У начинающих коротковолновиков (и не только у них) возникают проблемы с установкой «всеволновой» антенны для приёма радиостанций на коротких волнах. В городских условиях хорошим решением может быть использование для этого комнатной рамочной антенны. Такие антенны производятся промышленностью и изготавливаются радиолюбителями. Обычно эти антенны имеют одну рамку, которую настраивают на частоту приёма конденсатором переменной ёмкости. Такая антенна может перекрыть по частоте примерно половину всего КВ-диапазона.
Бельгийский коротковолновик ON5FM предложил оригинальную «двухдиапазонную” рамочную антенну, которая обеспечивает радиоприём практически во всем диапазоне коротких волн - от 3 до 30 МГц. Как она выглядит в его радиолюбительском «шэке», иллюстрирует рис. 1 .
Описание конструкции этой антенны опубликовано в журнале CQ-QSO (Guy Marchal «Actieve loop antenne», № 3-4, 2015, p. 9-13).Он удачно совместил две рамки в одной конструкции, как это показано на рис. 2 . Рамка для высокочастотного участка KB-диапазона представляет собой незамкнутое кольцо из алюминиевой трубки диаметром 10 мм. Диаметр этого кольца - 30 см. А вторая («низкочастотная») рамка - это два витка изолированного провода, помещённых внутри кольца (показаны на рис. 2 красным цветом). Поскольку первая рамка - это не замкнутое кольцо, она не будет влиять на работу второй рамки и при работе на низких частотах с этой рамкой просто служит для неё электростатическим экраном.
Настройка рамок на рабочую частоту осуществляют двухсекционным конденсатором переменной ёмкости С1. Обе секции конденсатора включены параллельно. Переключение рамок производят переключателем SA1 - когда его контакты разомкнуты, работает «низкочастотная» рамка и антенна перекрывает участок примерно 3…11 МГц. Когда они замкнуты, к конденсатору переменной ёмкости подключается «высокочастотная» рамка и антенна перекрывает участок приблизительно 11…30 МГц. Эти элементы размещены в небольшой пластмассовой коробке (см. рис. 1), которая служит и для крепления рамок.
Такая антенна подразумевает использование усилителя, который обеспечивает необходимое усиление сигнала и согласование с входом приёмника (обычно его входное сопротивление - 50 Ом). Схема возможного варианта усилителя показана на рис. 3 . Он содержит апериодический усилительный каскад на двухзатворном полевом транзисторе VT1 и выходной эмиттерный повторитель на транзисторе VT2. На выходе усилителя предусмотрена регулировка уровня сигнала (переменный резистор R6). Светодиод HL1 индицирует включение усилителя.
Усилитель у автора был размещён в отдельной коробке и соединён с антенной коротким отрезком тонкого коаксиального кабеля. Питание усилителя он осуществлял от батареи 6F22 («Крона») напряжением 9 В.
Не следует забывать, что рамка такого типа (часто называемая «магнитной антенной») имеет диаграмму направленности в виде «восьмёрки», и, следовательно, у неё есть два относительно глубоких минимума, которые перпендикулярны плоскости рамок. По этой причине антенна должна быть установлена так, чтобы её можно было при необходимости вращать вокруг вертикальной оси, добиваясь максимального уровня принимаемого сигнала. Это реально в домашних условиях, поскольку размеры антенны небольшие. И наличие минимумов может быть иногда полезно. Если направления на принимаемую станцию и на помеху не совпадают, вращением антенны можно сориентировать антенну минимумом к помехе и улучшить условия приёма.
Диапазон частот 1-30 МГц традиционно называется коротковолновым. На коротких волнах можно принимать радиостанции, расположенные за тысячи километров.
Какую антенну выбрать для коротковолнового приёма
Независимо от того, какую антенну вы выберите, лучше всего, чтобы она была внешней (на улице), наиболее высоко расположена и находилась подальше от линий электропередач и металлической крыши (для снижения помех).
Почему внешняя лучше комнатной? В современной квартире и многоквартирном доме находится множество источников электромагнитного поля, которые являются настолько сильным источником помех, что зачастую приемник принимает одни помехи. Естественно, что внешняя (даже на балконе) будет меньше подвержена действию этих помех. Кроме этого, железобетонные здания экранируют радиоволны, а следовательно внутри помещения полезный сигнал будет слабее.
