диаграмма направленности антенны.

Эффективность антенны

Эффективность антенны - это мера того, сколько энергии излучает антенна относительно входная мощность антенны.

Усиление антенны

Коэффициент усиления антенны - это мера мощности, излучаемой в определенном направлении (обычно в пиковом направлении излучения).

Ширина луча и боковые лепестки

Диаграмма направленности антенны в дальней зоне часто характеризуется шириной луча и уровни боковых лепестков. Это введение в антенны иллюстрирует это на примере.

Импеданс

Импеданс антенны представлен как отношение напряжения к току на выводах антенны. Представлены низко- и высокочастотные модели линий электропередачи. Основы антенны теория требует, чтобы антенна была "согласована по сопротивлению" линии передачи или антенне. не будет излучать. Понятие КСВН вводится как мера того, насколько хорошо согласована антенна.

Пропускная способность

Полоса пропускания антенны - это диапазон частот, в котором она излучает.Пропускную способность можно определять по-разному; эта страница представляет собой введение в антенну пропускная способность.

Поляризация волн

Все плоские электромагнитные волны имеют связанную поляризацию. Концепции антенн Linear, Circular и эллиптическая поляризация.

Поляризация антенн

Антенны также классифицируются по их поляризации; это определяет тип поляризации плоской волны антенна наиболее чувствительна к. Это фундаментальная концепция антенны.

Эффективная апертура

Эффективная апертура - это базовая концепция антенны, которая является мерой мощности, захваченной антенной. от плоской волны. Эффективную апертуру можно выразить как функцию усиления антенны и интересующая длина волны.

Уравнение передачи Фрииса

Формула передачи Фрииса - это самое фундаментальное уравнение теории антенн. Это уравнение связывает мощность передачи, усиление антенны, расстояние и длину волны с принимаемой мощностью. Эта страница обязательно к прочтению для тех, кто интересуется теорией антенн.

Температура антенны

Температура антенны - это свойство антенны и окружающей среды, в которой она работает. Это мера шума, принимаемого антенной из-за теплового (или температурного) воздействия.

Почему излучают антенны?

Раздел с основными сведениями об антеннах завершается обсуждением вопроса о том, почему антенны излучают. Идея здесь в том, чтобы объяснить физические концепции, которые производят излучение, в терминах электронов, движущихся по проводу.


После завершения изучения основ антенн, следующий шаг в понимании теории антенн. перейти к страница типов антенн, где обсуждаются основные типы антенн.Вы обнаружите, что понимание вышеуказанных концепций важно для понимания реальных антенн.

Обзор конструкции антенны - документация коптера

Эта статья представляет собой обзор основных принципов конструкция антенны. Конструкция антенны является важным фактором при использовании БПЛА над расширенный диапазон и места, где есть препятствия для обзора. Пока это не непосредственно связанные с отслеживанием антенн / автопилотами, это может быть полезно для некоторых читателей.

Основы антенны

Когда мы говорим об антенном излучении, оно также включает обратное, что То есть антенна «собирает» излучаемую энергию.

Любой кусок провода будет излучать энергию при подключении к источнику ВЧ ( Ваш передатчик или приемник). Как ХОРОШО излучает то, что применяется энергия зависит только от двух факторов:

  • Что антенна резонирует на той же частоте, что и радио сигнал подан и

  • Что точка питания антенны согласована с импедансом прикрепленный источник энергии передатчика.

    Совет

    Максимальная передача энергии между источником и нагрузкой (антенной)

    возникает ТОЛЬКО при равенстве импеданса нагрузки и источника.

Насколько хорошо антенна излучает эту энергию в любом или во всех направлениях, если вышеуказанные условия выполняются, тогда зависит только от антенны дизайн, форма или стиль. Например:

  • Простой вертикальный излучатель 1/4 волны будет излучать в форме пончика рисунок во всем направлении компаса, с малой энергией вверх и вниз, в направлении антенного элемента.
  • С другой стороны, антенна типа яги (например, ваш VHF или UHF TV антенна) фокусирует энергию в одном направлении, как фонарь.

Антенны без усиления:

  • Они фокусируют энергию в большей или меньшей степени в направлении дизайна, но делают это, отбирая энергию у других излучающих направления.
  • Ваш фонарик излучает больше света через торец объектива, при этом ничего не выходит за пределы задняя часть.
  • Если снять отражатель из-за лампы фонарика, свет погаснет. излучается во всех направлениях, всенаправленно, но намного слабее любая точка дальше сфокусированного луча.

