Петлевая антенна. Магнитная петлевая антенна: особенности конструкции и применения

Что такое магнитная петлевая антенна. Как устроена магнитная петлевая антенна. Для чего используются магнитные петлевые антенны. Какие преимущества имеют магнитные петлевые антенны перед другими типами антенн. Как настроить магнитную петлевую антенну.

Что представляет собой магнитная петлевая антенна

Магнитная петлевая антенна — это особый тип антенны, который улавливает магнитную составляющую электромагнитного поля. Основными элементами такой антенны являются:

• Петля из проводника (обычно медной трубки)
• Переменный конденсатор для настройки
• Система связи с приемопередатчиком

В отличие от обычных антенн, реагирующих на электрическую составляющую поля, магнитные петлевые антенны обладают рядом уникальных свойств и преимуществ.

Особенности конструкции магнитной петлевой антенны

Основу конструкции магнитной петлевой антенны составляет замкнутый проводящий контур — петля. Как правило, она изготавливается из медной трубки диаметром 10-20 мм. Диаметр самой петли обычно составляет 0.5-2 метра.

Ключевым элементом является переменный конденсатор, подключенный параллельно петле. Он позволяет настраивать антенну на нужную частоту. Емкость конденсатора может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен пикофарад.

Для связи с приемопередатчиком используется отдельная маленькая петля или индуктивная катушка. Это обеспечивает оптимальное согласование антенны с нагрузкой.

Принцип работы магнитной петлевой антенны

Принцип работы магнитной петлевой антенны основан на возникновении резонанса в LC-контуре, образованном петлей (индуктивность) и переменным конденсатором:

1. Переменное магнитное поле наводит в петле ЭДС
2. Возникает колебательный контур на резонансной частоте
3. Энергия колебаний передается в приемник через систему связи
4. При передаче происходит обратный процесс — контур излучает энергию в пространство

Настройка на нужную частоту осуществляется изменением емкости конденсатора. Это позволяет использовать антенну в широком диапазоне частот.

Преимущества магнитных петлевых антенн

Магнитные петлевые антенны обладают рядом важных преимуществ по сравнению с традиционными конструкциями:

• Компактные размеры при работе на низких частотах
• Высокая избирательность и помехозащищенность
• Эффективная работа вблизи земли
• Слабая чувствительность к окружающим предметам
• Низкий уровень шумов при приеме
• Возможность перестройки в широком диапазоне частот

Благодаря этим свойствам магнитные петлевые антенны находят широкое применение в различных областях радиосвязи.

Области применения магнитных петлевых антенн

Основные сферы использования магнитных петлевых антенн включают:

• Любительская радиосвязь на КВ диапазонах
• Портативные и мобильные радиостанции
• Системы радиосвязи в сложных условиях
• Прием слабых сигналов с высокой избирательностью
• Пеленгация и радиоразведка
• Измерительная техника на ВЧ и СВЧ

Особенно эффективно применение таких антенн в условиях ограниченного пространства и высокого уровня помех.

Особенности настройки магнитной петлевой антенны

Настройка магнитной петлевой антенны требует определенных навыков и включает следующие этапы:

1. Установка антенны в рабочее положение
2. Подключение к приемопередатчику через согласующее устройство
3. Настройка емкости конденсатора на резонанс
4. Проверка КСВ и при необходимости подстройка связи
5. Точная подстройка на рабочую частоту

Для удобства настройки часто используют автоматические тюнеры или системы дистанционного управления емкостью конденсатора.

Конструктивные варианты магнитных петлевых антенн

Существует несколько основных вариантов конструкции магнитных петлевых антенн:

• Круглая петля — классический вариант
• Прямоугольная или квадратная форма
• Многовитковые конструкции
• Складные портативные антенны
• Антенные решетки из нескольких петель

Выбор конкретной конструкции зависит от требуемого диапазона частот, условий эксплуатации и доступного пространства для размещения антенны.

Ограничения и недостатки магнитных петлевых антенн

При всех достоинствах магнитные петлевые антенны имеют и некоторые ограничения:

• Узкая полоса пропускания, требующая точной настройки
• Меньшая эффективность по сравнению с полноразмерными антеннами
• Сложность изготовления высококачественного конденсатора
• Высокие напряжения на элементах конструкции
• Необходимость перестройки при смене частоты

Однако в большинстве случаев преимущества магнитных петлевых антенн перевешивают их недостатки.

Тюнер для автонастройки магнитной петлевой антенны / Хабр

Представленный в этой инструкции тюнер магнитной петли не полагается на данные о положении; контроллер не имеет представления о переменном конденсаторе или о положении двигателя, при сканировании и нахождении резонансной точки он настраивает антенну с помощью программируемого источника частоты. Среди его функций вы обнаружите контроль нагрузки на конденсатор, компенсацию люфта двигателя, сохранение предустановок, а также найдёте приложения для обновления параметров контроллера и приложение, которое упрощает обновления прошивки через USB. К старту курса о разработке на C++ делимся переводом статьи о тюнере от его автора.

---

Привет! В эфире Дейв, радиопозывной G7IYK. Я очень рад опубликовать подробности моего последнего проекта, автоматизированного тюнера для антенны на магнитной петле. Прежде чем мы углубимся в проект, я хотел бы рассказать, что такое магнитная петлевая антенна и почему этот проект возник. Я не собираюсь углубляться в конструкцию магнитной петлевой антенны, поскольку эта статья посвящена моей автоматизированной системе настройки, и исхожу из того, что читатель уже немного знаком с конструкцией антенны и тем, как она работает.

Что же это за антенна?

Я предполагаю, что, если вы нашли эту инструкцию и проявили достаточный интерес, чтобы прочитать её, вы, вероятно, уже знаете, что такое магнитная петлевая антенна. Я ожидаю, что вы уже знаете преимущества/недостатки и трудности такой конструкции антенны.

