Расчет антенны квадрат: Расчет антенны «Тройной квадрат» — 3G-aerial

16001C

8.5.5 Расчет антенны «Двойной квадрат»

Электромагнитные волны описываются следующими характеристиками:

1. Длина волны λ – кратчайшее расстояние между двумя точками в пространстве, на котором фаза электромагнитной волны изменяется на 2%.

2. Частота f – число полных периодов изменения напряженности поля в  единицу времени.

3. Скорость распространения волны с – скорость распространения последовательности волн от источника энергии.

Единицей измерения частоты является герц (Гц). Скорость распространения волн в вакууме 300000000 м/с. Подставляя значение скорости распространения волны в формулу для длины волны λ, м, получаем:

Направленная антенна «двойной квадрат» впервые была описана в литературе в 1948 г. и с тех пор продолжает привлекать к себе внимание.

Антенна «двойной квадрат» (рис. 8.6.), имеющая оптимальные размеры, обеспечивает коэффициент усиления по отношению к обычному вибратору 8 дБ. С практической точки зрения антенна «двойной квадрат» превосходит ряд других антенн, так как имеет большую направленность в вертикальной плоскости и пологий угол вертикального излучения, что особенно важно при установлении дальних связей.

Рисунок 8.6  Конструкция антенны типа «двойной квадрат»

На рис. 8.6 изображена схема антенны «двойной квадрат» двух видов, в которых она обычно выполняется. Основным элементом является вибратор в виде проволочного квадрата с длиной стороны λ/4 и общей длиной λ. На расстоянии А от 0,1λ до 0,2λ помещается второй такой же квадрат, снабженный дополнительным четвертьволновым шлейфом, благодаря которому этот элемент антенны действует как рефлектор.

Антенна осуществляет прием в одном направлении, т.е. обратный прием сильно ослаблен. Максимальное усиление антенны лежит в пределах от 10 до 11 дБ.

В табл. 8.3 приведены размеры антенны, которые вычисляются по выше приведенному методу.

Таблица 8.3  Размеры антенны «Двойной квадрат»

Как усилить 3G, 4G, Wi-Fi роутеров

Wifi антенна двойной квадрат руками. Антенна двойной квадрат WiFi для ёжика. Тестирование самодельной антенны на самодельном телевизоре

Инструкция по изготовлению антенны «двойной» Bi-Quad (двойная восьмерка) W-LAN — антенны на 2,4 Ghz для wi-fi.

«Двойная восьмёрка» — это продолжение Bi-Quad , усиление которой на 2 dB выше, т.е. составляет примерно 12 dB. При постройке обратите внимание на то, что медные провода в местах пересечения не соприкасаются. После постройки «двойную восьмёрку» желательно покрыть лаком, чтобы избежать окисления/коррозии. О том, как важно выдержать расстояние в 15 мм между отражателем и медным проводом, свидетельствуют две приведённые ниже фотографии :

Для того, чтобы не возникали вопросы (в первом посте были) рассмотрим постройку антенны с круговой диаграммой, в данном случае что-то около 270°.

Сначала из медной пластины (или другой жести/материала) нужно согнуть трубу диаметром 70 мм и высотой прим. 100 мм. Затем согнуть из медного провода прямой 6-ти элементный Quad и с помощью, например, бутылки придать ему соответствующую, изогнутую форму. Повторюсь для читающих не очень внимательно: расстояние от медного провода до рефлектора по кругу должно быть 15 мм! Важно, чтобы перекрещивающиеся провода не касались друг друга!

Конечно, это не единственно правильный вариант постройки такой антенны. Антенну с круговой диаграммой можно сделать и крупнее,

В этом случае потери сигнала в антенном кабеле будут сведены к минимуму.

И конечно же о главном, о размерах рамки: у кого есть принтер, могут скачать документ, который надлежит отпечатать и точно по отпечатанному можно будет согнуть рамку: http://raffi.uddu.de/wlan/6erquad/6erQuad.doc
В идеале это должно выглядеть немного по-другому, примерно так:

но это не так важно, главное — вы сможете по печати повторить размеры. Для изгибающих «двойную восьмёрку» — крайние квадраты не используются . У кого нет принтера, тот для изготовления рамки пользуется следующим рисунком: приведены размеры для провода диаметром 2,5 мм

«Тройная восьмёрка» — очередное продолжение «двойной восьмёрки», козффицент усиления «тройной восьмёрки» может составить 14 dB или немного больше. Так выглядит окрашенная «тройная восьмёрка», в общем, не плохо:

Для начинающих! Обратите внимание, что стойки, поддерживающте антенну на расстоянии 15 мм от отражателя, должны быть сделаны из диэлектрического материала!

Рассмотренные выше «двойную восьмёрку» и антенну с круговой диаграммой можно смонтировать вместе, в один корпус:

С другого.

Антенна закрыта. Для изготовления защитного корпуса использовался отрезок пластмассовой трубы диаметром 125 мм, которые используют в сантехнике, крышка сделана из 2-х сантиметровой пластмассы. Крепёжная верхняя гайка — из пластмассы. Покрасить можно в любой цвет.

Чтобы избежать лишних вопросов: антенны никак не согласованы, каждая подключена к отдельному аппарату.

Увидел в инете вот это, для облегчения гибки рамок, может кого-нибудь заинтересует:

З.Ы.Я бы сделал по-другому, намного проще.

Как увеличить дальность приёма:

Выбор WLAN-аппарата.
При выборе обратите внимание на то, чтобы выходная мощность (Рвых.) была как можно ближе к разрешённой, т.е. = 20 dB (в России может быть другой, я не узнавал). Можно купить аппарат с выходом 14 dB, но его можно будет применить для не очень большого удаления.
Следующим решающим фактором является чувствительность. У лучших современых аппаратов она находится на уровне прим. -97dB. Чем выше чувствительность, тем лучше аппарат сможет принимать слабые сигналы.

Как влияют эти величины на дальность связи:
Один аппарат с Рвых = 20 dB сможет обеспечить в два раза большую дальность приёма по сравнению с аппаратом, у которого Рвых = 14dB, т.е. разница в 6 dB даёт двойной выигрыш. Если к этому прибавить, что аппарат с чувствительностью -97dB, позволяет получить выигрыш в 4 раза по сравнению с аппаратом, у которого чувствительность равна -76 dB, то общий выигрыш будет 8-ми кратным.
Для того, чтобы увеличить дальность связи в 2 раза, нужно в 4 раза поднять выходную мощность, т.е. на 6 dB, а в 4 раза — на 12 dB и т.д.

Как удержать выходную мощность на уровне 20 dB.
Например: у вас есть аппарат с выходной мощностью 12 dB, который подключен к антенне 5-ти метровым кабелем (потери в кабеле составят, например, 4 dB), коэффициент усиления антенны — 10 dB. Считаем: 12 dB — 4 dB + 10 dB = 18 dB. Т.е. в данном случае антенну можно поменять на другую, с усилением 12 dB.

Дальность связи.
Если не мешают внешние факторы, то небольшими направленными антеннами можно достичь дальности в 2 км (или немного больше) в зоне прямой видимости. Если взять спутниковую тарелку, в которой вместо LNB установить WLAN-антенну, можно установить связь на расстоянии 20 и более километров. Это расстояние в любом случае можно увеличить, применив антенный усилитель для приёмника, который установить будет сложно т.к. один и тот же кабель используется при приёме и передаче. Существуют, конечно, качественные интеллигентные усилители, которые определяют, когда WLAN-аппарат передаёт сигнал и автоматически переключают на время прохожднние выходного сигнала в режим «передача», но эти «интеллигенты» стоят прилично. Более дешёвой альтернативой этому будет поставить две антенны — одну на приём, с антенным усилителем, а другую — на передачу. Даже с покупкой необходимых деталей это должно быть дешевле.

Интересное решение — параболу скомбинировали с Bi-Quad`ом на основе CD-шпинделя.

P.S. Сам я WLAN не использую, и не только потому, что 128-Bit-WEP-key расколдовывается за 1 минуту, а просто пока не надо. Поэтому не могу разделить радости постройки антенны.

Источник — http://www.vallstedt-networks.de/

Популярность интернета среди населения постоянно растет. Однако многие люди проживают в таких местах, где сигнал очень слабый или отсутствует вообще. В связи с этим, очень остро встает проблема увеличения мощности и качества приема интернета. Медленная скорость отнимает много времени и не дает желаемого результата. Поэтому нередко на помощь приходит внешняя антенна Харченко, сконструированная в виде , материалом для которого служит толстая медная проволока. Соединение квадратом между собой происходит в местах незамкнутых углов, где и выполняется подключение телевизионного кабеля.

Такая антенна требует точный расчет под цифровое эфирное телевидение. Для улучшения направленности в некоторых конструкциях может быть установлена решетка или сплошной экран из токопроводящего материала. Подобная биквадратная антенна позволяет решить множество проблем с приемом сигнала и скоростью интернета. Самодельные конструкции, включающие в себя различные типы антенны Харченко изготавливаются сравнительно легко и включают в себя металлические и пластиковые детали, а также элементы из других материалов, соединяемые разными способами. Подобные конструкции легко изготавливаются самостоятельно, в том числе и антенна Харченко для ТВ своими руками.

Антенна Харченко для модема

В настоящее время многие пользователи стремятся увеличить скорость своего мобильного интернета. Особенно остро эта проблема стоит перед теми, кто проживает на значительном удалении от базовой станции, пользуясь интернетом на очень низкой скорости. В таких ситуациях наилучшим выходом из положения становится антенна Харченко для 3g модема своими руками, которую достаточно легко изготовить в домашних условиях.

Эта рамочная конструкция известна как ДМВ антенна еще с 60-х годов прошлого века. Она имеет зигзагообразную рамочную конфигурацию, благодаря которой устройство становится очень эффективным.

Система состоит из двух квадратных элементов. Для того чтобы сделать расчет антенны для 3g модема на частоту 2100 МГц, размер каждой стороны квадрата должен составлять 53 мм. Вся конструкция выполняется в виде сцепленной структуры, включающей в себя две ромбовидные фигуры с внутренними углами 1200. Это делается с целью снижения внутреннего сопротивления устройства. Соединение ромбов осуществляется между собой методом пайки. Сюда же в дальнейшем припаивается кабель высокой частоты.

Более точные данные можно получить, используя онлайн калькулятор для расчета антенны Харченко, в который достаточно всего лишь ввести необходимые исходные данные.

Для повышения эффективности прибор может использоваться совместно с рефлектором. Обычно эта деталь является металлической пластиной, а наиболее подходящим материалом для ее изготовления служит фольгированный текстолит. В данном случае антенны включает в себя определение расстояния между приемным устройством и рефлектором. После расчетов и заготовки материалов, может быть изготовлена антенна Харченко для модема своими руками.

Соединение деталей между собой осуществляется с помощью термоклея. Зафиксировать нужное расстояние между элементами можно с помощью какого-либо предмета с наиболее подходящими размерами. Затем выполняется подключение антенны к устройству. Поскольку в модемах отсутствуют разъемы для подключения внешних антенн, они просто обматываются проволокой, которая затем соединяется через кабель с приемным устройством. В случае необходимости, по такой же схеме может быть изготовлена антенна Харченко для 4g модема.

По окончании сборки, на противоположном конце кабеля, который будет соединяться с модемом, нужно собрать так называемое устройство согласования, предусмотренное специально для таких приборов. Для этой цели используется медная фольга, такая же, как в печатных платах. Выполняемый расчет антенны для 4g модема такой же, как и в предыдущем варианте.

При наличии разъема для внешней антенны, подключение кабеля осуществляется с помощью специального переходника. После всех соединений, антенна для модема считается готовой к использованию. Настройка приема сигнала для 4g выполняется экспериментально, путем медленного поворота конструкции вокруг оси до получения наиболее четкого сигнала. Качество сигнала определяется количеством черточек на значке, отображаемом на компьютере или мобильном телефоне.

Антенна Харченко для цифрового ТВ

Для работы цифрового телевидения используется диапазон дециметровых волн. Поэтому перед конструированием следует выполнить антенны Харченко для DVB t2, чтобы максимально усилить прием сигнала.

Сама конструкция выглядит достаточно компактно, изготавливается в классическом варианте из двух ромбов, в итоге получается антенна зигзагообразная без рефлектора. В качестве основы может использоваться любой токопроводящий материал, например, медный или алюминиевый проводник, диаметром 1-5 мм. Также подойдут трубки, полоски, уголки, профили и т.д. Лучше всего для этих целей подходит медная проволока толщиной 3 мм. Она очень легко гнется, выравнивается и паяется. Далее должна изготавливаться в определенной последовательности. Сопротивление телевизионного кабеля должно быть примерно 50-75 Ом.

Качество цифрового сигнала не зависит от расстояния, как это происходит в аналоговом телевидении. В данном случае, когда антенна для ТВ нормально работает сигнал нормально поступает в телеприемник, если же имеют место сбои, то никакого сигнала вообще не будет. Соответственно не будет и изображения. Если сигнал есть и он нормально принимается, то изображение будет одинакового качества на всех каналах. Этот фактор нужно обязательно учитывать, когда выполняется для цифрового ТВ, хотя индивидуальные настройки могут быть разными для того или иного региона.

Непосредственно телевизионная антенна Харченко изготавливается в определенной последовательности:

• Вначале нужно отмерить кусок проволоки общей длиной 112 см и согнуть его, соблюдая размеры участков попеременно 13 и 14 см.
• После всех изгибов образуется два конца, которые необходимо зачистить на расстояние 1,5-2 см. На концах делаются петли и фиксируются между собой. Место стыков полностью запаивается. Затем, к одному из стыков припаивается центральная жила, а к другому — оплетка. В результате, получается готовая антенна или двойной квадрат.
• Биквадратная антенна для телевизора требует телевизионного кабеля примерно 3 метра. Со стороны антенны он зачищается на 2 см, а со стороны штекера — на 1 см. Штекер можно выбирать на свое усмотрение. Его так же как и проволоку нужно зачистить с помощью надфиля или какого-то острого предмета. Таким образом, зигзагообразная антенна Харченко для цифрового ТВ почти готова к использованию.
• По окончании пайки все стыки следует залить горячим клеем из пистолета. Пока клей не остыл, его излишки нужно собрать. Получается одновременно надежное и эластичное соединение. На самой антенне места пайки тоже заливаются клеем.

Антенна Харченко для телефона

Выносная антенна направленного действия способна существенно увеличить возможности мобильного телефона и повысить качество связи при нахождении абонента в отдаленной местности. В продаже не всегда можно встретить наиболее подходящий вариант, поэтому лучшим выходом из положения становится антенна Харченко для сотовой связи, изготовленная из подручных материалов своими руками.

Наиболее доступный вариант представляет собой стандартную конструкцию, рассмотренную выше. Такая антенна размеры должна иметь исходя из конкретных условий эксплуатации. Все необходимые материалы продаются в хозяйственном магазине. Наиболее простые конструкции могут напрямую соединяться с кабелем и не требуют каких-либо специальных настроек.

Необходимо в первую очередь запастись медной проволокой, диаметром 2-3 мм. Можно взять изолированный провод и снять с него изоляцию. Если соединения будут производиться без пайки, потребуются специальные разъемы для антенн F-типа и соединители. Когда планируется две антенны Харченко соединить в параллель возможно понадобится рефлектор, который может быть жестяным или алюминиевым. Изоляция стыков выполняется с помощью термоусадочной трубки или изоленты. Для соединения методом пайки потребуется паяльник.

Медная проволока, подготовленная заранее, изгибается и превращается в зигзагообразную рамку, представляющую собой два ромба. Стороны каждого из них имеют длину 80 см, а общее расстояние между противоположными углами составит 226 см. Далее калькулятор антенны определяет точку соединения этих ромбов, как место соединения с кабелем. К данной точке припаивается кусок кабеля, размером 50 см, а к его противоположному концу накручивается разъем F-типа. Далее к разъему подключается основной кабель необходимой длины.