Излучение антенны поляризованное

То есть излучаемая электромагнитная волна имеет чистую поляризацию самолет.Обычно это либо линейное, либо круговое (эллиптическое поляризация также обнаружена, но это просто смесь двух других типы)

  • Вертикальная антенна 1/4 волны излучает линейно, с вертикальным поляризация. Если положить его на бок, он будет излучать горизонтально поляризация.
  • Спиральная антенна (выглядит как катушка с проволокой, намотанной на винт. мода) наматывается по часовой стрелке при взгляде сзади будет излучать круговая поляризация по часовой стрелке и наоборот.

Для приема максимальной энергии передающая и приемная антенны должны быть одинаково поляризованы.

  • Значительная потеря сигнала (около 30 дБ, хотя теоретическая потеря бесконечна), если попытаться получить сигнал с горизонтальной поляризацией и антенной с вертикальной поляризацией.
  • Точно так же огромные потери возникают при попытке получить циркулярное сообщение. поляризованный сигнал с антенной противоположного кругового направления.
  • Странно то, что потери между антенной составляют всего 3 дБ. это поляризованный по кругу и линейный.

Вы бы использовали круговую поляризацию, если:

  • Если две рассматриваемые антенны нельзя заставить поддерживать одинаковые отношения, такие как один в качки, катящийся самолет, то там были бы неприемлемыми потерями сигнала, так как самолет кренится и смолы.
  • Таким образом, вы можете использовать вертикаль на самолете, а спиральную или турникет или аналогичный в наземном сегменте.
  • Таким образом, вы испытаете только максимальную потерю в 3 дБ. ( все при условии хорошей прямой видимости).
  • Или вы могли бы вернуть потерю 3 дБ, установив аналогичный круговой поляризованная антенна на самолете, сочетающая лучшее из обоих миров.
  • Но на самом деле вы получите больше, если круговая поляризация при оба конца.

Сначала предположим, что две антенны - простые вертикальные монополи, излучение вертикально поляризованных сигналов.

  • Когда вы летите, в аэроклубе и т. Д., Вы, вероятно, находитесь рядом некоторые металлоконструкции, «вешалка», автомобили и другие транспортные средства и т. д.
  • Все эти структуры отражают ту же энергию, которую вы пытаетесь Получать.
  • Кроме того, когда самолет низко и далеко, RF передается антенна кондиционера следует по двум путям к вашему приемнику - один напрямую, и один через отражение от земли, где-то посередине между вами и кондиционер.
  • Что происходит с отраженной волной, так это то, что поляризация изменились непредсказуемым образом.
  • Ваш приемник (и антенна) не знает и не заботится о том, где энергия исходит от, поэтому он также получает эту отраженную энергию.
  • Это множество полученных волн конструктивно складываются и разрушительно с основной принятой волной, вызывая большие, короткие длительность, пропадание сигнала - своего рода "дрожание" сигнала.

Однако, если обе антенны имеют круговую поляризацию, картина будет довольно разные:

  • Когда форма волны круговой поляризации отражается, она ПЕРЕВОДИТ поляризация.
  • Когда этот обратно поляризованный сигнал достигает вашей приемной антенны он в значительной степени отвергается и сильно ослабляется, поэтому мешает минимально с основным принимаемым сигналом.

Проблемы с резонансом и согласованием

  • Самые простые линейные антенны имеют монопольную или дипольную форму.

    • Одиночный монополь (например, 1/4 волны по вертикали) или одиночный диполь будет излучать только линейную поляризацию.
  • Любая антенна является резонансной только тогда, когда она точно правильной длины AT частота работы.

    • (это не относится к классу широкополосных антенн, например спиральная антенна и др.
    • Спираль легко покрывает окатку с хорошими характеристиками).
  • В резонансе антенна покажет свою характеристическую точку питания импеданс.

    • Импеданс точки питания выражается двумя членами, чистым резистивная часть и реактивная (оператор j) часть.
  • Полное сопротивление оконечных устройств большинства передатчиков и приемников 50 Ом резистивное, или очень близко к этому.