Они называются «магнитными» потому, что улавливают магнитную составляющую электромагнитного поля, в отличие от антенн традиционных конструкций, таких как диполи, яги и вертикальные антенны, реагирующие только на электрическую составляющую.

Преимущество магнитных петлевых антенн заключается в том, что они относительно компактны и обладают довольно узкой полосой. Преимущество также заключается в том, что при передаче излучается очень мало гармоник, а при приёме в узкой полосе частот природа действует как преселектор, предотвращая перегрузку приёмника и обеспечивая шумовые характеристики узкой полосы. Преимущество антенны также в том, что она хорошо работает вблизи или на уровне земли по сравнению с традиционной антенной: последняя обычно работает плохо, если не установлена на подходящей высоте в зависимости от диапазона. Так что если вам нужна эффективная антенна для работы в мобильном режиме или в небольшом пространстве, магнитная петля — очень достойный кандидат.

А в чём подвох?

Магнитная петля резонансно настроена. Радиочастотная энергия связывается с контуром различными способами, такими как малая петля связи, трансформатор связи или индуктивный соединитель, это только несколько примеров. Главный контур физически не подключён к выбранной системе сцепления. Основной контур образует индукцию, а для настройки контура через индуктивный контур подключается переменный конденсатор. На требуемой рабочей частоте система находится в резонансе с рабочей полосой пропускания всего в несколько десятков килогерц. Если контур сделан хорошо и находится на резонансной частоте, измеренное КСВН может быть близко к 1:1. КСВН быстро увеличивается, когда петля перестаёт быть резонансной.

Зачем это нужно?

Задача — быстро и надёжно настроить петлю, цель проекта — предоставить оператору/энтузиасту электронную систему для решения проблемы настройки.

Как настроить антенну?

Как уже упоминалось, магнитная петля должна быть настроена, а устройством настройки является переменный конденсатор. Как правило, его можно настроить вручную, либо, как в моём проекте, с помощью системы привода с редукторным двигателем.

1. Обзор тюнера

Как было сказано ранее, магнитная петля состоит из индуктивной петли, соединённой с переменным конденсатором. Переменный конденсатор используется для настройки контура, чтобы достичь резонанса. Переменный конденсатор обычно приводится в действие двигателем, поэтому настройка делается через подверженную ошибкам и со временем меняющуюся электромеханическую систему.

В сети найдётся множество самодельных систем настройки магнитных петлевых антенн. Не могу утверждать, что видел все, но рассмотрел несколько. По моему опыту, имеющиеся системы, чтобы настроить антенну, обычно полагаются на положение двигателя в разомкнутом контуре. Во многих системах применяются шаговые двигатели, обычно дающие высокую точность позиционирования и повторяемости. Эти системы калибруют контур путём записи положения двигателя для различных желаемых частот. После калибровки возврат двигателя в определённое положение должен дать желаемую резонансную частоту.

Однако (по моему опыту), работая с основанными на позиционировании системами, мы сталкиваемся с проблемой. Как уже упоминалось, магнитная петля имеет узкую полосу, и даже очень небольшие изменения в физической антенне приводят к изменению резонансного положения конденсатора. Так, например, мы можем откалибровать наш контур в один день, но если его установить снаружи и подвергнуть тепловому и физическому воздействию на следующий день, то все откалиброванные данные будут смещены. Поэтому петля требует регулярной и потенциально трудоёмкой повторной калибровки. Если она должна быть мобильной, её поломка и восстановление неизбежно приведут к потере данных калибровки.

Мой тюнер

Представленный в этой инструкции тюнер магнитной петли не полагается на данные о положении; контроллер не имеет представления о переменном конденсаторе или о положении двигателя, при сканировании и нахождении резонансной точки он настраивает антенну с помощью программируемого источника частоты.

После определения точки резонанса антенны контроллер автоматически уточняет полосу поиска и отслеживает точку резонанса антенны в режиме реального времени, поэтому нам не нужно калибровать контроллер вообще: можно просто ввести желаемую частоту, и контроллер переместит антенну в нужную, резонансную рабочую точку.

Теперь можно либо вручную перемещать резонансную частоту антенны с помощью поворотного регулятора, либо ввести желаемую частоту в режиме налету, или же выбрать нужную частоту из набора предустановок. В любом случае текущая отображаемая резонансная частота — это фактическая резонансная частота антенны, исходя из измеренной в реальном времени минимальной отражённой мощности и минимального КСВН. В следующих разделах я постараюсь подробнее рассказать о тюнере.

2. Описание функций

Я постарался сделать тюнер с магнитной петлёй максимально простым и интуитивно понятным. Вот его основные функции и физические характеристики.

• Функция «Найди петлю» — петля находится в любом месте в диапазоне от 80 до 12 м.

• Система определения местоположения и слежения на основе частоты (данные о положении двигателя не требуются).

• Ручное позиционирование в реальном времени на основе частоты с помощью поворотного регулятора с переключением скоростей ротора.

• Частотное позиционирование налету.

• Сохраняются четыре предустановленные частоты для каждого диапазона (они энергонезависимы).

• Нижний и верхний пределы частоты для предотвращения недостаточной или избыточной нагрузки на физический конденсатор.

• Автоматическая калибровка КСВН.

• Для индикации отображается КСВН.

• Компенсация люфта двигателя.

• Информация отображается на ЖК-дисплее 20×4.

• Работа в режиме RF inline — тюнер и радио автоматически переключаются на антенну.

• Приложение для быстрого обновления параметров контроллера через USB с графическим интерфейсом на базе ПК.

• Приложение-загрузчик для ПК, облегчающее обновление прошивки контроллера через USB.