В некоторых случаях расчет антенны Харченко онлайн предполагает установку рефлектора, значительно усиливающего прием сигнала в определенной местности. Конструкция получается такая же, как антенна для т2, когда выполняется соединение между собой нижнего конца рамки и рефлектора через оплетку кабеля. С этой целью в рефлектор дополнительно вкручивается болт длиной 50 мм, к которому с помощью стяжки притягивается разъем F-типа. Предварительно к этому разъему припаивается кабель и рамка, расположенная на расстоянии свыше 40 мм. Таким образом, антенна Харченко для мобильного телефона, сделанная самостоятельно в наиболее простом варианте, готова к использованию.

Для непосредственного соединения приемного устройства с мобильным телефоном используется пигтейл, представляющий собой специальный провод. Один его конец соединяется с антенным кабелем, а другой — при помощи разъема с антенным гнездом телефона. В данном случае проблема рассчитать антенну отсутствует и какие-либо отдельные настройки не требуются, достаточно всего лишь наиболее оптимально расположить антенну, ориентируясь на качество принимаемого сигнала. Мачту с приемным устройством рекомендуется устанавливать, как можно ближе к дому, лучше всего возле окна, чтобы максимально уменьшить длину кабеля.

Зигзагообразная антенна пользуется большой популярностью у радиолюбителей благодаря простой конструкции, хорошей повторяемости и широкополосности. Она представляет собой синфазную антенную решетку из двух ромбовидных элементов (РЭ), расположенных друг над другом и имеющих одну общую пару точек питания а-б (рис. 1,а).

На рис. 2, а и б показаны соответственно кривые зависимости коэффициента бегущей волны (КБВ) при непосредственном подключении к точкам питания зигзагообразной антенны 75-омного фидера и коэффициента усиления G (по сравнению с полуволновым вибратором) от отношений l/^ и l/d, где l — длина стороны РЭ, ^ — длина волны принимаемого сигнала, d — диаметр проводника, из которого, выполнены РЭ.

Биквадрат наверное самая простая и легко повторяемая антенна Wi-Fi диапазона.
При своей простоте имеет неплохое усиление порядка 10 dB. и может быть использована как самостоятельно так и в качестве излучателя для параболической антенны при этом усиление может быть > 20 dB.

Активный вибратор изготовлен из медной жилы электрического провода. Жила может иметь диаметр 1,5 — 2,5 мм.

Очень ответственный момент — разметка. От тщательности выполнения этой операции очень сильно зависит резоненансная частота антенны. На медную жилу, острыми краями губок штангенциркуля наносится 8 меток через 32,9 мм.

По получившимся меткам, с помощью плоскогубцев, максимально однообразно, изгибаем размеченную медную жилу как показано на рисунках:

Концы получившегося вибратора укорачиваются на 2 мм и облуживаются:

Изготавливаем рефлектор — отражатель, материалом может служить фольгированный стеклотекстолит, жесть, алюминий (в конце статьи будут приведены фото нестандартного решения в изготовлении рефлектора).

Важную роль играет расстояние от рефлектора до вибратора оно должно быть 15 — 16 мм.

Крепление и запитку вибратора можно производить несколькими способами (от наличия материалов и фантазии).
Я использую такой вариант:

Берется трубка (медная) подходящего размера, на одном торце делается срез 1 мм, в рефлекторе сверлится отверстие под диаметр трубки, и в него впаивается трубка, верхний торец должен находится на расстоянии 16 мм. от рефлектора, через трубку пропускается 50 оммный кабель, оплетка экрана припаивается к торцу трубки.

Направленная антенна «двойной квадрат» впервые была описана в литературе в 1948 г. и с тех пор продолжает привлекать к себе внимание со стороны радиолюбителей.

Антенна «двойной квадрат» (рис. 2-56), имеющая оптимальные размеры, обеспечивает коэффициент усиления по отношению к обычному вибратору 8 дб , что соответствует усилению, даваемому трехэлементной антенной «волновой канал». С практической точки зрения антенна «двойной квадрат» даже превосходит трехэлементную антенну «волновой канал», так как имеет большую направленность в вертикальной плоскости и пологий угол вертикального излучения, что особенно важно при установлении дальних связей. Антенна «двойной квадрат» обычно изготовляется из тонкого медного провода или, лучше, из антенного канатика и не требует дорогостоящих металлических трубчатых конструкций. Несколько сложнее изготовление несущей конструкции антенны.

На рис. 2-56 изображена схема антенны «двойной квадрат» в двух видах, в которых она обычно выполняется. Основным элементом является вибратор в виде проволочного квадрата с длиной стороны λ/4 и общей длиной 1λ. На расстоянии А от 0,1λ до 0,2λ помещается второй такой же квадрат, снабженный дополнительным четвертьволновым шлейфом, благодаря которому этот элемент антенны действует как рефлектор. Элементы антенны располагаются или вертикально (рис. 2-56, а ), или же на одной из сторон квадрата (рис. 2-56, б ). Не изменяя конструкции антенны, перенося точку питания, можно добиваться вертикальной или горизонтальной поляризации поля. Обе антенны (рис. 2-56) имеют горизонтальную поляризацию поля.

Антенна «двойной квадрат» излучает в одном направлении, т. е. обратное излучение сильно ослаблено. Направление основного излучения перпендикулярно плоскости антенны и направлено в сторону от рефлектора к вибратору. Максимальное усиление антенны, как указывают многие авторы, при расположении рефлектора на расстоянии 0,2λ от вибратора лежит в пределах от 10 до 11 дб (измерения, проведенные радиолюбителем G 4ZU , при указанных размерах дали величину коэффициента усиления, равную 8 дб ).

Входное сопротивление собственно вибратора лежит в пределах от 110 до 120 ом . При подключении пассивных элементов (рефлекторов или директоров) входное сопротивление в зависимости от расстояния до пассивного элемента уменьшается до 45-75 ом . Таблица 2-12 содержит значения входных сопротивлений и коэффициентов усиления различных видов антенн «двойной квадрат». Приведенные данные получены радиолюбителем W 5DQV.

Получаемые входные сопротивления антенны позволяют использовать для ее питания обычный коаксиальный кабель, что, как правило, и делается. Следует помнить, что при отсутствии симметрирующего устройства диаграмма направленности антенны несколько косит. На этот недостаток, однако, не обращают внимания, так как величина коэффициента усиления от этого не меняется, а только несколько ухудшается диаграмма направленности. Для того чтобы понять, как действует антенна «двойной квадрат», необходимо рассмотреть распределение тока по длине вибратора. На рис. 2-57 показано четыре примера распределения тока по длине элемента антенны «двойной квадрат»; направление тока обозначено стрелками. В точках питания А действуют те же соотношения, что и в случае полуволнового вибратора; вибратор питается в пучности тока, и обе половины его возбуждаются синфазно (стрелки, указывающие направление тока, имеют одинаковое направление). Во внешних точках В и D расположены узлы тока, и в них происходит изменение направления тока (см. указатели тока). При рассмотрении квадрата, изображенного на рис. 2-57, а и б , видно, что стороны А и С возбуждаются синфазно, а стороны В и D — в противофазе. Таким образом, поляризация электрического поля в направлении перпендикуляра к плоскости антенны горизонтальная, так как горизонтальные стороны квадрата возбуждаются синфазно. На рис. 2-57, б питание производится со стороны вертикального элемента квадрата и обе вертикальные стороны квадрата возбуждаются синфазно, а горизонтальные стороны — в противофазе; следовательно, в данном случае поляризация поля вертикальная. При питании антенны «двойной квадрат» в отношении поляризации поля справедливо следующее правило: если питание антенны производится со стороны горизонтального элемента, то поляризация поля горизонтальная, если питание антенны производится со стороны вертикального элемента, то поляризация поля вертикальная.

Рассуждения о поляризации поля становятся несколько менее наглядными при рассмотрении квадрата, стоящего на одной из своих вершин (рис. 2-57, в и г). Если обозначить направления токов, как показано на рис. 2-58, то становится ясным, что и в этом случае поляризация поля квадрата, стоящего на одной из его вершин, определяется вполне однозначно. Из рис. 2-58 видно, что поля от горизонтальных составляющих тока от всех четырех сторон складываются в фазе, а от вертикальных составляющих находятся в противофазе. Отсюда следует, что поле излучения квадрата в этом случае имеет горизонтальную поляризацию. При питании в точках В или D поляризация поля вертикальная. В середине стороны квадрата, находящейся против точки питания, имеется узел напряжения, и поэтому эта точка может быть заземлена. На рис. 2-59 показано несколько вариантов питания квадрата с заземлением узла напряжения в случае горизонтальной и вертикальной поляризации. С теоретической точки зрения совершенно безразлично, в какой точке подключать линию питания — к точке А или С в случае горизонтальной поляризации или к точке В или D в случае вертикальной поляризации. Место подключения линии питания на практике определяется из конструктивных соображений. В диапазоне УКВ обычно используют полностью металлические конструкции, для чего точки A и С заземляют (рис. 2-60, а и б ).

Излучатель антенны «двойной квадрат» можно рассматривать как параллельное включение двух полуволновых вибраторов, расположенных на расстоянии λ/4. Отсюда следует, что «двойной квадрат» имеет ярко выраженную направленность в вертикальной плоскости (пологий вертикальный угол излучения).

На практике стремятся так выбрать общую Длину питаемого элемента антенны, чтобы он без дополнительных корректировок был бы настроен на рабочую частоту. В первых публикациях конструкции антенны «двойной квадрат» общая длина проводников питаемого элемента составляла 0,97λ, т. е. учитывался коэффициент укорочения. В последнее время ряд авторов указывает, что резонанс антенны наступает при общей длине излучателя 1,00λ — 1,02λ. Этот факт объясняется тем, что в случае излучателя в виде квадрата не проявляется укорачивающее действие емкостного краевого эффекта, который имеет место на открытых концах прямого вибратора. Для вычисления резонансной длины излучателя антенны «двойной квадрат» в коротковолновом диапазоне справедлива следующая приближенная формула: $$l[м]=\frac{302}{f[Мгц]}.$$

Для дополнительных корректировок длины излучателя можно воспользоваться следующим приемом: общая длина проводника выбирается несколько меньше требуемой и по обе стороны от точек питания включаются изоляторы, которые перекрываются короткозамкнутыми шлейфами, как показано на рис. 2-61, а . Уменьшая или удлиняя шлейфы, добиваются точной настройки излучателя. На рис. 2-60, б изображен этот же способ настройки излучателя, но использующий только один изолятор и один шлейф. Сказанное выше, разумеется, справедливо и по отношению к квадрату, расположенному на одной из своих вершин.

На расстоянии 0,2λ, располагается рефлектор. Это расстояние выбрано в результате практических экспериментов; отклонение от него в обе стороны приводит к уменьшению коэффициента усиления антенны и изменению входного сопротивления. Настройка рефлектора может производиться или по максимальному излучению в прямом направлении, или по минимальному излучению в обратном направлении. Следует отметить, что эти настройки не совпадают. Обычно радиолюбители настраивают рефлектор на наибольший коэффициент усиления в прямом направлении. По сравнению с настройкой на максимальный коэффициент усиления в прямом направлении настройка на максимальное обратное ослабление значительно более критична и более резко выражена, поэтому ее следует проводить очень осмотрительно. При некотором уменьшении коэффициента усиления может быть получено обратное ослабление порядка 30 дб . В качестве элемента настройки почти всегда используется двухпроводная линия с подвижным короткозамыкающим мостиком (рис. 2-56) Часто длина рефлектора выбирается равной длине излучателя; в этом случае линию выбирают такой длины, чтобы пассивный элемент работал в качестве рефлектора, а с помощью короткозамыкающей перемычки проводят точную настройку. Однако с электрической точки зрения лучше, если рефлектор имеет размеры, несколько превосходящие размеры излучателя; при этом регулировочная линия может быть выбрана очень короткой или может совсем отсутствовать, если размеры рефлектора выбраны такими, что он представляет собой замкнутый квадрат, настроенный на работу в качестве рефлектора. Для того чтобы определить оптимальные размеры рефлектора, в каждом отдельном случае требуется провести много экспериментов, поэтому при описании конструкций антенн «двойной квадрат» будут даваться уже проверенные экспериментально размеры их элементов, не требующие дополнительных корректировок.

В диапазоне коротких волн почти все антенны «двойной квадрат» состоят из двух элементов — излучателя (вибратора) и рефлектора. Антенны этого типа, использующие, кроме рефлектора, еще и директор, не получили распространения, так как незначительное увеличение коэффициента усиления антенны не идет ни в какое сравнение с усложнением конструкции и увеличением расхода материалов, необходимых для построения трехэлементной антенны.

Ширина полосы пропускания антенн «двойной квадрат» больше, чем у антенн «волновой канал», и перекрывает целиком любительские диапазоны 10, 15 и 20 м при условии, что антенна настроена на середину диапазона. Диаграмма направленности этой антенны, с точки зрения радиолюбителей, также обладает некоторыми преимуществами по сравнению с диаграммой направленности антенны «волновой канал». В горизонтальной плоскости диаграмма направленности имеет относительно широкий основной лепесток, излучение в стороны сильно ослаблено, а в обратном направлении имеются два небольших боковых лепестка, величина которых определяется качеством настройки рефлектора. Кроме этого, антенны «двойной квадрат» имеют узкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости, что определяет преимущество этого типа антенны по сравнению с другими антенными системами. Антенну «двойной квадрат» также желательно подвешивать как можно выше над поверхностью земли, хотя влияние земли в этом случае сказывается меньше, чем в случае антенны другого типа. Желательно, чтобы точка питания была по крайней мере на высоте λ/2 от поверхности земли при общей высоте конструкции 1λ, при этом влияние земли практически не ухудшает диаграммы направленности.

Несущая конструкция антенны может быть выполнена в самых разнообразных вариантах. Однодиапазонная антенна «двойной квадрат» для диапазонов 10 и 15 м может иметь деревянную несущую конструкцию из планок и брусков, усиленных железными полосами. Антенна для диапазона 20 м обычно имеет несущую конструкцию, выполненную для уменьшения веса и улучшения ее механической прочности из бамбуковых трубок. Различные варианты выполнения несущих конструкций будут описаны в разделе, посвященном многодиапазонным антеннам «двойной квадрат».

На рис. 2-62 изображена простая конструкция «двойного квадрата», стоящего на одной из своих вершин. Такая же конструкция может быть использована и для антенны, расположенной на одной из своих сторон. Для увеличения механической прочности антенны используются растяжки из синтетических материалов. Если несущая конструкция изготовляется из бамбуковых или синтетических трубок, то антенный провод может укрепляться на них без изоляторов В таблице 2-13 приведены размеры «двойного квадрата».

Расстояние между проводниками линии настройки рефлектора некритично и может изменяться от 5 до 15 см . В графе «Длина стороны настроенного рефлектора» приведены размеры рефлектора, не требующего дополнительной настройки, т. е. в этом случае рефлектор представляет собой замкнутый квадрат. Диаметр медного одно- или многожильного проводника не имеет в данном случае никакого значения с точки зрения влияния на электрические характеристики антенны; из механических соображений он выбирается равным 1,5 мм .

Первые конструкции «двойного квадрата» имели элементы, выполненные в виде шлейфовых проводников. При этом входное сопротивление увеличивалось по сравнению с однопроводным элементом в 4 раза, незначительно увеличиваются коэффициент усиления и полоса пропускания антенны. Радиолюбителем W 8RLT был описан такой «двойной квадрат» для диапазона 10 м (рис. 2-63). Общая длина проводника, расположенного в виде двух витков, равна 2λ, так что длина стороны равна λ/4. Питание может осуществляться в режиме бегущей волны по линии, имеющей волновое сопротивление 280 ом (УКВ кабель). Однако W 8RLT предлагает питать антенну по настроенной линии с волновым сопротивлением от 300 до 600 ом .Для рефлектора не имеет существенного значения, изготовлен ли он в виде простого квадрата или же в виде шлейфового квадрата, так как отражающее действие его при этом не изменяется. Поэтому более поздние конструкции используют шлейфовый излучатель и обычный рефлектор. В таблице 2-14 приведены все размеры антенны «двойной квадрат», изображенной на рис. 2-62.