Всегда используйте коаксиальный кабель для связи антенны с приемником, это также снизит уровень помех.
Тип приемной антенны
На самом деле, на КВ диапазоне тип приемной антенны не столь критичен. Обычно бывает достаточно провода длинной 10-30 метров, а коаксиальный кабель можно подключить в любом удобном месте антенны, хотя для обеспечения большей широкополосности (многодиапазонности), кабель лучше подключать ближе к середине провода (получится Т-антенна с экранированным снижением). В таком случае оплетка коаксиального кабеля к антенне не подключается.
Проволочные антенны
Хотя более длинные антенны могут принять больше сигналов, они также будут принимать больше помех. Это несколько уравнивает их с короткими антеннами. Кроме этого, длинные антенны перегружают (появляются “фантомные” сигналы по всему диапазону, так называемая интермодуляция) бытовые и портативные радиоприемники сильными сигналами радиостанций, т.к. у них небольшой по сравнению с любительскими или профессиональными радиоприемниками. В этом случае в радиоприемнике надо включить аттенюатор (переключатель установить в положение LOCAL).
Если вы используете длинный провод и подключаетесь к концу антенны, то лучше будет использовать для подключения коаксиального кабеля согласующий трансформатор (балун) 9:1, т.к. “длинный провод” имеет высокое активное сопротивление (порядка 500 Ом) и такое согласование снижает потери на отраженный сигнал.
Согласующий трансформатор WR LWA-0130, соотношение 9:1
Активная антенна
Если у вас нет возможность повесить внешнюю антенну, то можно использовать активную антенну. Активная антенна – это, как правило, устройство, сочетающее в себе рамочную антенну (или ферритовую или телескопическую), широкополосный малошумящий высокочастотный усилитель и преселектор (хорошая активная КВ антенна стоит свыше 5000 рублей, правда для бытовых радиоприемников нет смысла приобретать дорогую, вполне подойдет что-то вроде Degen DE31MS). Для снижения помех от сети лучше выбрать активную антенну, работающую от батареек.
Смысл активной антенны в том, чтобы как можно сильнее подавить помеху и усилить полезный сигнал на уровне РЧ (радиочастоты), не прибегая к преобразованиям.
Кроме активной антенны можно использовать любую комнатную, которую сможете сделать (проволочную, рамочную или ферритовую). В железобетонных домах комнатную антенну надо располагать подальше от электропроводки, ближе к окну (лучше на балконе).
Магнитная антенна
Магнитные антенны (рамочная или ферритовая), в той или иной мере, при благоприятном стечении обстоятельств, позволяют снизить уровень “городского шума” (вернее будет сказать, повысить соотношение “сигнал-шум”) за счет своих направленных свойств. Более того, магнитная антенна не принимает электрическую составляющую электромагнитного поля, что также снижает уровень помех.
К слову сказать, ЭКСПЕРИМЕНТ – это основа радиолюбительства. Внешние условия играют в распространении радиоволн существенную роль. Что хорошо работает у одного радиолюбителя, может совсем не работать у другого. Самый наглядный эксперимент распространения радиоволн можно провести с телевизионной дециметровой антенной. Вращая её вокруг вертикальной оси можно заметить, что наиболее качественное изображение не всегда соответствует направлению на телецентр. Это связано с тем, что радиоволны при распространении отражаются и “смешиваются с другими” (происходит интерференция) и наиболее “качественный” сигнал приходит с отраженной волной, а не с прямой.
Заземление
Не стоит забывать о заземлении (через трубу отопления). Не стоит заземлять на защитный провод (PE) в розетке. Особенно “любят” заземление старые ламповые радиоприемники.
Изошутка
Борьба с помехами радиоприему
В добавок ко всему, для борьбы с помехами и перегрузками можно использовать преселектор (антенный тюнер). Использование этого устройства позволяет до определенной степени подавить внеполосные помехи и сильные сигналы.
К сожалению, в городе все эти ухищрения могут не дать желаемого результата. При включении радиоприемника слышен только шум (как правило, шум сильнее на низкочастотных диапазонах). Порой начинающие радионаблюдатели даже подозревают свои радиоприемники в неисправности или недостойных характеристиках. Проверить приемник просто. Отключите антенну (сложите телескопическую антенну или переключите на внешнюю, но ее не присоединяйте) и отсчитайте показания S-метра. После этого выдвиньте телескопическую антенну или подключите внешнюю. Если показания S-метра значительно увеличились, значит с радиоприемником все в порядке, а вам не повезло с местом приема. Если уровень помех близок к 9 баллам или выше, то нормальный прием будет невозможен.