3. Магнитная петля диапазона от 20 до 40 м

Основная петля сделана из ~5 м 7/8-дюймового кабеля Heliax, а соединительная — из мягкой медной трубки. Настроечный конденсатор самодельный и представляет собой конструкцию «бабочка». Однако я не использую конденсатор именно как бабочку, потому что подключаюсь к ротору с параллельно подключёнными статорами. Это даёт диапазон от ~18 до 160 пФ и возможность покрыть диапазон 20 и 40 м. Я обычно работаю с малой мощностью (<10 Вт) и поэтому не слишком задумываюсь о высоковольтной изоляции. 

Конденсатор приводится в действие биполярным шаговым двигателем Nema 17, оснащённым планетарным редуктором 27:1. Это соответствует примерно 3 об./мин и точности 5400 шагов на оборот. При таком механическом расположении тюнер может вполне комфортно настраивать и отслеживать петлю с точностью до 5 КГц от целевой частоты, а с помощью поворотного ручного регулятора — с точностью до 1 КГц.

4. Симулятор петли

Чтобы легче было разрабатывать прошивку тюнера, я собрал симулятор магнитной петли. Для управления небольшим переменным конденсатором через червячный редуктор в нём применяется шаговый двигатель Nema 17, что даёт коэффициент редукции 20:1, близкий к коэффициенту реальной антенны. Переменный конденсатор, чтобы создавать резонансный контур, нагружен индуктором. Несмотря на то, что заряд симулятора петли не так высок, как у антенны, симулятор оказался крайне полезным в плане разработки прошивки: он может стоять на столе рядом с тюнером, и я могу наблюдать за его работой непосредственно.

5. Тюнер в действии

Прежде чем углубляться в детали конструкции, я думаю, стоит начать с реального использования тюнера с магнитной петлёй. Как уже говорилось ранее, моя DIY магнитная петля предназначена для покрытия диапазонов 40 и 20 м, то есть от ~7 до ~14,2 МГц, а значит, я не смог протестировать тюнер на диапазонах 17 и 12 м. Если кто-то хочет собрать петлевой контроллер и попробовать эти диапазоны или одолжить/подарить мне петлю, которая будет охватывать частоты выше, я буду очень счастлив попробовать и показать её.

В видеороликах этого раздела мы рассмотрим работу тюнера контуров, калибровку и взаимодействие с приложением для ПК.

На видео (ну, и с помощью некоего маппета) мы посмотрим:

• обзор платы, рассмотрение ключевых компонентов на высоком уровне;

• калибровку КСВН;

• начальный цикл поиска, отслеживания и переход к функциям;

• программное обеспечение для управления на ПК;

• программные предустановки частоты;

• параметры конфигурации программного обеспечения;

• работу загрузчика.

6. Диаграмма блоков тюнера

Диаграмма описывает дизайн петли на высоком уровне, показываются все основные компонентные блоки и интерфейсы между ними.

7. Обзор платы

Видео охватывает аппаратное обеспечение конструкции в попытке объяснить все основные компоненты конструкции для тех, кто, возможно, не очень хорошо знаком с электроникой и затрудняется прочитать диаграмму.

8. Калибровка КСВН

9.

Поиск, отслеживание и перемещение частоты

10. Приложение для тюнера

11. Предустановки частот

12. Меню конфигурации

13. Обзор прошивки

Микропрограмма состоит в основном из машины состояний меню, которая управляется из процедур обслуживания прерываний ISR. Низкоуровневый ISR обрабатывает пользовательский ввод с кнопок и роторного энкодера. Также имеется низкоуровневый тик ISR в 100 мс для всего мигающего — светодиодов, курсора ЖК-дисплея и т. д. Высокоуровневый ISR высокого уровня предназначен для обслуживания интерфейса USB 2.0. На машину состояний подвешены драйверы ЖК-дисплея, DDS, последовательного интерфейса и интерфейса IIC.

14. Мост сопротивления и архитектура обработки сигналов

С аппаратной точки зрения, на этот детектор была возложена львиная доля работы. Конструкция, которую мы видим в этой инструкции, на самом деле является второй итерацией детектора. В первой итерации использовалась другая конструкция, включающая выпрямление и ёмкостные этапы отбора и удержания образцов внутри самого моста. Однако такой подход к проектированию оказался проблематичным. Из-за реактивных элементов в конструкции первого моста я обнаружил, что подключение моста к магнитной петлевой антенне слегка изменило резонансную точку антенны примерно на 5–20 кГц, и это изменение резонансной частоты зависело от представляющей интерес целевой частоты. Поскольку я пытался настроить цикл с точностью до 5 кГц от целевой частоты, это оказалось большой проблемой. Я попытался исправить изменение в прошивке с помощью процедуры калибровки и был довольно близок к устранению проблемы, но не было момента, когда бы я был полностью доволен результатом. В моей первой конструкции детектора использовался основанный на микросхеме Analog devices AD9850 DDS генератор сигналов. Это устройство генерирует единственную синусоидальную выходную частоту и будет охватывать высокочастотные диапазоны.

Архитектура второй итерации детектора совсем другая. Признаюсь, мой дизайн частично основан на работе, подробно описанной профессором доктором Томасом Байером (DG8SAQ) в его превосходной статье «Малобюджетный векторный сетевой анализатор для AF — UHF». Этот метод (частично) применялся при разработке действительно превосходного анализатора векторных сетей NanoVNA mini. Я воспользовался точно такой же передней частью моста сопротивления в своей архитектуре контурного тюнера, но моя архитектура отличается от архитектуры NanoVNA.

Архитектура детектора сегодня

В конструкции задействованного сейчас детектора используется полностью сбалансированный мост сопротивления. Поскольку в мосту нет реактивных элементов, резонансная частота антенны с магнитной петлёй не изменяется при подключении детектора! Однако это ставит другой вопрос — как обрабатывать выходной сигнал моста, когда он находится на целевой частоте от 3,5 до 29 МГц? Микропроцессор, безусловно, не способен анализировать такие частоты напрямую.

NE612N — маломощный монолитный смеситель с двойным балансом и осциллятор

Ответ на вопрос — удивительный смеситель с двойным балансом NE612N. Это устройство, по-видимому, ориентировано на технологию беспроводной мобильной телефонной связи и имеет всё необходимое (включая LO) для восстановления сигналов в недорогих беспроводных телефонах и имеет диапазон частот до 500 МГц. Из-за огромного целевого рынка эти устройства действительно дёшевы — я купил пару в упаковках DIL всего за 6,50 фунта стерлингов.

В двух словах, у смесителя два входа и один выход — мы вводим требуемый принятый сигнал и вход опорного локального генератора. Выходной сигнал известен как промежуточная частота, или результат IF. Итак, скажем, наш желаемый сигнал, отражённый от моста сопротивления петли, равен Fbridge, а частота локального осциллятора равна LO, смеситель генерирует следующее:

Fbridge X LO = (Fbridge+LO) и (Fbridge-LO)

Теперь подумайте, что произойдёт, если мы устроим так, чтобы наша частота LO всегда была, скажем, на 100 кГц ниже целевой частоты F.

Fbridge X (Fbridge-100KHz) = (Fbridge+Fbridge-100KHz) и (Fbridge-Fbridge+100KHz)

Таким образом, первый выходной член, который мы получаем, удваивает целевую частоту плюс LO — нам это не нужно! Однако второй член является ключевым, потому что целевой частотный элемент Fbridge удалён, и мы остаёмся с фиксированным значением IF 100 кГц. Поэтому то, что мы сделали, — понизили нашу целевую частоту Fbridge до гораздо более полезной и управляемой частоты в 100 кГц.

После смешивания мы хотим скорректировать и усреднить сигнал IF с использованием ёмкостных реактивных элементов, но критически важно, что эти частотно-зависимые элементы теперь представлены только с фиксированным значением IF 100 кГц, и поэтому их отклик не меняется с частотой, потому что IF фиксирован и неизменен независимо от анализируемой целевой частоты.

Второе важное преимущество NE612N

Ещё одним конструктивным преимуществом NE612N является то, что он представляет собой смеситель с двойным балансом. Это означает, что его радиочастотный вход и выход дифференциальны. Антенный мост сопротивления работает (в отражённом тракте), генерируя сигнал по мосту, пропорциональный уровню отражённого сигнала. Таким образом, подключив вход дифференциального смесителя через мост, мы впоследствии генерируем [сигнал], IF и выходной уровень пропорционален сигналу, отражённому антенной.

А что после смесителя?

После смесителя у нас сначала есть фильтр низких частот 150 кГц. Следующий этап — идеальный полуволновой выпрямитель. Обернув операционный усилитель вокруг диода, мы можем практически полностью устранить ограничение прямого падения диода. После исправления мы отслеживаем огибающую сигнала, прежде чем, наконец, добавить выходной каскад с регулируемым коэффициентом усиления. Конечные прямые и отражённые аналоговые сигналы вводятся непосредственно в PIC для обработки.

Вычисление КСВН по прямым и отражённым путям сигнала

Рассматривая блок-схему детектора, можно отметить, что в дополнение к отражённому пути используется вторая цепочка для измерения прямого пути сигнала — это называется опорным путём. Для расчёта КСВН нам нужны как отражённый путь, так и прямые (опорные) пути.

КСВН = (прямой путь + отражённый путь) / (прямой путь минус отражённый путь)

Так, если антенна подходит идеально, отражённый сигнал пути равен нулю, поэтому:

КСВН = (прямой путь) / (отражённый путь) = 1. 0

Напротив, если антенна очень плохо соответствует или даже разомкнута, отражённый сигнал = прямой сигнал и т. д.:

КСВН = (прямой путь + обратный путь) / 0 = бесконечность (или по крайней мере довольно большое число)

Проблема измерения КСВН, близкого к 1:1, заключается в том, что мы должны измерять очень малые уровни отражённого сигнала, стремящегося к нулю или просто шума. Это затрудняет устранение низких уровней КСВН и приводит к ошибкам.

15. Мост сопротивления и модель обработки сигналов в симуляторе электронных схем (SPICE)

На этом шаге я представляю модель LTspice моста сопротивления и обработки сигналов. LTspice моделирует антенну как простой LCR-резонансный контур, очень похожий на симулятор магнитной петли. Модель изменяет частоту с 3 до 11 МГц в течение 3 мс. LTspice использует модель двойного сбалансированного смесителя NE602 и последующую аналоговую обработку. LO генерируется вторым генератором сигналов с частотой от 2,9 до 10,9 МГц за тот же период (3 мс), что на 100 кГц ниже целевого радиочастотного диапазона. На графике выходного сигнала показано выходное напряжение конечного каскада усиления, которое впоследствии подаётся на вход микропроцессора от А до D.

16. Загрузчик

17. Компоненты

Активные

• Микроконтроллер PIC18F2550 — 1 шт.

• 7805 1A регулятор напряжения — 1 шт.

• Выпрямительный диод IN4001.

• Диод Шоттки IN5819.

• PCF8754 IIC GPIO расширитель — 1 шт.

• A4988 драйвер биполярного шагового двигателя — 1 шт.

• NE612N смеситель с двойным балансом — 2 шт.

• Операционный усилитель MCP6002 — 2 шт.

• 20×4 ЖК-дисплей + IIC адаптер — 1 шт.