Расстояние между проводниками линии настройки рефлектора может быть взято от 10 до 15 см .

При этом следует отметить, что размеры, приведенные W 8RLT, в свете сегодняшних взглядов выбраны несколько короче требуемых, что, очевидно, объясняется питанием антенны по настроенной линии, с помощью которой, как известно, можно в некоторой степени компенсировать неточность, допущенную при выборе размеров излучателя. Поэтому размеры, приведенные в табл. 2-14, следует рассматривать только как приблизительные. Рефлектор конструируется в виде простого квадрата, а питание осуществляется с помощью согласованной линии с волновым сопротивлением, равным 300 ом .

Отличные результаты, получаемые при работе с антенной «двойной квадрат», естественно, привели бы к созданию целого ряда конструкций, которые в большей или меньшей мере являются развитием принципов, заложенных в основе действия «двойного квадрата».

Касались ранее конструкций Wi-Fi антенны направленного действия. Биквадратные, баночные самодельные раритеты. Люди с завидным постоянством ищут шанс получить конструкцию получше. Упоминалось: вместо традиционной проволоки лучше взять провод ПВ1 аналогичного сечения, уберегающий установленную антенну от непогоды. Плата с двухсторонним фольгированием, которую часто рекомендуют использовать рефлектором, не очень хорошо переносит непогоду, не защищена ничем, снабдить конструкцию специальным корпусом проблематично. Возрастет ветровая нагрузка на изделие. Сегодняшний обзор посвящен методам улучшения конструкции. Вай фай антенна своими руками для любой непогоды!

Важно! Попробуйте для защиты использовать термоусадочную пленку. Оденьте рефлектор “шубой”, подуйте феном. Скоро текстолит плотно обтянется полимерной пленкой.

Биквадратные антенны Wi-Fi

Вайфай антенна, построенная по биквадратной схеме, сформирована заземленным рефлектором, излучателя вида восьмерки с прямыми (90 градусов) углами. Получается нечто, напоминающее ультрамодные очки с тонкой перемычкой посередине. Нижняя половина сажается на землю, верхняя — на сигнальную жилу кабеля РК – 50.

Правда, антенна для Вай фай будет размерами поменьше. Сторона квадрата по средней линии медной жилы излучателя равна 30,5 мм. Итак, восьмерка отстоит от рефлектора на 1,5 (половина длины стороны квадрата) см и параллельна пластине. В нашем случае плата гетинакса плоха тем, что сложно достать. Рефлектор – просто пластина проводящего электрический ток металла. Сгодятся жесть, сталь, алюминий. Учитывая размер излучателя, можно изготовить рефлектор Вай фай антенны, воспользовавшись лазерным компакт диском (DVD) 5,25 дюйма.

Биквадрат Харченко

Внутренний отражающий слой алюминия создан, чтобы лазерный луч не терял энергию на поверхности. Кроме того в центре имеется дырочка под N-коннектор. Осталось вскрыть защитную пластиковую оболочку, посадить отражающий слой на экран кабеля РК – 50. Обратите внимание: если N-коннектор не будет отстоять с излучателем на 1,5 см от рефлектора, условия приема ухудшатся. Необходимо добиться указанного положения, подкладывая тонкие металлические шайбы или по месту.

Напоминаем: биквадратная восьмерка гнется от середины поворотом на 90 градусов. В точку вернутся оба конца кабеля ПВ1 1х2,5. Толщина проволоки составляет 1,6 мм диаметром, между центрами жилы сторона квадрата равняется 30,5 мм. Концы сажаются на экран коннектора, объединяются с рефлектором (компакт-диск), серединная часть послужит целям снятия сигнала. Диаграмма направленности устройства резко сужается, снабжена одним главным лепестком, который направим на источник сигнала. Если дело происходит в комнате, придется экспериментально найти отраженный луч, располагаемый практически в любом направлении.

Рефлектор защитит от соседских помех, усилит мощность. Блокирует эффект многолучевости, мало полезного приносящего аппаратуре. Самодельная антенна Вай фай принимает только из узкого сектора. Благодаря этому, соединим сетью дома, стоящие напротив, что было бы невозможно с поставляемой в комплекте точки доступа.

Обратите внимание: в иных случаях входного разъема на корпусе для подключения антенны может и не быть. Такие точки доступа снабжены встроенными контурами из металла, ведущими прием радиоволн. Традиционно выглядят замысловатыми плоскими фигурами с внутренней стороны корпуса. Придется антенну встроенную отпаять.

Рядом может стоять конденсатор, емкость служит целям компенсации коэффициента сжатия контура. Встроенная антенна невелика, бессильна образовать полноценное устройство приема радиоволн. Дефект нейтрализуется подстроечным конденсатором.

Элемент не нужен, потому что полноразмерная антенна для Вай фай роутера не нуждается в компенсации. Цепи включения самоделки рвите выше конденсатора. Выполняя монтаж, нельзя пользоваться типичным паяльником на 100 Вт. Сожжет электронные компоненты платы. Потребуется маленький паяльник, снабженный жалом-иглой, мощностью 25 Вт.

Вес компакт диска маленький, ветровая нагрузка невысокая, в противовес громоздкой конструкции и никого снизу не убьет падающей платой гетинакса. Рекомендуется избегать размещать изделия на солнце, но в нашем случае записанная информация не играет великой роли. При желании N-коннектор загерметизируйте, продлив срок службы паяного соединения. Используется специальный гель-компаунд, применяемый при монтаже печатных плат. Подобные выпускает компания Аллюр (Санкт-Петербург). Пару слов объяснят, как сделать Вай фай антенну своими руками мощнее.

Биквадратные антенны Вай фай – не предел, убежим от соседей

Пролог: 2 недели, никак не мог найти в чем причина, потом перевернул антены в вертикальную и получил 20 мбит на 5 км, вместо горизонтальных 4.

Вампиреныш, участник форума Локальные сети Украины (орфография скопирована).

Прежде чем купить Вай фай антенну, подумайте: теория показывает, что излучатели, расположенные рядами, диаграмму направленности сужают, в направлении перпендикулярном линии, вдоль которой выстроить элементы. В переводе на русский означает: если наши с другом дома разделены 100 метрами, ширина сектора обзора антенны для реализации канала связи Вай фай едва превышает 15 градусов. Полезная мощность будет направлена на окно товарища (причинит вред только обитателям квартиры!). Чтобы реализовать схему, используйте двойную биквадратную антенну. Можно увеличить скорость, если на ДР подарить такую же другу!

Как сделать Вай фай антенну, чтобы не мешала соседям. Защититься от непрошеных гостей можно, изменив канал, поляризацию. Найдено три способа защиты канала конфигурацией антенны:

1. Выбор частоты.
2. Выбор направления (сужение диаграммы направленности).
3. Выбор поляризации.

Обычно, когда имеется Вай фай, предоставляемый провайдером, величины задает поставщик связи, клиенту остается подчиниться, но если имеется собственное оборудование, расклад получается иной. Можем поставить антенну на вертикальную поляризацию, если у соседей используется горизонтальная. Наше оборудование перестанет видеть друг друга. Можно сделать в одностороннем порядке или договориться. Антенны понадобятся наподобие биквадратной, комплектные отставьте.

На горизонтальной поляризации работает телевидение, на вертикальной – связь. Просто традиция, штырь рации удобно держать перпендикулярно земле, когда говоришь. В этом контексте выгодно использовать вертикальную поляризацию, обычно стоит в роутерах. Предлагаем простое правило:

• Расположите с другом напротив антенны на окнах одинаково. Обеспечивается пространственная совместимость, являющаяся подвидом электромагнитной. Выпущены микроволновки, телефоны, гора оборудования частоты 2,4 ГГц, создающая помехи. Располагайте антенны одинаково, вертикально, горизонтально, наклонив. Экспериментально ищите положение, при котором скорость наибольшая.

Обещанная новинка: конструкция из четырех квадратов, выстроенных рядком. Диаграмма направленности станет узкой в направлении перпендикулярном строю. Медная проволока или одножильный провод сечения 2,5 мм 2 длиной 50 см. Рекомендуем взять с запасом. Если стандартная биквадратная Вай фай антенна для ноутбука представляет собой синфазную решетку двух рамок, в нашем случае рамок четыре.

Рамка для двойной биквадратной антенны

При движении волны ток в соседних квадратах направлен противоположно по контуру. За счет этого эффект от воздействия поля складывается. Теперь надо получить четыре синфазных квадрата. Находим середину проволоки, делаем изгиб на 90 градусов. Вымеряем 30 мм, делаем изгибы с каждой стороны в противоположную сторону. Отступаем в два раза больше, опять гнем в первом направлении. Получится большая буква W. Еще 30 мм – загибаем края книзу под 90 градусов. Готова одна половина.

Вторую делаем по образу и подобию, чтобы концы вернулись в точку начального изгиба. Обратите внимание, не зря рекомендуем пользоваться проводом с оболочкой полихлорвиниловой – два имеющихся в фигуре перекрестия изолированы взаимно.

Излишек проволоки обрезаем, чтобы концы не доставали до первого изгиба два-три миллиметра. Вай фай антенна для компьютера требует рефлектора, сойдет добрый кусок фольгированного текстолита или стандартная ровная жесть. Используем N-коннектор для соединения.

Излучатель отстоит от рефлектора на 1,5 см по площади. Концы сажаем на землю, середину – на сигнальную жилу (кабель для Вай фай антенны РК – 50). Чтобы укрепить края фигуры, используйте керамическую или пластиковую трубку. Для фиксации, электрической изоляции применяйте клей, герметик. Уличному варианту рекомендуется подыскать пластиковый корпус. Расстояние между самодельной антенной и приемником берите поменьше.

Следующая встреча обсудит Вай фай радиоприемник.

Расчет зигзагообразных антенн Харченко для 3G модема 2100

Многие пользователи задаются вопросом. Какими способами (их я уже описывал в статье: 5 способов самодельных антенн) можно еще увеличить скорость интернета, для 3G модема? Есть еще один эффективный способ — это рамочная антенна Харченко, по отзывам он дает положительные результаты, по поводу его работы. И так вся работа займет не больше часа.

Собираем рамочную антенну Харченко для 3G-модема

Сама антенна представляет с собой два квадратных элемента, это видно на рис.  Не зря, я еще добавил в заголовке 2100. Который расчет антенны дает частоту 2100 Мгц. При длине волны ?=143 мм сторона квадрата составляет 53 мм. Разыскиваем толстый медный провод (3-4 мм) и изгибаем его как показано на рис.1.

Рис.1

Фишка здесь в том, что важно соблюсти размеры рамки. И кроме того нужно еще снизить внутреннее сопротивление антенны и делать не квадратные элементы, а ромбовидные с углом 120 градусов Рис.2.

Рис.2

Далее к антенне припаяем высоко частотный кабель. И потом всю эту конструкцию припаять к антенне. Здесь ожидается один момент! Оплетка у большинства недорогих кабелей не паяется оловом с канифолью Рис.3. Выход в использовании фидера, который накручивается кабель, к нему припаивается кусочек медного провода, а потом вся конструкция — к антенне Рис.3.

Рис.3

Для повышения эффективности антенны мы снабжаем ее рефлектором. Рефлектор — металлическая пластина (фольга), которую можно сделать из фольгированного текстолита Рис.4.

Рис.4

Между антенной и рефлектором расстояние должно состоять 36 мм. Здесь мы применим пластмассовый колпачок (из-под баллончика с дезодорантом). Весь  следующий творческий процесс можно рассмотреть на фотографиях Рис.5.

Рис.5

Мы фиксируем собранную конструкцию специальным термоклеем на Рис.6

Рис.6

Теперь мы лишь подключаем антенну к модему и настраиваем ее на сигнал максимального уровня. Наш модем не имеет разъема для внешней антенны, поэтому мы оборачиваем вокруг модема 4 витка центральной жилы Рис.7.

Рис.7

Вот в принципе и все. Возможно для лучшего результата вам придется попробовать и другие варианты антенн. Например можете рассмотреть еще 5 способов самодельных антенн для 3 g модемов, хоть как то увеличить скорость. У меня в данный момент в модеме стоит проволочная антенна. Не скажу что эффект хороший, но все таки  разница не большая есть. Возможно еще есть какие то способы, чтобы модем работал более быстрее, есть еще один способ, но это уже будет в другой отдельной статье. А что бы быть в курсе интересных событий и не пропустить, можете подписаться в RSS ленте, перейдя, нажав на красненький квадратик с полосками.

Понравилась полезная статья? Подпишитесь на RSS и получайте больше нужной информации!

Программа антенна тройной квадрат. Электрическая схема рамочная телевизионная антенна. Теперь расскажем, как собирается конструкция

Телевидение сегодня есть в каждом доме. С развитием технологий меняются качество телевизионных сигналов и способы их передачи. И если еще вчера использовалось допотопное аналоговое вещание, сегодня настойчиво обсуждается исключительно цифровое.
На территории России телерадиовещанием занимается государственная компания РТРС. С 2012 года правительственным распоряжением был признан единым стандартом цифрового эфирного телевидения DVB-T2, мультиплексный стандарт цифрового вещания. Компания РТРС, как единственный эфирный оператор, предлагает сразу два мультиплексных пакета (РТРС-1 и РТРС-2) к бесплатному просмотру. Все что нужно — это современный приемник-антенна, один из вариантов которой мы сегодня предлагаем сделать своими руками.

За основу данной самоделки взята разработка инженера Харченко К.П., который предложил подобные антенны для дециметрового диапазона (ДЦВ), популярного в 90-х годах прошлого века. Это подобие апертурных антенн, в основе которых облучатель в виде зигзагообразной формы. Аккумулирует сигнал плоский рефлектор, который по размерам превосходит вибратор минимум на 20 %.
Телевизионный сигнал передается волнами с горизонтальной поляризацией. В упрощенном виде такая антенна представляет собой два горизонтальных петлевых вибратора, соединенных между собой параллельно, но разъединенных в точке подключения фидера (кабеля). Габаритные размеры даны на основе статьи Харченко «Антенна диапазона ДЦВ», и рассчитываются согласно предложенных формул. Согласно этой технологии, такие антенны можно рассчитать даже для слабого сигнала около 500 МГц.

Что потребуется для сборки антенны

• Решетка для барбекю;
• Аэрозольная краска для автомобилей;
• Растворитель или ацетон;
• Набор сверл для обычной дрели;
• Коаксиальный телевизионный кабель – не более 10 м;
• Полметра ПВХ трубы ХВ, диаметр – 20 мм;
• Дюбеля металлические для гипсокартона;
• Медный провод для вибратора антенны, диаметр жилы – 2-3,5 мм;
• Две тонкие металлические пластины.

• Паяльник мощный на 100 Вт;
• Шуруповерт с насадками;
• Термоклеевой пистолет;
• Плоскогубцы, молоток, кусачки;
• Малярный нож, рулетка, карандаш.

Приступаем к изготовлению антенны

Делаем рамку-вибратор

Готовим рефлектор

Собираем антенну

Трехэлементная рамочная антенна имеет узкий главный лепесток диограммы направленности и высокий коэффициент усиления. Для ДМВ диапозона, в котором транслируется российские 1, 2 и 3 мультиплекы в формате DBV-T2, размеры антенны очень компактны. Поэтому «Тройной квадрат» с успехом может заменить комнатную антенну.

Наиболее оптимальная длина ребра рефлектора на 4% больше длины ребра вибратора. Зависимость усиления рамочной антенны «Тройной квадрат» от расстояния между элементами приведена на рисунке. При Б = 0,11L имеем максимальное усиление.