    • Разумеется, антенна также должна быть резистивной 50 Ом. иметь максимальную передачу энергии.
    • Однако ни одна из антенн не так обязательна, поэтому мы должны сделать соответствие некоторой точки питания критериям.
  • Вертикальный монополь на 1/4 волны над землей имеет резистивную подачу точка около 75 Ом.

    • Полуволновой диполь составляет около 72 Ом.
    • Как и в случае резисторов, размещение двух диполей параллельно, как в Турникет IBcrazy приведет к сопротивлению точки питания 35 Ом.
  • Источник 75 Ом, подключенный к коаксиальному кабелю 50 Ом и передатчику, будет иметь КСВ 1,5: 1 (отношение выходной мощности к отраженной).

    • КСВ 1,5: 1 означает, что примерно 3% мощности вашего передатчика не излучаемые: (30 милливатт для передатчика мощностью 1 ватт).
    • Это не так уж и плохо, и мы можем жить с КСВ 1,5: 1 в большинстве случаи.
  • Антенна турникета представляет собой пару скрещенных диполей, поданных на 90 градусов из фазы друг с другом, тем самым создавая круговую поляризацию.

    • НЕЛЬЗЯ просто подключить диполь параллельно коаксиальному кабелю. точка подачи хотя.
    • Помимо уменьшения вдвое импеданса (которое мы решили, что мы можем жить с) диаграмма направленности и поляризация антенны будут полностью разрушаться из-за нежелательного излучения коаксиального кабеля.
    • Радиочастотная энергия в точке подключения диполя "просачивается" и токи затем текут по внешнему экрану коаксиального кабеля.
    • Как упоминалось ранее, любой кусок провода будет излучать радиочастотную энергию, и поэтому коаксиальный кабель излучает эту энергию, и излучение снова добавляет конструктивно и разрушительно с основным излучением антенны, вызывает полное искажение и нулевые сигналы в шаблоне.
    • НЕОБХОДИМО предотвратить излучение коаксиального кабеля.
  • Это делается с помощью трансформатора Balun . - который является аббревиатура от « Bal и сбалансированный трансформатор Un ».

  • Диполь - это уравновешенный прибор - он электрически равен по каждому элемент наружу от точки питания. Следовательно, требуется, чтобы точка питания должна быть сбалансирована.

    • Коаксиальный кабель представляет собой симметричный фидер - экран находится на земле потенциал, а внутреннее ядро ​​несет энергию.
    • Это эффективно (немного упрощая) соединяет один Половина диполя к «живому» сердечнику, а другая половина к «земле» дисбаланс диполя.
    • Это вызывает токи, протекающие по внешнему экрану коаксиального кабеля, и искажение диаграммы направленности диполя.
  • Балуны могут быть построены из коаксиального кабеля, но точность требуется в длине коаксиального кабеля (обычно они длины кратны 1/4 длины волны) очень критично, особенно в диапазоне ГГц - 0.5мм может иметь большой эффект.

  • Турникет не новый - ему от 50 до 60 лет, и он хорошо исследованы и опубликованы.

    • До диапазона VHF и нижнего UHF, коаксиальный балун, со встроенным трансформатор линии передачи согласования импеданса, эти строки:

  • Для более высоких микроволновых частот версия сантехнического типа больше подходящее.

  • Балун и подающий фитинг состоят из внешней и внутренней трубки.

    • Соотношение диаметров D / d выбрано для получения желаемого сопротивление:
  • D / d = 1,86 для 75 Ом и 1,5 для 50 Ом.

  • Обычно длина внешней трубки составляет около 8 мм для использования на частоте 2,4 ГГц.

  • Чтобы получить круговую поляризацию, я упомянул, что два диполь должен подаваться на 90 градусов друг от друга (фазовая квадратура).

  • Это можно сделать, как в версии коаксиального балуна выше (вставив дополнительная длина 1/4 волны коаксиального кабеля в опоре к одному диполю дает дополнительную длина волны 90 градусов).

  • Или этого можно добиться, немного удлинив один элемент ( становится более индуктивным) и укорачивая другой (становится более емкостный) - это также вводит требуемую разность фаз между элементами.

  • Это видно на изображениях выше:

    • Один элемент обычно имеет длину волны 0,21 на половину, а другой - около 0,25 длины волны.