• Модуль Si5351 DDS (25 МГц XTAL) — 1 шт.

Коннекторы

• USB-разъем по вашему выбору — 1 шт.

• Разъем питания по выбору — 1 шт.

• Разъем двигателя по выбору 4-ходовой — 1 шт.

• Разъёмы и штырьки микросхемы.

Пассивные

• 4.7 K резисторная матрица общего режима — 1 шт.

• 1,8 К резисторная решётка изолированный режим — 1 шт.

• Резистор 1,8 К — 1 шт.

• Резистор 10 К — 1 шт.

• Светодиоды — 5 шт.

• 4 МГц XTAL — 1 шт.

• конденсаторы 33 пФ — 2 шт.

• Конденсатор 100 нФ — 3 шт.

• 47 мкФ 16 В конденсатор — 2 шт.

• Конденсатор 220 мкФ 16 В — 1 шт.

Мост и FWD/REF детектор

• 100R резистор — 6 шт.

• 200R резистор — 1 шт.

• 56R резистор — 1 шт.

• 470R резистор — 1 шт.

• 27R резистор — 1 шт.

• 300R резистор — 4 шт.

• 51R резистор — 2 шт.

• 10K резистор — 1 шт.

• 1K резистор — 2 шт.

• 100K резистор — 4 шт.

• 10K резистор — 6 шт.

• 648R резистор — 2 шт.

• 10K многооборотный триммер — 2 шт.

• 100НФ конденсатор — 8 шт.

• Конденсатор 100 пФ — 1 шт.

• 1 нФ конденсатор — 2 шт.

• 22НФ конденсатор — 2 шт.

• 4.7 мкГн индуктор — 1 шт.

Кнопки и переключатели

18. Список функций PIC18F2550

Посмотреть

19. Документация Silicon Labs Si5351 DDS

Посмотреть

20. Заключение

Вот схема тюнера. Если вы прочитали мой инструктаж, я очень надеюсь, что вам понравилось, и благодарю вас за ваше время! Этот проект был чрезвычайно приятным, и я многому научился в процессе. Временами проект был разочаровывающим, и один или два раза я почти сдался. Однако именно благодаря препятствиям человек учится, учится из-за всех вещей, которые не совсем идут по плану и, возможно, не совсем работают с первого раза — их было много!

Если хотите чувствовать чувствовать, как управляете железом, то можете присмотреться к курсу по разработке на C++, после которого вы сможете работать младшим разработчиком на C++, а если вам хочется научиться улавливать закономерности в данных самостоятельно или полуавтоматически, при помощи моделей ML, то вы можете обратить внимание на наш флагманский курс о Data Science, в конце которого сможете выбрать специализацию и начать карьеру в науке о данных.

Узнайте, как прокачаться и в других специальностях или освоить их с нуля:

• Профессия Data Scientist

• Профессия Data Analyst

• Курс по Data Engineering

Другие профессии и курсы

ПРОФЕССИИ

• Профессия Fullstack-разработчик на Python

• Профессия Java-разработчик

• Профессия QA-инженер на JAVA

• Профессия Frontend-разработчик

• Профессия Этичный хакер

• Профессия C++ разработчик

• Профессия Разработчик игр на Unity

• Профессия Веб-разработчик

• Профессия iOS-разработчик с нуля

• Профессия Android-разработчик с нуля

КУРСЫ

• Курс по Machine Learning

• Курс «Machine Learning и Deep Learning»

• Курс «Математика для Data Science»

• Курс «Математика и Machine Learning для Data Science»

• Курс «Python для веб-разработки»

• Курс «Алгоритмы и структуры данных»

• Курс по аналитике данных

• Курс по DevOps

Антенна для цифрового ТВ своими руками из кабеля

Главная » Личный опыт

Личный опыт

Автор Sergey На чтение 5 мин. Просмотров 399 Опубликовано 09.01.2019

Чтобы получить возможность смотреть на своем телевизоре цифровое телевидение, потребуется соответствующий ресивер, а также антенна для приема сигнала. Такую антенну для цифрового ТВ можно приобрести в специализированных магазинах, либо сделать ее своими руками из телевизионного кабеля. В данной статье мы рассмотрим самые простые и доступные способы изготовления антенн для цифрового ТВ.

Покупать дорогостоящее оборудование для приема телевизионного сигнала не всегда бывает целесообразно. Очень часто, при относительно близком расположении радиовышки и отсутствии помех, самодельные антенны оказывают достойную конкуренцию фабричным моделям, а по некоторым параметрам даже превосходят их.

Содержание

1. Изготовление антенны из кабеля
2. Простая дециметровая антенна
3. Петлевая антенна
4. Дополнительная информация

Изготовление антенны из кабеля

Для получения устойчивого телевизионного сигнала в городских условиях оптимальным вариантом является устройство по технологии Харченко. О том, как сделать антенну Харченко для цифрового ТВ мы уже рассказывали ранее на нашем сайте mainavi.ru. Однако для проведения всех вычислений потребуются специализированные навыки и инструменты.

В данной статье мы рассмотрим более простые виды телевизионных антенн, которые можно сделать из простого коаксиального кабеля.

Простая дециметровая антенна

Перед изготовлением устройства для приема цифрового сигнала необходимо вычислить его длину. Для этого нужно выяснить частоту цифрового вещания. Ее можно узнать на официальном сайте цифрового телевидения на интерактивной карте. Там будут указаны все активные радиовышки с указанием частот вещания.

Для определения длины разделим 7500 на частоту вещания мегагерцах. При необходимости полученный результат округляем до ближайшего целого числа. Если вещание ведется в нескольких мультиплексах, то настройка параметров проводится по среднему арифметическому значению этих частот.

[stextbox id=’alert’]Пример! Частота вещания равна 755 МГц.