Входное сопротивление антенны, как и ее усиление, также определяется расстоянием между элементами антенны. Например, при расстоянии между рефлектором и вибратором Б=0,11L получаем, что входное сопротивление антенны равно 65 Ом, а усиление по сравнению с полуволновым диполем равно 6,6 дБ.

При расчете антенны типа «Тройной квадрат» можно пользоваться следующими формулами: В = 0,255L; Р = 0,261L; Д = 0,247L, где L — длина волны. Оптимальное расстояние между элементами А (Б) = 0,11….0,15L. Размеры элементов для дециметрового диапозона (телевизионных каналов 21 — 80) антенны «Тройной квадрат» приведены в таблице.

Сетка частот телевизионных каналов в г. Жуковском Московской области.

Поэтому в данном населенном пункте оптимальной будет антенна, расчитанная на 30 телевизионный канал (Несущая частота 546 МГц).

Рамочную антенну «Тройной квадрат» можно улучшить путем добавления еще трех элементов. Коэффициент усиления доработанной антенны значительно возрастает, что даст ей преимущество при использовании ее как в комнатном, так и в наружном варианте. Конструкция антенны представлена на рисунке,

размеры — в таблице.

Многие дачники не желают покупать хорошие антенны для своих домиков, так как постоянно в них не проживают. Для того чтобы во время отдыха от садовых работ смотреть телепрограммы они часто задействуют устройства с волновым сопротивлением 75 ОМ. Выбор в пользу самодельных антенн двойной квадрат обусловлен низкой стоимостью расходных материалов, а также скоростью прочеса изготовления.

Что нужно для изготовления антенны двойной квадрат

Сегодня на смену аналоговому телевидению пришло цифровое ТВ. Благодаря новым технологиям люди получили возможность смотреть передачи в отличном качестве, причем существенно увеличилось количество доступных каналов. Для подключения к цифровому ТВ достаточно иметь хороший телевизор, дешифратор и комплектующие, для установки. Чтобы получать на свое оборудование видеосигнал, необходимо иметь дециметровую антенну двойной квадрат. Ее нет смысла покупать, так как, имея под рукой минимум материалов, можно за считанные минуты изготовить устройство самостоятельно.

Антенна двойной квадрат по внешнему виду напоминает пару соединенных между собой ромбов. Несмотря на примитивность конструкции, она будет довольно хорошо принимать сигнал. Для ее изготовления можно задействовать любой материал, способный проводить ток, например, уголок, металлическую полосу, проволоку, пруты, трубки. Чтобы максимально усилить сигнал следует расположить за парными квадратами отражатель, выполненный, например, из фольги.

Если принято решение своими руками провести все работы, то надо подготовить для такой антенны такие комплектующие:

1. Wi-Fi адаптер. Кусок кабеля (высокочастотного) предназначенного для подключения Wi-Fi. Его сопротивление должно быть в пределах 75Ом или 50Ом.
2. Проволоку, выполненную из меди, размер сечения которой варьируется в диапазоне от 1,5мм до 3мм. Она хорошо гнется, поэтому будет задействоваться для проводки. Если не удастся найти медную проволоку, можно использовать стальной материал, сечение которого варьируется в диапазоне от 2мм до 5мм.
3. Листок текстолита (фольгированного), размером 100мм х 120мм. Его можно заменить листком гетинакса, такого же размера.
4. Штекер.
5. Сырье для распорок: деревянные планки, фибергласс, дюралевые трубки.
6. Инструменты (молоток, паяльник, наждачная бумага и т. д.).
7. Шест для фиксации антенны на стене дома либо на крыше.
8. Крепежные элементы.

Антенна двойной квадрат имеет простую конструкцию, включающую: рефлектор и активный элемент. Для их изготовления в большинстве случаев задействуется проволока из меди.

В разрыв активного элемента, расположенный снизу, осуществляется подключение кабеля (коаксикального), волновое сопротивление которого составляет 75ОМ. Разрыв рефлектора представляет собой двухпроводную открытую линию, которая продолжает линию рамки. Между проводами присутствует расстояние 150мм – 200мм, а также скользящая по линии перемычка, предназначенная для регулировки.

Элементы антенны натягиваются на распорки, для изготовления которых лучше всего задействовать изоляционные материалы, например, планки из сосны, бамбуковые палки, фиберглас.

Многие специалисты рекомендуют для этих целей применять оснащенные по краям изоляторами дюралевые трубы. В этом случае вертикальные распорки выполняются из цельного сырья, а расположенные горизонтально элементы разделяются посредством изоляционных вставок. Для них можно применить армированный фторопласт, стеклотекстолит и т. д. Главное, выполнить основное условие. Каждая из четырех распорок, расположенных горизонтально, должна состоять из изолированных элементов, равных по размерам.

Надо ли делать расчеты

Если человек самостоятельно решил изготовить антенну двойной квадрат для получения цифрового сигнала, ему нет надобности исчислять длину волны. Специалисты рекомендуют людям, для принятия устройствами максимального количества сигналов, делать конструкции более широкополосными.

В том случае, когда мастер стремится изготовить антенну по всем правилам, он может выполнить расчеты.

1. Узнать размер стороны квадрата удастся таким образом. Определяется волна, на которой осуществляется трансляция сигнала. Этот показатель делится на 4.
2. Узнать, какое в идеале расстояние должно быть между 2 частями устройства можно таким образом. Внутренние элементы — более короткие, а наружные стороны ромбов – немного длиннее.

Антенна двойной квадрат изготовление

После того как мастер узнал, какие размеры антенны двойной квадрат надо использовать, он может приступать к ее изготовлению.

1. В первую очередь придется осторожно, с двух сторон зачистить кабель. Тот конец, который будет крепиться к самой конструкции, следует очистить таким образом, чтобы провод выходил из изоляции примерно на 2см. Если оголенный кончик получился большего размера, то излишек следует отрезать.
2. Фольга, которая будет задействоваться в качестве отражающего экрана, и оплетка должна быть скручена в жгут.
3. В итоге у мастера получится два проводника, которые необходимо залудить.
4. Берется второй край кабеля (1см) и к нему припаивается штекер. Те места, в которых будет осуществляться пайка, необходимо обработать посредством растворителя либо спирта. После этого нужно выполнить зачистку надфилем или наждачной бумагой. На подготовленный кабель надевается штекер пластиковой частью, делается пайка.
5. На следующем этапе придется припаять моножилу к выходу штекера (центральному), а многожильную скрутку к боковому.
6. Вокруг изоляции обжимается захват. Это делается и при изготовлении антенны тройной квадрат.
7. Накручивается наконечник, выполненный из пластика. Полости специалисты рекомендуют залить герметиком, не проводящим ток либо клеем.
8. Быстро собирается конструкция штекера, пока не успела застыть клеящая смесь (ее излишки убираются).
9. Осуществляется соединение своими руками двух элементов: рамки с кабелем. Ввиду того, что в процессе изготовления антенны не делалась привязка к конкретному каналу, выполнять припаивание кабеля нужно к средней точке рамки. В итоге удастся увеличить широкополосность конструкции, которая станет принимать больше каналов.
10. Второй подготовленный кончик кабеля необходимо припаять по центру к двум сторонам, которые предварительно были зачищены и залужены.
11. На данном этапе завершен процесс изготовления конструкции активной рамки, теперь переходим к проверке и установке антенны.

Если владелец загородного или дачного дома планирует получить больший коэффициент усиления принимаемого цифрового сигнала, ему следует изготовить антенну тройной квадрат.

Для этого следует по такому же принципу выявить частоты рассчитать, основные параметры. Для дмв антенны тройной квадрат потребуется больше расходных материалов, так как потребуется создать дополнительную рамку – директор, имеющий меньшие размеры.

Важно! Чтобы правильно выполнить расчет антенны тройной квадрат для цифрового телевидения, можно задействовать онлайн калькулятор. В него необходимо внести такие данные: частоту, тип провода, Мгц. После нажатия на кнопку «результат» программа автоматически проведет расчеты и выведет в специальном окошке цифры.

Испытание антенны двойной квадрат

После того как была создана конструкция антенны ее следует испытать. В обязательном порядке мастер должен выполнить настройку излучателя, благодаря чему удастся смотреть передачи в максимально высоком для таких условий качестве.

• Диаграмма направленности конструкции будет косить при отсутствии устройства, обеспечивающего симметрию.
• Если стороны квадрата возбуждаются синфазно, значит поляризация эл. поля к плоскости конструкции проводится перпендикулярно.
• Компенсировать реактивную составляющую антенны (после настройки антенны) можно при настройке мостика (симметрирующего), удлиняя или укорачивая этот элемент.
• Если сопротивление антенны под кабель будет более высоким, то это положительно отразится на коэффициенте усиления. Именно поэтому для конструкции следует задействовать коаксиальный кабель не 50Ом, а 75Ом.
• Антенну следует помещать в защитный корпус, который предотвратить заливание водой и налипание снега, обледенение. Для этих целей можно задействовать 5л пластиковую баклажку.
• В процессе испытаний не должно находиться возле антенны второй квадрат ноутбука или ПК с подключениями wi-fi. Как только конструкция будет включена в ТВ оборудование, можно посредством компьютерной техники ловить эти сигналы. Наиболее качественные wi-fi точки будут обнаружены при установке антенны на крыше.
• Проводится настройка тюнера и проверяется качество видео и звука.

Заключение и особенности антенны двойной квадрат

Такая конструкция имеет направленное действие. Если пользователь будет проворачивать ее на 360 градусов, то сможет поймать разнообразные сигналы. Владельцы загородных домов и дач, которые не используют отражающие экраны, должны знать, что в этом случае качество сигнала снизится минимум на 30%. Его функции может заменить шляпа спутниковой тарелки. На место расположения головки следует прикрепить конструкцию двойной квадрат. Благодаря таким манипуляциям удастся без отражающего экрана максимально усилить цифровые сигналы.

Рамочные антенны

Обычный петлевой вибратор может быть трансформирован в квадратную рамку, периметр которой примерно равен длине волны (рис. 1).

Рис. 1 Трансформация петлевого вибратора в квадратную рамку.

Антенны такого типа называются петлевыми или рамочными. Для приема телевизионных программ чаще всего используются двухэлементные и трехэлементные рамочные антенны, которые иначе называют “двойной квадрат” и “тройной квадрат”. Эти антенны отличаются простотой конструкции, довольно высоким усилением и узкой полосой пропускания.

Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обеспечивают частотную избирательность. Благодаря этому на вход телевизионного приемника не могут проникать мешающие сигналы от других телевизионных передатчиков, работающих на близких по частоте каналах. Это особенно важно в условиях слабого сигнала. Часто возникает необходимость приема слабого сигнала от удаленного передатчика при наличии близко расположенного мощного передатчика другого канала. При таких условиях частотной избирательности телевизионного приемника может не хватить. Кроме того, интенсивный мешающий сигнал, поступая на первый каскад приемника (или антенного усилителя), приводит к перекрестной модуляции полезного сигнала мешающим сигналом. В последующих каскадах избавиться от этого уже невозможно. Поэтому в таких случаях следует применять узкополосные антенны.

Двухэлементная рамочная антенна изображена на рис. 2. Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10 -20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8-15 мм для антенн 6-12-го каналов. Металл может быть любым, но предпочтительнее медь, латунь иди алюминий.

Рис. 2. Двухэлементная рамочная антенна.

Для дециметрового диапазона рамки выполняют из медного или латунного прутка диаметром 3-6 мм. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок, а нижняя изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из текстолита или органического стекла. К этой же пластине крепятся концы вибраторной рамки винтами с гайками, для чего концы ее можно расплющить. Стрелы могут быть изготовлены из металла или изоляционного материала. В последнем случае специально соединять между собой рамки нет необходимости. Мачта должна быть деревянной, по крайней мере ее верхняя часть. Металлическая часть мачты должна заканчиваться на 1,5 м ниже антенны. Рамки антенны располагают друг относительно друга так, чтобы их геометрические центры находились на горизонтальной прямой, направленной на передатчик.

Кабель подключается к концам вибраторной рамки с помощью четвертьволнового короткозамкнутого симметрирующего шлейфа, который изготавливается из того же кабеля. Шлейф и кабель должны подходить к антенне вертикально снизу, расстояние между ними должно быть постоянным по всей длине шлейфа, для чего можно использовать распорки из текстолита. Можно также закрепить кабель и шлейф на изоляционной пластине, к которой крепятся нижняя стрела и концы вибраторной рамки. При этом в пластине сверлят небольшие отверстия, а кабель и шлейф привязывают к ней капроновой леской. Использовать металлические элементы крепления нежелательно.

Для обеспечения жесткости можно выполнить шлейф из двух металлических трубок, соединенных верхними концами с концами вибраторной рамки. В этом случае кабель пропускают внутри правой трубки снизу вверх, оплетку кабеля припаивают к правому, а центральную жилу к левому концам вибраторной рамки. Трубки шлейфа в нижней части замыкаются перемычкой, перемещением которой можно подстроить антенну на максимум принимаемого сигнала.
Размеры двухэлементных рамочных антенн, рекомендуемые для метровых телевизионных каналов, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Размеры двухэлементных рамочных антенн метровых волн, мм

В = 0,26L, Р = 0,31L , А = 0,18L , где L — средняя длина волны принимаемого частотного канала, которая приведена . Длина шлейфа для этой антенны берется из таблицы 1 (параметр Ш).

Размеры двухэлементных рамочных антенн для дециметровых волн приведены в таблице 2. Поскольку в этом диапазоне полоса пропускания антенны охватывает сразу несколько частотных каналов, размеры даются не для одного канала, а для группы соседних частотных каналов.

Рамочная антенна “двойной квадрат” по сравнению с двухэлементной антенной типа “волновой канал” имеет большее усиление (примерно на 1,5 дБ). Сказанное относится к антеннам, имеющим одинаковую длину. Усиление антенны во многом определяется расстоянием между элементами антенны. Оптимальные с этой точки зрения расстояния находятся в пределах 0,12….0,15L .

Таблица 2. Размеры двухэлементных рамочных антенн дециметровых волн, мм

Конструкция трехэлементной рамочной антенны “тройной квадрат” изображена на рис. 3.

Рис. 3. Антенна “тройной квадрат”.

Антенна содержит три квадратные рамки, причем рамки директора и рефлектора являются замкнутыми, а рамка вибратора в точках а — а» разомкнута. Рамки расположены симметрично, так что их центры находятся на горизонтальной прямой, направленной на телецентр, и крепятся к двум стрелам в серединах горизонтальных сторон. Верхняя стрела выполнена из того же материала, что и рамки. Практика показала, что антенна работает лучше, если нижняя стрела выполнена из изоляционного материала (например, из текстолитового прутка). Верхняя стрела припаивается к рамкам, а нижняя может крепиться к рамкам с помощью заливки точек соединения эпоксидной смолой. Антенна крепится к мачте из изоляционного материала. Как и в случае “двойного квадрата”, для симметрирования используется четвертьволновый короткозамкнутый шлейф, выполненный из отрезка того же кабеля.

Существует также простая конструкция трехэлементной рамочной антенны дециметрового диапазона из одного куска толстого провода, изображенная на рис. 4.

В точках А, Б и В провода необходимо спаять. Вместо шлейфа, выполненного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновый короткозамкнутый мостик той же длины, что и шлейф. Расстояние между проводами мостика остается прежним — 30 мм. Конструкция такой антенны оказывается достаточно жесткой и необходимость в нижней стреле отпадает. Кабель подвязывают к правому проводу мостика с

Рис. 4. Вариант антенны “тройной квадрат”.

наружной стороны. При подходе кабеля к вибраторной рамке оплетка его припаивается к точке а, центральная жила — к точке б. Левый провод мостика закрепляется на мачте. Необходимо лишь обратить внимание на то, чтобы в пространстве между проводами мостика не располагались ни кабель, ни мачта. С описанием конструкции трехэлементной антенны из одного куска провода можно также познакомиться , с конструкцией шестиэлементной — .

