Расчет рамочной антенны: Расчет рамочной антенны — Ваша техника

Содержание

Расчет магнитной антенны

Широкополосные связные радиоприемники в нашем магазине. Mexico Участник с янв Москва Сообщений: Предисловие: 1. Рамочная антенна имеет один или несколько витков провода общей длиной не более 0,,2 длины волны, на которой работает эта рамка. В х годах их стали применять как внутренние антенны для приемников, а также использовать в целях пеленгации.


Поиск данных по Вашему запросу:

Расчет магнитной антенны

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Магнитная антенна на подоконнике.

Магнитные антенны из коаксиального кабеля


При упоминании магнитной антенны сразу наполняют память конструкции на ферритовом стержне, отчасти правильно. Разновидности одного типа устройств. Магнитной называется рамочная антенна, периметр которой много меньше длины волны. Всем известные зигзаги, биквадрат слова-синонимы являются родственниками рассматриваемой технологии. Никакого отношения не имеют антенны на магнитном основании. Просто способ крепления. Магнитное основание для антенны надежно удерживает прибор на крыше авто.

Поговорим сегодня об особой конструкции. Прелесть магнитных антенн: удается обеспечить сравнительно большое усиление на сравнительно длинных волнах. Размер магнитной антенны мал. Давайте обсудим заглавие, расскажем, как может быть сделана магнитная антенна своими руками. Теория гласит: в колебательном контуре из катушки индуктивности, конденсатора излучения не происходит. Замкнуто, волна качается на резонансной частоте сколь угодно, затухая, ввиду наличия активного сопротивления. Элементы контура, индуктивность, емкость, имеют чисто реактивный мнимый импеданс.

Причем размер зависит от частоты по незамысловатому закону. Нечто вроде произведения круговой частоты 2 П f на значение индуктивности или емкости, соответственно. При некотором значении противоположные по знаку мнимые компоненты становятся равны. В результате импеданс становится чисто активным, в идеале равен нулю.

В действительности биения затухают, каждый контур на практике характеризуется добротностью. Напомним, что импеданс состоит из чисто активной действительной части резисторы , мнимой. К последним относятся емкости, сопротивление которых мнимое отрицательное и индуктивности с положительным мнимым сопротивлением.

Называется вибратором диполем Герца, представляет собой разновидность укороченного полуволнового, прочих видов вибраторов. Если превратить катушку в единое кольцо, получаем простейшую магнитную антенну. Упрощенное толкование, примерно верное. Сигнал снимается с противоположной конденсатора стороны через усилитель на полевых транзисторах.

Предоставит высокую чувствительность устройства. Ну, а антенна на ферритовом стержне считают разновидностью магнитной, только колец заместо одного сонм. Название этот род устройств получил за высокую чувствительность к магнитной составляющий волны.

При работе на передачу генерируется, порождая отклик электрического поля. Максимум направленности соответствует оси стержня. Оба направления равноправны. Ввиду малого периметра рамочной антенны относительно длины волны сопротивление достаточно низкое.

Не просто 1 Ом, доли Ома. Приближенно значение оценим формулой:. Параметр используется при расчете усилителя для согласования нагрузки. Следовательно, для ферритовых антенн, нужно значение помножить на квадрат числа витков. Посмотрим, как сделать магнитную антенну самостоятельно. Отличительным признаком является невероятное число вариантов проведения этой операции, вырисовывается отдельная тема разговора.

Если требуется перекрыть диапазон, то нужно правильно подобрать конденсатор. В свободном пространстве, магнитной антенны диаграмма направленности в виде тора, наблюдаем, расположив виток параллельно земле. Поляризация будет линейная горизонтальная. Недостаток: угол возвышения лепестка зависит от высоты подвеса. Для радио магнитные антенны применяются часто. Усиление составляет 1,76 дБи, на 0,39 меньше полуволнового вибратора. Размер последнего для частоты составит десятки метров — куда денешь громадину.

Выводы делайте сами. Для сравнения на частоте 34 МГц, с которой хорошо знакомы дальнобойщики, благодаря рациям, длина волны составляет 8,8 метра. Известно: хороший полуволновый вибратор вместит редкий Камаз. Кстати, конструкция считается прагматичнее, нежели типичные штыревые антенны авто, где настройка ведется изменением индуктивности.

Потерь получается меньше. Диаграмма направленности охватывает высокие углы места, касаясь вертикали. В случае со штыревой антенной возможности нет. Как правильно выбрать длину окружности.

Должна удовлетворить условию, приведенному выше, быть по возможности больше. Рост периметра увеличивает полосу пропускания устройства. При ширине типичного канала 10 кГц теряет смысл. Будут автоматически отсекаться соседние несущие станций вещания. Необязательно больше значит лучше. Ради усиления затевался сыр-бор.

Антенна выбирается периметром максимальная, предоставляя требуемую избирательность. Теперь главный вопрос: определить емкость. Чтобы параллельно индуктивности петли образовали резонанс по известной школьной формуле. Определение параметров контура согласно выражению:. U и d — длина витка, диаметр. Ошибка ли автора, сказать не беремся.

В последнем случае рекомендуется ввести управление конденсатором при помощи серводвигателя на расстоянии, полагаем, большинству читателей это покажется сильно надуманным, на свете не так много радиолюбителей, уверенных в нужности изготовленной собственноручно магнитной антенны. Не всегда магнитные антенны круглые идеальная форма. Встречаются восьмиугольные, квадратные.

Читатели догадались: биквадрат WiFi относится к последней категории, причем рамка сдвоенная. Бывает, больше контуров, увеличивает усиление в одной плоскости диаграммы направленности.

Учитывая факт, что КПД антенны вычисляется формулой:. Видим необходимость снижения сопротивления потерь Rп до минимума. В противном случае результативность устройства резко падает. На практике мало значит, сделать антенны из золота, серебра, чтобы ловить НТВ, нереально.

Для магнитных антенн подходит конденсатор с воздушным зазором, большими пластинами. Старайтесь качественно выполнить пайку выводов. Чтобы достичь такого результата, берите толстую медную жилу. У контура высокая добротность низкие потери , получается, напряжение резонанса много выше, нежели при отклонении частоты.

Следовательно, полоса пропускания магнитной антенны не отличается большой шириной, потребуется устройство подстраивать. Делается при помощи конденсатора.

Надеемся, что ответили на вопрос, как сделать магнитную антенну. Отыграйте подачу: удивите домашних уверенным приемом сигнала в любую погоду. Магнитная петлевая антенна. Антенна магнитная. Самодельная антенна. Антенна приемника.


Магнитная антенна своими руками

Под рамочной антенной подразумевают селективную, узкополосную магнитную антенну, состоящую из находящихся в одной плоскости квадратных петель витков проводников и конденсатора. По сути это большой колебательный контур, чувствительный к магнитной составляющей электромагнитного радиосигнала. Рамочная антенна часто используется для частот длинных и средних волн от 50 кГц до 1. Частными случаями рамочной антенны можно считать антенну с ферритовым магнитным стержнем и петлевую антенну, витки которой образуют окружность перевод статей [1, 2]. Рамочная антенна обладает диаграммой направленности в виде восьмерки.

Другое преимущество магнитной антенны обусловлено её конструкцией: рамочной антенны давайте сначала рассмотрим формулы для её расчета.

Магнитные антенны для сверхдальней радиосвязи

Уменьшенные магнитные рамочные антенны сравнительно редко используются радиолюбителями Ham-radio. Однако при своих недостатках, таких как, малое КПД, и узкая полоса пропускания, они имеют ряд своих достоинств. Это возможность пространственной и частотной селекции радиосигнала, то есть ориентирование антенны по максимуму полезного сигнала или по минимуму сигнала помехи. Выделение полезного сигнала методом отстройки по частоте, а также ее малые геометрические размеры относительно длины волны. По этому наибольшее распространение рамочные антенны получили в качестве приёмных антенн радиопеленгаторов и радиовещательных приёмников, работающих в диапазонах длинных, средних и коротких волн. Такие антенны используются чаще всего в походных условиях, и могут перестраиваться по диапазону с трехкратным изменением по частоте. КПД антенны зависит от ее геометрических размеров относительно длины волны, см. Такую антенну применяют и в качестве передающей. При малых размерах рамки амплитуда и фаза колебаний тока, протекающего в рамке, практически постоянны по всему периметру.

Селекция магнитной рамочной антенны

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца ноябрь и декабрь года , в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины? Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs. Амбициозная цель компании MediaTek — сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик — порог входа очень низкий.

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений.

Вы точно человек?

Магнитная антенна magnetic loop — это антенна, у которой излучение и прием электромагнитных волн осуществляется за счет магнитной составляющей, электрическая составляющая ничтожно мала и ею обычно пренебрегают. На форуме ОДЛР. Я вставил свой пятачок, и получилась статья. Дело было в году. Я учился в ВИА военно-инженерная академия им. Куйбышева , которая существовала почти лет, а сейчас ее тю-тю, расформировали, сократили, ликвидировали.

ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ АНТЕНН

Почти во всех современных приемниках на ДСВ используют магнитные антенны. Магнитная антенна выполняется в виде замкнутого витка, рамки или катушки. ЭДС в ней наводится по закону электромагнитной индукции М. Так же, как электрическая, магнитная антенна характеризуется действующей высотой. Все величины в приводимых формулах в единицах системы СИ м, В, Гн и т. Ориентировочные ее значения для широко распространенных ферритовых стержней лежат в пределах от феррит НН до феррит НН. Число витков катушки ферритовой антенны определяется требуемой индуктивностью типовое значение которой для СВ диапазона мкГн, для ДВ диапазона ,3 мГн и составляет, соответственно, и

Обзор простых магнитных антенны КВ-диапазона. Для удобства произведём расчёт при помощи электронного калькулятора ЕН-антенн Т. Харта.

Конструктивный расчет магнитной антенны

Расчет магнитной антенны

UR8IN ur8in ukr. Связаться с редакцией сайта можно также с помощью формы обратной связи здесь. Рейтинг статей журнала. Подписаться на новости в формате RSS.

Магнитная антенна из коаксиального кабеля

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Коробейников Владимир Иванович г.

Глава 2. Магнитные рамочные антенны.

Приводим вариант двухдиапазонной магнитной ферритовой антенны на 80 и метров, как опытный образец, для дальнейшего исследования и практического применения. В отличии от рамочных коротковолновых антенн, состоящих в том или ином виде из одного или нескольких витков провода, соединяемых в различных конфигурациях и, имеющих весьма внушительные габариты, — ферритовые имеют небольшие габариты и могут быть легко защищены от внешних климатических воздействии радио проницаемым корпусом при размещении их вне помещений. В последние годы ферритовым антеннам уделяется достаточно большое внимание на страницах радиолюбительских журналов, приводятся их описания и конструктивные особенности. Мы также не обошли стороной эту интересную тематику. Поскольку мы не являемся профессионалами в области расчета и конструирования магнитных антенн, нам пришлось опытным путем в реальных условиях любительского эфира, используя подручную измерительную аппаратуру, изготовить и проверить несколько конструкций ферритовых антенн. Из общеизвестных формул определения действующей длины магнитной антенны на ферритовом стержне советуем обратить внимание на такие величины, как: — относительная магнитная проницаемость материала сердечника — S площадь витка, приводящие, но нашему мнению, к увеличению действующей длины ферритовой антенны.

Что вам в них? Схемы принципиальные Библиотечка литературы Радиолюбительская хрестоматия Новости электроники Карта сайта Магазинчик на сайте Загрузка Топ 10! Если вам необходимо записать телефонный разговор, то не торопитесь подавать сигнал с телефонной линии ТЛ сразу на вход магнитофона.


расчет и изготовление. Электрическая схема рамочная телевизионная антенна Расчет антенны тройной квадрат калькулятор

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.

Каналы Д (мм) В (мм) Р (мм) А (мм) Б (мм) Ш (мм)
21 — 26 134 158 193 57 98 152
27 — 32 122 144 176 61 89 139
33 — 40 110 131 160 55 80 126
41 — 49 99 117 143 50 72 112
50 — 58 89 105 129 45 69 102
59 — 68 81 96 113 41 59 92
59 — 80 73 86 106 37 53 83

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.

Каналы З Г Ж Д В Р А Б И К Л Ш
21… 26 68 90 112 134 158 193 67 98 55 43 31 150
27 … 32 56 79 100 122 144 176 61 89 49 37 25 138
33… 40 44 66 88 110 131 160 55 80 43 31 19 124
41 … 49 33 55 77 99 117 143 50 72 38 27 16 109
50… 58 24 45 67 89 105 129 45 69 34 21 12 99
59 … 68 17 38 59 81 96 113 41 59 30 18 8 96
69… 80 10 31 52 73 89 106 37 53 26 14 4 81

Для изготовления можно использовать провод из меди или латуни диаметром 3…5 мм. Провод последовательно выгибается по форме, показанной на рисунке, места соединений спаиваются. Для большей прочности конструкции перед пайкой места соединений можно стянуть тонкой медной проволокой.
Антенный кабель припаивается в точках«а» и «в». В точке «с» оплетка кабеля соединяется с материалом антенны.

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.

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.

Для этого ему потребуются определенные данные:
  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.
Также мастера могут задействовать в процессе изготовления антенн двойной квадрат уже готовые расчеты:

Антенна двойной квадрат изготовление

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

Этот процесс предусматривает несколько этапов:
  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.

При проведении испытаний следует учесть несколько нюансов:
  • 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.

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

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

Приступаем к изготовлению антенны

Делаем рамку-вибратор

Отмеряем необходимую длину медного провода с запасом около 1 см. Также можно использовать медную или алюминиевую трубку, диаметром до 12 мм.


Очищаем медную жилу от изоляции, и выравниваем ее молотком на твердой поверхности. Отмечаем середину и делаем изгиб на 90о. Аккуратнее всего это получится сделать в тисках, слегка поджав медную жилу и выравнивая ее молотком.


По нашим расчетам стороны квадратов будут составлять 125 мм. Размечаем их рулеткой, и производим загибы.


С одного конца бокорезами откусываем небольшой фрагмент, сделав наконечник заостренным под 45о. После изгиба второго квадрата, проводим ту же процедуру, откусывая завершающий конец жилы. Квадраты для этого можно слегка разогнуть.


На серединных изгибах квадратов добиваемся расстояния 10-12 мм. На концах делаем неглубокие пропилы надфилем. Это поможет нам стянуть вместе оба свободных конца, и зафиксировать их тонкой медной проволокой.


С помощью жидкой канифоли или флюса залуживаем паяльником серединные изгибы. Это необходимо проделать со всех сторон медной жилы вибратора.


Зачищаем коаксиальный кабель на 4-5 см. Оплетку или внешний проводник скручиваем в единый провод, обматываем его вокруг одного из изгибов. Припаиваем его к медной жиле паяльником.


Зачищаем изоляцию внутреннего проводника, и также обматываем его вокруг следующего изгиба рамки. Пропаивать его нужно аккуратно придерживая изоляцию плоскогубцами, поскольку от температуры она может попросту сместиться от центра. Нагреваем сначала рамку в зоне пайки, а лишь затем сам проводник.


Фиксируем подводку коаксиального кабеля нейлоновой стяжкой, обезжириваем растворителем и изолируем места пайки горячим клеем при помощи пистолета. Подправить дефекты получившейся литой формы клея можно феном.

Готовим рефлектор

В качестве рефлектора или отражающего экрана используем недорогую сетку для барбекю. Это неплохой материал, поскольку даже стальные образцы такой продукции покрывают коррозионностойким анодированным покрытием, не говоря уже о нержавейке. Подойдет также и теплообменник от современного холодильника или решетка-сушилка для посуды. Главное, чтобы этот элемент по возможности не ржавел на воздухе.
Решетка рефлектора должна превосходить по размерам рамку вибратора, но не обязательно быть симметричной. Отрезаем от решетки ручки, они будут лишними в нашей конструкции.


Располагаем рамку антенны посередине рефлектора, и отмечаем места ее крепежа. Для закрепления можно использовать две пластины из любого металла. Сгибаем их по решетке, и сверлим отверстия диаметром 5 мм.

Собираем антенну

Отрезаем два куска ПВХ трубы длиной 75 мм, и вкручиваем в конец каждой по саморезу, обрезая выступающие части. У гипсокартонных дюбелей обламываем заостренные кончики, и вкручиваем их в противоположный конец трубок.