Тогда при делении получаем число 9.93. В результате длина нашей антенны должна составлять 10 см.[/stextbox]

После определения длины, можно приступать к сборке принимающего устройства. Рассмотрим, как сделать в домашних условиях:

• Зачищаем от изоляции и экранирующей оплетки один из концов кабеля. Должна остаться только центральная жила.
• Устанавливаем F-разъем на зачищенный конец кабеля. Провод должен выступать на 2-3 мм от края разъема.
• Прикручиваем антенный штекер под F-разъем.
• От другого края разъема отмеряем 20 мм и ставим метку маркером или ручкой.
• Начиная от метки, отмеряем вычисленную ранее длину. В нашем примере она равна 10 см. Остатки кабеля отрезаем кусачками.
• Делаем небольшой разрез по метке, чтобы снять только верхний слой изоляции. Вместе с ней удаляется и экранирующая оплетка. Внутренняя изоляция кабеля не снимается.
• Очищенную часть нужно загнуть под прямым углом.

Готовую антенну можно подключить к ресиверу и провести поиск доступных телеканалов в автоматическом режиме.

[stextbox id=’alert’]Совет! Особых отличий в том, как должна располагаться антенна – вертикально или горизонтально, нет. Однако некоторые мастера настоятельно рекомендуют использовать только вертикальное положение из-за особенностей распространения сигнала цифрового эфирного вещания.[/stextbox]

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=JwcpxwGTezY[/youtube]

Петлевая антенна

Данная конструкция поможет обладателям телевизора и ресивера для цифрового ТВ поможет избежать лишних трат на приобретение дорогостоящих устройств для приема сигнала. Это особенно актуально при частых переездах или на даче, которая посещается не сильно часто.

Затраты на изготовление такого устройства будут минимальными – немногим более 0.5 коаксиального телевизионного кабеля и штекеры для подключения антенным к приемнику.

Порядок изготовления:

• Отмеряем от края коаксиального кабеля 50 мм и снимаем внешнюю изоляцию. Экран должен остаться целым.
• Оплетку аккуратно отгибаем, стараясь не повредить ее.
• Снимаем внутренний слой изоляции.
• Обматываем центральную жилу экранирующей оплеткой.
• От надреза отмеряем 220 мм и вырезаем кусок верхнего слоя изоляции и экрана. Длина этого куска составляет 20 мм. Внутренняя изоляция должна быть целой.
• Снова отмеряем 220 мм и срезаем примерно 10мм верхней изоляции. Экран должен остаться целым.
• На этот участок наматываем центральную жилу (зачищенный конец кабеля, с которого начиналась работа). В результате должна получиться своеобразная петля.
• Свободный конец коаксиального кабеля подключается к ресиверу при помощи F-разъема и антенного штекера.

Чтобы сигнал был более мощным, следует направлять антенну прямо на радиовышку. В этом поможет штатив, который можно вырезать из куска пластика или дерева. Либо можно просто повесить антенну за окно.

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=OsEINHceiYc[/youtube]

• Стены дома создают множество препятствий для прохождения радиосигнала. Если телевизор с ресивером находятся возле окна, то можно подключать антенны напрямую. В противном случае их необходимо удлинить так, чтобы они выходили к окну или на балкон.
• Простые антенны сильно восприимчивы к удаленности от источника сигнала. На расстоянии 5-10 км от вышки они могут работать отлично, а 50 км или более окажутся для них непреодолимым расстоянием. В таком случае без усилителя сигнала не обойтись.
• Наибольшая эффективность от любых антенн будет, если вышка находится в прямой видимости. В густой застройке, где прохождению сигнала мешают окружающие здания, рассчитывать на хороший прием не стоит.
• Экспериментируйте с размещением. Иногда удается поймать мощный сигнал в самых неожиданных местах.

Изготовив своими руками антенну для цифрового ТВ из кабеля, вы сможете обеспечить получить качественный сигнал. Однако такое простое устройство имеет ограничения по дальности приема и восприимчиво к помехам. Избавиться от этих проблем помогут более серьезные устройства и усилители сигнала.

антенна своими руками

CHAMELEON ANTENNA F-LOOP-3-0 CHAMELEON ANTENNA CHA F-LOOP 3.0 BASIC Портативная рамочная КВ антенна

Обзор

Марка:

АНТЕННА ХАМЕЛЕОН

Номер детали производителя:

F-КОНТУР-3-0

Тип детали:

Малые рамочные антенны с ограниченным пространством

Линейка продуктов:

CHAMELEON ANTENNA CHA F-LOOP 3.0 BASIC Портативная рамочная КВ антенна

Номер детали DXE:

ЧА-Ф-КОНТУР-3-0

Малая рамочная антенна Тип:

Магнитный

Малая петля Ориентация:

Вертикальный

Маленькая петля:

Двунаправленный

Loop Tuner Требуется:

№

Мощность:

25 Вт PEP

Количество:

Продается по отдельности.

Примечания:

80 через 10 метров. Версия BASIC включает в себя стандартный коаксиальный элемент петли и удлинитель.

АНТЕННА CHAMELEON CHA F-LOOP 3.0 BASIC Портативная рамочная КВ антенна

CHAMELEON ANTENNA CHA F-LOOP 3.0 BASIC Портативная рамочная КВ антенна разработана с учетом портативности, простоты использования, надежности и высокой производительности. В отличие от любых других подобных антенн на рынке, CHA F-LOOP 3.0 изготовлена ​​из материалов премиум-класса, которые точно изготовлены и собраны в США! Это обновленный дизайн чрезвычайно популярного CHA F-LOOP 2.0, но он меньше, легче и компактнее!

Настроечный блок CHA F-LOOP 3.0 BASIC имеет большую ручку настройки Delrin для более плавной настройки и работы, изготовленные на заказ конденсаторы с редуктором настройки 6:1 и опорную пластину из анодированного алюминия для использования на любой плоской поверхности, крепление на штатив. Резьба 1/4 дюйма-20 или сквозное отверстие 3/8 дюйма для CHA JAWMOUNT. CHA F-Loop 3.0 BASIC работает в диапазоне от 3,5 МГц до 29,7 МГц (диапазоны любительских диапазонов от 80 до 10 м) с мощностью 25 Вт в режиме SSB и 10 Вт в режиме CW. , двойные разъемы «мама», запатентованные алюминиевые соединительные петли, трехсекционная складная переносная мачта с резьбовым основанием 3/8 дюйма-24, фидерная линия RG-58 длиной 12 футов со встроенным дросселем радиопомех, руководство пользователя и наплечная сумка (мешкового типа, цвет и форма могут быть изменены).

CHA F-LOOP 3.0 BASIC представляет собой легко развертываемую КВ-антенну с магнитной рамкой, обладающую практическим преимуществом по сравнению с короткой вертикальной штыревой, состоящей в том, что она не зависит от плоскости заземления и земли для обеспечения эффективной работы; эта уникальная характеристика имеет огромное значение для портативных или ограниченных космических антенн. Нижняя часть вертикально ориентированного контура не обязательно должна быть выше диаметра контура над землей, что упрощает его установку в ограниченном пространстве. Нет значительного улучшения характеристик распространения ионосферной волны, когда небольшая петля установлена ​​высоко; все, что имеет значение, это то, что петля практически свободна от объектов в непосредственной близости и ориентирована в желаемом направлении покрытия.

Полевые испытания CHA F-LOOP 3.0 BASIC показали, что внутренняя магнитная рамочная антенна всего на одну-две S-единицы ниже, как на передачу, так и на прием, чем наружная полноразмерная четвертьволновая вертикальная антенна. Выдающийся результат для антенны диаметром менее трех футов, покрывающей диапазон от 3,5 МГц до 29,7 МГц (диапазоны любительских диапазонов 80–10 м)! Магнитная петля отличается от обычных антенн тем, что она подчеркивает магнитную часть радиоволны (поле H), а не электрическую часть (поле E) радиоволны. Он также имеет высокий резонанс добротности около 17 кГц на 40 м, что обеспечивает устойчивость к помехам за пределами полосы пропускания.

Антенна CHA F-LOOP 3.0 BASIC была разработана с учетом веса, портативности, универсальности и стоимости и идеально подходит для жилых автофургонов/кемпингов, гостиниц, квартир, кондоминиумов, ассоциаций домовладельцев, ограничений по юридическим документам и CCR (соглашений, условий и ограничений). , прослушивание коротких волн (SWL) и другие места, где невозможно установить многодиапазонную проводную или вертикальную антенну. Серия CHA F-LOOP 3.0, обеспечивающая потрясающую производительность, является одной из самых передовых портативных рамочных магнитных антенн, доступных на сегодняшний день.

отзывов Написать обзор

Некоторые детали не разрешены к использованию в Калифорнии или других штатах с аналогичными законами/правилами.

Ciro Mazzoni BABY Ciro Mazzoni Автоматические антенны с магнитной рамкой

4,75 из 5 звезд ( 3621 )

Номер детали: MZZ-BABY

• Картинки

• +2

  Изображения

Рекомендуемые детали

Обзор

предлагает захватывающие новые возможности для портативных операций в ограниченном пространстве с непревзойденной надежностью и значительно более высокой мощностью. Это просто лучшие в мире малые передающие петли!

Ciro Mazzoni Автоматические рамочные антенны BABY с магнитной рамкой изготовлены из прочного, привлекательного авиационного алюминия. Для радиолюбителей, страдающих от ТСЖ или юридических ограничений, эффективная и сравнительно небольшая антенна может иметь ОГРОМНОЕ значение! Несмотря на свои относительно компактные размеры, эти антенны имеют резонанс в широком диапазоне частот; от 40 до 10 метров… и непрерывно, без пропусков частот. Они отлично подходят для использования с MARS и CAP!

Трубка контура приварена, поэтому резьбовые соединения отсутствуют; тем самым увеличивая прочность, полностью устраняя прерывистые соединения и контактное сопротивление. Их подстроечный конденсатор представляет собой не простой конденсатор переменной емкости, а большой воздушный переменный конденсатор с чередованием, сделанный из здоровенных алюминиевых пластин. Каждый набор пластин конденсатора приварен непосредственно к противоположным частям верхней части контура. Этот метод создает чрезвычайно прочный и стабильный конденсатор!

Устойчивый к атмосферным воздействиям приводной двигатель изменяет диаметр контура, заставляя его расширяться или сужаться, и, таким образом, настраивает встроенный конденсатор на минимальный КСВ. Резонанс регулируется блоком управления в лачуге. Хотя резонансная полоса пропускания очень мала (как и у всех компактных петель), настройка очень плавная и легко выполняется при смене полосы или частоте внутри полосы.

Контроллер контура ATU 2.0, входящий в комплект, позволяет напрямую управлять частотой RS-232 некоторыми радиостанциями. В установках с выходом CAT или CI-V настройка антенны автоматически отслеживает изменения вашего VFO и диапазона. Информация о частоте напрямую передается с радиостанции (Elecraft, ICOM, Kenwood и Yaesu) на контроллер, после чего антенна автоматически настраивается на текущую частоту. Для подключения трансивера требуется дополнительный интерфейсный кабель для подключения рамочной антенны ATU 2. 0.