    • Один короткий и один длинный элемент проникают во внешнюю трубу и подключен к внутренней трубке.

    • В то время как противоположная пара элементов подключается только к внешняя трубка.

    • Наружная трубка разделена или имеет паз (паз шириной 0,5 мм). Слот составляет примерно 0,23 длины волны.

  • Соотношение длины между двумя диполями имеет решающее значение.

    • Обычно это измеряется анализатором цепей и сопротивление подачи каждого элемента установлено, чтобы сказать R + j45 Ом (более длинное диполь), а другой - на R-j45 Ом.
    • Это даст правильное фазовое соотношение между элементами.
    • Отклонение на половину мм может иметь большой эффект, антенну на посредственную ..
  • На последнем изображении выше показана тефлоновая трубка.

    • Вставляется в трубку снизу и плотно прилегает внутрь внешнюю трубку и над внутренней трубкой.
    • Затем его перемещают вверх и вниз, чтобы отрегулировать "R" часть R + -jX, до матча хорошие 50 Ом.
    • Это не влияет на диаграмму направленности антенны или характеристики.
    • Получение согласования импеданса 50 Ом может быть выполнено путем обрезки длины элементов, в то же время разрушая антенну диаграмма направленности и округлость.
  • А потому это не так просто сделать дома, и поэтому «Хобби» Варианты Кинга и других, продаваемые повсюду, в основном представляют собой мусор.

    • С ними вы, вероятно, достигнете дальности в несколько километров.
      • Помните, любой старый кусок провода будет излучать.
      • Я легко пробегаю 15 км с 500 милливаттами на 2.4GHz с использованием двух балун с разрезной оболочкой, правильно подобранный и обрезанный, скрещенный диполи ..
  • Для заинтересованных:

  • Ссылки - RSGB VHF / UHF Manual - page 8.45

  • Современный дизайн антенны - страница 255

  • Вот несколько изображений моего балуна с разъемной оболочкой и скрещенных диполей .

    Перекрещенные диполи балуна с разъемной оболочкой

Общие сведения о дБ, ваттах и ​​дБм

Ватт (Вт) является стандартным Единица СИ для измерения мощности.

Децибел (дБ) - это логарифмическое отношение, которое можно использовать для описания нелинейного различия между значениями мощности сигнала в диапазоне (положительное или отрицательная разница означает усиление или потерю сигнала). Например, вы можете использовать отрицательное значение в дБ для описания нелинейной скорости потеря сигнала при его прохождении через проводящую среду. дБ единица измерения основана на журнале 10 (функция «Журнал» научного калькулятора). дБм - это сокращение от коэффициент мощности в децибелах (дБ) измеренной мощности относительно одной милливатт (мВт).([отношение в дБм] / 10)) / 1000

Для расчета мощности, выраженной в дБ или дБм, можно использовать простое сложение и вычитание. Например, рассмотрим радиоприемник мощностью 60 мВт, который подключается к антенне с усилением 14 дБи с помощью 7-метрового кабеля (затухание 25 дБ на 100 м). Мы можем рассчитать выходную мощность, как показано:

TX_Power = 60 мВт = 0,06 Вт = 17,78 дБм (с использованием преобразований выше)

Cable_Loss = 25 дБ / 100 м = 0.25 дБ на метр * 7 метров = 1,75 дБ

Antenna_Gain = 14dBi

Output_Power = TX_Power - Cable_Loss + Antenna_Gain

Выходная мощность = 17,78 - 1,75 + 14 = 30,03 дБ = 1 Вт (с использованием приведенных выше преобразований)

Антенны Прямые | Инструмент для поиска и отображения ТВ-передатчиков

Наш картографический инструмент позволит вам увидеть телевизионные передатчики в вашем районе.Используя этот инструмент, вы увидите шаблоны радиуса, показывающие расстояние покрытия между вашим местоположением и вышками вещания. Башни показаны черными маркерами на карте, и вы можете щелкнуть каждую башню, чтобы увидеть филиал, диапазон, широту, долготу и направление каждого передатчика. Некоторые переменные, не связанные с характеристиками антенн, могут влиять на прием, например, местность, высокие здания и деревья. Позвоните в нашу группу связи или пообщайтесь с нами в Интернете, если вам нужна помощь в выборе лучшей телевизионной антенны для вашего местоположения.