Поиск и устанение источника помехи
Увы, город полон “широкополосных” помех. Многие источники генерируют электромагнитные волны широкого спектра, как искровой разряд. Типичные представители: импульсные блоки питания, коллекторные электродвигатели, автомобили, сети электроосвещения, сети кабельного телевидения и Интернет, маршрутизаторы Wi-Fi, ADSL модемы, промышленное оборудование и многое другое.
Самый простой способ “поиска” источника помех – обследовать помещение с помощью карманного радиоприемника (не важно какого диапазона, ДВ-СВ или КВ, только не FM диапазона). Обойдя комнату можно легко заметить, что в некоторых местах приемник шумит сильнее – это и есть “место локализации” источника помех. “Шуметь” будет практически все, что подключено к сети (компьютеры, энергосберегающие лампы, сетевые провода, зарядные устройства и пр.), а также сама электропроводка.
Именно для того, чтобы хоть как-то снизить пагубное действие городских помех и стали популярны “супер-пупер” навороченные радиоприемники и трансиверы. Городской радиолюбитель просто не может комфортно работать на бытовой аппаратуре, которая достойно себя показывает “на природе”. Требуется большая избирательность и динамика, а цифровая обработка сигнала (DSP) позволяет “творить чудеса” (например, подавлять тональные помехи), недоступные аналоговым методам.
Конечно, самая лучшая КВ антенна – направленная (волновой канал, QUARD, антенны бегущей волны и т.д.). Но будем реалистами. Построить направленную антенну, даже простую, довольно сложно и дорого.
Эта антенна – моя первая разработка, удостоившаяся публикации в журнале «Радио». Было это много, много лет назад, в далеком 1988 г. В то время «Радио» был единственным журналом для радиолюбителей в СССР, очередь на публикацию составляла около трех лет. Так что эта рамочная антенна реально была разработана и изготовлена в 1985-86г. Точную дату сейчас уже не помню.
Хотя публикация была в разделе «Спортивная аппаратура», основная цель разработки была в улучшении качества, а чаше всего даже и просто возможности приема «вражеских голосов из-за бугра». В эпоху интернета и смартфонов трудно поверить, что радиоприем на КВ когда-то был единственным альтернативным источником информации, не прошедшей политическую цензуру.
Была целая сеть глушителей, которая набрасывалась, как стая волков, на Голос Америки, Радио Свобода и другие станции. Разобрать что-то в таких условиях на «ВЭФ» или «Океан» со штатной телескопической антенной было почти невозможно. А вот на эту рамку при благоприятном стечении обстоятельств удавалось кое-что принять.
В те годы даже само существование вещательных диапазонов 19, 16, 13 и 11 метров было чуть ли не государственной тайной. Об их существовании знали только счастливые обладатели импортной радиоприемной аппаратуры, ну и, разумеется, радиолюбители.
В таких условиях опубликовать описание антенны для приема вражеских голосов, на глушение которых государство тратило большие деньги, было абсолютно нереально. Поэтому я и сделал акцент на любительские диапазоны. Думаю, редакторы журнала прекрасно это понимали, но ведь уже началась перестройка… В общем, это была моя самая первая публикация в солидном радиотехническом журнале.
К моему большому удивлению, эта конструкция не забыта даже спустя 30 лет. Перепечатки из журнальной статьи можно найти на нескольких сайтах. При недавних экспериментах с SDR приемником мне потребовалась комнатная антенна. После долгих поисков я все-таки вернулся к этой своей старой схеме, ничего лучше найти не удалось. В антенной технике не так уж много новых схемотехнических решений.
Но, следует отметить, что в 80-х годах прошлого века самыми сильными источниками помех в городской квартире были тиристорные светорегуляторы (к счастью, их было немного). В наши дни ситуация изменилась к худшему. Импульсные блоки питания, цифровая техника, компьютеры и другие прелести, без которых сейчас никак не обойтись, привели к сильному загрязнению электромагнитной среды.