Входное сопротивление антенны, как и ее усиление, также определяется расстоянием между элементами антенны. На рис.5 приведены зависимости усиления и входного сопротивления от расстояния между ее элементами.

Например, при расстоянии между рефлектором и вибратором 0,11L получаем, что входное сопротивление антенны равно 65 Ом, а усиление

Рис. 1.5. Зависимости усиления и входного сопротивления рамочных антенн от расстояния между элементами (верхний рисунок: 1 — “тройной квадрат”, 2 — “двойной квадрат”; нижний рисунок: 1 — одиночная антенна типа “квадрат”, 2 — “двойной квадрат”, 3 — расстояние S = 0,11L соответствует максимальному усилению).

по сравнению с полуволновым диполем равно 5,5 дБ (для “двойного квадрата”) и 6,6 дБ (для “тройного квадрата”). Следует заметить, что приводимые в популярной литературе значения коэффициента усиления рамочных антенн сильно завышены и достигают 14 дБ.

Двухэлементная и трехэлементная рамочные антенны имеют довольно узкий главный лепесток диаграммы направленности и поэтому должны тщательно ориентироваться.

Настройка антенны производится путем изменения длины шлейфа, подключенного к рефлектору. Наиболее оптимальная длина рефлектора на 4% больше длины вибратора.

При расчете антенны типа “тройной квадрат” можно пользоваться следующими формулами: В = 0,255L ; Р = 0,261L ; Д = 0,247L , где L — длина волны. Оптимальное расстояние между элементами А = 0,11….0,15L .

Исследования показали, что переход от двухэлементной антенны типа “квадрат”, содержащей вибратор и рефлектор, к трехэлементной антенне приводит к выигрышу в усилении на 1,7 дБ. Аналогичная процедура для антенны типа “волновой канал” дает выигрыш 2,7 дБ. Следует также отметить, что антенна “тройной квадрат” имеет более узкую полосу рабочих частот, чем антенна “двойной квадрат”. Размеры антенн типа “тройной квадрат” для диапазонов метровых и дециметровых волн приведены в таблицах 3 и 4.

Рамки и верхнюю стрелу антенны метровых волн для достаточной прочности выполняют из трубки диаметром 10… 15 мм, а расстояние между концами вибраторной рамки увеличивают до 50 мм.

Таблица 3. Размеры трехэлементных рамочных антенн метровых волн, мм

Покупать хорошую антенну на дачу не всегда целесообразно. Особенно если она посещается время от времени. Дело не столько в затратах, сколько в том, что ее через некоторое время может не оказаться на месте. Поэтому многие предпочитают делать антенну для дачи самостоятельно. Затраты минимальные, качество неплохое. И самый важный момент — ТВ антенна своими руками может быть сделана за полчаса-час и потом, в случае необходимости, легко повторяется…

Цифровое телевидение в формате DVB-T2 передается в диапазоне ДМВ, причем цифровой сигнал или есть, или его нет. Если сигнал принимается, то картинка получается хорошего качества. В связи с этим. для приема цифрового телевидения подходит любая дециметровая антенна. Многим радиолюбителям знакома телеантенна, которую называют «зигзагообразная» или «восьмерка». Эта ТВ антенна своими руками собирается буквально за считанные минуты.

Для уменьшения количества помех сзади антенны ставят отражатель. Расстояние между антенной и отражателем подбирают экспериментально — по «чистоте» картинки
Можно на стекле прикрепить фольгу и получить неплохой сигнал….
Медная трубка или проволока — оптимальный вариант, хорошо гнется, легко пр

Делать ее очень просто, материал — любой токопроводящий металл: трубка, прут, проволока, полоса, уголок. Принимает она, несмотря на простоту, хорошо. Выглядит как два квадрата (ромба), соединенных между собой. В оригинале за квадратом располагается отражатель — для более уверенного приема сигнала. Но он больше нужен для аналоговых сигналов. Для приема цифрового телевидения вполне можно обойтись и без него или установить потом, если прием будет чересчур слабым.

Материалы

Оптимально для этой самодельной телеантенны подходит медная или алюминиевая проволока диаметром 2-5 мм. В этом случае сделать все можно буквально за час. Также можно использовать трубку, уголок, полосу из меди или алюминия, но надо будет какое-то приспособление чтобы выгнуть рамки нужной формы. Проволоку же можно гнуть молотком, закрепив ее в тисках.

Также потребуется коаксиальный антенный кабель требуемой длины, штекер подходящий к разъему на вашем телевизоре, какое-то крепление для самой антенны. Кабель можно брать с сопротивлением 75 Ом и 50 Ом (второй вариант хуже). Если делается ТВ антенна своими руками для установки на улице, обратите внимание на качество изоляции.

Крепление зависит от того, где вы собираетесь повесить самодельную антенну для цифрового телевидения. На верхних этажах можно попробовать использовать ее как домашнюю и повесить на шторы. Тогда нужны крупные булавки. На даче или если выносить самодельную телеантенну на крышу, надо будет крепить ее к шесту. Для этого случая ищите подходящие фиксаторы. Для работы еще понадобится паяльник, наждачная бумага и/или напильник, надфиль.

Нужен ли расчет

Для приема цифрового сигнала нет необходимости считать длину волны. Просто желательно сделать антенну более широкополосной — чтобы принимать как можно больше сигналов. Для этого в оригинальную конструкцию (на фото выше) внесены некоторые изменения (дальше по тексту).

При желании можете сделать расчет. Для этого надо узнать на какой волне транслируется сигнал, разделить на 4 и получить требуемую сторону квадрата. Чтобы получить требуемое расстояние между двумя частями антенны, делайте наружные стороны ромбов чуть длиннее, внутренние — короче.

Чертеж антенны «восьмерки» для приема цифрового ТВ

• Длина «внутренней» стороны прямоугольника (В2) — 13 см,
• «наружной» (В1) — 14 см.

За счет разницы длин образуется расстояние между квадратами (они соединяться не должны). Два крайних участка делают длиннее на 1 см — чтобы можно было свернуть петлю, к которой припаивается коаксиальный антенный кабель.

Изготовление рамки

Если посчитать все длины, получится 112 см. Отрезаем проволоку или тот материал, который у вас есть, берем пассатижи и линейку, начинаем гнуть. Углы должны быть под 90° или около того. С длинами сторон можно немного ошибаться — это не смертельно. Получается так:

• Первый участок — 13 см + 1 см на петлю. Петлю можно согнуть сразу.
• Два участка по 14 см.
• Два по 13 см, но с поворотом в противоположную сторону — это место перегиба на второй квадрат.
• Снова два по 14 см.
• Последний — 13 см + 1 см на петлю.

Собственно рамка антенны готова. Если все удалось сделать правильно, между двумя половинами в середине получилось расстояние 1,5-2 см. Могут быть небольшие расхождения. Далее петли и место перегиба зачищаем до чистого металла (обработать наждаком с мелким зерном), залудить. Две петли соединить, обжать пассатижами чтобы держались крепко.

Подготовка кабеля

Берем антенный кабель, осторожно зачищаем. Как это делать показано на пошаговом фото. Зачистить кабель надо с двух сторон. Один край будет крепиться к антенне. Тут зачищаем так, чтобы провод торчал на 2 см. Если получилось больше, лишнее (потом) можно будет отрезать. Экран (фольгу) и оплетку скрутить в жгут. Получилось два проводника. Один — центральная моножила кабеля, второй — скрученный из множества проводков оплетки. Оба нужны и их нужно залудить.

Ко второму краю подпаиваем штекер. Тут достаточно длины 1 см или около того. Также сформировать два проводника, залудить.

Штекер в тех местах, где будем проводить пайку, протереть спиртом или растворителем, зачистить наждаком (можно надфилем). На кабель надеть пластиковую часть штекера, теперь можно начинать пайку. К центральному выходу штекера припаиваем моножилу, к боковому — многожильную скрутку. Последнее — обжать захват вокруг изоляции.

Дальше можно просто накрутить пластиковый наконечник, в можно залить клеем или токонепроводящим герметиком (это важно). Пока клей/герметик не застыл, быстро собираем штекер (накручиваем пластиковую часть), убираем излишки состава. Так штекер будет почти вечным.

DVB-T2 ТВ антенна своими руками: сборка

Теперь осталось соединить кабель и рамку. Так как мы не привязывались к конкретному каналу, припаивать кабель будем к средней точке. Это увеличит широкополосность антенны — принимать будет больше каналов. Потому второй разделанный конец кабеля припаиваем к двум сторонам посередине (те, которые зачищали и лудили). Еще одно отличие от «оригинальной версии» — кабель не надо обводить по рамке и припаивать внизу. Это тоже расширит диапазон приема.

Собранную антенну можно проверить. Если прием нормальный, можно закончить сборку — залить герметиком места пайки. Если прием плохой, попробуйте для начала найти место, где ловится лучше. Если положительных изменений нет, можно попробовать заменить кабель. Для простоты эксперимента можно использовать обычную телефонную лапшу. Она стоит копейки. К ней припаять штекер и рамку. Попробовать с ней. Если «ловит» лучше — дело в плохом кабеле. В принципе, можно работать и на «лапше», но недолго — она быстро придет в негодность. Лучше, конечно, поставить нормальный антенный кабель.

Для защиты места соединения кабеля и рамки антенны от атмосферных воздействий, места пайки можно замотать обычной изолентой. Но это способ ненадежный. Если не забудете, можно перед пайкой надеть несколько термоусадочных трубок, чтобы с их помощью заизолировать. Но самый надежный способ — залить все клеем или герметиком (они не должны проводить ток). В качестве «корпуса» можно использовать крышки на 5-6 литровые баллоны с водой, обычные пластиковые крыши на банки и т.п. В нужных местах делаем углубления — чтобы рамка «улеглась» в них, не забываем про вывод кабеля. Заливаем герметизирующим составом, ждем пока схватится. Все, ТВ антенна своими руками для приема цифрового телевидения готова.

Самодельная антенна двойной и тройной квадрат

Это узкополосная антенна, которая используется если принимать надо слабый сигнал. Она может даже помочь, если более слабый сигнал «забивается» более мощным. Единственный недостаток — нужна точная ориентация на источник. Эту же конструкцию можно сделать чтобы принимать цифровое телевидение.

Можно сделать и пять рамок — для более уверенного приема
Красить или лакировать нежелательно — ухудшается прием. Такое возможно только в непосредственной близости с передатчиком

Достоинства этой конструкции — прием будет уверенным даже на значительном расстоянии от ретранслятора. Только надо будет конкретно узнать частоту вещания, выдержать размеры рамок и согласующего устройства.

Конструкция и материалы

Делают ее из трубок или проволоки:

• 1-5 ТВ канал МВ диапазона — трубки (медь, латунь, алюминий) диаметром 10-20 мм;
• 6-12 ТВ канал МВ диапазона — трубки (медь, латунь, алюминий) 8-15 мм;
• ДМВ диапазон — медная или латунная проволока диаметром 3-6 мм.

Антенна двойной квадрат представляет собой две рамки, соединенных двумя стрелами — верхней и нижней. Меньшая рамка — вибратор, большая — рефлектор. Антенна, состоящая из трех рамок дает больший коэффициент усиления. Третий, самый маленький, квадрат называется директор.

Верхняя стрела соединяет середины рамок, может быть сделана из металла. Нижняя — из изоляционного материала (текстолит, геттинакс, деревянная планка). Рамки должны устанавливаться так, чтобы их центры (точки пересечения диагоналей) находились на одной прямой. И направлена эта прямая должна быть на передатчик.

Активная рамка — вибратор — имеет разомкнутый контур. Ее концы прикручиваются к текстолитовой пластине размером 30*60 мм. Если сделаны рамки из трубки, края расплющивают, в ни проделывают отверстия и через них крепят нижнюю стрелу.

Мачта для этой антенны должна быть деревянной. Во всяком случае, верхняя ее часть. Причем деревянная часть должна начинаться на расстоянии не менее 1,5 метров от уровня рамок антенны.

Размеры

Все размеры для изготовления этой ТВ антенны своими руками приведены в таблицах. Первая таблица — для метрового диапазона, вторая — для дециметрового.

В трехрамочных антеннах расстояние между концами вибраторной (средней) рамки делают больше — 50 мм. Остальные размеры даны в таблицах.

Подключение активной рамки (вибратора) через короткозамкнутый шлейф

Так как рамка — симметричное устройство, а подключить ее надо к несимметричному коаксиальному антенному кабелю, необходимо согласующее устройство. В данном случае обычно используют симметритрующий короткозамкнутый шлейф. Его делают из отрезков антенного кабеля. Правый отрезок называют «шлейф», левый — «фидер». К месту соединения фидера и шлейфа крепится кабель, который идет к телевизору. Длинна отрезков выбирается исходя из длины волн принимаемого сигнала (смотрите таблицу).

Короткий отрезок провода (шлейф) разделывают с одного конца, удалив алюминиевый экран и скрутив оплетку в плотный жгут. Его центральный проводник можно срезать до изоляции, так как он не играет значения. Разделывают и фидер. Тут тоже удаляют алюминиевый экран и скручивают оплетку в жгут, но центральный проводник остается.

Дальнейшая сборка происходит так:

• Оплетку шлейфа и центральный проводник фидера припаиваются к левому концу активной рамки (вибратору).
• Оплетка фидера припаивается к правому концу вибратора.
• Нижний конец шлейфа (оплетку) соединяют с оплеткой фидера с помощью жесткой металлической перемычки (можно использовать проволоку, только убедиться в хорошем контакте с оплеткой). Кроме электрического соединения она еще задает расстояние между участками согласующего устройства. Вместо металлической перемычки можно закрутить в жгут оплетку нижней части шлейфа (снять изоляцию на этом участке, удалить экран, свернуть в жгут). Для обеспечения хорошего контакта жгуты спаять между собой легкоплавким припоем.
• Куски кабеля должны быть параллельны. Расстояние между ними — около 50 мм (возможны некоторые отклонения). Для фиксации расстояния используют фиксаторы из диэлектрического материала. Также можно прикрепить согласующее устройство к текстолитовой пластине, например.
• Кабель, идущий к телевизору припаивается к нижней части фидера. Оплетка соединяется с оплеткой, центральный проводник — с центральным проводником. Для уменьшения количества соединений фидер и кабель к телевизору можно сделать единым. Только в том месте, где должен заканчиваться фидер надо снять изоляцию чтобы можно было установить перемычку.

Это согласующее устройство позволяет избавиться от помех, расплывшегося контура, второго размытого изображения. Особенно оно пригодиться на большом расстоянии от передатчика, когда сигнал будет забиваться помехами.

Другой вариант тройного квадрата

Чтобы не подключать короткозамкнутый шлейф, вибратор антенны тройной квадрат делают удлиненным. В этом случае можно подключать кабель напрямую к рамке как показано на рисунке. Только высота, на которой припаивается антенный провод, определяется в каждом случае индивидуально. После сборки антенны проводят «испытания». Подключают кабель к телевизору, центральный проводник и оплетку передвигают вверх/вниз, добиваясь лучшего изображения. В том положении, где картинка будет наиболее четкой, припаивают отводы антенного кабеля, места пайки изолируют. Положение может быть любым — от нижней перемычки, до места перехода на рамку.

Иногда одна антенна не дает требуемого эффекта. Сигнал получается слабым изображение — черно-белым. В этом случае стандартное решение — установить усилитель телевизионного сигнала.

Самая проста антенна для дачи — из металлических банок

Для изготовления этой телевизионной антенны кроме кабеля нужны будут только две алюминиевых или жестяных банки да кусок деревянной планки или пластиковой трубы. Банки должны быть металлическими. Можно брать пивные алюминиевые, можно — жестяные. Главное условие — чтобы стенки были ровными (не ребристыми).

Банки промывают и высушивают. Конец коаксиального провода разделывают — скрутив жилы оплетки и очистив центральную жилу от изоляции получают два проводника. Их крепят к банкам. Если умеете , можно припаять. Нет — берете два маленьких самореза с плоскими шляпками (можно «блошки» для гипсокартона), на концах проводников скручиваете петлю, в нее продеваете саморез с установленной на нем шайбой, прикручиваете к банке. Только перед этим надо металл банки очистить — сняв налет при помощи наждачной бумаги с тонким зерном.

Банки закрепляют на планке. Расстояние между ними подбирают индивидуально — по лучшей картинке. Не стоит надеяться на чудо — в нормальном качестве будет один-два канала, а может и нет… Зависит от положения ретранслятора, «чистоты» коридора, того, насколько правильно ориентирована антенна… Но как выход в аварийной ситуации — это отличный вариант.

Простая антенна для Wi-Fi из металлической банки

Антенну для приема сигнала Wi-Fi тоже можно сделать из подручных средств — из консервной банки. Эта ТВ антенна своими руками может быть собрана за пол часа. Это если все делать неторопясь. Банка должна быть из металла, с ровными стенками. Отлично подходят высокие и узкие консервные банки. Если ставить самодельную антенну будете на улице, найдите банку с пластиковой крышкой (как на фото). Кабель берут антенный, коаксиальный, сопротивлением 75 Ом.

Кроме банки и кабеля потребуется еще:

• радиочастотный соединитель RF-N;
• кусок медной или латунной проволоки диаметром 2 мм и длиной 40 мм;
• кабель с гнездом, подходящим к Wi-Fi карте или адаптеру.

Передатчики Wi-Fi работают на частоте 2,4 ГГц с длинной волны 124 мм. Так вот, банку желательно выбрать такую, чтобы ее высота была не менее 3/4 длины волны. Для данного случая лучше чтобы она была больше 93 мм. Диаметр банки должен быть как можно ближе к половине длины волны — 62 мм для данного канала. Некоторые отклонения могут быть, но чем ближе к идеалу — тем лучше.

Размеры и сборка

При сборке в банке делают отверстие. Его надо расположить строго в нужной точке. Тогда сигнал будет усиливаться в несколько раз. Он зависит от диаметра выбранной банки. Все параметры приведены в таблице. Измеряете точно диаметр вашей банки, находите нужную строчку, имеете все нужные размеры.

Порядок действий такой:

Можно обойтись и без RF соединителя, но с ним все намного проще — легче выставить излучатель вертикально вверх, подключить кабель, идущий к роутеру (маршрутизатору) или карте Wi-Fi.

Калькулятор наземной антенны 1/4 волны

Ах, старый добрый четвертьволновый наземный самолет! Этот калькулятор можно использовать для разработки четвертьволновой наземной антенны с радиальными антеннами. Излучающий элемент представляет собой четвертьволновой (λ / 4), а радиалы на 12% длиннее. Обычно бывает четыре луча, минимум три, но вы можете использовать до шести. Это настоящая несбалансированная антенна с импедансом питания около 50 Ом и, следовательно, отлично подходит для несимметричной линии питания 50 Ом. Коэффициент скорости установлен на 95%, что должно подойти большинству людей.Вы можете немного обрезать большую сторону и подрезать антенну для лучшего согласования с желаемой частотой, если у вас есть оборудование.

Эти антенны могут быть легко построены для UHF или выше с помощью разъема N-типа (или SO-239) для монтажа на шасси, сплошного провода и припоя. Для VHF и ниже, когда элементы становятся больше, требуется более структурированный дизайн.

Четвертьволновый монополь, установленный на идеальном грунте, будет иметь импеданс около 36 Ом, но, сгибая радиалы вниз под углом 45 °, мы увеличиваем его до 50 Ом, в то же время уменьшая угол излучения ближе к горизонту.(42 ° — теоретический идеальный угол для подачи 50 Ом, но кто измеряет!)

За эти годы я сделал довольно много таких антенн с хорошими результатами. Они очень щадящие из-за низкого импеданса. Я использую один дома на 70 МГц, нажмите здесь, чтобы увидеть детали конструкции и другие изображения.

На следующих двух изображениях показано одно, которое я построил для ленты 70 см. Подходит для работы в диапазоне 430–440 МГц. Он использует 6-миллиметровую алюминиевую трубку для радиалов, 4-миллиметровую латунную трубку для ведомого элемента и построен вокруг рамы N-типа, установленной на алюминиевом квадрате 40×40 мм, скрепленной заклепками.

Ниже приведены некоторые изображения одного из них, которое я построил с помощью гнезда SO-239, приклепанного к куску алюминиевого листа, с телескопическими элементами. Это означает, что его можно использовать на любой частоте от 80 МГц до 410 МГц (жаль, что они не стали немного меньше и немного больше, поэтому он может покрывать 4 м и 70 см, но они такие, какие есть). Это хорошая антенна для тестирования.

Вот настроил в саду для тестирования на 145.500MHz

И импеданс, и реактивное сопротивление идеальны!

Ниже представлена ​​четвертьволновая антенна с заземляющим слоем, которую я сделал для 23 см, 1296 МГц, которая сделана из обрезков медного провода от бытовой сети и лома BNC-гнезда из мусорной коробки.

Один, изображенный ниже, предназначен для приема сигналов самолета ADS-B на частоте 1090 МГц, опять же с использованием медного лома, но на этот раз приобретенного гнезда шасси N-типа.

Формула Фрииса — (также известная как Формула передачи Фрииса)

На этой странице мы вводим одно из самых фундаментальных уравнений в теории антенн: Уравнение передачи Friis . Уравнение передачи Фрииса используется для расчета мощности полученные от одной антенны (с усилением G1 ), при передаче от другой антенны (с усилением G2 ), разделены расстоянием R и работают на частоте f или длине волны лямбда.Эту страницу стоит прочитать пару раз, и ее следует полностью понять.

Вывод формулы передачи Фрииса

Чтобы начать вывод уравнения Фрииса, рассмотрим два антенны в свободном пространстве (поблизости нет препятствий) на расстоянии R :

Рис. 1. Передающая (Tx) и приемная (Rx) антенны, разделенные R .

Предположим, что Общая мощность в ваттах передается на передающую антенну. А пока предположим что передающая антенна является всенаправленной, без потерь и что приемная антенна находится в дальней зоне передающей антенны.Тогда удельная мощность p (в ваттах на квадратный метр) плоской волны, падающей на приемную антенну на расстоянии R от передающей антенны выдается по:

Если передающая антенна имеет усиление антенны в направлении приемной антенны, заданном , то приведенное выше уравнение плотности мощности принимает следующий вид:

Коэффициент усиления влияет на направленность и потери реальной антенны. Предположим теперь, что приемная антенна имеет эффективную апертуру, равную .Тогда мощность, получаемая этой антенной () выдается по:

Поскольку эффективная апертура для любой антенны также может быть выражена как:

Результирующая полученная мощность может быть записана как:

Это известно как формула передачи Friis . Это относится потери на трассе в свободном пространстве, усиление антенны и длина волны до полученные и переданные мощности. Это один из фундаментальных уравнения в теории антенн, и следует помнить (а также как вывод выше).

Другая полезная форма уравнения передачи Фрииса дается в уравнении [2]. С длина волны и частота f связаны скоростью света c (см. введение к странице частоты), у нас есть формула передачи Фрииса в терминах частоты:

Уравнение [2] показывает, что больше мощности теряется на более высоких частотах. Это фундаментальный результат уравнения передачи Фрииса.Это означает, что для антенн с заданным усилением передача энергии будет максимальной на более низких частотах. Разница между полученной мощностью и передаваемая мощность известна как потери на трассе . Другими словами, уравнение передачи Фрииса говорит, что потери на трассе выше для более высоких частот.

Важность этого результата из Формулу передачи Friis невозможно переоценить. Вот почему мобильные телефоны обычно работают менее чем 2 ГГц. На более высоких частотах может быть больше частотного спектра, но связанные с этим потери на трассе не обеспечит качественный прием.Предположим, что в качестве дальнейшего следствия уравнения передачи Фрисса вы спрашивают об антеннах 60 ГГц. Заметив, что эта частота очень высока, можно сказать, что потеря пути будет слишком высока для связи на большие расстояния — и вы абсолютно правы. На очень высоком частот (60 ГГц иногда называют областью миллиметрового диапазона), потери на трассе очень высокий, поэтому возможна только двухточечная связь. Это происходит, когда приемник и передатчик находятся в одной комнате и смотрят друг на друга.

Как вы думаете, довольны ли операторы мобильной связи, следуя формуле Friis Transmission Formula? о новом диапазоне LTE (4G), который работает на частоте 700 МГц? Ответ положительный: это более низкая частота, чем антенны обычно работают в тоже быть ниже. Следовательно, они могут «покрыть большую территорию» с помощью этого частотного спектра, и Verizon Wireless Недавно исполнительный директор назвал это «высококачественным спектром» именно по этой причине. Боковое примечание: с другой стороны, производители сотовых телефонов должны будут установить антенну с большей длиной волны. в компактном устройстве (более низкая частота = большая длина волны), поэтому работа разработчика антенны получила немного сложнее!

Наконец, если антенны не согласованы по поляризации, полученная выше мощность может умножить на коэффициент поляризационных потерь ( PLF ) чтобы правильно учесть это несоответствие. Уравнение [2] выше можно изменить, чтобы получить обобщенная формула передачи Фрииса, которая включает рассогласование поляризации:

См. Также математику децибел, которая может значительно упростить расчет уравнения передачи Фрииса.

Справочник по разработке радиоэлектронных средств и радиолокационных систем — Введение в антенны / основы

[Перейти к оглавлению]

АНТЕННА ВВЕДЕНИЕ / ОСНОВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Практические правила:

1. Коэффициент усиления антенны с потерями определяется как:

2. Коэффициент усиления прямоугольной апертуры диапазона X

G = 1,4 LW Где: длина (L) и ширина (W) в см

3.Коэффициент усиления круговой апертуры диапазона X

G = d ² η Где: d = антенна диаметр в см

η = апертура

4. Коэффициент усиления изотропной антенны, излучающей однородную сферическую диаграмму направленности

, равен единице. (0 дБ).

5. Антенна с шириной луча 20 градусов имеет усиление 20 дБ.

6. Ширина луча по 3 дБ составляет примерно равен углу от пика мощности

до первого нуля (см. рисунок справа).

7. Ширина луча параболической антенны:

Где: BW = ширина луча антенны; λ = длина волны; d = диаметр антенны.

В Приведенные ниже уравнения антенны относятся к рисунку 1 как к типичной антенне. На рисунке 1 BWN — это ширина луча по азимуту. и BW2 — ширина луча по углу места. Ширина луча обычно измеряется на уровне половинной мощности или -3 дБ основного лепесток, если не указано иное. См. Глоссарий.

Усиление или направленность антенны — это отношение интенсивности излучения в заданном направлении к излучению. интенсивность усредненная по всем направлениям.

Довольно часто направленность и усиление взаимозаменяемы. Разница в том, что направленность антенны не учитывает. потери, такие как диэлектрические потери, сопротивление, поляризация и КСВН. Поскольку эти потери в большинстве классов антенн обычно довольно малы, направленность и усиление будут примерно равными (без учета нежелательных характеристик диаграммы направленности).

Нормализация диаграммы направленности на интегральную полную мощность дает направленность антенны.Эта концепция в форме уравнения:

[1]

Где D (θ, ф) — направленность в дБ, а мощность диаграммы направленности в определенном направлении — P _d (θ, ф), которая нормирована на полную интегральную излучаемую мощность. Еще одна важная концепция заключается в том, что когда угол в которого ограничено излучение, уменьшается, директивное усиление возрастает. Например, используя изотропный излучающий источника, усиление будет 0 дБ по определению (Рисунок 2 (a)), а плотность мощности (P _d ) в любой заданной точка будет степенью в (P _в ), деленная на площадь поверхности воображаемой сферы на расстоянии R из первоисточника.Если пространственный угол был уменьшен до одного полушария (рис. 2 (b)), излучаемая мощность Pin, будет таким же, но площадь будет вдвое меньше, поэтому усиление удвоится до 3 дБ. Аналогично, если угол — четверть сферы (рис. 2 (c)), усиление составит 6 дБ. Рисунок 2 (d) показывает карандашный луч. Прирост независимый фактической выходной мощности и радиуса (расстояния), на котором проводятся измерения.

Настоящие антенны отличаются друг от друга и не имеют идеального распределения излучения.Энергия меняется в зависимости от угла смещение и потери происходят из-за боковых лепестков. Однако, если мы сможем измерить шаблон и определить ширину луча мы можем использовать две (или более) идеальные модели антенны для аппроксимации реальной диаграммы направленности антенны, как показано на рисунке 3.

Предполагая, что диаграмма направленности антенны однородна, коэффициент усиления равен площади изотропной сферы (4πr ² ) делится на сектор (поперечное сечение) по площади.

[2]

Можно показать, что:

[3]

С этого момента представлены две разные модели:

(1) Аппроксимация диаграммы направленности антенны с использованием эллиптической области и

(2) Аппроксимация диаграммы направленности антенны с использованием прямоугольной области.

Аппроксимация диаграммы направленности антенны как эллиптической области:

[4]

Второй член в приведенном выше уравнении очень близок к уравнению [3].

Для очень направленной антенны радара с шириной луча 1 ° и средней эффективностью 55%:

В идеале: G = 52525 или в форме дБ: 10 log G = 10 log 52525 = 47,2 дБ

С учетом эффективности G = 0,55 (52525) = 28888 или в логарифмической форме: 10 log G = 44.6 дБ

Аппроксимация диаграммы направленности антенны как прямоугольной области:

[5]

Второй член в приведенном выше уравнении идентичен уравнению [3].

Преобразование в дБ,

Для очень направленной антенны радара с шириной луча 1 ° и средней эффективностью 70%:

В идеале (в форме дБ): 10 log G = 10 log 41253 = 46,2 дБ.

С учетом эффективности G = 0,7 (41253) = 28877, или в логарифмической форме: 10 log G = 44.6 дБ

Сравнение эллиптических и прямоугольных площадей для моделей диаграмм направленности антенн При использовании прямоугольной модели существует прямая корреляция между развитием коэффициента усиления в уравнении [5] и идеальным коэффициентом усиления уравнения [3]. Эллиптическая модель отличается примерно на один дБ от идеального расчета, но дает такую ​​же реальную антенну. выигрыш, когда предполагается соответствующая эффективность.

Верхний график рисунка 4 показывает коэффициент усиления для идеальной диаграммы направленности антенны с использованием эллиптической модели.Середина график показывает усиление для идеальной антенны с использованием прямоугольной модели. Нижний график рисунка 4 показывает коэффициент усиления типичной реальной антенны (прямоугольная модель с КПД 70% или эллиптическая модель с КПД 47%).

Зависимость усиления от λ:

Когда θ = 0, каждый источник волн на Рисунке 5 находится в фазе друг с другом, и максимум создается в этом направлении.

И наоборот, нули по обе стороны от главного лепестка будут возникать, когда волны, излучаемые антенной, нейтрализуют друг с другом.Первый нуль возникает, когда существует разность фаз λ / 2 на волновых фронтах, исходящих от диафрагма. Чтобы наглядно представить, что происходит, рассмотрите каждую точку в апертуре антенны, от A до C на рисунке. 5, как точечный источник фронта сферической волны. Если смотреть с бесконечности, электромагнитные волны из каждой точки мешают друг другу, и когда для определенного направления θ на рисунке 5, каждый источник волн имеет соответствующий В точке, которая на половину длины волны не совпадает по фазе, в этом направлении создается ноль из-за деструктивной интерференции.

В На рис. 5 волна, исходящая из точки A, сдвинута по фазе с волной из точки B на половину длины волны. Следовательно, они отменяют. Точно так же точка справа от точки A отменяется точкой справа от точка B и так далее по всей диафрагме. Следовательно, первый нуль в диаграмме направленности имеет вид:

Sin θ = λ / L и в радианах θ = λ / L (для малых углов) [7]

По мере увеличения угла отклонения от оси визирования за пределы первого нуля интенсивность диаграммы направленности увеличивается. затем падает, пока не будет достигнут второй ноль.Это соответствует разности фаз в две длины волны между левый и правый края апертуры. В этом случае рассуждение продолжается, как и раньше, за исключением того, что теперь апертура делится на четыре сегмента (точка A отменяется точкой на полпути между A и B и т. д.).

Угол θ — это угол от центра (максимума) диаграммы направленности до первого нуля. От нуля до нуля ширина луча 2θ. Как правило, нас интересует ширина луча при половинной мощности (3 дБ).Оказывается, эта ширина луча составляет примерно половину ширины луча от нуля до нуля, так что:

BW _{3 дБ} = (½) (2θ) = λ / L [8]

Следовательно, ширина луча является функцией размера антенны «L» и длины волны сигнала. Может быть выражается следующим образом: Примечание: для круглых антенн L в следующих уравнениях = диаметр

[9]

Подставляя два варианта уравнения [9] в уравнение [3], и поскольку L _{Az eff} умножить на L _{El eff} = A _e (эффективная площадь захвата антенны), имеем:

[10]

Примечание. Уравнение является приблизительным, поскольку апертура не учитывается, как это делается позже в уравнении [12].

КПД (обсуждается позже) снизит коэффициент усиления на 30-50%, т. Е. Реальное усиление = от 0,5 до 0,7 раза. теоретический выигрыш.

Антенна Unity Gain.

Если визуализируется квадратная антенна и G = 1, A _e = λ ² / 4π. Когда размер больше 0,28λ (~ λ), она известна как электрически большая антенна, и антенна будет иметь усиление больше единицы (положительное усиление, выраженное в дБ). И наоборот, если размер меньше 0.28λ (~ ¼λ) (электрически малая антенна), усиление будет меньше единицы (отрицательное усиление, выраженное в дБ). Следовательно, антенну с единичным усилением можно аппроксимировать апертурой λ на λ.

Ширина луча в зависимости от длины апертуры

Из рисунка 5 видно, что чем шире апертура антенны (L), тем уже будет ширина луча для то же λ. Следовательно, если у вас рупорная антенна прямоугольной формы, диаграмма направленности с более широкой стороны будет уже, чем диаграмма направленности с узкой стороны.

КПД, η

Коэффициент полезного действия антенны η — это коэффициент, который включает все сокращения по сравнению с максимальным усилением. η можно выразить в процентах или в дБ. В КПД необходимо учитывать несколько типов «потерь»:

(1) Эффективность освещения, которая представляет собой отношение направленности антенны к направленность равномерно освещенной антенны

с таким же размером апертуры,

(2) Потеря или потеря фазовой ошибки из-за того, что апертура неоднородна. фазовая поверхность,

(3) Потери на выбросы (отражающие антенны), которые отражают утечку энергии за пределы край отражателя

в задние лепестки антенны,

(4) Потери рассогласования (КСВН), вызванные отражением в порте подачи из-за импеданса несоответствие

(особенно важно для низкочастотных антенн) и

(5) ВЧ-потери между антенной и портом питания антенны или точкой измерения.

Апертурная эффективность η _a , также известная как коэффициент освещенности, включает элементы (1) и (2). выше; это не приводит к потере излучаемой мощности, но влияет на усиление и диаграмму направленности. Это номинально 0,6-0,8 для плоской решетки и от 0,13 до 0,8 при номинальном значении 0,5 для параболической антенны, однако η может значительно варьироваться. Другие антенны включают спиральную (0,002–0,5), рупорную (0,002–0,8), двойную рупорную антенну (.005-.93), а коническая бревенчатая спираль (.0017-1.0).

Пункты (3), (4) и (5) выше представляют потери РЧ или мощности, которые можно измерить. Эффективность варьируется и обычно становится ниже при более широкой полосе пропускания. Также обратите внимание, что уравнение усиления оптимизировано для малых углов — см. вывод длинноволновой части уравнения [7]. Это объясняет, почему эффективность также снижается с увеличением ширины луча. антенны.

ПЛОЩАДЬ ЭФФЕКТИВНОГО ЗАХВАТА

Эффективная площадь захвата (A _e ) — это произведение площади физической апертуры (A) и эффективности диафрагмы. (η) или:

[11]

УСИЛЕНИЕ КАК ФУНКЦИЯ АПЕРТУРНОГО ЭФФЕКТИВНОСТИ

Коэффициент усиления антенны с потерями определяется как:

[12]

Обратите внимание, что коэффициент усиления пропорционален площади апертуры и обратно пропорционален квадрату. длины волны.Например, если частота увеличена вдвое (половина длины волны), диафрагма может быть уменьшена. четыре раза, чтобы сохранить тот же коэффициент усиления.

ЛУЧЕВОЙ КОЭФФИЦИЕНТ

Размер антенны и ширина луча также связаны с коэффициентом луча, определяемым следующим образом:

Коэффициент луча = (D / λ) · (ширина луча) где D = размер антенны в длинах волн.

Коэффициент луча приблизительно не зависит от размера антенны, но зависит от типа освещения апертуры антенны. или

конус.Коэффициент луча обычно колеблется в пределах 50-70 °.

ОСВЕЩЕНИЕ ОТВЕРСТИЯ (КОНУС)

Освещение апертуры или конус освещенности — это изменение амплитуды в апертуре. Эта вариация может иметь несколько эффектов на характеристики антенны:

(1) снижение усиления,

(2) уменьшенные (нижние) боковые лепестки в большинстве случаев и

(3) увеличенная ширина луча антенны и коэффициент луча.

Коническое свечение в рефлекторе происходит естественным образом антенны из-за диаграммы направленности излучения и различного расстояния от источника до различных частей отражатель.Фаза также может меняться в зависимости от апертуры, что также влияет на усиление, эффективность и ширину луча.

УСИЛЕНИЕ ЦИРКУЛЯРНОЙ АНТЕННЫ Решение уравнения [12] в дБ для круговой антенны площадью πDλ / 4, имеем:

10 Log G = 20 Log (D / λ) + 10 Log (η) + 9,94 дБ; где D = диаметр [13]

Эти данные представлены в номограмме на рисунке 6. Например, антенна диаметром шесть футов, работающая на 9 ГГц будет примерно 44.7 дБ усиления, как показано пунктирной линией на рисунке 6. Это усиление для 100% эффективность антенны и 41,7 дБ для типичной параболической антенны (эффективность 50%). Пример Типичная антенна (с потерями), показывающая изменение коэффициента усиления в зависимости от частоты, изображена на рисунке 7, а изменение коэффициента усиления с диаметром антенны на рисунке 8. Кружки на кривых на рисунках 7 и 8 соответствуют рисунку. 6 и дает 42 дБ усиления для

Рисунок 6.Номограмма усиления антенны

Пример проблемы : Если две антенны на чертеже «сварены» вместе сколько мощности будет измеряться в точке А? (Потери в линии L1 = L2 = 0,5 и 10log L1 или L2 = 3 дБ)

Множественный выбор:

А. 16 дБм б. 28 дБм c. 4 дБм d. 10 дБм эл. <4 дБм

Ответ:

Антенны работают не так, как обычно, поскольку антенны работают в ближнем поле.Они действуют как неэффективные устройства связи, что приводит к некоторой потере сигнала. Кроме того, поскольку нет активных компонентов, вы не можете получить больше мощности, чем было вначале. Правильный ответ — «е. <4 дБм ».

10 дБм — 3 дБ — небольшие потери -3 дБ = 4 дБм — небольшие потери

Если бы антенны были разнесены на 5 футов и находились в дальнем поле, усиление антенны можно было бы использовать с пространством формулы потерь для расчета (на 5 ГГц): 10 дБм — 3 дБ + 6 дБ — 50 дБ (потери в пространстве) + 6 дБ -3 дБ = -34 дБм (много меньший сигнал).

Рисунок 7. Коэффициент усиления типичной антенны на 6-футовой тарелке (с потерями)

Рисунок 8. Коэффициент усиления типичной антенны на частоте 9 ГГц (с потерями)

Содержание руководства по электронной войне и радиолокационной технике

Введение | Сокращения | Децибел | Долг Цикл | Доплеровский сдвиг | Радарный горизонт / линия зрения | Время распространения / разрешение | Модуляция | Преобразования / Вейвлеты | Антенна Введение / Основы | Поляризация | Диаграммы излучения | Частотно-фазовые эффекты антенн | Антенна ближнего поля | Радиационная опасность | Плотность мощности | Уравнение одностороннего радара / распространение радиочастот | Уравнение двустороннего радара (моностатическое) | Альтернативное уравнение двустороннего радара | Двустороннее радарное уравнение (бистатическое) | Отношение глушения к сигналу (Дж / С) — постоянная мощность [насыщенная] глушение | Поддержка Jamming | Радиолокационное сечение (RCS) | Контроль выбросов (EMCON) | RF атмосферный Абсорбция / Воздуховод | Чувствительность / шум приемника | Типы и характеристики приемников | Общие типы отображения радаров | IFF — Идентификация — друг или враг | Получатель Тесты | Методы сортировки сигналов и пеленгования | Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) / коэффициент отражения / возврат Потери / Несоответствие Потери | Коаксиальные соединители СВЧ | Делители мощности / сумматоры и ответвители | Аттенюаторы / Фильтры / Блоки постоянного тока | Окончания / фиктивные нагрузки | Циркуляторы и диплексеры | Смесители и частотные дискриминаторы | Детекторы | СВЧ измерения | СВЧ волноводы и коаксиальный кабель | Электрооптика | Лазерная безопасность | Число Маха и воздушная скорость vs.Число Маха высоты | EMP / Размеры самолета | Шины данных | Интерфейс RS-232 | Интерфейс симметричного напряжения RS-422 | Интерфейс RS-485 | Интерфейсная шина IEEE-488 (HP-IB / GP-IB) | MIL-STD-1553 и 1773 Шина данных |

Эту HTML-версию можно распечатать, но нельзя воспроизводить на веб-сайтах.

Связанные страницы в RF Cafe

— Диаграмма направленности антенн

— Антенны — Аппаратное обеспечение и органы управления

— Антенны — производители и услуги

— Испытательное оборудование и калибровка — Измерение антенн

— Антенна Введение / Основы

— Антенна Диаграмма направленности

— Антенна Ближнее поле

— Ближнее поле / Расстояние перехода в дальней зоне

— вступление к распространению волн, линиям передачи, антеннам

— Антенна, электромагнетизм и X-миссия Симуляторы линий

— Спутниковая связь — Антенны

— Антенны с коротким проводом

Длина антенны — обзор

II.Радар с реальной апертурой

В радарном датчике с реальной апертурой также используется антенна, которая освещает поверхность с одной стороны от траектории полета. Как упоминалось ранее, антенна обычно имеет веерный луч, который освещает сильно вытянутую эллиптическую область на поверхности, как показано на рис. 2. Как показано на рис. 2, освещенная область поперек дорожки определяет полосу обзора. Для антенны шириной W , работающей на длине волны λ, угловая ширина луча в плоскости дальности равна

(14) θr≈λ / Вт,

, а результирующая площадь охвата или ширина полосы обзора S задается на

(15) S≈hθrcos2θ = λhWcos2θ,

, где h — высота датчика над поверхностью, θ — угол от центра светового луча к вертикали (угол обзора в центре полосы), а θ _r предполагается очень малым.Обратите внимание, что уравнение. (15) игнорирует кривизну земли. Для бортовых радаров этот эффект не следует игнорировать, особенно если ширина луча антенны велика. В этом случае необходимо использовать закон косинусов для определения ширины полосы захвата.

РЛС с реальной апертурой для получения изображений зависит от разрешения, обеспечиваемого антенным лучом в направлении пути. Это означает, что разрешение радара с реальной апертурой в продольном направлении определяется размером антенны, а также дальностью до места действия.Предполагая, что длина антенны составляет L , ширина луча антенны в продольном направлении составляет

(16) θa≈λL.

На расстоянии ρ от антенны это означает, что ширина луча антенны освещает область с поперечным размером, равным

(17) xa≈ρθa≈λρL≈λhLcosθ.

Для иллюстрации, для h = 800 км, λ = 23 см, L = 12 м и θ = 20 °, тогда x _a = 16 км. Даже если λ составляет всего 2 см, а h всего 200 км, x _a все равно будет равно примерно 360 м, что считается относительно плохим разрешением даже для удаленных зондирование.Это привело к очень ограниченному использованию техники реальной апертуры для получения изображений поверхности, особенно из космоса. Радиолокатор с реальной апертурой использует тот же механизм формирования изображения, что и пассивная оптическая система для определения направления движения вдоль пути. Однако из-за небольшого значения λ (около 1 мкм) разрешение в несколько метров может быть достигнуто с орбитальных высот с апертурой размером всего несколько десятков сантиметров. Однако с высоты воздушного судна разумное разрешение по азимуту может быть достигнуто, если используются более высокие частоты (обычно X-диапазон или выше).По этой причине радары с реальной апертурой обычно не используются для дистанционного зондирования из космоса, за исключением рефлектометров и высотомеров, которым не нужны данные с высоким разрешением.

С точки зрения уравнения радара, область, отвечающая за отражение мощности обратно в радар, определяется физическим размером освещения антенны в направлении пути и проекцией импульса на землю в поперечном направлении. направление трека. Это показано на рис. 2 для импульсов в полосе обзора радара.Размер диаграммы направленности антенны определяется формулой. (17). Если импульс имеет длину τ во времени, а сигнал падает на землю под углом θ _i , прогнозируемая длина импульса на земле составляет

(18) lg = cτ2sinθi.

Следовательно, уравнение радара в случае радара с реальной апертурой принимает вид

(19) Pr = PtGtGrλ2 (4π) 3ρ4λρLcτ2sinθiσ0.

Это показывает, что для радара с реальной апертурой принимаемая мощность уменьшается по мере увеличения дальности до третьей степени.В терминах физических размеров антенн это выражение можно переписать как

(20) Pr = PtW2Lcτσ08πλρ3sinθi.

Это уравнение радара для так называемой распределенной цели для случая радара с реальной апертурой. Из уравнения. (20) видно, что принимаемая мощность увеличивается пропорционально квадрату ширины антенны. Однако увеличение ширины антенны также уменьшает ширину полосы обзора. Принимаемая мощность линейно увеличивается только с увеличением длины антенны. Увеличение длины антенны также увеличивает продольное разрешение радара с реальной апертурой.По этой причине радары с реальной апертурой обычно работают с самыми длинными антеннами, которые могут быть размещены на практике.

Таким образом, радар с реальной апертурой использует тот же механизм формирования изображения, что и пассивные системы формирования изображений, для достижения разрешения вдоль пути. Практически достижимые разрешения обычно хуже, чем обычно требуется для приложений дистанционного зондирования. Поэтому радары с реальной апертурой обычно не используются для приложений дистанционного зондирования.

Полуквадрат, двойной полуквадрат и занавеска бобтейл Антенны!

У меня много деревьев, ой! Антенные опоры!

Итак, чтобы в полной мере использовать их преимущества, я использую антенны в виде штор.
В этой статье вы увидите 3 различных варианта
, которые я использовал с большим успехом!

Полуквадратная антенна

Обратите внимание на рисунок половинной квадратной антенны выше, что (249 + 502 = 751) относится к формуле
751 / F, используемой для расчета общей длины левого вертикального ПЛЮС горизонтального элемента, идущего к соединителю фидерной линии.
Антенна запитана в правом верхнем углу. Центр разъема к горизонтали, сторона экрана к вертикальному элементу.
Полуквадрат, на мой взгляд, лучшая и самая простая антенна для установки и поддержки. Согласно книгам, он якобы двунаправлен. Я считаю, что это вертикальная всенаправленная антенна с некоторым усилением из-за верхнего питающего провода и, на мой взгляд, в некоторых направлениях лучше.

Горизонтальная проволока сверху — это линия подачи для вертикального элемента на другом конце. Коаксиальный кабель первого элемента, «точка питания», должен находиться под углом примерно 45 градусов или больше к вертикальному элементу для низкого КСВН на рабочей частоте.

Антенна построена с использованием многожильного черного электрического провода №12 или №14 с оставленной изоляцией, за исключением дальнего угла от коаксиального кабеля, где его необходимо оголить, намотать и припаять угловую петлю на месте. Петлю нужно припаять, чтобы она не скользила по проводу элемента; таким образом сохраняя правильное измерение на углу. В некоторых статьях в Интернете и книгах говорится об использовании балуна в точке питания, но я не обнаружил, что это необходимо ни в одном из моих проектов.

Я сам использую центральный изолятор Budwig в точке питания.Я не говорю, что они лучшие, что я видел на рынке, но я предпочитаю их здесь, потому что использую их снова и снова.

Для 40 метров эта конструкция антенны будет работать на 15 метрах как есть, без антенного тюнера. Он будет работать с антенным тюнером для других диапазонов, включая 80, 10, 20, 60 и т.д. метров, поскольку он не использует сеть настройки в точке питания. 80-метровая версия, положенная боком на высоту около 20 футов, также будет резонировать на 160-метровой версии без тюнера.

У меня есть друг, который находится в зоне ограниченного доступа и уже более года владеет полуквадратом площадью 20 метров, и я еще не слышал, чтобы его заметили.Он использует провод № 22 с изоляцией того же цвета, что и дом, и его трудно обнаружить на расстоянии 40 футов от улицы.

Я использую полуквадраты для всех диапазонов, которые я использую здесь, в северо-восточной Джорджии. У меня уже около года установлена ​​40-метровая полуквадратная антенна над моей подъездной дорожкой, и от моего XYL не было никаких претензий!

Двойной полуквадрат, показанный выше, является версией, которая имеет немного большую боковую направленность, если три элемента не сужаются, как если бы это было в конфигурации балки.
Если конечные элементы установлены немного короче «на дюйм или два», они должны иметь вытянутую диаграмму направленности, но при настройке частота будет выше.

Для этой антенны требуется три точки крепления вместо двух, и ее будет труднее поддерживать в условиях сильного ветра, поэтому я предпочитаю конструкцию антенны половинной квадратной формы.

Я поставил его, оставив опорные тросы свисать, а вес антенны немного прогнулся. Это оставляет антенне возможность подниматься и опускаться с ветром на деревьях, чтобы веревки и антенна не порвались.

Если у вас нет высоты для четвертьволны, эту конструкцию занавеса можно нагружать с торца, чтобы укоротить элементы, и поставить на более низкую высоту, чем была бы четвертьволна; просто держите нижнюю часть проводов выше уровня головы для безопасности. На усиление это не повлияет, так как излучение исходит от верха вертикальных проводов. Не загружайте верхний провод, так как это линия питания 1/2 волны, а не радиатор.

Изображенная ниже антенна Bob Tail Curtain представляет собой еще одну немного более сложную антенну типа шторки.

Антенна «бобтейл» в основном такая же, как двойная полуквадратная, за исключением того, что она питается от центрального элемента, а не от торца. Форма излучения похожа на полуквадрат, в основном во всех направлениях.

(Информация добавлена ​​редактором) Антенна типа бобтейл-занавес представляет собой двунаправленную вертикально поляризованную фазированную антенную решетку, которая имеет две горизонтальные секции, каждая длиной около 0,5 электрической длины волны, которые соединяют три вертикальные секции, каждая длиной около 0,25 электрической длины волны.Такая конструкция дает довольно большой выигрыш по сравнению с одним элементом. Антенна работает как три синфазных вертикальных излучателя с верхним питанием примерно на 1/4 длины волны по высоте и разнесенными примерно на 1/2 длины волны. Он наиболее эффективен для сигналов низкого ангела и является отличной антенной для дальних расстояний.

Рекомендации по установке с использованием деревьев в качестве опор!

Я использую блочный лук и стрелу из стекловолокна, чтобы стрелять из моноволокна весом от 20 до 30 фунтов по стволу дерева, затем привязываю веревку к леске и натягиваю ее обратно.Затем я связываю два конца веревки вместе в виде петли и привязываю антенну к веревке. Я поднимаю антенну и привязываю веревку к дереву или другому дереву рядом с ней.

НИКОГДА не покидайте землю, чтобы поставить антенну на дереве! ! Это небезопасно, независимо от того, как высоко вы забираетесь или насколько велики конечности!

Все вышеперечисленные конструкции антенн похожи, их легко и дешево построить.

Перечень материалов для 40-метровой половины квадрата:

Два дерева (или другие опоры) на расстоянии не менее 70 футов друг от друга и около 40 футов высотой или выше.

Один центральный изолятор

Один кусок многожильного провода № 12 или 14 с черной изоляцией длиной 36 футов.

Черная изоляция со временем станет черновато-серой; он не защищен от ультрафиолета.

Один кусок многожильного провода № 12 или 14 с черной изоляцией длиной 104 фута.

Один кусок сплошного провода №14 без изоляции длиной около одного фута.

Припаяйте угловые крепления проводов петли после наматывания длинной проволоки в нужном месте. Поддерживайте веревкой из этих точек и по центру! (См. Рисунок)

Два куска веревки, достаточной длины, чтобы поддерживать антенну на конце изолятора и в других углах, где провод длиной в фут был намотан петлей в точке 502 / F.

Два конца проволочного элемента могут просто висеть в воздухе над уровнем головы при установке.

Не привязывайте их; при необходимости можно добавить небольшой вес, но это не обязательно!

Используйте хороший коаксиальный кабель. Я использую RG8x с медным центром и оплеткой.

Дешевый коаксиальный кабель напрашивается на неприятности!

В приведенных выше антеннах используются в основном те же формулы, что и для длины верхнего провода и элементов.

ФОРМУЛЫ

Я использую 502 / F для большинства своих проектов для верхнего провода, поскольку он не имеет концевого эффекта и представляет собой полуволновую линию передачи, в которой задействованы только скорость медного провода и изоляция.

Вертикали 1/4 волны обычно используют 248 / F, но я обычно использую 249 или 250 вместо дюйма или двух дополнительной длины, потому что легче обрезать провод, чем добавить к нему в поле.

Леонард Шик [email protected]

Как квадратная антенна 9 мм может принимать GPS?

Давайте начнем с основ антенны.

Эффективность антенны пропорциональна длине антенны до \ $ \ frac {\ lambda} {2} \ $, где $$ \ lambda = \ frac {v} {f} $$

Антенна, длина которой составляет половину длины принимаемой электромагнитной волны, называется «полуволновой» антенной.В свободном пространстве сигнал GPS на частоте 1,575 ГГц имеет длину волны 19 см, поэтому вам может понадобиться полуволновая антенна 9,5 см, чтобы принимать сигнал без потери эффективности от самой антенны. Стив Джобс прямо сейчас кувыркается в могиле. В iPhone нельзя поставить антенну диаметром 10 см! Итак, что мы можем сделать, чтобы уменьшить его?

Для начала вы можете обмануть волну, заставив думать, что антенна на самом деле имеет половину длины волны, сделав ее на четверть длины волны, а затем прикрепив ее к соседней проводящей заземляющей пластине или шасси, которое также имеет длину не менее четверти длины волны.Это называется «четвертьволновой» антенной. Для нашего GPS-приемника нам понадобится четвертьволновая антенна 4,25 см для приема сигнала. Не совсем хорошо, но, по крайней мере, мы идем в правильном направлении! Что еще мы можем сделать?

Что ж, давайте вернемся к нашему уравнению для \ $ \ lambda \ $. Есть ли способ сделать длину волны короче, чтобы получить более короткую антенну? Ну, частота установлена, мы мало что можем сделать, чтобы ее изменить, но как насчет фазовой скорости? Фазовая скорость определяется как $$ v = \ frac {1} {\ sqrt {\ epsilon \ mu}} $$, где \ $ \ epsilon \ $ — диэлектрическая проницаемость среды передачи, а \ $ \ mu \ $ — проницаемость.Если мы сможем увеличить любой из них, мы купили себе немного длины.

Оказывается, большинство антенн GPS — это микрополосковые антенны, поэтому волна распространяется частично по воздуху и частично через подложку печатной платы, как показано на этом рисунке.

https://www.3ds.com/uploads/pics/microstrip-transmission-line-quasi-tem-mode.png

Вычислить фактическую длину волны, распространяющейся по микрополоске, не так просто, но, например, если мы будем использовать FR4 в качестве подложки для печатной платы, мы сможем уменьшить длину волны примерно вдвое, если нам повезет.Отлично, мы уменьшили длину антенны до ~ 2,1 см. Этого достаточно? Неа!

Здесь все становится немного волосатым, и под волосатым я имею в виду нелинейный. Разработчики антенн задались вопросом, что еще они могут сделать, чтобы уменьшить размеры антенн, и нашли очень изящный трюк. Вы можете «замедлить» волну, распространяющуюся в микрополоске, сделав прорезь в плоскости заземления, которая заставит обратный ток на плоскости заземления пройти более длинный путь. Это эффективно снижает фазовую скорость волны, что означает, что вы можете сделать антенну намного меньше, пока она не станет всего 9 мм в квадрате.Именно такие антенны хотят использовать производители телефонов!

Существуют и другие методы миниатюризации антенн. Вокруг этой идеи было проведено множество исследований, и, как вы, вероятно, заметили, она становится довольно сложной. Сложно настолько, что большинство онлайн-калькуляторов не сделают за вас вычисления.

Детали и калькулятор »Электроника

Простейшим сценарием распространения радиосигнала является модель распространения в свободном пространстве, когда сигнал распространяется в свободном пространстве.

Учебное пособие по распространению радиоволн включает:
Основы распространения радиоволн Потери на пути радиосигнала Распространение в свободном пространстве и потери на трассе Бюджет ссылки Отражение радиоволн Преломление радиоволн Дифракция радиоволн Многолучевое распространение Многолучевое замирание Замирание Рэлея Атмосфера и распространение радио

Путь распространения сигнала и понесенные потери на трассе служат основой для более сложных моделей распространения.

Хотя в большинстве случаев модель распространения в свободном пространстве детализирует способ распространения радиосигнала в свободном пространстве, когда он не находится под влиянием многих других внешних элементов, влияющих на распространение.

Основы распространения в свободном пространстве

Модель распространения в свободном пространстве — это простейший сценарий распространения радиосигналов. Здесь считается, что они движутся наружу из точки, в которой они излучаются антенной.

Путь, которым они распространяются, можно сравнить с рябью волн на пруду, которые распространяются наружу из точки, где камень падает в пруд.

По мере того, как рябь движется наружу, их уровень уменьшается, пока наконец они не исчезнут для глаза.

В случае распространения радиосигнала волны распространяются в трех измерениях, а не в двух измерениях пруда.

Уровень сигнала распространения в свободном пространстве

Можно показать, что уровень сигнала падает по мере удаления от точки, где он был излучен.

Скорость, с которой она падает, пропорциональна величине, обратной квадрату расстояния.

Где:
k = постоянная
d = расстояние от преобразователя

В качестве простого примера это означает, что уровень сигнала передачи будет в четверть от силы на расстоянии 2 метра, чем на расстоянии 1 метра.

Если радиосигнал попадает под влияние других факторов, базовая формула может быть изменена, чтобы учесть это.

Показатель степени изменен для более точного представления сценария реальной жизни.В таких средах, как внутренняя часть зданий, таких как здания, стадионы и другие внутренние помещения, показатель потерь на трассе может достигать значений в диапазоне от 4 до 6. Многие операторы мобильных телефонов основывают свои расчеты на уменьшении наземного сигнала примерно на обратном расстоянии от расстояния. к мощности 4. Однако туннели могут действовать как форма волновода, и они могут приводить к значениям экспоненты потерь на трассе менее 2.

Расчет потерь на пробеге в свободном пространстве

Можно рассчитать потери на трассе между передатчиком и приемником.Потери в тракте передачи пропорциональны квадрату расстояния между передатчиком и приемником, как показано выше, а также квадрату используемой частоты.

Потери на трассе в свободном пространстве могут быть выражены либо длиной волны, либо частотой. Оба уравнения приведены ниже:

По длине волны

FSPL = (4πdλ) 2

По частоте

FSPL = (4πdfc) 2

Где:
FSPL = Потери в свободном пространстве
d = расстояние от передатчика до приемника (метры)
λ = длина волны сигнала (метры)
f = частота сигнала (Гц)
c = скорость света (метры на второй)

Зависимость от частоты формулы потерь в свободном пространстве

Приведенные выше уравнения потерь в свободном пространстве, кажется, указывают на то, что потери зависят от частоты или длины волны.В действительности затухание в результате пройденного расстояния в космосе не зависит от частоты или длины волны и является постоянным.

Глядя на уравнения потерь на пробеге в свободном пространстве, можно увидеть, что результат зависит от двух эффектов:

• Первый результат распространения энергии по мере увеличения площади сферы, по которой распространяется энергия. Это описывается законом обратных квадратов.
• Второй эффект возникает из-за изменения апертуры антенны, и это зависит от физического размера и используемой длины волны.Это влияет на способ приема сигналов любой антенной и приводит к тому, что этот элемент зависит от частоты.

Даже если один элемент уравнения для потерь на трассе в свободном пространстве не зависит от частоты, другой зависит, и это приводит к общему уравнению, имеющему зависимость от длины волны или частоты.

Уравнение потерь на трассе в свободном пространстве в децибелах

Обычно удобнее выражать потери на трассе через прямые потери в децибелах.Таким образом можно вычислить элементы, включая ожидаемый сигнал и т. Д.

Уравнение ниже показывает потери на трассе для приложения распространения в свободном пространстве. Его также можно использовать при вычислении или оценке других путей.

FSPL (дБ) = 20log (d) + 20log (f) +32,44

Где:
d = расстояние от приемника до передатчика (км)
f = частота сигнала (МГц)

Следует отметить, что приведенное выше уравнение не включает усиление антенны и потери в фидере.Он предназначен для двух изотропных антенн, то есть тех, которые излучают одинаково во всех направлениях.

Можно добавить коэффициенты усиления антенны в уравнение

F = 20log (d) + 20log (f) + 32,44-Gtx-Grx

Где:
Gtx = общее усиление антенны передатчика, включая потери в фидере
Grx = общее усиление антенны приемника, включая потери в фидере

Калькулятор потерь на свободном пути

Простой калькулятор потерь при пробеге в свободном пространстве приведен ниже.Чтобы использовать калькулятор потерь на свободном пути, введите требуемые цифры и нажмите «Рассчитать», чтобы получить ответ.

В «Стандартных определениях терминов для антенн» IEEE, IEEE 145-1983, говорится, что потери на трассе в свободном пространстве возникают между двумя изотропными излучателями. Калькулятор ниже представляет собой калькулятор потерь на трассе, поскольку он включает в себя усиление антенны. Чтобы сделать его калькулятором потерь на трассе в свободном пространстве, в оба поля усиления следует ввести 0 коэффициентов усиления антенны.

При использовании калькулятора потерь на трассе следует помнить, что вычисления были масштабированы для принятия расстояний в километрах и частот в МГц.Все коэффициенты усиления антенны выражаются в децибелах относительно изотропного излучателя, а не диполя, который имеет усиление 2,1 дБ по сравнению с изотропным источником.

Также следует помнить, что хотя калькулятор предназначен для потерь на трассе и не является строго калькулятором потерь на трассе в свободном пространстве, расчет предполагает, что между ними есть свободное пространство, и никакие другие эффекты не влияют на сигнал, кроме уменьшения из-за расстояния до сигнала.