Прикручиваем саморезами обе ПВХ стойки к планкам на рефлекторе. Залуживаем рамку по концам, подходящим к стойкам, для лучшей теплопередачи.


На стойках отмечаем высоту 68 мм, и ставим риску. Концы рамки прогреваем паяльником, и впаиваем в стойки до нужных отметок.

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

Номера

каналов

1450

1220

1630

1370

1050

1500

1260

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

Каналы В Р А Ш
21- 26 158 170 91 152
27-32 144 155 83 139
33-40 131 141 75 126
41-49 117 126 68 113
50-60 105 113 60 101

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

Номера каналов

1255

1060

1485

1260

1810

1530

1190

1080

Оценка параметров активной широкополосной рамочной антенны по шумовым свойствам

%PDF-1.5 % 2 0 obj > /Metadata 4 0 R /Pages 5 0 R /StructTreeRoot 6 0 R /Type /Catalog >> endobj 4 0 obj > stream application/pdf

  • Оценка параметров активной широкополосной рамочной антенны по шумовым свойствам
  • Антонов Ю.Г., Балландович С.В., Костиков Г.А.
  • 2020-04-17T19:01:23+03:00Microsoft® Word 20102020-04-18T21:10:27+03:00Microsoft® Word 2010uuid:6d8f64ac-f316-46ee-a312-c7c0e6d3d3a6uuid:024f8f44-f2f6-44b7-8bfc-3e5385717199 endstream endobj 16 0 obj > stream x=ێdq8cIgHl XAzXȲ»$gU_>}:==~On|O߾ǟ?~/t޽g’8}_N’a雟j=

    Рамочные антенны — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

    Рамочные антенны

    Cтраница 4

    Малое Значение Казл при сравнительно большом сопротивлении потерь является причиной того, что рамочные антенны имеют, как правило, низкое значение КПД.  [46]

    Как видно из проведенного выше расчета, ферритовые антенны обладают высокими параметрами, превосходя рамочные антенны по величине действующей высоты и практически не уступая в этом штыревым антеннам. Все это, а также малые размеры делают ферритовые антенны незаменимыми в карманных и небольших переносных приемниках практически на всех диапазонах от длинных до коротких волн включительно. Примером этого может служить отечественный портативный приемник Спорт-2, в котором применены две ферритовые антенны, одна из которых работает на ДВ и СВ, а другая — на двух полуобзорных диапазонах КВ.  [48]

    По принципу действия антенны разделяют на: проволочные антенны со стоячей волной тока ( вибраторные антенны), проволочные антенны с бегущей волной тока ( антенны из длинных проводов с бегущей волной тока), рамочные антенны, щелевые ( дифракционные) антенны, антенны акустического типа ( рупорные, волновод-ные), антенны поверхностных волн, антенны оптического типа ( зеркальные и линзовые), антенные решетки. Последние представляют собой совокупность излучателей, обычно однотипных, которые определенным образом размещены в пространстве и возбуждаются на одной частоте.  [49]

    Поэтому их можно использовать для геологических разведок, а также когда требуется связь сквозь землю. В последних случаях применяются рамочные антенны, число витков которых исчисляется тысячами.  [50]

    Выходы продольной и поперечной рамок Рг и Рп радиопеленгатора подключены к двум каналам усиления сигналов, выполненным по супергетеродинной схеме с одинаковым преобразованием частоты и общим первым гетеродином. Входные цепи ( ВЦ) позволяют подключать как обычные рамочные антенны, так и несимметричные такелажные рамки.  [51]

    Измеритель радиопомех ИП-14 ( рис. 6.22) представляет собой высокочастотный избирательный микровольтметр, позволяющий измерять напряжение и уровень поля радиопомех в пределах от 1 до 100000 мкв в диапазоне частот 16 — 150 Мгц. Прибор имеет симметричный вход, позволяющий измерять напряженность и уровень поля радиопомех на симметричный полуволновой вибратор и на рамочные антенны.  [52]

    Для устранения влияния металлических частей корабля необходимо, прежде всего, удачно разместить неподвижные рамки. Как отмечалось, — это обычно специальная площадка у верхушки одной из мачт или надстроек Для компенсации девиации параллельно катушке искателя подключают настраиваемый контур со специально подобранными активным и реактивным сопротивлением. В необходимых случаях устанавливают на корабле компенсирующие одновитковые рамочные антенны, замкнутые на специально подобранное сопротивление.  [53]

    У рамочной антенны минимум диаграммы направленности ощущается значительно острее, чем у магнитной антенны с ферритовым стержнем. Именно поэтому лисоловы чаще всего применяют в своих приемниках рамочные антенны.  [55]

    Индикаторы поля состоят из эталонной антенны и прибора для измерения в ней напряжения, тока или мощности. В качестве эталонной можно использовать любую антенну, характеристики которой известны. При измерениях в диапазоне длинных, средних и коротких волн применяются рамочные антенны, в диапазоне метровых и дециметровых волн — полуволновые вибраторы, а в диапазоне сантиметровых волн — рупорные антенны. Иногда пользуются и простыми штыревыми антеннами.  [56]

    Рамочная — антенна представляет собой по существу плоскую катушку произвольного поперечного сечения. На рис. 9 — 101 изображено несколько основных форм рамочных антенн. Рамочные антенны, состоящие всего из одного витка, называются кольцевыми антеннами. Длина их периметра может быть сравнима с длиной о-олны, и область применения таких антенн совершенно иная, чем обычных рамочных антенн. Расширительно кольцевыми антеннами называют устройства, выполненные из нескольких одиночных излучателей, ( расположенных по окружности — в одной плоскости.  [58]

    Страницы:      1    2    3    4

    Каталог радиолюбительских схем. Рамочная антенна.

    Каталог радиолюбительских схем. Рамочная антенна.

    Рамочная антенна.

    по книге В.А.Никитина «Как добится хорошой работы телевизора».

    В настоящее время наилучшим типом антенны для уверенного дальнего приема телевидения считается рамочная антенна, которая сочетает большой коэффициент усиления при сравнительно узкой полосе пропускания с простотой конструкции и отсутствием необходимости настройки. Применение узкополосных антенн по сравнению с широкополосными обладает дополнительным преимуществом, которое состоит в частотной избирательности узкополосных антенн. Благодаря этому на вход телевизионного приемника не могут проникнуть помехи от других телевизионных передатчиков, работающих на соседних по частоте каналах, если по каким-либо причинам возникли благоприятные условия распространения их сигналов в данном направлении. Особенно важна частотная избирательность антенны в условиях дальнего приема передач дело в том, что нередки случаи, когда необходимо обеспечить прием слабого сигнала удаленного передатчика, но поблизости работает мощный передатчик другой программы на соседнем канале. В таких условиях частотной избирательности телевизионного приемника может не хватить. Кроме того, как известно, интенсивная помеха, поступая на первый же нелинейный элемент схемы приемника (электронную лампу или транзистор), приводит к перекрестной модуляции сигнала этой помехой. В дальнейшем избавиться от этой помехи в приемнике уже невозможно. Ослабление такой помехи за счет избирательности антенны имеет очень важное значение.

    Наибольшее распространение получили двухэлементные рамочные антенны (другое их название — Двойной квадрат) и трехэлементные рамочные антенны (Тройной квадрат) Впервые предложил использовать эти антенны для дальнего приема телевидения советский энтузиаст дальнего приема С. К. Сотников. Первая его статья с описанием двухэлементных рамочных антенн была помещена в журнале Радио, 1959, №4, с. 31-32. Многочисленные эксперименты радиолюбителей подтвердили их эффективность.

    По данным С. К. Сотникова, коэффициент усиления двухэлементной рамочной антенны, составляет 8…9 дБ, а входное сопротивление находится в пределах 70… 80 Ом. В. П. Шейко в книге Антенны любительских радиостанций (ДОСААФ, 1962) приводит другие размеры двухэлементных рамочных антенн, которые можно вычислить по формулам:

    В=0,26 h
    Р=0,31 h
    А=0,18 h

    где h — длина волны несущей частоты канала изображения. Для этих размеров указывается коэффициент усиления 9…11 дБ и входное сопротивление 100…110 Ом.

    Исходя из приведенных значений, коэффициента усиления, можно сделать вывод о том, что по усилению двухэлементная рамочная антенна эквивалентна пятиэлементной антенне Волновой канал, но имеет меньшие габариты и лишена ее недостатков. Это объясняется тем, что активной приемной частью каждой рамки являются ее верхняя и нижняя горизонтальные части. Получается, что двухэлементная рамочная антенна содержит четыре элемента и эквивалентна двухэтажной синфазной решетке, собранной из двухэлементных антенн. Влияние дополнительных двух элементов второго этажа оказывается сильнее, чем добавление двух директоров к двухэлементной антенне Волновой канал, за счет сужения диаграммы направленности в вертикальной плоскости, а это очень важно в условиях дальнего приема, когда сигнал приходит с линии горизонта под малым углом места. Наличие всего двух взаимодействующих элементов в каждом этаже обеспечивает стабильность параметров антенны и их независимость от естественных разбросов.

    Благодаря этому отпадает необходимость индивидуальной настройки каждой антенны и обеспечивается хорошее согласование ее с фидером.

    В трехэлементной рамочной антенне добавлена рамка директора, обеспечивающая дальнейшее увеличение коэффициента усиления, который, по данным В. П. Шейко, достигает 14:15 дБ, что значительно превышает коэффициенты усиления многоэлементных антенн типа Волновой канал.

    Для сравнения напомним, что коэффициент усиления семиэлементной антенны Волновой канал равен 10 дБ, одиннадцати элементной — 12 дБ, шестнадцати элементной -13,5дБ. Эти значения соответствуют точно настроенным антеннам. При изготовлении же антенн Волновой канал в любительских условиях без их тщательной настройки указанные коэффициенты усиления в лучшем случае следует уменьшить на 3 дБ. Если учесть, что трехэлементная рамочная антенна не нуждается в настройке, ее преимущества очевидны.

    В. П. Шейко рекомендует следующие формулы для расчета размеров трехэлементной рамочной антенны:

    Д=0,22 h
    В=0,26 h
    Р=0,32 h
    А=0,11 h
    Б=0,16 h

    Входное сопротивление антенна при указанных размерах составляет 70 Ом.

    Большой коэффициент усиления рамочных антенн указывает на достаточно малую ширину лепестка диаграммы направленности. Поэтому такие антенны необходимо ориентировать по направлению на передатчик более тщательно. Для этого можно рекомендовать такой способ. Регулятором контрастности телевизора устанавливается минимальная контрастность, при которой еще сохраняется синхронизация. Затем подстраиваются соответствующими регуляторами значения частот строчной и кадровой разверток и вновь уменьшается контрастность до срыва синхронизации. После этого ориентируется антенна до восстановления синхронизации. Можно вновь уменьшить контрастность до срыва синхронизации и подориентировать антенну. На равнинной местности, как правило, достаточно ориентировать антенну только по азимуту, когда ее ось остается горизонтальной. В условиях горной местности часто приходится также ориентировать антенну и по углу места, наклоняя ее ось, когда сигнал приходит не с линии горизонта, а с вершины какой-либо горы, являющейся его пере излучателем.

    Двухэлементная рамочная антенна может использоваться в зоне прямой видимости, а трехэлементная рамочная антенна — в зоне полутени, прилегающей к зоне прямой видимости, в тех случаях, когда двухэлементная антенна позволяет получить изображение, но его контрастность является недостаточной, либо на экране цветного телевизора получается лишь черно-белое изображение, а получить цветное изображение не удается из-за недостаточного уровня сигнала. В этих случаях трехэлементная антенна позволит достичь увеличения уровня сигнала на входе телевизора.





    Расчет и моделирование синфазной антенной решетки

     

     

    Оглавление:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Глава 1. Теоритические сведения о синфазной антенной решетке с рамочными излучателями

    1.1 Основные характеристики антенн

     

    Для оценки и сравнения  между собой различных антенн вводится ряд характеристик. В данной главе рассматриваются параметры, характеризующие направленные свойства антенны и степень согласованности антенны с фидером.

    1.2.2. Размеры классической рамочной антенны.

    Как было показано в параграфе 1, рамка является видом петлевого  диполя. Отсюда можно предположить, что, так как она содержит полную длину петлевого диполя, ее периметр будет равен периметру петлевого диполя. Длина плеча петлевого диполя чуть меньше четверти длины волны из-за влияния концевой емкости, и равна примерно 0,248l — 0,249l (рис.7), в зависимости от диаметра провода, из которого выполнен диполь.

    В рамочной антенне влияние концевых емкостей отсутствует (из-за отсутствия концов). Здесь наблюдается эффект уменьшения физической длины рамки из-за взаимодействия излучающих сторон. В этом случае, при использовании формы квадрата, длина рамки равна 1,01 — 1,02 длины волны (рис.8).

    При использовании другой фигуры построения рамки общая длина ее будет  такой же. Но если рамка размещена  на малой высоте, и около нее  находятся посторонние предметы, то, возможно, придется подобрать длину  рамки. В любом случае ее длину  необходимо немного уменьшать. Рамку в этом случае также настраивают по минимуму КСВ в середине работы диапазона. На рис.9 приведены размеры рамочных антенн для всех любительских КВ- и части УКВ-диапазонов. При построении рамочных антенн диаметр провода не влияет на ее длину, как это происходит в дипольных антеннах. Здесь больше выражено то, что при увеличении диаметра провода возрастает широкополосность антенны. Уже при диаметре провода 1-2 мм рамочная антенна, выполненная из него, перекрывает любой любительский диапазон от 1,8 до 144 МГц, и дальнейшее увеличение диаметра провода ее полотна приводит только к увеличению веса и механической прочности антенны и лишь немного увеличивает ее КПД. Конечно, в случае использования толстого провода можно подходить к проблеме согласования менее тщательно, меньше будет проявляться и влияние посторонних предметов на рамку.

    Именно из-за использования разных диаметров провода, высот подвеса  и формы рамки происходят различия в данных о параметрах рамки, приводимые различными радиолюбителями – входном сопротивлении, а, следовательно, и питании и согласовании, рабочем диапазоне частот и усилении рамки. Но оптимум будет при круглой рамке с периметром 1,01-1,02 длины волны, подвешенной вертикально на высоту не ниже четверти длины волны.

    При построении рамочной антенны важно знать, что точка, лежащая напротив точек питания (рис.10) имеет нулевой потенциал.

    Это может быть очень  полезно при построении рамочных антенн – например, можно заземлить полотно антенны на мачту или на траверсу (рис.10).

    Такое заземление значительно  обезопасит работу в предгрозовой период, а также уберет электростатический потенциал с антенны, да и просто может быть удобным при ее построении. Если заземление центра полотна антенны сделано, ее необходимо питать только через симметрирующее устройство. Питание ее без симметрирующего устройства может снизить коэффициент усиления на 0,5-1,5 дБ, особенно это относится к рамкам, выполненным на низкочастотные диапазоны, где различные рассимметрирующие влияния наиболее велики.

    Формула для расчета  периметра рамочной антенны приведена  ниже.

    L= 300 К/F

    где L — длина рамки  в метрах;

    F — частота в МГц;

    K — коэффициент удлинения.

    Он равен примерно 1,01 в случае использования толстого провода – 3 мм и  более – и 1,02 в случае использования провода диаметром менее 2-1 мм. 

     

    1.2.3. Питание рамочных антенн.

    Правильное питание  любой антенны является необходимым для ее эффективной работы. В случае использования рамочной антенны следует помнить, что это симметричная антенна, и, следовательно, она требует использования симметрирующего устройства для ее питания. Без симметрирующего устройства возможно рассиметрирование, т.е. будет наводка переотраженной от различных предметов электромагнитной волны на внешнюю оболочку коаксиального кабеля, затем попадание этой переотраженной энергии в антенну (рис.14).

    В этом случае токи, наведенные на внешней оболочке, попадая в антенну, складываются с токами, возбуждаемыми передатчиком, что приведет к увеличению КСВ и возникновению дополнительных помех, т.к. в этом случае и оболочка кабеля будет излучать. Этот эффект приведет к тому, что во время приема коаксиальный кабель будет обладать “антенным” эффектом, т.е. энергия радиоволн, наведенная на внешней оболочке, попадает на вход приемника.

    Простейшее симметрирующее устройство – это 2 (на 28 МГц) — 10 (на 1,8 МГц) витков коаксиала на достаточно большом  ферритовом кольце (проницаемость не играет роли), например, от отклоняющей системы телевизоров, или 10 (на 28 МГц) — 30 (на 1,8 МГц) витков коаксиала на пластиковой бутылке из-под шампуня (рис.15, 16).