Для радиостанций без интерфейса ручная настройка удобна. Используя небольшую цифровую USB-клавиатуру контроллера ATU 2.0, введите желаемую частоту, подождите немного, и ваша петля готова. Антенна автоматически настроилась и готова к использованию. Нет сложного процесса настройки, нет заметок и сложного поиска наименьшего КСВ. Дисплей ATU 2.0 сразу показывает частоту и КСВ, а светодиоды сигнализируют о состоянии контроллера.

Обратите внимание, что антенный контроллер спокойно пропустит до 200 Вт — не более. Для приложений с более высокой мощностью поместите контроллер между трансивером и линейным усилителем. Рамочная антенна по-прежнему будет правильно настроена. Контроллер использует очень маломощный генератор DDS для настройки контура, чтобы он настраивался прямо через ваш усилитель. Настройка не требует передачи!

Магнитные рамочные антенны обычно имеют небольшой отрицательный коэффициент усиления по сравнению с диполем. Однако их отношение сигнал/шум намного превышает отношение диполя. Именно их улучшенное отношение сигнал/шум делает эти магнитные петли превосходными приемными антеннами.

Технические характеристики контура BABY: * Диапазон частот: 6,6–29,8 МГц* КСВ: 1,3:1, тип.* Сопротивление: номинальное 50 Ом (гамма согласована)* Максимальная входная мощность (PEP и CW): 450 Вт до 21 МГц; 1 кВт от 22 до 29,8 МГц* Отношение фронт/тыл 6 дБ* Отношение фронт/бок: 25 дБ* Антенна Диаметр трубки: 1,968 дюймов (50 мм)* Ветровая нагрузка: 0,25 кв. м (2,70 кв. фута)* Стойкость к ветру: 100 миль/ч* Пара кабелей управления: 20 AWG (или 18-2) до 65 футов; 16 AWG (или 14-2) до 100 футов; 12 AWG (12-2) свыше 100 футов* Вес: 26,4 фунта. (12 кг)* Глубина конденсатора: 8,5 дюйма (0,215 м)* Ширина контура: прибл. 40 дюймов (1,0 м)* Высота петли: 50,5 дюйма (1,3 м) от верхней части конденсатора до основания петли* Общая высота: прибл. всего 60 дюймов (1,5 м) от верхней части конденсатора до нижней части прилагаемого кронштейна мачты* Высота кронштейна мачты: 11,5 дюймов (0,3 м)* Максимальный диаметр мачты: 2,362 дюйма (60 мм)* Минимальный диаметр мачты: 1,967 дюймов (50 мм)* Сборочное оборудование: Нержавеющая сталь

Примечание. Всякий раз, когда доступна вкладка «Документация» DX Engineering, пожалуйста, просмотрите соответствующие файлы для получения дополнительной информации о продукте. Предоставленные документы помогут вам лучше понять этот продукт.

Вам нужна очень качественная и прочная антенна, для установки которой требуется мало места и высоты? Вы хотите работать с приличной мощностью в широком диапазоне частот с простой автоматической настройкой? Если это так, то автоматические магнитные рамочные антенны Ciro Mazzoni BABY — отличный выбор!

Технические характеристики

Марка:

Чиро Маццони

Номер детали производителя:

РЕБЕНОК

Тип детали:

Малые рамочные антенны с ограниченным пространством

Линейка продуктов:

Ciro Mazzoni Автоматические антенны с магнитной рамкой

Номер детали DXE:

МЗЗ-РЕБЕНОК

Малая рамочная антенна Тип:

Магнитный

Малая петля Ориентация:

Вертикальный

Маленькая петля Узор:

Двунаправленный

Loop Tuner Требуется:

№

Мощность:

450–1000 Вт (см. примечания)

Количество:

Продается по отдельности.

Примечания:

Максимальный вход (PEP и CW): 450 Вт до 21 МГц; 1 кВт от 22 до 29,8 МГц. Предоставленный блок ATU 2.0 обрабатывает макс. 200 Вт. от трансивера и работает от 24 В постоянного тока при 2 А (вход 2,1 мм) от прилагаемого блока питания 120/220 В переменного тока с разъемом международного стандарта.

Ciro Mazzoni Автоматические антенны с магнитной рамкой

Автоматические магнитные рамочные антенны Ciro Mazzoni являются идеальными скрытыми антеннами HOA и небольшими рамочными антеннами. Они обеспечивают захватывающие новые возможности для операций в ограниченном пространстве с непревзойденной надежностью и значительно более высокой мощностью по сравнению с другими передающими контурами. Они считаются лучшими малыми передающими петлями, доступными в мире! Они изготовлены из прочного, привлекательного авиационного алюминия. Несмотря на свои компактные размеры, эти антенны автоматически настраиваются на резонанс в широком диапазоне частот: MIDI Loop настраивается на диапазоне от 80 до 20 метров, BABY настраивается на диапазоне от 40 до 10 метров… без разрыва покрытия!

Теперь петля-невидимка добавляет еще больше гибкости любителям, которые скованы ограничениями по антеннам. Используйте его на земле или на столе! Нажмите на STEALTH ниже, чтобы узнать подробности!

Для каждой антенны LOOP, MIDI, BABY и THE STEALTH LOOP информация о частоте напрямую передается с вашего радио (ICOM, Elecraft, Kenwood и Yaesu) на прилагаемый контроллер ATU 2.0 по RS-232 или интерфейсному кабелю. Рамочная антенна автоматически настраивается на радиочастоту, или ручная настройка доступна с USB-клавиатурой ATU 2.0, которая также входит в комплект.

Если вам нужна очень качественная антенна, которую можно скрыть и которая работает с приличной мощностью в широком диапазоне частот, то автоматические магнитные рамочные антенны Ciro Mazzoni — отличный выбор!

Запасные части

отзывов Написать обзор

Некоторые детали не разрешены к использованию в Калифорнии или других штатах с аналогичными законами/правилами.