В результате на КВ прием на комнатную антенну стал почти невозможен. Если 30 лет назад я уверенно принимал в диапазоне 10 м на эту антенну в панельном железобетонном доме сигналы спутников серии «Радио», то сейчас смог принять только самые мощные вещательные станции.
Тем не менее, в сельской местности и на природе антенна может оказаться весьма полезной и эффективной. Поэтому я и размещаю ее описание на своем сайте. Первоначальный текст статьи и оригинальные рисунки, к сожалению, утеряны. Поэтому мне ничего не остается, как использовать материалы журнальной публикации, добавив к тексту несколько своих комментариев.
Коротковолновики-наблюдатели нередко не имеют возможности использовать наружную антенну и вынуждены в таких случаях довольствоваться комнатной. И если радиолюбитель живет в городской квартире, то антенна нередко оказывается как бы в экранированной камере, образованной арматурой бетона. Это не только ослабляет полезные сигналы, но и усиливает поля местных помех. В подобной ситуации целесообразно использовать антенну с минимальной чувствительностью к помехам, разместив ее в проеме окна или на балконе.
Один из возможных вариантов решения этой задачи - применение небольших рамочных антенн, периметр которых не превышает четверти длины волны. Такие антенны уже широко применяются в качестве приемно-передающих на любительских радиостанциях . Наличие ярко выраженного минимума в диаграмме направленности рамки позволяет в ряде случаев ослабить помехи. Изменяя положение антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, можно улучшить качество приема даже в том случае, если сигнал и помеха приходят с одного направления, но под разными углами к горизонту. В некоторых случаях с помощью рамочной антенны, используя методы компонентной селекции , удается повысить помехозащищенность и реальную избирательность радиоприемника вблизи источников помех. Кроме того, так как такая антенна не требует применения заземления, уменьшается вероятность появления мультипликативного фона , а благодаря ее настройке в резонанс повышается избирательность приемника по зеркальному и другим побочным каналам.
Описываемая ниже антенна предназначена для работы с любым любительским приемником в диапазонах 3.5, 7, 14, 21 и 28 МГц. Благодаря минимуму на диаграмме направленности она ослабляет мешающий сигнал на 26 дБ на частоте 28 МГц и на 20 дБ на 3,5 МГц. Рамка диаметром 300 мм изготовлена из телевизионного коаксиального кабеля. Частотная зависимость ее добротности и действующей высоты показана на рис.1.
Чтобы повысить отношение сигнал/шум в приемной системе, рамка конструктивно объединена с усилителем, применение которого облегчает также ее симметрирование и согласование с приемником. Принципиальная схема усилителя показана на рис. 2. Диапазон его рабочих частот по уровню -3 дБ - не менее 3...30 МГц. Коэффициент усиления по напряжению - 12 дБ. Уровень шумов на выходе в полосе 3 кГц на нагрузке 75 Ом не превышает 0,3 мкВ. Динамический диапазон - не менее 90 дБ. Сопротивление нагрузки - 75 Ом. Усилитель питают от источника напряжением 9 В. Потребляемый ток - 8 мА.
Реально рамка перекрывала диапазон частот от примерно 5,8 до 30 МГц, т.е. вещательные и любительские диапазоны от 49 до 10 м. На 80 м одновитковая рамка диаметром 30 см, конечно же неэффективна. Не судите строго за приведенные выше цифры, они не претендуют на абсолютную точность, но близки к реальности. Еще на принципиальной схеме в журнале была опечатка, исток и сток VT1 поменяны местами. Здесь я эту опечатку исправил.
На рабочую частоту антенну настраивают сдвоенным конденсатором переменной емкости С5. При работе в диапазоне 3.5 и 7 МГц параллельно его секциям подключают дополнительные конденсаторы С1, С2 и С3, С4 соответственно.
Напряжение, наведенное в рамке WA1, поступает на вход усилителя, первый каскад которого выполнен по симметричной дифференциальной схеме на полевых транзисторах VT1 и VT2. Высокое входное сопротивление каскада практически не снижает добротность антенны, а также позволяет значительно ослабить прямой антенный эффект, искажающий диаграмму направленности. Дроссели L1 и L2 обеспечивают подавление низкочастотных наводок.