    В этом случае этот ВЧ дроссель не пропустит ВЧ энергию, наведенную на внешней оболочке коаксиала в  антенну и обратно, что равносильно  симметрированию. На токи, протекающие  внутри оболочки коаксиального кабеля, дроссель не окажет влияния. Особенно балансное устройство эффективно, если по каким-либо причинам кабель оказался настроенным в резонанс на основную частоту антенны, или на частоты ее нечетных резонансов, или резонансов гармоник передатчика. В этом случае его паразитное излучение особенно велико.

    Следует также учитывать, что входное сопротивление волновой рамки достигает 110-130 Ом. В случае низких горизонтальных подвесов оно падает и может достигать даже величин менее 50 Ом, но рамки, предназначенные для работы на ВЧ диапазонах и имеющие вертикальный подвес, все же имеют высокое входное сопротивление. Очевидный способ согласования в этом случае – это использование четвертьволнового трансформатора (рис.17).

    В случае использования 75-омного кабеля для четвертьволнового  трансформатора (не забывайте о коэффициенте укорочения 0,66-0,68, в зависимости от типа пластиковой изоляции кабеля) и 50-омного кабеля для линии передачи получим очень хорошее согласование рамочной антенны. Длина кабеля, которая использована для симметрирующего устройства, также включается в длину четвертьволнового трансформатора (рис.18).

        

    Иногда хорошие результаты дает питание рамки через симметричную пару-скрутку, используемую в проводной  телефонии. Ее волновое сопротивление лежит в пределах 60-130 Ом и очень хорошо подходит для питания рамки. Волновое сопротивление скрутки можно определить практически, если имеются приборы, измеряющие индуктивность и емкость. Для этого кусок скрутки, безразлично какой длины (но лучше 2-3 метра), подключается к измерительному прибору. Сначала ее конец размыкают и меряют емкость, затем замыкают и меряют индуктивность (рис.19).

    Но часто используют и гамма-согласование (рис.20). Физически  гамма-согласование означает подключение кабеля к части антенны, имеющей для токов высокой частоты сопротивление, эквивалентное волновому сопротивлению кабеля (рис.21). На практике, часть А делают минимально возможной высоты, т.к. она уменьшает излучение антенны, а часть Б проходит параллельно антенне. Расчет гамма-согласования несложен. Высота В некритична и равна:

    B = 0,2-0,4l /10

    где B — высота в сантиметрах,

    l — длина волны в  метрах,

    например, для 40-метрового  диапазона B = (2 – 4) ´ 40/10 = 8 – 16 см,

    длина Д равна:

    Д = 3 l

    где Д — длина в сантиметрах,

    l — длина в метрах,

    например, для 40 метров Д =3 ´ 40 = 120 см.

    Величина максимальной емкости подстроечного конденсатора определяется по формуле:

    С = 5l ,

    где С — емкость конденсатора в пФ,

    l — длина волны в  метрах,

    например, для 40 метрового  диапазона С = 5 ´ 40 = 200 пФ.

    Следует заметить, что  эти формулы эмпирические, т.е. получены опытным путем, и обратить внимание, что они оперируют с величинами длин в разных масштабах. На практике, длину согласующего устройства выбирают несколько длинней полученной расчетным путем. Это дает возможность согласовывать питание рамки конденсатором, что улучшает ее КСВ. В противном же случае согласование рамки необходимо было бы производить перемычкой П, т.к. входное сопротивление, которое будет иметь реальная рамка, не всегда точно равно ее теоретическому значению. Использование гамма-согласования позволяет использовать цельные металлические рамки, что повышает их прочность и дает некоторые удобства установки, особенно при работе на УКВ. При гамм-асогласовании уменьшаются и TVI, т.к. гамма-согласование, не являясь оптимальным для гармоник основного сигнала, шунтирует их на выходе кабеля.

    Таблица величин гамма-согласования приведена на рис.22. Диаметр провода  гамм-асогласования должен быть вдвое  меньше провода полотна рамки, по крайней мере не толще ее и не тоньше жилы коаксиального кабеля питания. Конденсатор переменной емкости желательно использовать воздушный (0,5 мм зазора на 100 Вт), хотя при мощностях до 100 Вт вполне подойдет и керамический. Необходимо принять меры по его влагоизоляции.

    Желательно также использовать симметричное гамм-асогласование и  использовать симметрирующее устройство (рис.23).

    Настройка гамма-согласования проста, на середине рабочего диапазона  антенны с помощью конденсатора и, возможно, длины согласующего устройства добиваются минимума КСВ.

    Как крайний вариант питания  рамки можно рассмотреть ее питание по двухпроводной высокоомной линии – например, типа КАТВ или “лапша”. Так как такая линия имеет волновое сопротивление 300 Ом для КАТВ и около 400-600 Ом для разных типов “лапши”, то питание антенны будет осуществляться в режиме стоячей волны. Эти линии имеют высокий КПД в режиме стоячей волны и их можно использовать в этом режиме. Кроме работы на основной частоте и нечетных гармониках рамка с таким питанием может работать и на четных гармониках – т.е. рамку для 160 метров можно согласовать для работы во всех диапазонах. Но ее согласование с выходным каскадом передатчика не будет гарантией ее успешной работы, т.к. в этом случае рамка будет работать в нерезонансном режиме, а, следовательно, иметь низкий КПД. Но как вспомогательная антенна она вполне подойдет для повседневной работы.

    В любом случае при использовании  симметрирующих устройств с коаксиальным кабелем или при питании через  симметричные линии, линия передачи должна быть перпендикулярна точкам питания рамки так долго, как  это возможно.

     

    1.2.4. Двойная рамочная антенна.

    Двойная рамочная антенна  или антенна Харченко (по фамилии  автора, впервые описавшего ее в  л.17.1) показана на (рис.62). Периметр каждой из рамок равен длине волны, на которой работает рамка. За счет параллельного включения двух рамок суммарное входное сопротивление системы близко к 60 Ом, следовательно, антенну можно питать через коаксиальный кабель как 75 Ом, так и 50 Ом.

    Коэффициенты усиления двойной рамочной антенны или, как ее еще называют, зигзагообразной антенны, достигают от 6 до 8 дБ. Возрастает и полоса пропускания такой антенны, увеличивается ее эффективность на высоких частотах. График КБВ приведен на (рис.62б).

    Для дальнейшего увеличения полосы пропускания антенны используют параллельное включение нескольких антенн (рис.63), как это делают и в случае использования одиночных рамочных антенн. Из-за значительных размеров зигзагообразные антенны используют, в основном, только в УКВ диапазонах. Широкополосность антенны позволяет менее строго подходить к точному соблюдению ее размеров, как, например, в случае вибраторных директорных антенн.

    Но эта широкополосность не позволяет использовать зигзагообразные антенны в качестве пассивных элементов многоэлементных директорных антенн. Для выполнения рефлектора используют лист металла, либо его эквивалент, выполненный из проводников (рис.64). С таким рефлектором коэффициент усиления зигзагообразной антенны может достигать 10-12 дБ (над изотропным излучателем).

    Еще некоторого повышения  усиления можно достигнуть, установив  два директора длиной примерно 0,48 длины волны антенны (рис.65).

    Несмотря на то, что  двойная рамочная антенна хорошо согласуется с коаксиальным кабелем, можно использовать и вариант питания через гамма-согласование, предложенное в л.17.2. и показанное на (рис.66).

    Такой вариант питания  наиболее подходит при использовании  зигзагообразной антенны на передачу, так как в этом случае минимизировано излучение гармоник передатчика. Такое питание, кроме того, позволяет выполнить антенну цельнометаллической и, следовательно, улучшить ее механические свойства.

    Включение только двух рамок  в одну систему не ограничивает использование зигзагообразных антенн в качестве антенн с высоким коэффициентом усиления. Рассмотрены принципы объединения в одну систему от 4 до 16 зигзагообразных антенн. При объединении таких антенн соответствующим образом можно получить антенные системы, обладающие громадным коэффициентом усиления в диапазоне УКВ. К сожалению, размеры таких антенных полей получаются весьма значительными.

    Хотя двойные рамочные антенны и являются симметричными, симметрирование часто не используют, особенно при работе антенн в TV-диапазонах. Это связано с тем, что обычно такие антенны выполняют широкополосными, чего нельзя сказать о симметрирующих устройствах УКВ диапазонов. Также ввиду небольших размеров зигзагообразных антенн и большого удаления от них посторонних предметов, рассимметрирование проявляется не сильно и потери от него незначительны.

    Для успешной работы таких  антенн их необходимо располагать как  можно выше над землей, хотя уже  при подвесе более длины волны  все параметры антенны сохраняются. Диаграмма направленности зигзагообразной антенны имеет форму восьмерки, но ее лепестки более узкие, чем для одиночной рамки.

    Синфазная антенная решетка представляет собой сложную  направленную антенную систему, состоящую  из отдельных слабонаправленных  антенн, разнесенных в пространстве и расположенных таким образом, что фазы наведенных в них сигналов оказываются одинаковыми. Антенны в решетке соединяют между собой, они должны работать на общую согласованную нагрузку. Как правило, синфазную решетку собирают из одинаковых антенн, расположенных в несколько рядов и несколько этажей. Схема соединения антенн решетки должна быть составлена так, чтобы не нарушалась синфазность сигналов, поступающих от каждой антенны в нагрузку, так как только при одинаковых фазах этих сигналов они будут складываться. Кроме того, схема соединения антенн решетки одновременно должна обеспечивать их согласование с нагрузкой, так как при рассогласовании общего входного сопротивления решетки с сопротивлением нагрузки часть энергии принятого антеннами сигнала отразится от нагрузки и будет излучаться обратно в пространство, что приведет к уменьшению коэффициента усиления антенной решетки.

    (PDF) NEW LOOP ANTENNA DESIGN / НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ РАМОЧНОЙ АНТЕННЫ

    23-25

    ноября

    2016

    г

    .,

    ИРЭ

    им

    .

    В

    .

    А

    .

    Котельникова

    РАН

    54

    НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ РАМОЧНОЙ АНТЕННЫ

    Кеда В.В.

    Белорусский

    государственный

    университет

    информатики

    и

    радиоэлектроники

    [email protected]

    Описана новая конструкция рамочной антенны, в которой реализована возможность управления

    поляризацией путем переключения входов либо возбуждением антенны по двум развязанным входам. Приведены

    результаты расчета характеристик антенны. Метод исследования – численное моделирование. Разработанная

    антенна широкополосна (относительная полоса частот антенны по уровню КСВ<2 составляет 40 %), обладает

    низким уровнем поля с кросс-поляризацией (уровень поля не превышает -40дБ), коэффициентом направленного

    действия КНД не менее 8 дБ и может быть использована в качестве самостоятельной антенны либо в составе

    антенных решеток в радиотехнических системах, работающих в метровом и дециметровом диапазонах.

    Полученные в работе результаты могут быть использованы при разработке широкополосных антенн с

    управляемой поляризацией.

    Введение

    Использование управляемой поляризации в радиотехнических системах значительно расширяет их

    возможности и помехозащищенность [1]. Для излучения и приема волн с управляемой поляризацией,

    нашли применение антенны в виде перпендикулярно расположенных вибраторов [2] с развязанными

    входами. Вместе с тем, рамочные антенны по сравнению с вибраторными более широкополосны,

    обладают более высоким КНД и меньшими размерами. Применение рамочных антенн с управляемой

    поляризацией в литературе почти не рассмотрено. Настоящая статья является продолжением работ [3-

    5]. В новой конструкции антенны благодаря добавлению дополнительной согласующей рамки удалось

    заметно расширить рабочий диапазон.

    Для исследования характеристик антенны разработана математическая модель, в которой

    используется уравнение Поклингтона для тока в тонких проводниках [6]. Интегральное уравнение

    решается методом Галеркина при использовании импульсных функций в качестве базисных и весовых.

    На основе математической модели разработана программа численного моделирования. Аналогичная

    математическая модель использована в более ранних исследованиях [3-5], где показала хорошее

    совпадение расчетных результатов с экспериментальными данными.

    Конструкция антенны

    Конструкция антенны показана на рис.1,2. Антенна состоит из активной рамки, рефлектора,

    согласующей рамки и согласующих элементов. От описанных ранее вариантов антенны [3-5] антенна

    отличается наличием согласующей рамки и конфигурацией согласующих элементов. Управление

    поляризацией может осуществляться переключением входов 1-4 (рис.3 а, б) либо возбуждением

    антенны по двум развязанным входам In1 и In2 (рис.3 в), в последнем случае по каждому из входов

    возбуждается наклонная поляризация, такая схема возбуждения позволяет возбуждать элиптически

    поляризованное поле с произвольным коэффициентом и углом эллиптичности. На рис. 4 показана схема

    переключателя поляризации, выполненного на pin-диодах. Управление коммутатором осуществляется

    путем подачи постоянного положительного или отрицательного (в зависимости от требуемой

    поляризации) напряжения на фидер антенны. Положительным напряжением, поданным на центральную

    жилу кабеля, включается горизонтальная поляризация, отрицательным – вертикальная Конденсаторы

    C1 и C2 служат для развязки входов антенны 1-4, оплетки и центральной жилы кабеля по постоянному

    току, дроссель Др1 – для развязки по переменному току.

    Ввиду симметрии антенны, характеристики антенны при возбуждении вертикальной и

    горизонтальной поляризации совпадают, отличие заключается в том, что при смене поляризации

    плоскости Е и Н меняются местами. В случае возбуждения антенны по развязанным входам (рис.3 в)

    входное сопротивление по каждому из входов в два раза выше входного сопротивления антенны для

    случаев возбуждения горизонтальной или вертикальной поляризации (рис.3 а, б). Это объясняется тем,

    что при параллельном включении входов антенны In1 и In2 (рис.3 в), схема питания будет эквивалентна

    схемам на рис.3а, б. Исходя из сказанного, все результаты моделирования приводятся только для случая

    возбуждения поля с горизонтальной поляризацией (рис.3 а).

    Калькулятор полноволновой рамочной антенны

    Полноволновые рамочные антенны могут быть большими на низких частотах, но они тише. чем диполи и имеют большее усиление в плоскости контура. Круговая петля идеальна, но квадраты, треугольники и другие формы могут работать хорошо; просто сделай площадь, заключенная в петлю, как можно больше.

    Вы также можете использовать полноволновую петлю на частотах выше проектной частоты. (например, используя петлю 7 МГц на частоте 21 МГц), но схема будет другой.

    Полноволновая петля, питаемая трансформатором, согласующим импеданс, сделанным из четвертьволнового отрезок коаксиального кабеля 75 Ом

    Для использования калькулятора введите желаемую рабочую частоту в мегагерцах. Частота в МГц:

    Длина полноволновой петли:

    Расчетная длина является приблизительной.На практике лучше сделать антенну немного длиннее расчетного значения, а затем обрезать его, чтобы получить наилучшее значение КСВ.

    Секция импеданса точки питания и коаксиального согласования

    Импеданс точки питания на расчетной частоте составляет около 100 Ом, поэтому полная волна контуры часто питаются секцией согласования импеданса, сделанной из куска 75-омного коаксиальный кабель длиной в четверть длины волны (укорочен для компенсации скорости фактор кабеля).

    Длина участка согласования импеданса с кабелем 75 Ом с коэффициентом скорости 0,66 (полиэтиленовый диэлектрик):

    Формулы

    Формулы для расчета примерной длины полноволновой рамочной антенны являются:

    • Полноволновая петля в футах = 1005 / частота в МГц
    • Полная волна в метрах = 306 / частота в МГц

    Формулы для расчета длины участка согласования импеданса:

    • Длина четвертьволнового согласующего участка в футах = 246 * коэффициент скорости кабеля / частота в МГц
    • Длина четвертьволнового согласующего участка в метрах = 75 * коэффициент скорости кабеля / частота в МГц

    Коэффициент скорости для полиэтиленового коаксиального кабеля обычно равен 0.66. Для пенодиэлектрического кабеля, обычно это 0,8.

    Антенну можно подключить и другими способами, конечно, в том числе и параллельным проводником. линий, которые лучше всего работают при использовании антенны на нескольких диапазонах.