Приложение "Antenna Point"

Найдите лучшее направление, чтобы навести антенну HDTV с нашим НОВЫМ приложением!

Советы по инструменту обнаружения передатчика

  1. Проверьте, транслируются ли цифровые каналы в вашем регионе в диапазоне UHF или VHF. Посмотрите на заголовок столбца, выделенный темно-синим цветом для UHF или VHF. Если партнерские каналы предназначены для высокочастотных УКВ-станций (каналы 7–13), вам понадобится УКВ-антенна.Ознакомьтесь с нашими антеннами ClearStream 1MAX, ClearStream 2MAX или ClearStream 4MAX HDTV в зависимости от их диапазона. Для UHF (каналы 14–51) вы получите кристально чистый прием с любой из наших антенн.
  2. Определите, как далеко ваша антенна будет находиться от передатчиков. Используйте направление, указанное в результатах ниже, и компас, чтобы направить антенну на башни. Выбранная вами антенна должна быть основана на вышке, расположенной дальше всего от вашего местоположения.
  3. Вам может потребоваться однонаправленная или разнонаправленная антенна.В некоторых городах, таких как Нью-Йорк, Чикаго и Лос-Анджелес, все станции вещают из одного центрального района; Эмпайр-стейт-билдинг и GE Buildings в Нью-Йорке, Sears Tower или Hancock Building в центре Чикаго и Mt. Уилсон в Лос-Анджелесе. В других городах, таких как Сент-Луис, передатчики разбросаны по всему городу. Отметьте черные маркеры на карте, и если все желаемые вами станции передают из одной области или в пределах 20 ° друг от друга, вы можете использовать однонаправленную антенну: обратите внимание на однонаправленную антенну дальнего действия Element.Если передатчики расположены более чем на 20 ° друг от друга, лучше всего использовать разнонаправленную антенну. Все наши антенны показывают, являются ли они однонаправленными или разнонаправленными.
Антенна

- Kerbal Space Program Wiki

Антенны позволяют установить связь с Космическим центром Kerbal, если он развернут. В версии 0.22 антенны позволяют возвращать научные данные из космоса без необходимости возвращать корабль на Кербине. Версия 1.2 добавила требование к антеннам для управления беспилотными транспортными средствами за пределами указанного радиуса Кербина.В предыдущих версиях такие моды, как RemoteTech или Antenna Range, добавляли к ним функциональность.

В версиях до 0.22 антенны нельзя было убрать, и они не работали в основной игре. Ошибка могла втягивать их, когда корабль был доступен со Станции слежения, за счет нарушения возможности их повторного развертывания.

Пакетов

Когда антенна передает данные в центр исследований и разработок, она потребляет определенное количество электрического заряда для каждого пакета данных.Передача приостанавливается, если имеется недостаточный электрический заряд, и автоматически возобновляется после накопления достаточной запасенной мощности. Направление и расстояние, а также видимость объекта, между которыми нет планет или лун, никак не влияют на передачу.

Недвижимость

Каждая антенна имеет три свойства передачи: размер пакета (Mits / пакет), продолжительность (с / пакет) и требуемую энергию (⚡ / пакет). Размеры пакетов: 1 Mit для релейной антенны RA-2, 3 MIT для прямой антенны HG-55 и 2 MIT для всех остальных стандартных антенн.Передачи группируют данные в целое количество пакетов, поэтому последний пакет может быть использован не полностью. Общее время передачи и требуемая энергия могут быть определены на основе этих свойств. Например, рассмотрим исследование материалов (25 Мит), переданное через Антенну Коммунотрона 16 (2 Мит / пакет, 0,6 с / пакет, 6 мк / пакет). Передача будет 13 пакетов и потреблять 78 центов за 7,8 секунды.

Трансмиссия

Когда кнопка передачи нажимается во время просмотра результатов эксперимента, антенна автоматически развертывается для выполнения передачи, а затем убирается после завершения.Если для инициирования передачи используется собственная команда меню антенны, вызываемая щелчком правой кнопкой мыши, она попытается немедленно передать все данные, хранящиеся во всех научных модулях корабля. Прерывание любой передачи научных данных уничтожит все оставшиеся данные, которые должны были быть отправлены. [ уточнить ] Никакого предупреждения по этому поводу не будет.