Выходной усилитель собран на биполярном транзисторе VT3, включенном по схеме с общим эмиттером, и охвачен глубокой параллельной отрицательной обратной связью по напряжению через цепь R2, C10. Это позволило получить равномерное усиление в широкой полосе частот, а также малые входное и выходное сопротивления усилителя .
Такое построение устройства обеспечило его хорошую линейность и согласование с коаксиальным кабелем, по которому сигнал подается на вход приемника. Питание на усилитель поступает с приемника по отдельному экранированному проводу.
Внешний вид антенны показан на рис. 3 в начале странички, размещение элементов в корпусе - на рис. 4.
Рамка 2 выполнена из коаксиального кабеля РК-75-4-15 и закреплена на двух крестообразно расположенных распорках 1 и 8 (см. чертежи на рис. 5) из любого диэлектрического материала (органическое стекло, фанера и т.п.) отрезками провода 9 диаметром 0,8 мм. В верхней части кабеля внешняя оболочка и экранная оплетка 11 удалены на расстоянии 10 мм (вид А). Внутреннюю оболочку 10 в этом месте обматывают изоляционной ПВХ-лентой (на рис. 4 не показана).
Корпус 7 и передняя стенка 4 изготовлена из листовой латуни толщиной 0,25 мм. Их чертежи приведены на рис. 5. Корпус можно спаять и из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Экранная оплетка кабеля припаяна непосредственно к корпусу. Гайка 6 (М9), которая припаяна к торцу корпуса, используется для крепления антенны на поворотной головке малогабаритного фотоштатива. Такая конструкция позволяет легко изменять положение антенны в пространстве и отстраиваться от помех. Ручка настройки 5 изготовлена из эбонита.
Усилитель собран на печатной плате 3 размерами 75 х 25 мм из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж печатной платы и размещение деталей на ней приведены на рис. 6.
В настоящее время при изготовлении усилителя имеет смысл доработать плату под SMD компоненты
Дроссели L1 и L2 намотаны на кольцевых магнитопроводах типоразмера К7 х 4 х 2 из феррита с начальной магнитной проницаемостью 400...1000 и содержат по 25 витков провода ПЭЛШО 0,12. На таком же магнитопроводе выполнен трансформатор Т1. Каждая его обмотка содержит по 10 витков провода ПЭВ-2 0,17. Намотку ведут сразу тремя проводами, скрученными в жгут.
КПЕ С5 - сдвоенный блок КПТМ-4 емкостью 7...260 пФ от карманных радиоприемников "Нейва-401", "Сигнал-601". При соответствующей корректировке печатной платы можно использовать блок КПЕ от любого карманного приемника. Все остальные конденсаторы - КМ; С1-С4 желательно использовать с допуском не хуже +- 5 %. Выключатели SA1, SA2 - МТ3.
Транзисторы КП303Е можно заменить на КП303Г, КП303Д, КП302А, КП302Б. Необходимо подобрать пару с возможно близкими параметрами. Вместо транзистора ГТ311Ж можно использовать ГТ311Е, ГТ311И, КТ306, КТ316, КТ325 и другие современные СВЧ транзисторы.
Сейчас можно найти гораздо лучшие импортные транзисторы, с меньшим уровнем шумов. Марку аналогов знает Google.
Кабель, соединяющий устройство с приемником, - РК-75-2-11 или любой другой с волновым сопротивлением 75 Ом. Его длина не должна превышать 5 м. Питание на антенный усилитель подают от приемника по экранированному проводу любого типа.
Антенну начинают налаживать с установки указанных на принципиальной схеме режимов транзисторов подбором резисторов R1 и R3. Затем временно соединяют выводы конденсатора С5 с общим проводом, подключают усилитель к приемнику, работающему в диапазоне 28 МГц в режиме SSB, и, подбирая резистор R2, добиваются ситуации, когда шумы усилителя немного превышают шумы приемника. После этого с помощью ГИРа определяют резонансную частоту рамки при минимальной и максимальной емкости конденсатора С5 (контакты выключателей SA1 и SA2 разомкнуты).
Изменяя периметр рамки, устанавливают диапазон перекрываемых частот 14...30 МГц с 5- процентным запасом. Целесообразно вначале взять кабель длиной около 1,2 м, а затем симметрично укорачивать его с обоих концов. Если использован кабель РК-75-4-15 и конденсатор С5 емкостью 7...260 пФ, указанный диапазон частот перекрывается при периметре рамки около 95 см, что соответствует диаметру 30 см.
Затем замыкают контакты выключателя SA2. Ротор конденсатора С5 устанавливают в среднее положение и подбором конденсаторов С3 и С4 (они должны быть одного номинала) добиваются резонанса на частоте 7,05 МГц. В диапазоне 3,5 МГц антенну настраивают аналогичным путем, подбирая конденсаторы С1 и С2. При этом контакты SA2 должны быть разомкнуты, SA1 - замкнуты.
При замыкании SA1 антенна перекрывала диапазоны 25-31 м, при замыкании SA2 – 40 м, а при замыкании обоих тумблеров – 49 м. Номиналы конденсаторов, к сожалению, не помню. Посмотреть негде, оригинальный вариант антенны не сохранился. Но подобрать труда не составит.
Если ГИРа нет, настраивать можно непосредственно по сигналам любительских радиостанций. При резонансе громкость будет резко возрастать. Преимущества этой антенны наиболее полно проявляются в том случае, если сигналы радиостанций не проникают на вход приемника непосредственно из эфира .
Литература:
1. Степанов Б. Коротковолновые антенны. - В кн.: Радиоежегодник, 1985.-М.:ДОСААФ СССР, 1985.
2. Гречихин А. Компонентная селекция. - Радио, 1984, № 3, с. 18-20.
3. Егоров И. Мультипликативный фон в радиоприемниках. - Радио, 1980, №9, с.40-41.
4. Хабаров Ю.Е. Коротковолновая активная антенна. - М:Энергия, 1977, с.21-24.
5. Мишустин И.А. Повышение помехоустойчивости радиолюбительского приема. - М:Энергия, 1974.
6. Егоров И. О помехозащищенности бытовой радиоаппаратуры. - Радио, 1981, № 7-8, с. 30-31.
Диапазон КВ содержит ряд частот радиосвязи (27 МГц, повсеместно используемые водителями), вещание множества станций. Телепередач здесь нет. Сегодня рассмотрим любительский ряд, задействованный различными энтузиастами радиосвязи. Частоты 3,7; 7; 14; 21, 28 МГц диапазона КВ, относящиеся, как 1: 2: 4: 6: 8. Важно, как увидим далее, становится возможным сделать антенну, которая ловила бы всех номиналы (вопрос согласования – дело десятое). Верим, всегда найдутся люди, воспользующиеся информацией, ловите радиопередачи. Сегодняшняя тема – КВ антенна своими руками.
Разочаруем многих, сегодня речь опять пойдет про вибраторы. Объекты Вселенной образованы вибрациями (воззрения Николы Теслы). Жизнь притягивает жизнь, это движение. Чтобы дать волне жизнь, необходимы колебания. Изменения электрического поля порождают отклик магнитного, так выкристаллизовывается частота, несущая информацию эфиру. Обездвиженное поле мертво. Постоянный магнит не породит волну. Образно говоря, электричество является мужским началом, существует только в движении. Магнетизм качество, скорее, женское. Впрочем, авторы углубились в философию.
Считается, для передачи предпочтительно использовать горизонтальную поляризацию. Во-первых, диаграмма направленности по азимуту не является круговой (вскользь говорили), помех будет заведомо меньше. Знаем, для связи оборудуются различные объекты наподобие кораблей, авто, танков. Нельзя терять команды, приказы, слова. Не тем боком объект повернется, а поляризация горизонтальная? Несогласны с известными, уважаемыми авторами, пишущими: вертикальная поляризация избрана связью за антенну более простой конструкции. Коснись дело любителей, речь, скорее, о преемственности наследия предыдущих поколений.
Добавим: при горизонтальной поляризации параметры Земли меньше влияют на распространение волны, впридачу при вертикальной фронт терпит затухание, лепесток приподнимается до 5 – 15 градусов, нежелательно при передаче на дальние расстояния. Для антенн (несимметричных) с вертикальной поляризацией важно хорошее заземление. Напрямую зависит КПД антенны. Лучше зарыть провода длиной порядка четверти волны землей, чем больше, тем выше КПД. Пример:
- 2 провода – 12 %;
- 15 проводов – 46 %;
- 60 проводов – 64 %;
- ∞ проводов – 100%.
Увеличение числа проводов снижает волновое сопротивление, приближаясь к идеальному (указанного типа вибратора) – 37 Ом. Заметьте, качество не стоит приближать к идеалу, 50 Ом согласовывать с кабелем не нужно (в связи применяется РК – 50). Великое дело. Дополним пакет информации простым фактом, при горизонтальной поляризации сигнал складывается с отраженным Землей, давая прирост 6 дБ. Столько минусов выказывает вертикальная поляризация, применяют (с проводами заземления интересно получилось), мирятся.
Устройство КВ антенн сводится к простому четвертьволновому, полуволновому вибратору. Вторые меньше размерами, принимают хуже, вторые проще согласовать. Ставятся мачты вертикально, используя распорки, растяжки. Описывали конструкцию, вешаемую на дерево. Не каждый знает: на расстоянии половины волны от антенны не должно быть никаких помех. Касается железных, железобетонных конструкций. Повремените радоваться, на частоте 3,7 МГц расстояние составляет… 40 метров. Антенна высотою достигает восьмого этажа. Создавать четвертьволновой вибратор непросто.
Удобно возводить вышку послушать радио, решили припомнить старенький способ ловли длинных волн. Внутренние ферромагнитные антенны найдетев приемниках советских времен. Посмотрим, годятся ли конструкции прямому назначению (ловля вещания).
Магнитная антенна КВ диапазона
Допустим, возникла надобность принять частоты 3,7 – 7 МГц. Давайте посмотрим, можно ли спроектировать магнитную антенну. Сформирована сердечником круглого, квадратного, прямоугольного сечения. Ведется пересчет размеров формулой:
do = 2 √ рс / π;
do - диаметр круглого стержня; h, c - высота, ширина прямоугольного сечения.
Намотка ведется не всей длины, собственно нужно рассчитать, сколько мотать, выбрать тип провода. Возьмем пример старенького учебника проектирования, попробуем рассчитать КВ-антенну частот 3,7 – 7 МГц. Примем сопротивление входного каскада приемника 1000 Ом (на практике читатели измеряют входное сопротивление приемника самостоятельно), параметр эквивалентного затухания входного контура, при котором достигается заданная избирательность, dэр равным 0,04.
Антенна, проектированием которой занимаемся, входит в состав резонансного контура. Получается каскад, наделенный некой избирательностью. Как спаять, думайте сами, просто следуем формулам. Проводящим расчет понадобится найти максимальную, минимальную емкости подстроечного конденсатора, пользуясь формулой: Cmax = K 2 Cmin + Co (K 2 – 1).
К – коэффициент поддиапазона, определяемый отношением максимальной резонансной частоты к минимальной. В нашем случае 7 / 3,7 = 1,9. Выбирается из непонятных (согласно учебнику) соображений, по примеру, приведенному текстом, возьмем равной 30 пФ. Не сильно ошибемся. Пусть Cmin = 10 пФ, находим верхний предел подстройки:
Cmax = 3,58 х 10 + 30 (3,58 – 1) = 35,8 + 77,4 = 110 пФ.
Округлили, разумеется, можно взять переменный конденсатор большего диапазона. Пример дает 10-365 пФ. Вычислим необходимую индуктивность контура, пользуясь формулой:
L = 2,53 х 10 4 (K 2 – 1) / (110 – 10) 7 2 = 13,47 мкГн.
Смысл формулы понятен, добавим, 7 – верхняя граница диапазона, выраженная МГц. Выбираем сердечник катушки. На частотах диапазона у сердечника магнитная проницаемость М = 100, выбираем феррит марки 100НН. Берем стандартный сердечник длиной 80 мм, диаметром 8 мм. Отношение l / d = 80 / 8 =10. Из справочников извлекаем действующее значение магнитной проницаемости md. Получается 41.
Находим диаметр намотки D = 1,1 d = 8,8, количество витков намотки определяется формулой:
W = √(L / L1) D md mL pL qL;
коэффициенты формулы считываем визуально, пользуясь графиками, приведенными ниже. Рисунки покажут справочные цифры, использованные выше. Марку феррита ищите, не одним хлебом жив человек. D выражено сантиметрами. Авторы получили: L1 = 0,001, mL = 0,38, pL = 0,9. qL вычислим, пользуясь формулой:
qL = (d / D) 2 = (8 / 8,8) 2 = 0,826.
Подставляем цифры в конечное выражение расчета количества витков ферритовой КВ антенны, получается:
W = √ (13,47 / 0,001) х 0,88 х 41 х 0,38 х 0,9 х 0,826 = 373 витка.
Каскад нужно завести на первый усилитель приемника, минуя входной контур. Больше скажем, сейчас рассчитали средства избирательности диапазона 3,7-7 МГц. Помимо антенны включает входную цепь приемника одновременно. Поэтому потребуется рассчитать индуктивность связи с усилителем, выполняя условия обеспечения избирательности (берем типичные значения).
Lсв = (dэр - d) Rвх / 2 π fmin K 2 = (0,04 - 0,01) 1000 / 2 х 3,14 х 3,7 х 3,61 = 0,35 мкГн.
Коэффициент трансформации составит m = √ 0,35 / 13,47 = 0,16. Находим число витков катушки связи: 373 х 0,16 = 60 витков. Намотку антенны ведем проводом ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, катушку мотаем ПЭЛШО диаметром 0,12 мм.
Многих, наверное, интересует несколько вопросов. Например, назначение Со формул расчета переменного конденсатора. Автор вопрос стыдливо обходит, якобы начальная емкость контура. Трудолюбивые читатели просчитают резонансные частоты параллельного контура, в котором впаяна начальная емкость 30 пФ. Незначительно ошибемся, порекомендовав поместить рядом с переменным конденсатором подстроечный емкости 30 пФ. Ведется доводка цепи. Новичков интересует схема электрическая, куда войдет самодельная КВ антенна… Параллельный контур, сигнал с которого снимается трансформатором, образован намотанными катушками. Сердечник общий.
Готова самостоятельная КВ-антенна. Такую найдете в туристическом приемнике (сегодня популярны модели с динамо-машиной). Антенны КВ диапазона (а тем более СВ) были бы велики, если сделать конструкцию в виде типичного вибратора. Подобные конструкции не применяются портативной техникой. Простейшие КВ антенны занимают много места. Прием получше. Назначение КВ антенны улучшать качество сигнала. В квартире, лоджии. Рассказали, как сделать КВ антенну миниатюрных размеров. Вибраторы применяйте на даче, в поле, лесу, на открытой местности. Материал предоставлен конструкторским справочником. Книжка полна ошибок, а результат вроде получился сносный.
Даже старенькие учебники грешат пропущенными редакторами опечатками. Касается не одной отрасли радиоэлектроники.
Малогабаритные многовитковые рамочные антенны обычно используются как приемные. Гарри Лителл SMOVPO представил вариант такой антенны пригодной не только для приема, но и для передачи на диапазонах 80 и 160 метров.
Конструкция антенны показана на рисунке выше. Многовитковое полотно рамки изготовлено из 20 метров литцендрата диаметром 2 мм. К концам этой рамки подсоединен КПЕ 3…30 пФ, которым можно настраивать антенну в резонанс в диапазоне от 3,5 до 3,8 МГц. Ось КПЕ желательно снабдить верньером, т.к. рабочая полоса частот антенны всего 10 кГц.
Согласование антенны с 50-омным фидером выполняется с помощью петли связи в виде прямоугольного треугольника с катетами по 800 мм, выполненной из того же литцендрата, что и антенное полотно.
С таким согласователем автор добился КСВ на резонансной частоте не более 1,6. Петля связи соединяется с фидером с помощью кабельного соединителя (см. самый верхний рисунок). Полотно антенны и петля связи размещены на крестовидных распорках из дерева (можно использовать бамбук, ПВХ трубы и т.д.). Для работы на 160-метровом диапазоне параллельно КПЕ подпаивают высоковольтный конденсатор на 410 пФ (например, параллельно соединив 360 и 51 пФ).
Автор отмечает, что данная рамочная антенна не является высокоэффективной DX-антенной, но ее хорошо использовать как вторую антенну на маленьком балконе, на полевых днях или в отпуске, т.к. она легко собирается и в транспортном виде занимает мало места. Являясь магнитной антенной, она может использоваться как хорошая приемная антенна на нижних КВ-диапазонах, особенно в городских условиях, богатых электрическими помехами, а как передающая — она все же является компромиссом.