    Ссылки

    Книга антенн ARRL для радиосвязи




    Определение наилучшего дизайна цикла…

    Вы думали об эксперименте с рамочной антенной, но не уверены, что у вас достаточно места, чтобы поставить один? Вы слышали, что петли приходят во многих «формах и размерах» и не понимают, что может работать лучше всего для вас в вашем конкретном месте? Хотите увидеть «с первого взгляда» если у вас есть место для петли? Простой калькулятор ниже использует известную стандартную формулу для определения общей длины провода в футов для одного элемента (один оборот), полная волна рамочная антенна (длина = 1005/МГц ).Он также вычисляет измерения для:

    • A квадратная или ромбовидная петлевая
    • A прямоугольная форма с соотношением сторон 2:1, (где горизонталь длиннее длина по вертикали в 2 раза)
    • A треугольник или треугольная петлевая форма
    • A круглая форма
    в диапазонах КВ и УКВ радиолюбителей . ПРИМЕЧАНИЕ. Все результаты может быть представлен либо в футов , либо в метров , либо в сантиметров .(См. советы и подсказки ниже для предложений о реальные методы строительства…)
    Цель калькулятора, чтобы дать вам краткий обзор осуществимости «втиснуть» петлю в свободное пространство двора или квартиры. Калькулятор дает разумное приближение размеров, чтобы в пределах 5% на любительских диапазонах , при использовании типовых калибров проводов в диапазоне от # 12-18 AWG. (Это , а не вычисляет индуктивность, импеданса или даже значения добротности, поскольку предполагается, что настройка будет осуществляется с использованием открытых каналов и устройства для трансмэтчинга, которое должны более чем адекватно компенсировать диапазон конструкции и вариации материалов, измеряемые этими параметрами.)

    Напоминаю, всегда отображается «стандарт» входной импеданс (точка питания) для двухполупериодного цикла , который, конечно, будет незначительно отличаться в зависимости от материалов и местоположения. И, несколько дополнительных функции, селектор типов размеров, метров или футов; и средняя полоса расчет, были добавлены в код JavaScript.

    Эти измерения должны быть в состоянии сказать вам с первого взгляда , если у вас есть место для петли! Я надеюсь на это… из петель получаются отличные антенны! (ПРИМЕЧАНИЕ: вы можете вычесть 29.3% (0,293) от всех длин по вертикали, если вы решите наклонить антенна отклонена от вертикальной плоскости на 45 градусов; см. таблицу ниже. Не забудьте включить дополнительную высоту над землей для самого низкого горизонтальный элемент при определении общего вертикального размера, обычно шесть или семь футов по соображениям безопасности, т. е. люди.)

    Чтобы увидеть, как работает калькулятор, нажмите кнопку Кнопка « Случайная выборка «. Или введите значение в поле Частота (мегагерц), текстовое поле Диапазон или текстовое поле Длина провода, а затем нажмите « Calculate Dimensions », чтобы увидеть значения, которые вы увлекающийся…

    Многократное нажатие кнопки « Mid-Band » Кнопка отображает длину проводов и проектные размеры для центра частоты в каждом из любительских диапазонов по очереди. (Одно нажатие для любого данной частоте, встречающейся в допустимом любительском диапазоне, также будет отображаться его среднечастотная точка для этого диапазона частот. Символы «>» и «<» указывают внеполосные условия, поэтому средние частоты не рассчитано...)

    При нажатии кнопки « Mid-Band » после ввода длины провода определить контур с самой низкой частотой или наибольший размер антенны в пределах любительский ансамбль.(Последующее нажатие рассчитает фактический средний диапазон размеры для этой полосы, как обычно.)

    ПРИМЕЧАНИЕ : Длина провода для средней полосы частот может оказаться быть самым практичным , так как вы можете настроить выше или ниже, чтобы получить полный охват всей группы! (Вероятным исключением здесь будет диапазон 160 м. Настройка вниз от средней точки может привести к тому, что блок тюнера окажется под значительная электрическая «нагрузка» и не рекомендуется.Так что вы не может «читерить» на 160м, вам скорее всего понадобится полный цикл для его частота нижнего края полосы.)

    Для более широкого обсуждения антенн, используемых в пакетной радиосвязи, см. Пакетные радиоантенны. Здесь несколько видов популярных УКВ и ДМВ антенны будут указаны…


    Калькулятор цикла:

    Несколько примечаний по эксплуатации :

    • Коэффициент пересчета, применяемый при расчете футов в метры: 0.3048

  • Значение, используемое здесь для косинуса 45 градусов: № 14 AWG . (См. « Советы и советы по строительству » ниже… ) Спасибо Стиву, G0SGB , за то, что держите меня в курсе 🙂
  • Любители геометрии могут заметить эквивалентность между сторонами квадрата и высота диагонали квадрата при наклоне под углом 45 градусов.Этот подразумевает, что вертикальная квадратная петля имеет ту же высоту, что и 45-градусная петля. наклонная ромбовидная квадратная петля. (Интересно 🙂 Для радиолюбителей это означает что вам нужна только одна опора, если вы используете наклонную ромбовидную форму. Находятся эти две антенны сопоставимы по характеристикам? Хороший исследовательский вопрос! Спускоукладчик, безусловно, имеет больший «след» и, возможно, значительно разная диаграмма направленности.

  • Советы по строительству:
    «Какой провод размера следует использовать?»

    Есть несколько факторов, которые следует учитывать при выборе калибр и тип провода.Как известно есть твердые, скрученные, покрытые или изолированные, и голые. Общий принцип таков: по мере продвижения вверх по частота, размер и тип провода имеют значение! По мере снижения частоты эти параметры становятся гораздо менее критичными или даже актуальными! Например, для 80-метровая петля, диаметр провода по сравнению с его длиной составит очень маленькое соотношение. И именно это соотношение играет ключевую роль в определении индуктивность антенны. Таким образом, даже если вы удвоите или наполовину размер проволока, результат не будет достаточно значительным, чтобы беспокоиться о на этих очень длинных длинах провода…

    Однако для контура, приближающегося к микроволновому диапазону, размер провода и тип стал центральный на конструкцию антенны! Формула отмеченное выше, для длины цикла, вероятно, не будет очень точно в этом плане. Потребуются специальные формулы для получения учитывать все физические изменения и прогнозировать его производительность. (Даже довольно большие вариации, вероятно, будут заметны на 2 м и 70 см. регионов, несмотря на то, что стандартная формула длины часто до сих пор рекомендуется! Вы можете рассмотреть возможность использования более подходящего формулы в этих случаях… )

    Короче говоря, № 14 AWG, вероятно, является хорошей «ставкой». В большинстве моих первоисточников; это датчик, наиболее часто используемый в ВЧ область, край. Для УКВ очень популярны #10-12. Но, следуй своим планам или спецификации на «письмо», если вы работаете со схемами. (Вот некоторые планы на четырехъядерная УКВ-антенна который работает здесь на 145.070.)

    «Какие провода типа следует использовать?»

    Опять же, общее правило остается в силе: чем дольше элемент антенны, тем меньше он имеет значение; и чем короче, тем больше имеет значение! Все мы знаем, что провод с покрытием обычно электрически «кажется» длиннее. чем голый провод.Но есть и практические соображения. Крытый или изолированный провод лучше выдерживает воздействие элементов. И иногда прочное пластиковое покрытие на проводе может помочь снять натяжение для антенны, если она так сконструирована. Для этого класса наружных подвесных ВЧ антенна, многожильный провод, вероятно, лучше, так как он будет гнуться от ветра и не начнет распадаться на части, как сплошная проволока. А если провод закрытый (изолированный), вам не понадобится столько его, как если бы он был голым.

    Если вы устанавливаете, например, комнатную антенну на чердаке, вам вероятно, можно было бы использовать оголенный провод, многожильный или сплошной, так как не беспокойтесь о ветровой нагрузке. Если вы используете оголенный провод, здравый смысл диктует, что вы должны использовать изоляторы хорошего качества в качестве «отступов», чтобы предотвратить соседние материалы от перегрева. (Очень большие токи могут циркулировать в рамочные антенны, а провода могут сильно нагреваться!)

    Обычно для ВЧ-диапазонов хорошо подходит многожильный провод, покрытый или неизолированный. выбор.На УКВ вы можете использовать одножильный провод. Это может даже помочь в предложении некоторых дополнительная поддержка ваших проволочных распорок при балочной или четырехугольной конструкции. В большинстве случаях будет минимальное изгибание из-за ветра сплошной проволокой. И, он может быть покрыт или нет. (Если прикрыть, то будет «длиннее казаться» чем если бы он не был покрыт, и вам, возможно, придется принять это во внимание, когда обрезать его для резонанса. Другими словами, резонансная частота может быть ниже, чем указано в расчете.)

    Поддержка рамочной антенны

    Есть два типа опорных соединителей которые можно использовать для рамочных КВ антенн на изоляторах: стационарные и плавающие.Фиксированный гарантирует, что провод не будет проскальзывать через изолятор. Ты сможешь используйте другой короткий кусок проволоки, чтобы обмотать обе стороны петли провода, таким образом, «захватывая» изолятор и предотвращая любое движение. Ты может захотеть использовать этот тип соединения рядом или в вашей точке питания. другой тип говорит сам за себя; проволока свободно проходит через изолятор и считается плавающим соединением. Это может быть лучший тип при использовании горизонтальной петли, поддерживаемой веревками привязаны к «потенциально качающимся» деревьям.

    Для УКВ все точки контакта с опорными стойками должны быть надежно пристегнут. Я использовал все, от изоленты до тяжелой бечевки. внутренние антенны и пластиковые стяжки для небольших хомутов на наружных квадроциклах. Вот проблема с широким спектром решений. Пусть ваше воображение будет ваш проводник…

    Выводы

    Решение установить рамочную антенну может быть более логистическая проблема, чем инженерная проблема на начальных этапах планирование вашего проекта.Я надеюсь, что калькулятор поможет вам с логистикой часть, и заставляет вас думать о инженерной части. Эта страница может быть считается вторичным источником ; поэтому обязательно следите за своим приводит к первичным инженерным источникам: таким как учебники, любительское радио публикации и профессиональные журналы; или компьютерные программы которые были специально разработаны для радиотехнических и математических анализ. Многое известно о циклах, но, вероятно, также многое другое предстоит открыть… Ваш опыт построения циклов, тестирование и эксплуатация не только принесут пользу вашим собственным техническим навыкам, но и может предложить ценную информацию и понимание в области РФ конструкция антенны!



    (любезно предоставлено KBNorton Computer Systems)

    Калькулятор проволочной антенны

    Следующая программа рассчитает длину, необходимую для изготовления нескольких популярных проволочных антенн. Все, что вам нужно сделать, это ввести желаемую резонансную (центральную) частоту в форму ниже, затем нажать «Рассчитать».Правильная длина для различных моделей будет отображаться в таблице. (Чтобы лучше понять переменные, обязательно прочитайте примечания по применению и изучите приведенные ниже рисунки.) Этот калькулятор точно рассчитает значения для всех КВ-антенн — 1,8–30 мГц.

     
    Введите основную рабочую частоту в мГц.
    Перевернутая V-образная форма, приблизительный угол от горизонтали.22 градуса — на 2 % короче 30 градусов — на 3 % короче 37 градусов — на 4 % короче 45 градусов — на 5 % короче
     

    Нажмите, чтобы или

     
      Стандартный диполь с плоской вершиной    
    Полный полуволновой диполь Для оптимальной работы над средней поверхностью земли полуволновой диполь должен быть установлен на высоте не менее 1/2 длины волны над землей.См. рисунки.
    Каждая нога    
      Перевернутая V-образная форма    
    Полноволновая перевернутая V-образная форма Над ровной поверхностью минимальная высота вершина (точка подачи) перевернутой V-образной формы определяется углом (наклоном вниз) сторон V-образной формы.ОБЯЗАТЕЛЬНО добавьте высоту над землей концевых опор. горизонтальное распространение Vee будет расстоянием от конечной точки до конечной точки, плюс связь от точки. См. рисунки.
    Перевернутая V-образная форма, каждая ножка
    Минимальная вертикальная высота
    Минимальный горизонтальный спред
     
      Четырехконтурный    
    Полная одноволновая петля     Над ровной поверхностью минимальная высота верхних углов четырехугольной петли равна длине одной стороны плюс высота нижних опорных стоек.Счетверенные петли чаще всего подаются в центре нижней горизонтальной ноги.
    Каждая сторона    
    Расстояние от точки подачи до нижнего угла    
     
      Равносторонняя треугольная петля    
    Полная одноволновая петля     Над ровной поверхностью минимальная высота установки вершины треугольной петли равна высоте над уровнем моря плюс высота опорных стоек.Если петля представляет собой равносторонний треугольник, как показано, минимальное горизонтальное расширение = длина одной стороны плюс расстояние до точек крепления (опорных стоек). Обязательно прочитайте обсуждение наклонных дельта-петлей ниже.
    Каждая сторона    
    Расстояние от точки подачи до вершины
    Расстояние от точки подачи до нижнего угла
    Минимальная вертикальная высота
     

    Диполи и инвертированные V-образные

    Основная формула для определения длины полуволнового провода с центральным питанием Диполь или Перевернутая V-образная антенна :

    468 ÷ частота (мГц) = длина (футы) .

    Эта формула учитывает емкостное «конечное воздействие» изоляторов, что сокращает требуемую физическую длину для эквивалентной электрической длины. Перевернутая V-образная антенна будет короче на 2–5 % в зависимости от угла от горизонтали.

    Полуволновой диполь с плоской вершиной   Полуволновой перевернутый V-образный диполь
         
     

    Импеданс диполя в точке питания в свободном пространстве близок к 75 Ом.Диполи могут питаться напрямую через коаксиальный кабель 50 Ом или 75 Ом или через балун 1:1 в точке питания. Небольшое несоответствие при использовании коаксиального кабеля 50 Ом можно легко согласовать с помощью антенного тюнера. Что еще более важно, для симметричного распределения тока, уменьшения излучения линии питания и, следовательно, более чистой диаграммы направленности в точке питания всегда следует использовать балун.

    Из-за близости к земле на концах каждой ветви импеданс точки питания перевернутой V-образной формы очень близок к 50 Ом. Таким образом, перевернутые Vees могут питаться коаксиальным кабелем 50 Ом с балуном 1:1 или без него.(Совет относительно использования балуна точки питания относится и к Inverted Vee.)

    Как диполи, так и перевернутые V-образные антенны могут быть подключены к симметричному Антенному тюнеру с помощью 300 или 450 Ом лестничных или открытых фидеров. Эта конфигурация, известная как «Дублет», хорошо работает в качестве многодиапазонной антенны.

    Диполь с плоской вершиной или перевернутый V-образный? Как это часто бывает, когда есть выбор, приходится идти на компромиссы. Для Inverted-Vee требуется только одна высокая опора и меньшее горизонтальное распространение, чем для диполя с плоской вершиной.Это также очень близко к 50-омному коаксиальному кабелю. С другой стороны, есть некоторая потеря усиления, потому что диаграмма направленности менее направлена, а полоса пропускания уже, чем у горизонтального диполя.

    ЗАМЕЧАНИЯ ПО КОНСТРУКЦИИ : Полуволновые диполи и перевернутые V-образные диполи очень просты в изготовлении и отлично подходят для домашних проектов. Вы можете приобрести торцевые и центральные изоляторы промышленного производства со встроенными коаксиальными разъемами, но почему бы не сделать это по-настоящему домашним и не сделать собственное оборудование? Это довольно просто, используя трубы из ПВХ сортамента 40.По общему признанию, если вы собираетесь использовать балун в точке питания, покупка центрального изолятора со встроенным балуном, безусловно, потребует гораздо меньше усилий!

    Если вы решите прокатиться самостоятельно, убедитесь, что все соединения надежны как механически, так и электрически. Обязательно правильно пропаяйте все соединения и используйте гидроизоляцию. Не забудьте обеспечить некоторую разгрузку от натяжения в центральном изоляторе для вашей «болтающейся» фидерной линии. Мало того, что фидер представляет собой сильный рывок вниз, но когда дует ветер, механическая нагрузка на ваши соединения резко возрастает.Хорошая система разгрузки от натяжения состоит в том, чтобы один раз обернуть кабель питания вокруг центрального изолятора и закрепить его «устойчивыми к ультрафиолетовому излучению» (обычно черными) стяжками. Вы, конечно, «изобретете» что-то гораздо более сложное для своего дизайна!

    Подходящим фидером может быть коаксиальный кабель 50 Ом, например RG-58, RG-8X, RG-8, RG-213 или 75. Типы Ω, такие как RG-11, RG-59, RG-6 или даже двойной провод 75 Ом. Хотите верьте, хотите нет, даже почтовый шнур (шнур лампы) будет работать достаточно хорошо. Конечно, вам нужно «рассчитать» вашу фидерную линию в соответствии с мощностью, которую вы собираетесь использовать.Власть свыше 200 Вт могут создавать очень высокие ВЧ-напряжения. Убедитесь, что ваши фидерные линии и антенное оборудование могут выдержать мощность.

    В реальном мире, где вы строите свои антенны, фактическое сопротивление ваших проволочных антенн будет зависеть от нескольких переменных. то есть высота над землей, близость к крупным, особенно металлическим, объектам и близость к другим резонансным антеннам. Всегда немного укорачивайте антенны . Это позволит вам «точно настроить» антенну путем обрезки.Вы быстро поймете, что «обрезать» НАМНОГО проще, чем «добавлять»!

    Когда вы решаете, где «повесить» свою антенну, помните, что горизонтальная диаграмма направленности диполя в свободном пространстве представляет собой широкую «восьмерку», которая излучает перпендикулярно оси диполя. Вертикальная диаграмма направленности зависит от высоты над землей. Как указано выше, чтобы быть эффективной антенной DX, требуется прием сигнала под малым углом, а это означает, что ваш диполь должен находиться как минимум на половине длины волны над землей.

    Если вы решите построить перевернутую V-образную форму, убедитесь, что угол наклона сторон не превышает 45 градусов (внутренний угол в точке подачи не менее 90 градусов). Если вы увеличите наклон больше, чем это, Inverted Vee начнет действовать как вертикальный монополь с всенаправленной диаграммой направленности.

    Наконец, не беспокойтесь о дробных долях дюйма при использовании измерений из калькулятора выше. На ВЧ частотах дюйм — это настолько малая часть длины волны, что это не проблема.



    Полноволновые петли

    Основная формула для определения длины двухполупериодного провода Петля Антенна:

    1005 ÷ частота (мГц) = длина (футы) .

    Поскольку замкнутые контуры не подвержены «конечному эффекту», расчетные физические длины по этой формуле больше, чем соответствующие размеры диполя, и близки к размерам свободного пространства. Поскольку размеры петли больше, чем у полуволнового диполя, эффективность излучения также выше.

    Полноволновая четверная петля   Полноволновая дельта-петля
         
     

    Полное сопротивление в точке питания двухполупериодной петли в свободном пространстве составляет примерно 100–120 Ом с коэффициентом усиления на диполе 1,35 дБ. В реальных условиях, установленных на практически любительских высотах (физически близко к земле), диапазон импеданса точки питания может составлять от 50 до 240 Ом в зависимости от конфигурации, ориентации и выбора точки питания.Одной из реалий, возникающих при выборе полноволнового контура, является потребность в каком-либо типе системы согласования точек питания.

    Если вы изучите литературу, вы обнаружите почти бесконечное множество конфигураций для полноволнового контура. Вы можете выбрать квадрат или ромб, равносторонний треугольник вершиной вверх или вниз, точку подачи снизу, сбоку, в углу… Все эти «настройки» влияют на импеданс подачи, усиление, поляризацию, диаграмму направленности и, конечно же, на структуру поддержки. требования.

    Для наших целей мы ограничим обсуждение двумя конфигурациями, каждая из которых оптимизирована для определенных КВ-диапазонов.1.) Четверная петля с нижней подачей — очень хороший выбор для диапазонов 20-10M. У него самый высокий коэффициент усиления на малых углах взлета, и для этих частот велика горизонтальная поляризация. 2.) Равносторонняя треугольная подача вне угла хорошо работает на любительских частотах ниже 20M. С его малым углом взлета, вертикальной поляризацией и необходимостью одной опоры, это отличный выбор для DX-операторов в низкочастотном диапазоне. Изучайте литературу. Вы можете найти другую конфигурацию, более подходящую для ваших требований.

    При углах взлета, представляющих интерес для DX-серов, горизонтальная диаграмма направленности полноволновой петли в свободном пространстве представляет собой широкую «восьмерку», которая излучает перпендикулярно плоскости петли. Интересно, что при очень малых углах часть излучения дельта-петли направлена ​​в сторону… то есть параллельно плоскости петли. Конечно, для достижения таких малых углов потребуется, чтобы вся петля была установлена ​​как минимум на 1/4 длины волны над землей. Это было бы довольно сложно на частотах 3,5 и 1,8 МГц!

    ПРИМЕЧАНИЯ ПО КОНСТРУКЦИИ : Из-за своего размера полноволновые контуры создают дополнительные проблемы для строителя.По сути, все примечания по конструкции диполя, приведенные выше, также относятся к конструкции петли. Нет никакой замены хорошей инженерной практике, и здравый смысл по-прежнему правит днем. Однако есть несколько соображений, уникальных для цикла.

    Из-за большого размера низкочастотных контуров длина фидера представляет значительную нагрузку на проводной элемент. Это особенно верно для высоких уровней мощности, когда требуется коаксиальный кабель большего размера. Вы должны тщательно спроектировать механику точки подачи для прочности.Одним из решений, которое решает две конструктивные проблемы, является использование мощной лестничной линии и питание антенны через сбалансированный антенный тюнер. Это решает проблему веса, а также потребность в системе согласования точек подачи.

    Если у вас нет достаточно высокой опорной конструкции для полноволновой петли, не отчаивайтесь. Имеются важные эмпирические данные об эффективности низко расположенной наклонной дельта-петли. Моделирование подтвердит усиление направленности на 1-3 дБ в направлении уклона.

    В целом, полноволновые петли — очень хорошие антенны. Если вам хочется поэкспериментировать, или если ваша низкочастотная антенная ферма нуждается в небольшом улучшении, во что бы то ни стало попробуйте петлю. (Я лично знаю одного любителя недвижимости, который работал на 20M DXCC, работая на 100 Вт с одноэлементной счетверенной петлей, прибитой к стене его дома. — Ред.) Если вы всегда хотели попробовать 80M, вот ваш шанс. Помните… даже паршивая антенна лучше, чем ее отсутствие!


    Copyright © 2006-2020, Джим Клаймер-младший.

    VK3CPU Калькулятор магнитной рамочной антенны

    ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ УРАВНЕНИЯ

    Примечания:
    Калькулятор антенны Magloop был разработан для прогнозирования характеристик малой петли (также известной как «магнитная петля» или «маглуп»). антенна, учитывая физические размеры, введенные с помощью виджетов-ползунков.
    Он поддерживает:
    • круглые, восьмиугольные, шестиугольные и квадратные петли
    • основные петли из полых круглых анодированных медных или алюминиевых проводников
    • метрические и имперские единицы
    • маглупы с витками от 1 до 8
    Я разработал этот многооборотный калькулятор Magloop, чтобы воспользоваться преимуществами сенсорные экраны и высокоскоростные современные мобильные телефоны, чтобы пользователи могли получать обратную связь в реальном времени о прогнозируемых поведение антенны Magloop.
    — 73 de VK3CPU

    Ввод через слайдер и виджеты радио:

    • ⌀a : Диаметр проводника в миллиметрах (мм) или дюймах («). (Измеряется между противоположными внешними поверхностями проводника.)
    • ⌀b : Диаметр петли в метрах (м) или футах (‘). (Измеряется между центрами проводников.)
    • N : Количество витков или петель. Пролистывание слева направо для параллельных многоконтурных, затем одноконтурных, затем последовательных многоконтурных конфигураций.«(P)» указывает на многоконтурную антенну с параллельными основными контурами.
    • c/a : отношение интервалов; на основе «с» — межвиткового расстояния для многовитковых петель, измеренного между центрами проводников, а «а» — диаметр проводника. (Должно быть >= 1,1) Низкое значение увеличит сопротивление из-за эффекта близости. (Игнорировать одновитковые петли.)
    • Tx: мощность передачи в ваттах. Это влияет на прогнозируемое напряжение на конденсаторе (Vcap) и среднеквадратичное значение тока контура (Ia).
    • Re : Дополнительное сопротивление из-за внешних потерь, в основном из-за сопротивления контакта конденсатора и влияния близости к земле. Используйте Re=0,0, чтобы предположить, что петля находится в свободном пространстве без потерь конденсатора (т. е. идеальные условия, только с потерями, связанными с петлей). Добавление Re снизит эффективность антенны, Q, Vcap и Ia, при этом увеличив полосу пропускания антенны. Согласно [1] и [2], петля диаметром 1 м из медной трубы диаметром 22 мм на высоте 1.На высоте 5 м над землей, работающей на частоте 7 МГц, расчетное контактное сопротивление конденсатора составляло ~ 190 мОм. и дополнительное сопротивление потерь из-за близости к земле ~ 30 мОм. Обратите внимание, что истинные потери в грунте зависят как от частоты, так и от высоты над землей.
    • Метрическая или имперская система: выбирает систему измерения.
    • Cu или Al: выбирает тип металлического проводника (отожженная медь или алюминий).
    • Circ, Oct, Hex или Sqr: выбирает форму маглупа.
    Расчетные параметры:
    • L : Индуктивность в микрогенри.
    • A : Площадь контура в квадратных метрах или квадратных футах.
    • C : Эффективная емкость контура в пикофарадах.
    • peri : Периметр основного контура в метрах или футах.
    • c : Расстояние между обмотками, измеренное от центров проводников в мм или дюймах.
    • cond : Общая требуемая длина проводника в метрах или футах.
    • Конденсатор настройки (пФ): Емкость, необходимая для приведения контура в резонанс на заданной частоте. Значение в пикофарадах.
    • Vcap (кВ): прогнозируемое напряжение на емкости при заданной мощности передачи.
    • BW (кГц): Прогнозируемая ширина полосы 3 дБ для антенны Magloop.
    • Эффективность (%): Процент входной энергии, которая фактически излучается и не теряется в виде тепла.
    • R-излучение (Ом): расчетное сопротивление излучения контура в омах.
    • R-контур (Ом): расчетное сопротивление контура в омах, обусловленное сочетанием проводимости материала, длины проводника, скин-эффекта и эффекта близости.
    • Реактивное сопротивление (ДжОм): Индуктивное реактивное сопротивление контура в омах.
    • Q : Коэффициент добротности антенны.
    • Ia (A): Среднеквадратичное значение тока контура в амперах.
    • Периметр (λ): Размер периметра антенны относительно длины волны.
    Советы по использованию:
  • Нажмите на элементы легенды, чтобы отключить или включить параметр вывода. Это можно использовать для очистки диаграммы.
  • Нажмите на точку на диаграмме, чтобы отобразить всплывающую подсказку, содержащую расчетные выходные параметры для этой частоты или диапазона.

  • Каталожные номера:
    [1]: Б. Остин, А. Босуэлл и М. Перкс, «Механизмы потерь в электрически малой рамочной антенне» , IEEE Antennas and Propagation Magazine, 56, 4, август 2014 г., стр.143.
    [2]: А. Босвелл, А. Дж. Тайлер и А. Уайт, «Характеристики малой рамочной антенны в диапазоне 3–10 МГц» , IEEE Antennas and Propagation Magazine, 47, 2, апрель 2005 г., стр. 5. 1-56.

    История изменений:
    [12 февраля 22] — V8
    * Изменен список частот, чтобы включить верхние и нижние частоты каждого диапазона. Это делается для того, чтобы выделить диапазон требуемой емкости между верхней и нижней частью каждой полосы.
    * Максимальное отношение c/a увеличено с 10 до 30.
    [13 января 22] — V8
    * Добавлена ​​поддержка антенн Magloop с параллельными проводниками.
    [21 ноября 21] — V7
    * Обновите Chart.js до последней версии v3.5.1.
    * Всплывающие подсказки теперь выравниваются (с использованием моноширинных шрифтов) и поддерживают изменение префикса метрики.
    [27 сентября 21]
    * В всплывающую подсказку добавлена ​​длина волны диапазона. Изменен диапазон 60 м с 5,0 до 5,3 МГц.
    * Уменьшена точность отображения Cap и Q во всплывающей подсказке.
    * Изменена максимальная шкала Tuning Cap с 2000 до 1000 пФ.
    [23 сентября 21]
    * Уравнение Q изменено на исходное Xl/Rtot. Максимальное значение Q изменено на 4000.
    * Введен новый ползунок «Re» для ввода внешних потерь для учета комбинированных потерь из-за сопротивления контакта конденсатора и потерь на землю.
    * Переименовано R-потеря в R-петля, чтобы избежать путаницы, так как сопротивление петли больше не является единственным сопротивлением, которое способствует потерям.Другой — Ре.
    * Изменено на V6, чтобы зафиксировать существенные изменения.
    [22 сентября 21]
    * Размер периметра антенны в длинах волн добавлен на отображение диаграммы в качестве нового элемента.
    * Изменено максимальное соотношение интервалов c/a с 4,0 до 10,0. Значения выше 4 больше не влияют на сопротивление приближения, но уменьшают индуктивность катушки, что увеличивает SRF.
    [21 сентября 21]
    * Добавлен расчет и отображение распределенной емкости для одновиткового контура.
    [19.09.21]
    * Диаметр поддерживаемого проводника увеличен до 80 мм. (3,15 дюйма)
    [18 сентября 21]
    * Обновлено до V5; Добавлена ​​поддержка восьмиугольных, шестиугольных и квадратных петель. Уравнения и гиперссылки перемещены на отдельную страницу для ясности.
    [16 сентября 21]
    * Обновлено до версии 4; Обновлено уравнение, используемое для Q, чтобы соответствовать одному использованию в ARRL Antenna Book. Это повлияет на прогнозы для V_cap, I_loop и BW. (На основе Q-уравнения D.1, используемого в «Сопротивление, пропускная способность и добротность антенн» А. Д. Ягджяна, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, апрель 2005 г.)
    * Добавлена ​​графика уравнений для формул V_cap, I_loop и BW.
    * Перевернуто изображение основного контура, чтобы конденсатор был над контуром связи.
    [12.09.21]
    * Установите максимальные значения для осей Q, Vcap и I, чтобы остановить автомасштабирование. Максимальное значение Q установлено на 2000, Vcap на 20 кВ и I на 100 A.
    * В раздел «Примечания» добавлена ​​графическая формула/уравнение. Несколько более сложных, таких как эффективная емкость и SRF, все еще необходимы.
    * Исправлена ​​незначительная ошибка в расчете резистивных потерь из-за эффекта близости.
    [11.09.21]
    * Добавлены визуальные подсказки для всех параметров, управляемых ползунком, чтобы выделить изменяемый параметр в графическом представлении.
    [10.09.21]
    * К графическому представлению добавлен дисплей c/a. Переместил N из центра влево.
    [30-Aug-21]
    * Добавлен расчет и отображение SRF для многоконтурных антенн.
    [28 августа 21]
    * Добавлена ​​поддержка британских единиц измерения и алюминиевого металла.
    [27 июля 21]
    * Добавлено отображение общей длины проводника.
    [24.07.21]
    * Добавлено отображение окружности петли.

    Рамочные антенны AM


    Теперь QUINN одобрен!

    Эрин Сандерс, сыгравшая роль подростка-изобретателя Куинн Пенски в сериале Nickelodeon «Зои 101», с автором. Она и ее мать недавно посетили радиостанцию ​​и были впечатлены, когда младший брат этой петли (также описанный ниже) смог значительно улучшить очень слабый прием с удаленной станции на обычном радио.

    Рамочная АМ-антенна — одно из настоящих чудес электроники.Не требуя питания, он использует резонансные свойства катушки индуктивности и конденсатора, соединенных параллельно, для приема слабых AM-станций. Физика резонанса позволяет ему иметь существенное усиление, даже если он состоит из пассивных компонентов! «Петлевая» часть антенны представляет собой индуктор, а настроечный конденсатор заставляет ее резонировать на желаемой частоте. Схематическая диаграмма рамочной антенны AM показана ниже. Он состоит из индуктивной обмотки и подстроечного конденсатора. Индуктивная обмотка состоит из первичной обмотки, образующей резонансную сеть с подстроечным конденсатором.Может быть включена измерительная обмотка, которая обеспечивает электрическое соединение с гнездами внешней антенны радио. Во многих случаях в этом нет необходимости, все, что вам нужно сделать, это расположить радиостанцию ​​в пределах нескольких дюймов от контура, чтобы передать сигнал от антенны.

    Какими бы красивыми ни были рамочные антенны, есть некоторые ограничения, которые вы, возможно, захотите рассмотреть, прежде чем рассматривать их:

    • Большие петли могут быть довольно громоздкими. Однако даже 8-дюймовые рамочные антенны могут иметь высокий коэффициент усиления. Терк выпускает такое изделие — кольцевой контур диаметром 8 дюймов с заделанным в основание подстроечным конденсатором.Эти небольшие рамочные антенны могут превратить радиостанции с плохой чувствительностью в скромные установки для DX. Просто не ожидайте, что 6-транзисторный карманный радиоприемник обеспечит отличный прием, если удаленная станция находится рядом с сильными местными станциями — избирательность и автоматическая регулировка громкости недорогого приемника могут не соответствовать этой задаче.
    • Рамочные антенны могут быть немного сложными в настройке. Если целевую станцию ​​вообще слышно по радио — можно просто поставить рядом внешнюю рамочную антенну и настраивать ее до тех пор, пока слабая станция не станет сильной.Если удаленную станцию ​​совсем не слышно, может потребоваться несколько попыток, чтобы «поймать ее правильно».

    Было написано много статей с описанием конструкции рамочных антенн, но во многих отношениях они содержали недостатки. Некоторые области, которые никогда не объясняются должным образом:

    • Различия между спиральной и кромочной навивкой, что лучше и почему. Я решил построить петли с краевой обмоткой, это упрощает расчеты.
    • Является ли обмотка спиральной или кромочной, какое расстояние между витками обмотки?
    • Действительно ли обмотка относится к штатному подстроечному конденсатору номиналом 9.от 6 до 365 пФ или используется другое значение? В моих строительных статьях будет указано значение емкости.
    • Обрабатывает ли контур частоты в расширенном диапазоне от 1610 до 1700 кГц?

    Рамочная антенна резонирует по формуле:

    где:

    • f o – резонансная частота в Гц
    • L — индуктивность контура в генри.
    • C – емкость контура в фарадах.

    Проблема для проектировщиков контуров возникает при проектировании контура с желаемым значением индуктивности для их подстроечного конденсатора.В идеале, полностью зацепленное положение настроечного конденсатора должно настраивать рамочную антенну чуть ниже самой низкой частоты в нужном диапазоне, а полностью открытое положение настроечного конденсатора должно настраивать рамочную антенну чуть выше самой высокой частоты в нужном диапазоне. На практике это иногда представляет собой проблему, поскольку AM-диапазон настраивается в частотном диапазоне 3:1 (1700/540 = 3,15). Удивительно, но я получаю наилучшие результаты, добавляя больше витков в петлю, чтобы использовать новые подстроечные конденсаторы от 9,6 до 250 пФ.

    Прямоугольные и квадратные петли легко соорудить из деревянных перекладин, деревянных рам, прикрепить к дверям или даже сделать из трубы ПВХ. Ниже приведены два источника уравнений для индуктивности контура. Было бы очень хорошо, если бы они давали такой же результат, но это не так. Я предварительно загрузил 3-футовую петлю ленточного кабеля в свои Javascripts и:

    • Формула Джо Карра дает 239,34 мГн
    • Формула UMR-EMC дает 304.24 мГн

    Если увеличить количество витков в калькуляторе Джо Карра на 1, получится 296,70 мГн , что довольно близко к результату UMR-EMC. Но добавление лишнего оборота — это «читерство». Так что же правильно? Оба — они оба провели много исследований и, очевидно, имеют подтверждающие данные для своей формулы. Суть в том, что добавим емкость между обмотками, и у вас будет возможность поэкспериментировать.

    Формула Джо Карра

    Формула Joe Carr’s Tech Note аппроксимирует прямоугольные петли при условии, что соотношение сторон не слишком велико.Формула:

    Где:

    • L — индуктивность контура в мГн.
    • А — длина одной стороны петли в см
    • B глубина (толщина) петли в см
    • N количество витков

    Его общая форма уравнения по ссылке выше содержит коэффициенты для других геометрий — я видел, как несколько человек делают шестиугольные и восьмиугольные петли, но я предполагаю, что большинство делает квадратные.

    Я взял формулу Джо Карра и создал Javascript-калькулятор для прямоугольных рамочных антенн.

    Лабораторная формула UMR-EMC

    Хорошие ребята из Университета науки Миссури — Центр EMC провели много исследований рамочных антенн. На самом деле, они могут быть передовым краем современного искусства. Удивительный сайт и возможности — вы можете провести на их сайте целый день! Они разработали собственную формулу:

    Где:

    • L — индуктивность контура в H
    • N количество витков
    • w длина петли в м
    • h высота петли в м
    • a радиус провода
    • m r относительная проницаемость среды — просто используйте 1
    • m o физическая константа — проницаемость вакуума: m o = 4p*10 -7 T 2 m 3 /J = 12.566370614*10 -7

    Они также разместили javascript-калькуляторы на его основе:

    Приведенная выше формула является общим решением как для прямоугольных, так и для квадратных петель. Если вы сделаете математику с обеими сторонами одинаковой длины, их формула уменьшится до той, которую они имеют на калькуляторе квадратной петли.

    Я сделал свою версию их калькулятора:

    Калькулятор рамочной антенны AM на основе формулы UMR EMC

    Круглые петли

    Многие любители строят круглые рамочные антенны.Существуют две формулы, и, как и в случае с квадратными петлями, они дают разные результаты. На самом деле они отличаются почти в 2 раза. Это позволяет мне сказать, что формула Боба из лаборатории Теслы кажется более точной.

    Формула веб-лаборатории Теслы Боба

    Веб-лаборатория Bob’s Tesla Web Lab разработала формулу для проектирования круглой рамочной антенны:

    Где:

    • L – индуктивность контура в м H
    • N количество витков
    • A — радиус петли в дюймах.
    • B ширина намотки петли в дюймах

    Эта формула, кажется, работает правильно, когда я реконструировал Terk AM Advantage:

    Калькулятор рамочной антенны AM с использованием формулы Bob’s Tesla Lab

    UMR — формула лаборатории EMC для круглых контуров

    Лаборатория UMR-EMC разработала формулу для проектирования круглой рамочной антенны:

    Где:

    • N количество витков
    • R радиус петли в дюймах
    • А — ширина намотки петли в дюймах
    • m r относительная проницаемость среды — просто используйте 1
    • m o физическая константа — проницаемость вакуума: m o = 4p*10 -7 T 2 m 3 /J = 12.566370614*10 -7

    Это UMR-EMC Javascript

    Я также сделал свой собственный javascript-калькулятор для рамочных антенн AM на основе их формулы.

    Калькулятор рамочной антенны AM с использованием формулы UMR-EMC Lab для круглых рамок

    Существует два варианта механической конструкции петли: кромочная и спиральная. Мои строительные статьи посвящены антеннам с краевой обмоткой, но во многих статьях, ссылки на которые приведены ниже, описываются спиральные петли.

    Краевая рана

    Петля с краевой обмоткой имеет каждый виток точно такого же размера и поверх предыдущего витка:

    Наиболее чувствителен к сигналам, приходящим в плоскости обмоток:

    Схема приема может быть представлена ​​в виде фигуры 8, где петля наиболее чувствительна ко всему, что находится внутри «8», и менее чувствительна ко всему, что находится за пределами «8».Фактическая схема приема во много раз превышает физический размер петли — размер петли был увеличен на несколько порядков на рисунке, чтобы показать физическую конструкцию и ориентацию. Термин «узел» относится к областям с наибольшей чувствительностью, а «нуль» — к областям с наименьшей чувствительностью. Хотя узлы рамочных антенн довольно широкие, нули могут быть очень резкими. Источник сигнала, перпендикулярный оси петли с краевой намоткой, может вообще не приниматься!

    Спиральная обмотка

    Спиральная петля состоит из плоской спирали проволоки, каждый виток которой достаточно больше предыдущего, чтобы плотно облегать его:

    Схема приема спиральной петли показана ниже:

    Спиральная петля наименее чувствительна к сигналам, принимаемым в ее плоскости.

    Недавно у меня была возможность провести обширные испытания рамочной антенны в контролируемой лабораторной среде. Я работал на более высокой частоте, но математика и поведение лупов идентичны поведению АМ-лупов. Поскольку я имел дело с очень маленькими петлями, я мог сделать столько рамочных антенн, сколько хотел, и с ними было легко иметь дело.

    Чем больше, тем лучше

    Все мы знаем, что чем больше петля, тем она чувствительнее. Вот доказательство:

    Эти данные, взятые из сетевого анализатора, показывают результаты для прямоугольных петель с краевой намоткой, варьирующихся от одного витка (3.кромка 775 дюймов) до 5 витков (кромка 0,32 дюйма), что соответствует площади от 14 до 0,1 дюйма 2 . Все они имели одинаковую индуктивность и резонировали с почти одинаковым значением емкости. Интересно, что ареал варьировался в таком широком диапазоне. Также очень интересно, что сила принимаемого сигнала менялась с шагом около 5 дБ, за исключением шага 4-5 витков, где механику шлейфов было все труднее контролировать (радиус изгиба провода 20 AWG делал оба шлейфа практически идентичными). ).Экстраполируя это вниз по частоте и вверх по размеру, каждый раз, когда площадь увеличивается настолько, что требуется на один виток меньше, можно ожидать увеличения мощности принимаемого сигнала на 5 дБ, что соответствует скачку 3,16:1. Для приема действительно слабых сигналов — сделайте петлю БОЛЬШОЙ ! Между прочим, у меня были почти идентичные результаты для петель со спиральной намоткой.

    Увеличение добротности увеличивает чувствительность

    Чем больше сечение провода, тем выше чувствительность. Но — это имеет свою цену.По мере увеличения Q вы уменьшаете пропускную способность контура. Можно на самом деле ослабить более высокие звуковые частоты, если вы сделаете Q слишком высоким, эффект, задокументированный энтузиастами кристаллического радио, такими как Том Полк. Но есть простое решение — резистор параллельно контуру и подстроечный конденсатор. Но это снова снизит чувствительность. Может быть полезно создать петлю с чрезвычайно высокой добротностью, а затем параллельно использовать переменное сопротивление для регулировки полосы пропускания.

    Как и ожидалось, добротность и чувствительность увеличиваются при увеличении сечения провода.Альтернативой проводу большего сечения является литцендратный провод (доступный в Skycraft. Если вы делаете удаленную настроенную петлю, которая будет установлена ​​на открытом воздухе, литцендратный провод может быть не лучшим выбором. Он подвергается коррозии снаружи — БЫСТРО! Лучший способ получить большую чувствительность , однако, по-прежнему увеличивает размер цикла.

    Мои статьи представляют собой своего рода хронологическое «путешествие» по строительным проектам и вещам, которые я узнал в процессе — читайте их в порядке, указанном ниже, чтобы учиться вместе со мной!

    Пожалуйста, имейте в виду некоторые вещи

    1. Я не контролирую эти ссылки.Они могут быть перемещены или удалены по прихоти их создателя. Я прохожу время от времени и проверяю, активны ли они. Дайте мне знать, если вы обнаружите мертвые ссылки, и я удалю их при следующей ревизии. Однако, если какая-либо из этих ссылок превратилась в порносайты, или вы обнаружите какие-либо порноссылки с них, пожалуйста, немедленно сообщите мне, и я позабочусь о том, чтобы оскорбительная ссылка была удалена как можно скорее! У меня нет терпимости к этому мусору.
    2. Многие из этих ссылок содержат ссылки на страницы моих рамочных антенн.В некоторых случаях это старые ссылки Geocities, которые не работают, другие могут быть на страницы рамочных антенн, которые раньше были на Yahoo или Mindspring. Earthlink купил Mindspring, стал жадным и хочет взимать плату за что-либо, кроме минимального использования полосы пропускания, поэтому я отказался от страниц циклов в пользу заимствованного сайта Earmark.net. В конце концов, я снова перенесу их в постоянное место с достаточной пропускной способностью.
    3. Многие из этих сайтов также копируют мои javascript-калькуляторы либо с моего разрешения, либо — ну, просто взяли код.Имейте в виду, что некоторые пользователи заметили арифматические ошибки в более старых версиях, единственные правильные здесь или на сайте UMR-EMC! Всегда используйте материал здесь, а не зеркальный материал. Если нет — что ж — формулы все равно не согласуются друг с другом, а паразиты сильно влияют на результаты, так что старые версии могут подойти достаточно близко. Но используйте новые, пожалуйста!
    4. Я отсортировал их по URL, чтобы избавиться от дубликатов.

    Пишите мне по адресу, если у вас есть какие-либо материалы, которые помогут улучшить эту страницу! Извините за некликабельную картинку — спамеры — это подонки, которые собирать адреса электронной почты с веб-страниц.

    AA5TB — малые рамочные антенны

    AA5TB — малые рамочные антенны

    (магнитные рамочные антенны)

    Стив Йейтс — AA5TB

    ДОМ

    Электронная почта
     

    Быстрая ссылка на калькуляторы

    Я экспериментировал с небольшими (обычно менее 1/10 окружности длины волны) передающими рамочными антеннами в КВ-диапазонах с 1980-х годов. Я сделал несколько открытий для себя, но в конце концов я увидел эти антенны в дополнении «Связь» к изданию военного оборудования под названием «Каталог Джейн».У меня не было другого источника информации, поэтому я реконструировал эти антенны только по фотографиям. Позже я узнал, что это были довольно известные антенны [ref.]. Уравнения из Справочника по антеннам ARRL помогли мне немного поработать над этими антеннами, чтобы я мог заставить их работать так, как я хотел. В наши дни Интернет представляет собой кладезь информации о небольших рамочных антеннах.

    Я считаю небольшие передающие рамочные антенны очень полезными, когда место для полноразмерной антенны ограничено.Если во время строительства принять меры к минимизации резистивных потерь, производительность может быть очень достойной. Пользователи этой антенны, в том числе военные, сообщают об очень хороших результатах даже при установке близко к земле. Я использовал небольшие передающие рамочные антенны близко к земле, прислоненные к деревянным заборам и в помещении с очень приемлемыми результатами. Однако имейте в виду, что поля вблизи этой антенны очень сильные, поэтому не планируйте использовать более высокие уровни мощности QRP, если только вы не можете поднять антенну и убрать ее подальше от людей.Антенна этого типа не зависит от земли и не требует отдельного возврата в рабочее состояние. Однако, как и в случае со всеми антеннами, чем дальше вы будете располагать ее от земли или чем лучше качество земли, тем ниже будут потери в земле. В общем, небольшая передающая рамочная антенна будет хорошо работать даже близко к земле при вертикальной установке и будет демонстрировать полезные острые нули в азимутальной диаграмме. При горизонтальной ориентации азимутальная диаграмма будет всенаправленной, но будет иметь диаграмму возвышения, аналогичную горизонтальному диполю на той же высоте, за исключением постоянного нуля в зените.

    Если вы скептически относитесь к характеристикам небольших рамочных антенн, просто помните, что здесь не предлагается никакой черной магии. Эти антенны по-прежнему должны подчиняться законам физики, как и любая другая маленькая антенна. Помните следующее:

    Можно любые ДВЕ следующих параметров антенны:

    • МАЛЫЙ РАЗМЕР (по длине волны)
    • ЭФФЕКТИВНОСТЬ
    • ШИРОКОПОЛОСНЫЙ

    Вы не можете иметь все три.Другими словами, небольшие передающие рамочные антенны жертвуют полосой пропускания ради небольшого размера и эффективности. Чем они эффективнее, тем уже диапазон частот, в котором они могут работать. Если вы построили маленькую антенну с широкой полосой пропускания, то у вас не будет хорошей эффективности. Вероятно, вы построили фиктивный груз! Если у вас есть все три, то ваша фидерная линия является частью вашей антенной системы, и на самом деле у вас нет маленькой антенны.

    Я построил небольшие передающие рамочные антенны для частот в диапазоне от 3.от 5 до 450 МГц. Практический верхний предел частоты для настоящей и эффективной малой петли, по-видимому, составляет около 60 МГц. Петли, которые я построил для более высоких частот, демонстрируют полезные острые нули и очень узкую полосу пропускания, но даже для очень толстых проводников потери из-за скин-эффекта слишком велики для приложений передачи. Петля УВЧ, описанная далее на этой странице, очень мала и была сделана настолько эффективной, насколько это возможно, не прибегая к серебряному покрытию или сверхпроводящей конструкции, но она все еще сильно нагревается при мощности всего 10 Вт РЧ на частоте 445 МГц.Петли на верхних частотах по-прежнему могут быть полезны только для приложений приема, таких как радиопеленгация или использование в качестве входного полосового фильтра.


    Схема малой рамочной антенны


    Эквивалентная схема [3]


    Диаграмма направленности магнитной рамочной антенны


    Техническая информация

    Маленькая рамочная антенна выглядит как очень большой резонансный контур. Саму петлю можно рассматривать как большую одновитковую катушку индуктивности этой цепи.Из-за больших (условно говоря) размеров этого индуктора очень легко происходит излучение. Экспериментаторы заметили, что чем больше витков у этой катушки индуктивности, тем она менее эффективна. Для некоторых низкочастотных рамочных антенн может потребоваться несколько витков для достижения резонанса, но обычно страдает эффективность излучения. В основном сопротивление излучения увеличивается с увеличением размера петли. Чем выше стойкость к излучению, тем выше КПД при постоянном сопротивлении потерь.Увеличение числа витков в петле увеличивает индуктивность, но также увеличивает сопротивление потерь. Доведенные до крайности, обычные емкостные схемы вообще не излучают много из-за маленьких многооборотных катушек индуктивности.

    Из-за очень низкого импеданса небольшой передающей рамочной антенны энергия связи с ней по коаксиальному кабелю сопротивлением 50 Ом может привести к путанице. Я обнаружил, что это легко сделать с помощью трансформаторной связи (см. приведенный выше рисунок) через небольшую петлю связи или с помощью автотрансформаторной связи (аналогично гамма-соответствию) с помощью ответвления проводника (как описано ниже).В некоторых более ранних конструкциях (например, армейская петля, петля Паттерсона) использовалась довольно сложная система питания конденсаторов, которую у меня никогда не было желания копировать. С небольшой соединительной петлей очень просто немного увеличить соединительную петлю, а затем повернуть соединительную петлю относительно основной петли, чтобы получить идеальное соответствие. С петлями, сделанными из небольших проводников, я добился хорошего успеха, используя трансформаторную связь с небольшим тороидом.

    Существует много неправильных представлений о маленьких рамочных антеннах.Малые рамочные антенны часто называют магнитными антеннами. Это связано с тем, что они в основном реагируют на магнитную составляющую электромагнитной волны и передают большую магнитную составляющую в крайнем ближнем поле (<1/10 длины волны). В дальнем поле (расстояние > 1 длины волны) РЧ от небольшой петли такое же, как от любой другой антенны, состоящей как из электрического, так и из магнитного полей. Фактически, на расстояниях от 1/10 до 1 длины волны он больше реагирует на электрическое поле, чем на магнитное! Часто считается, что магнитные антенны не реагируют на локальный шум, потому что локальный шум в основном состоит из электрических полей. Это верно ТОЛЬКО для , если источник помех находится в крайнем ближнем поле (реактивное поле) рамочной антенны И , если источник действительно имеет происхождение от электрического поля. Примером этого может быть линия электропередачи с высоким импедансом, которая имеет дугогасительный изолятор и находится в непосредственной близости от антенны. В этом случае небольшая петля может не реагировать на помехи так сильно, как, скажем, диполь. То же самое нельзя сказать, если линия передачи-нарушителя находилась за много миль. Это связано с тем, что у вас не может быть изменяющегося во времени электрического поля без создания изменяющегося во времени магнитного поля, и наоборот.Это в основном то, что генерирует электромагнитную волну в любом случае. Однако стоит отметить, что из-за двух резких нулей в диаграмме направленности малой петли очень легко обнулить локальные помехи, сохраняя при этом большую зону покрытия по азимуту. Кроме того, если петля не содержит хорошо сбалансированного емкостного (электрического поля) экрана, она все равно может реагировать на очень близкие электрические поля из-за емкостной связи. По моему опыту, маленькие рамочные антенны обычно имеют более высокое отношение сигнал/шум, чем большие антенны.

    Поляризация этой антенны в основном совмещена с физической ориентацией контура и обусловлена ​​сильным током в проводнике контура. Меньшая степень перекрестной поляризации возникает в нулевом направлении, смотрящем в плоскость контура, из-за высокой концентрации поля Е на конденсаторе. В свободном пространстве присутствуют обе поляризации, хотя доминирует поляризация, ориентированная на петлю. При установке близко к земле и вертикальной ориентации горизонтальная составляющая в основном компенсируется и остается только вертикальная поляризация в качестве полезной составляющей.При горизонтальной ориентации основная составляющая поляризации горизонтальна, и для эффективной работы антенна должна быть установлена ​​на высоте не менее 1/2 длины волны, чтобы иметь эффективную диаграмму направленности. С горизонтальной петлей следует обращаться так же, как с горизонтальным диполем в отношении высоты. Вертикальная петля очень хорошо работает на небольшой высоте. Все это предполагает, конечно, что размеры антенны достаточно малы, чтобы считаться настоящей маленькой петлей. По мере того, как петля становится больше, она начинает отклоняться от «магнитного диполя», и рисунок и поляризация могут измениться.Доведенная до крайности, петля с полной длиной волны имеет рисунок, сильно отличающийся от узора маленькой петли.

    Основные диаграммы направленности антенны с малым контуром в свободном пространстве

    (согласно MININEC)


    Справочная схема малой рамочной антенны


    Полная диаграмма (V и H Pol Combined)
    Синий — просмотр по оси Y
    Красный — просмотр по оси Z


    Рисунок вдоль оси Z
    Черный — V-Pol
    Красный — H-Pol

    По моему мнению, небольшие рамочные антенны так хорошо работают на очень малых высотах (при вертикальной установке), потому что в крайнем ближнем поле (менее 1/10 длины волны) большая часть составляющей поля рамочной петли является магнитной, а магнитные потери в обычном грунте могут быть меньше диэлектрических потерь большинства антенн (т.э., диполи) с большой составляющей электрического поля. Например, если один или оба конца диполя находятся близко к земле, значительная часть «тока смещения» будет проходить к земле, вызывая обратные токи обратно через землю, которые в противном случае способствовали бы излучению. По сути, земля становится последовательным сопротивлением между концами антенны. При малой петле эти токи смещения очень сконцентрированы в пространстве между обкладками конденсатора, и земля играет незначительную роль, если только сам конденсатор не находится вблизи земли.Однако на большем расстоянии от антенны энергия дальнего поля по-прежнему будет зависеть от земли с потерями [3], как и любая другая антенна, но обычно мы мало что можем сделать с этой землей, кроме как разместить антенну на берегу моря. пляж.

    Были заявления о том, что вертикальная малая петля не страдает от эффекта выемки под углом псевдо-Брюстера, который будет иметь другие вертикальные антенны при установке над реальной землей. Я не обнаружил никакой теории, подтверждающей это, и моей первой мыслью было бы, что вертикальная маленькая петля должна действовать как любая другая вертикальная антенна в этом отношении.Однако реальный мировой опыт пользователей указывает на то, что это явление может потребовать дальнейшего изучения.

    Существует общий недостаток данных измерений, сравнивающих небольшие передающие рамочные антенны с какой-либо стандартной антенной. Я нашел только небольшое количество недавних данных [2], сравнивающих 1,7-метровую петлю AMA 8 с 20-футовым морским хлыстом и прогнозными данными для оптимизированного 20-футового хлыста с центральной нагрузкой. Штырь был настроен с помощью автотюнера, а медная пластина была погружена в морскую воду в качестве грунта.Данные собирались от 2 до 14 МГц. Петля постоянно превосходила 20-футовый автонастроенный штырь примерно на 3–4 дБ. Петля превзошла прогнозируемый достижимый коэффициент усиления оптимизированного штыря на всех частотах выше 8 МГц. Данные были собраны с помощью наземной волны. Тот же автор экстраполировал усиление NVIS (зенита) модели Racal Mini-Loop Model MLA (1,53 м x 2,1 м), сравнив антенну с резонансными диполями известного усиления с приемной станцией, которая находилась на расстоянии 100 км. Лучшее, что я могу прочитать на небольшом графике, показывающем его данные, усиление NVIS было около -8.7 дБи на частоте 2,6 МГц и поднялся до 1,8 дБи на частоте 5,9 МГц.

    Основное различие между вертикальным или горизонтальным монтажом небольшой петли заключается в поляризации и нулевой ориентации диаграммы направленности антенны. Потери в электронном поле, вероятно, будут больше для горизонтального контура, расположенного близко к земле. В некоторой литературе, которую я читал, говорится, что диаграмма направленности для горизонтально установленной небольшой петли будет иметь меньший угол взлета, чем у других горизонтальных антенн. Я не видел никаких оснований для этого утверждения, за исключением того, что всегда будет нуль прямо вверх (в сторону) из-за характера диаграммы направленности в свободном пространстве маленькой рамочной антенны, и это вызовет появление более низкого угла излучения по сравнению с низким углом излучения. диполь, основной лепесток которого направлен вверх.Это можно рассматривать как диаграмму возвышения низкого диполя (широкий лепесток прямо вверх) с вырезом в зените (90 градусов). Однако, когда дальние поля сравниваются под меньшим углом, например, 10 градусов, результаты более сопоставимы. Скоро у меня будет несколько сравнений шаблонов ниже, чтобы показать это.

    Поскольку большая часть составляющей ближнего поля является магнитной, антенну следует размещать на расстоянии не менее 1/10 длины волны от металлических объектов, таких как стальные башни, железный каркас и т. д. Эти объекты могут создавать потери из-за вихревых токов, которые возникают внутри них. .Обычный медный домашний провод может быть или не быть фактором потерь в зависимости от резонансов в проводке, площадях проводки и т. д. В некоторых случаях подключение к внешней проводке может фактически улучшить характеристики небольшой рамочной антенны, хотя у меня нет измеренных данных для этого. доказать это. Однако, в отличие от моих результатов с другими комнатными антеннами, мне очень повезло с использованием небольших петель в помещении.


    (предполагается круглая петля, результаты могут отличаться для других форм)

    [7]

    Радиационная стойкость, Ом: RR = (3.38×10 -8 )(f²A) 2
    Сопротивление потерь, Ом: RL = (9,96×10 -4 )(√f)(S/d)
    Эффективность: η = RR/(RR+ RL)
    Индуктивность, Генри: L = (1,9×10 -8 )S[7,353log10(96S/πd)-6,386]
    Индуктивное сопротивление, Ом: XL = 2πf(L×10 6 )
    Подстроечный конденсатор , Фарады: CT = 1/2πf(XL×10 6 ) включает распределенную емкость
    Коэффициент добротности: Q = (f×10 6 )/Δf = XL/2(RR + RL)
    Полоса пропускания, Герц : Δf = (f×10 6 )/Q = [(f1-f2)×10 6 ]
    Распределенная емкость: пФ: CD = 8.92 * радиус
    Напряжение конденсатора, В: VC = √(PXLQ)
    Номинальное напряжение конденсатора: 75 000 В/дюйм

    где
    f = рабочая частота, МГц
    A = площадь контура, квадратные футы
    S = длина проводника , футы
    d = диаметр проводника, дюймы
    η = десятичное число; дБ = 10 log10η
    P = мощность передатчика, Вт


    Строительство малой петли

    Создание небольшой петли довольно простое. Просто выберите нужный диаметр петли в зависимости от доступных материалов и требуемой производительности.Чем больше диаметр петли, тем выше эффективность. Если его сделать больше, чем примерно 1/10 длины волны по окружности, он больше не будет классифицироваться как маленькая петля, и его диаграмма направленности начнет меняться. Вы можете не заботиться об этом. Выберите проводник как можно большего диаметра, и желательно, чтобы он был медным (или серебряным). Это делается для того, чтобы снизить резистивные потери. Проводник не обязательно должен быть сплошным. Однажды я использовал 3/8-дюймовый коаксиальный кабель Heliax для основного контура и получил хорошие результаты.В кабеле Heliax в качестве экрана используется гофрированная медная трубка. Распространенной идеей является использование толстой оплетки для подключения конденсатора к основному контуру, но будьте осторожны, если вы делаете это. Однажды я использовал плетеный проводник для соединения основного контура с настроечным конденсатором, и оплетка действительно нагрелась! Мой опыт показывает, что потери в оплетке при высоких ВЧ-токах на самом деле выше, чем в сплошной проволоке или трубке. Я думаю, что это явление нуждается в дальнейшем исследовании. Если в антенне что-то нагревается, то нет сомнений, что в этой точке происходят потери.

    Выберите значение конденсатора, при котором петля резонирует с желаемыми рабочими частотами. Конденсатор — самая сложная часть конструкции антенны этого типа. Из-за очень высокой добротности большинство доступных конденсаторов начинают искрить при мощности всего 10 Вт. Помните, что даже при мощности всего в несколько ватт на конденсаторе могут быть тысячи вольт и несколько ампер тока через конденсатор (не обязательно в фазе, без свободной мощности!). Потери в обычных конденсаторах могут быть высокими из-за сопротивления в несколько миллиомов в их щеточных контактах и ​​неприваренных лопастях.По этой причине вам следует попытаться найти или построить какой-нибудь разделенный статорный конденсатор со сварными лопастями. Идея состоит в том, чтобы радиочастотный ток не протекал через какие-либо движущиеся и/или механические контакты. Расстояние между пластинами должно быть большим, если только не используется малая мощность. Если вы используете уровни мощности QRP и все, что вы можете найти, это один конденсатор статора / ротора, используйте его. Просто имейте в виду, что потери, скорее всего, будут больше в этом типе конденсатора. Я сделал небольшие рамочные антенны, используя конденсаторы обычных вещательных приемников, и они хорошо работали для использования QRP, хотя я знаю, что их характеристики могли бы быть лучше.Некоторые люди построили конденсаторы типа «тромбон» из медных трубок для низких потерь и высокой мощности. Для любого настроечного конденсатора настоятельно рекомендуется какая-либо форма редуктора из-за очень резкой настройки антенны с высокой добротностью. Кроме того, при длительном использовании на открытом воздухе конденсатор следует защитить от воды и насекомых.

    Существует несколько методов подачи энергии в контур. Безусловно, самый простой способ — просто построить соединительную петлю, как показано на рисунке.Никакого физического соединения между этим соединительным контуром и основным контуром не требуется, хотя не будет никакого вреда, если вы захотите соединить нижний экран экранированного соединительного контура с нижней частью основного контура. Для емкостных экранирующих свойств вы можете построить петлю связи экрана. Предполагается, что это обеспечит наличие только магнитной связи между первичным и вторичным контурами. Я не проводил никаких сравнений экранированных и неэкранированных контуров связи, но они оба работают без проблем.Измерения РЧ-пробников показали отсутствие синфазных токов в фидерной линии в обоих случаях, а диаграммы направленности антенн хорошо определены в обоих случаях, так что с балансом проблем не возникает. Чтобы создать экранированную соединительную петлю, просто возьмите конец коаксиального кабеля и наденьте его на себя, чтобы сформировать петлю желаемых размеров. Там, где свободный конец снова встречается с коаксиальным кабелем, зачистите и припаяйте оба проводника свободного конца к экрану коаксиального кабеля. В верхней части этого коаксиального контура разрежьте экран и сделайте небольшой зазор по всему коаксиальному кабелю.В этот момент экран должен быть полностью отделен. Этот тип экранированной петли связи сделает всю антенную систему невосприимчивой к электрическим полям. Если малую петлю связи сделать немного больше, чем необходимо, то можно отрегулировать связь, вращая маленькую петлю внутри большей петли. Это обеспечивает очень точный метод регулировки муфты. Другой метод подключения к основному контуру — через автотрансформаторное подключение. При использовании этого метода экран коаксиального кабеля подключается к нижней части основного контура, а центральный провод коаксиального кабеля подключается к основному контуру в нескольких дюймах от соединения экрана.Эта точка соединения должна быть найдена экспериментальным путем и не поддается легкой настройке, но она будет работать, просто найдя ее электрически. Этот метод напоминает сопоставление в стиле «гамма» массивов Яги-Уда без последовательного конденсатора. Существуют также емкостные методы подключения к основному контуру с использованием метода емкостного делителя напряжения (петля Паттерсона), для которых требуется несколько высококачественных конденсаторов, и у меня нет опыта работы с ним. Ты здесь сам по себе. Какой бы метод вы ни выбрали для соединения фидерной линии с антенной, соединение должно быть отрегулировано для наименьшего КСВ при резонансе где-то рядом с центром расчетного частотного покрытия антенны.После регулировки муфты дальнейшая регулировка муфты не требуется во всем этом диапазоне. Это еще одна прелесть этого типа антенны.

    Я читал несколько дискуссий о необходимости предельного баланса антенны, чтобы иметь глубокие нули и не допускать синфазных токов. Мой опыт работы со всеми вышеперечисленными методами фидов показал, что это не такая большая проблема, как некоторые могут подумать. Точка питания находится в точке с очень низким импедансом антенны, и, возможно, мне просто повезло, но измерения зондом ВЧ-тока на внешней поверхности линии питания и хорошо сбалансированные глубокие нули в диаграммах направленности антенны указывают мне на то, что баланс должно быть довольно хорошо.

    Я надеюсь, что следующая таблица, которую я написал, поможет вам в разработке этих антенн. Обратите внимание, что там, где требуется потеря сопротивления в миллиомах, это только в том случае, если вы хотите оценить дополнительные источники потерь, например, из-за плохого соединения. В программах предполагается медный проводник, а сопротивление медного проводника уже учтено. Также обратите внимание, что электронная таблица будет информировать вас о максимальной окружности петли для петли, которая даст вам производительность так называемой малой петли.Если диаметр петли превысит это значение, эффективность повысится, но рисунок изменится. Крайним примером этого было бы, если бы вы увеличили размер до полной длины волны. Эффективность была бы очень высокой, а рисунок (широкий рисунок) был бы противоположен малой петле. Многие экспериментаторы с небольшими рамочными антеннами рекомендуют длину окружности 0,25 длины волны как хороший компромисс между эффективностью и полезной диаграммой направленности.

    Примечание: Приведенная ниже таблица представляет собой незавершенную работу над программой, которую я впервые написал в 1990 году.Я нахожусь в процессе капитального ремонта, чтобы очистить приложение и включить в него все, что я узнал за эти годы от очень многих людей, которые внесли свой вклад в меня. Таким образом, aa5tb_loop_v2.00 находится в разработке и будет включать Kai Siwiak, вычисления «нулевой глубины» KE4PT [8] среди других улучшений.

    aa5tb_loop_v1.22f.xlsx — Приложение Microsoft Excel с изменениями, внесенными Каем Сивиаком, KE4PT. Также открывается в Libre Office.


    Моя первая петля

    Я начал экспериментировать с небольшими рамочными антеннами примерно в 1988 году, и у меня не было никаких данных, кроме фотографий военных рамочных антенн, которые я видел в каталоге Джейн.Мои первые попытки были пробами и ошибками, но я добился довольно хороших результатов. Ниже приведены фотографии одной из моих первых удачных рамочных антенн, сделанные 8 августа 1991 года. Он настраивался с 4,8 МГц на 17,5 МГц, и я использовал его несколько лет. Он был изготовлен из медных трубок диаметром 3/4 дюйма и питался с помощью муфты автотрансформаторного типа. Основным подстроечным конденсатором был воздушный переменный на 500 пФ.

    (нажмите, чтобы увеличить)


    3-футовая медная петля

    Эта петля имеет диаметр 3 фута и изготовлена ​​из медной трубы диаметром 5/8 дюйма.Я использовал 2 секции трехсекционного переменного конденсатора. Одна сторона петли соединена с одним статором, а другая сторона петли соединена с другим статором. Это эквивалентно двум последовательно включенным конденсаторам с общим ротором для обоих. При таком расположении ток не протекает через щеточные контакты с потерями. Для питания антенны используется емкостная экранированная петля связи.

    (нажмите, чтобы увеличить)

    Этот цикл показал себя очень хорошо.Он будет настраиваться примерно от 9 МГц до 28,5 МГц.


    Переносные петли

    Основная проблема, с которой я всегда сталкивался при использовании магнитных рамочных антенн, заключается в том, что их не очень легко транспортировать в полевых условиях. Я всегда хотел что-то, что можно было бы сложить и взять с собой в поле, а затем развернуть в кемпинге. К сожалению, когда мы имеем дело с небольшими петлями, трудно одновременно добиться переносимости и эффективности. Любое гибкое соединение обычно имеет достаточное сопротивление, чтобы серьезно повлиять на эффективность антенны.

    Я построил пару прототипов, оба настроены на 30 м. Первая петля сделана из коаксиального кабеля RG-8, и, несмотря на предыдущие эксперименты с высокой мощностью, которые показали мне, что оплетка не является хорошей идеей для антенн с низким сопротивлением излучения, я все равно решил сделать это из соображений портативности. Антенна квадратная, и в первом эксперименте я поддерживал петлю веревкой и палками внутри дома. Это также был первый раз, когда я запитал маленькую петлю с помощью небольшого ферритового трансформатора связи.В качестве конденсатора я использовал сам коаксиал. С помощью моего антенного анализатора я смог быстро настроить петлю на середину 30 м, обрезав коаксиальный кабель.

    С моим передатчиком, настроенным на выходную мощность 5 Вт, я быстро провел несколько успешных QSO.

    На следующий прекрасный день я вынес антенну на улицу, чтобы поэкспериментировать. Антенна показала себя очень хорошо, хотя у меня пока нет количественных данных о ней. Когда у меня будет больше времени, я размещу более подробную информацию в Интернете, чтобы ее можно было легко построить, а пока взгляните на фотографии ниже.

    (нажмите, чтобы увеличить)

    Позже я решил разработать петлю, которую можно было бы повесить на одну опору и сложить, чтобы носить в небольшом рюкзаке или сумке. Используя медный провод с твердой изоляцией 22 AWG, я сконструировал антенну в виде дельта-петли. Поскольку я знал, что эффективность будет низкой, я сделал петлю больше, чем обычно, чтобы компенсировать это. Для конденсатора я сконструировал «трюковый» конденсатор, оставив концы пары проводов вместе и позволив их близости друг к другу обеспечить емкость.Я снова подрезал «конденсатор» (пару проводов), пока не приблизился к расчетной частоте. Я просто разделил концы и переместил их, чтобы точно настроить антенну на точную частоту. Сначала я просто отрезал параллельный провод до нужной окружности, а затем разделил провод до «трюкового» конденсатора. Затем я установил ферритовый тороид и спаял концы вместе.

    Несмотря на то, что я уверен, что эффективность этой антенны была низкой, я провел хорошее 30-минутное QSO с Нью-Мексико на мощности 5 Вт как раз перед тем, как были сделаны эти фотографии.Еще раз, я надеюсь, что скоро будет доступно больше подробностей. Вот подсказка: чем больше петля, тем больше витков необходимо на первичной обмотке (красный провод), чтобы получить КСВ 1:1 на резонансной частоте.

    (нажмите, чтобы увеличить)


    2 метра (146 МГц) Петля 3 дюйма

    Ниже показана небольшая (диаметром 3 дюйма) рамочная антенна с емкостным экраном, которую я разработал для двух метров. Она изготовлена ​​из полужесткого коаксиального кабеля (сплошной медный экран), а небольшая соединительная петля может поворачиваться внутри основной петли.Я действительно построил этот цикл только для демонстрационных целей, но он действительно работает. Полоса пропускания составляет всего около 100–200 кГц (на частоте 146 МГц), но она работает не хуже, если не лучше, чем стандартная антенна «резиновая уточка». Два острых нуля в плоскости петли очень заметны и могут использоваться для пеленгации.

    (нажмите, чтобы увеличить)


    Я купил Mini Cooper в 2004 году и пытался придумать различные способы реализации маскировки антенны.Думал спрятать УКВ антенну в задний спойлер. Просто чтобы посмотреть, можно ли это сделать, я создал небольшую передающую петлю для диапазона 70 см, которую можно было легко спрятать. Чтобы сделать проводник максимально большим, я использовал 5/8-дюймовую медную муфту водопроводной трубы в качестве основной петли и прорезал в ней прорезь вверху, чтобы создать верхний зазор в петле. Изоляционная лента с медной лентой сверху из которых образуют подстроечный конденсатор.Диаметр проводника контура на самом деле больше, чем диаметр всего контура!Глядя в плоскость контура (в ноль) он выглядит как обычный контур.Однако, когда вы поворачиваете его боком, он становится очень толстым. Площадь поверхности этой петли очень велика для ее размера. Единственное улучшение, которое я мог бы сделать, это использовать серебро или сверхпроводящий проводник! Конденсатор был изготовлен с использованием чувствительной к давлению ленты 3M в качестве диэлектрика и медной ленты в качестве центрального статора для обеспечения емкости между двумя половинами контура. Настройка этой антенны, вероятно, была бы невозможна без векторного анализатора цепей. К счастью, у меня был запасной векторный сетевой анализатор HP 8720B.Полоса пропускания порядка 100 кГц на частоте 445 МГц! Мне легко удалось получить обратные потери 20 дБ (КСВН 1,22:1), и, основываясь на результатах анализатора, я подумал, что антенна, вероятно, будет работать довольно хорошо. Однако, когда я приложил к нему 10 Вт ВЧ на резонансной частоте, вся антенна быстро нагрелась. Поскольку это был большой кусок меди, казалось, что почти все радиочастоты использовались для нагрева антенны! Я скажу, что компенсационный конденсатор выдержал испытание очень хорошо. Я подозреваю, что из-за скин-эффекта большая часть ВЧ-тока (несколько ампер) проходила только по нескольким внешним атомам меди.По этой причине я пришел к выводу, что использование антенны с очень низким сопротивлением излучения на УВЧ нецелесообразно для большинства целей. Тем не менее, это был очень интересный эксперимент. Ниже приведены несколько фотографий антенны, установленной на портативном устройстве Icom IC-T7H, и подробная схема антенны.

    (нажмите, чтобы увеличить)

    Прекрасная петля от JL1BOH

    Вот несколько фотографий контура с очень высокой эффективностью, построенного JL1BOH в Японии для мобильного использования! Он действительно знает, что делает.Я благодарю его за то, что он прислал мне хорошие фотографии.

    (нажмите, чтобы увеличить)


    Успешная внутренняя петля от Ruthardt, DL2HRG

    Ruthardt изготовил очень тонкую рамочную антенну из велосипедного обода! Он использует его в своей лачуге на нижнем этаже в Германии. Он говорит, что добился большого успеха с этой антенной, а также говорит, что эта антенна является хорошим компромиссом для тех, у кого мало возможностей для антенны большего размера. Ниже приведены фотографии его дома и его антенны.Спасибо, Рутхардт!

    (нажмите, чтобы увеличить)


    Можете ли вы найти маленькую передающую петлю на этом корабле береговой охраны США?
    А как насчет этого?
    Вот красивая петля из Польши.


    Эффективность в зависимости от размера провода

    Ниже в таблице приведен пример некоторых расчетных данных для рамочной антенны диаметром 3 фута.

    Обратите внимание на результаты при добавлении 0,5 Ом дополнительного сопротивления (последние два в легенде).Обратите внимание, что в этом случае петля, изготовленная из проводника диаметром 1 дюйм, но с добавленными дополнительными потерями, имеет больше потерь, чем качественная петля, изготовленная из проводника AWG 12! конденсатор со щетками), может быть не так много преимуществ в переходе на более крупные проводники — маленький проводник будет работать так же плохо! Дополнительное сопротивление потерь заглушит негативные эффекты более тонкого проводника. Несколько человек добились хороших результатов, хотя и с такими проводниками. антенны.Помните, что указанные потери являются потерями относительно идеальной антенны и не учитывают усиление отражения от земли/диаграмму направленности, потери и т. д. Даже при рассчитанных потерях напряженность поля для конкретного пути пространственной волны может быть больше, чем для более эффективная антенна различной конструкции. Другими словами, попробуйте в любом случае. Вам могут понравиться результаты!


    [1] Баррик, Д. (январь 1986 г.). «Работа с мини-петлевой антенной и эквивалентная схема». Антенны и распространение, транзакции IEEE на .(стр. 111-114). Том. 34, выпуск 1.
    [2] Белроуз, Дж.С. (2005). «Электрически малые передающие петли». Международный симпозиум Общества антенн и распространения радиоволн, 2005 г. IEEE . (стр. 29-32). Том. 1Б.
    [3] Босвелл А., Тайлер А.Дж. и Уайт А. (апрель 2005 г.). «Характеристики малой рамочной антенны в диапазоне 3–10 МГц». Антенны и кассета распространения . В ИЭЭЭ. (стр. 51-56). Том. 47, выпуск 2
    [4] Burberry, R.A. (23 октября 1990 г.). «Электрически малые антенны: обзор». Электрически малые антенны, Коллоквиум IEE по . (стр. 1/1-1/5).
    [5] Краус, Джон Д. (1984). «Маленькая петлевая антенна». В McGraw-Hill (3-е изд.). Электромагнетизм . (стр. 665-666).
    [6] Краус, Джон Д. и Мархефка, Рональд Дж. (2002). «Петлевая антенна». В McGraw-Hill (3-е изд.). Антенны для всех приложений (стр. 197-221). глава 7.
    [7] Американская радиорелейная лига (1988). «Небольшие высокоэффективные рамочные антенны для передачи». Справочник по антеннам ARRL .В (15-е изд.). (стр. 5-14). Таблица 4.
    [8] К. Сивиак, KE4PT и Р. Квик, W4RQ, «Рамочная ВЧ-антенна с малым зазором», QST, сентябрь 2018 г., (стр. 30–33).

    Loop Antenna — обзор

    10.9.1 Выбор передающей антенны

    Когда выбор антенны с обратной связью включен, eNB указывает, какую антенну следует использовать для передачи PUSCH, посредством неявного кодирования этой информации в разрешении планирования восходящей линии связи (т. е. формат DCI 0 или 4). 16-битный CRC скремблируется (сложение по модулю 2) с помощью одной из двух масок выбора антенны ⟨0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ,0⟩ для первой передающей антенны UE и/или ⟨0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1⟩ для второй антенны [4].Маска выбора антенны применяется в дополнение к маскированию идентификатора UE (RNTI), идентифицируя UE, для которого предназначено предоставление планирования. Это неявное кодирование позволяет избежать использования битов явного выбора антенны, что привело бы к увеличению служебных данных для UE, не поддерживающих (или не сконфигурированных для) выбора передающей антенны. Идентификатор UE может быть обнаружен непосредственно из 15 младших битов декодированной маски без необходимости использования передаваемой маски выбора антенны (16-й бит).

    При использовании адаптивного HARQ индикатор антенны, использующий маскирование CRC, всегда отправляется в разрешении восходящей линии связи, чтобы указать, какую антенну использовать. Например, для UE с высоким уровнем доплера с адаптивным HARQ eNB может инструктировать UE чередоваться между передающими антеннами или, в качестве альтернативы, выбирать первичную антенну. В типичных реализациях UE нередко встречается дисбаланс усиления передающей антенны между вторичной и первичной антеннами, составляющий 3–6 дБ. Альтернативно, при использовании неадаптивного HARQ UE может выбрать любую антенну; следовательно, в сценариях с низким уровнем доплера UE может использовать ту же антенну, о которой сообщается в разрешении восходящей линии связи, в то время как в условиях с высоким уровнем доплера UE может переключаться между антеннами или выбирать основную антенну.Для большого количества повторных передач с неадаптивным HARQ антенна, указанная в разрешении восходящей линии связи, может быть не самой лучшей, и лучше позволить UE выбрать антенну. Если eNB инструктирует UE использовать конкретную антенну для повторных передач, он может использовать адаптивный HARQ. Если eNB разрешает UE возможность выбора антенны с обратной связью, передачи SRS чередуются между передающими антеннами в последовательных подкадрах передачи SRS, независимо от включения функции скачкообразной перестройки частоты [15].

    Следует отметить, что разнесение при приеме является обязательным для всех категорий UE в LTE, и поэтому в UE имеется более одной антенны, которую можно использовать для выбора передающей антенны, как показано на рисунке 10.53, с минимальными изменениями в реализации. . Схема выбора передающей антенны может быть полезной, если UE удерживается таким образом, что одна передающая антенна закрыта рукой, а другая антенна не закрыта. Хотя включение РЧ-переключателя может привести к некоторым вносимым потерям, этот недостаток можно преодолеть за счет преимуществ схемы разнесения в некоторых практических сценариях.UE не обязательно должны поддерживать выбор передающей антенны. Информационное сообщение о возможностях UE может использоваться для информирования сети о том, поддерживает ли UE эту функцию. eNB может инструктировать UE, поддерживающие эту функцию, использовать выбор передающей антенны с разомкнутым или замкнутым контуром.

    Рисунок 10.53. Иллюстрация внешнего интерфейса UE с/без выбора передающей антенны [14].

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.