Когда используется кнопка Transmit и доступно несколько антенн, игра выбирает лучшую

Добро пожаловать в Procell - производитель антенн

Pro-cell Co., Ltd была основана в 1995 году для производства и разработки беспроводных компонентов. На начальном этапе мы сконцентрировались на производстве антенн GSM. Благодаря постоянным усилиям и накопленному за последние 17 лет опыту, теперь у нас есть антенны и детали более 1000 наименований с диапазоном частот до 6 ГГц, как показано ниже:
По заявкам:

  1. Коммерческие - RFID, GSM / UMTS / GPRS / LTE, WLAN, Wi-Fi, Wi-Max, PMR и Tetra и т. Д.
  2. Спутник - данные о погоде, видео, GPS и спутниковый телефон.
  3. Безопасность - данные, видеосвязь, телеметрия в реальном времени и базовая станция.
  4. Военные - наземная радиосвязь, WLAN и канал передачи данных.

Наши антенны широко используются в сетях WLAN, телекоммуникациях, безопасности беспроводных сетей, военных, промышленной беспроводной передаче данных, медицинском оборудовании, научных экспериментах, управлении движением и аудио / видео.

Беспроводные системы применяются во все новых и новых областях, поэтому мы продолжаем разрабатывать новые изделия, чтобы удовлетворить рыночный спрос наших клиентов.
По типам антенн:

  1. Наружная антенна с высоким коэффициентом усиления - панельного типа, всенаправленного, секторного, типа Яги и сеточного типа от 144 МГц до 6 ГГц.
  2. Комнатная антенна - резинового типа, короткого типа, встроенная антенна на печатной плате, PIFA и другие направленные антенны.

Помимо стандартных антенн, мы также настраиваем антенны для клиентов. Мы приветствуем проекты ODM / OEM! А еще у нас есть различные виды упаковки для розницы на ваш выбор. Мы уверены, что сможем удовлетворить ваши требования благодаря нашему опыту в отделе исследований и разработок, производственной линии, контролю качества и стандартном измерительном оборудовании, таком как камера, программное обеспечение и несколько стандартных антенн. Наша главная цель - максимальное удовлетворение потребностей наших клиентов! Попробуйте, и вы останетесь довольны!

ООО «

LZ Antennas».- специализируется на производстве антенн.

LZ Antennas Ltd. - специализируется на производстве антенн.

LZ Antennas Ltd. специализируется на производстве антенн и электронных устройств на заказ.
Мы гордимся нашими высококачественными и прочными антеннами YAGI. Антенна
LZ была создана для обеспечения качества, позволяющего применять "передовые технологии" при производстве оборудования высокочастотной связи.Основатель Георгий Георгиев сыграл важную роль в развитии любительского радио в Болгарии и имеет более чем 20-летний опыт работы в области радиолюбительства.
На протяжении всей нашей торговой истории мы гарантируем, что наши навыки и услуги изменились вместе с быстро меняющимися требованиями рынка. Наше видение заключается в постепенном выходе на новые потребительские рынки и технологии.

Заказ и оплата
В настоящее время мы принимаем оплату только банковским переводом.Пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону, электронной почте или факсу для получения подробной информации. Гарантия
Мы гарантируем, что наши продукты не имеют дефектов материалов и изготовления. Любые повреждения, возникшие в результате нормального использования продукта и из-за дефектных материалов или изготовления, будут отремонтированы или поврежденная часть заменена бесплатно в течение двух (2) лет с даты поставки. Эта гарантия распространяется только на первоначального владельца, зарегистрированного в гарантийном талоне.Гарантия не распространяется на любые товары, которые были отремонтированы неуполномоченной стороной, подделаны или использовались неправильно.
Политика возврата
Все возвращенные товары должны быть в новом, неиспользованном состоянии и в оригинальных обложках. Кредит не будет предоставлен на возвращенные товары, если они были собраны, маркированы, изменены или неправильно использовались. Никакие возвраты не принимаются по истечении 30 дней с даты выставления счета. За возвращенные заказы может взиматься комиссия за возврат в размере до 20%, и мы оставляем за собой право проверять возвращенные товары и корректировать кредит в соответствии с состоянием товаров.Пожалуйста, не забудьте вернуть любой ценный предмет должным образом застрахованным. Любой возврат будет предоставлен в качестве кредита компании.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *