Антенна Харченко: расчет и изготовление. Рамочная антенна Усилитель для 3 элементной рамочной антенны

Как известно, для приёмных рамочных антенн ("флагов") желательно применять антенный усилитель. При его изготовлении с уровнем шума и усилением проблем нет. Это сделать легко. Но такие антенны требуют от усилителя очень высокого коэффициента ослабления синфазной составляющей (КОСС или, по-английски, CMRR - от Common-Mode Rejection Ratio). Иначе такие помехи могут полностью "испортить" параметры антенны, что часто на практике и случается и служит основанием для мнения - работают такие антенны "так себе".

Проще всего достичь цели, сделав усилитель дифференциальным с большим КОСС. Причём нужен именно такой усилитель. Применение симметрирующего трансформатора с несимметричным усилителем хорошего результата не даст. Даже у лучших таких трансформаторов (речь идёт о высокоомных трансформаторах) коэффициент подавления синфазной составляющей на частотах 1,8 и 3,5 МГц (а приёмные антенны нужны в основном на любительских НЧ-диапазонах) редко превышает 40 дБ. А этого мало - в реальных условиях, по мнению автора, требуется минимум 50...60 дБ ослабления синфазной составляющей.

Такое подавление могут обеспечить дифференциальные усилители. Проще всего их собрать на интегральных микросхемах. Идея сделать дифференциальный усилитель на дискретных элементах разбивается о практическую невозможность подобрать компоненты с точностью 0,1...0,3 %.

Обычное выполнение дифференциального каскада на операционном усилителе такое подавление даёт, но имеет недостаток, что входные импедансы его входов получаются разными. От этого антенна теряет симметрию.

Решением, полностью устраивающим, является применение специализированного дифференциального усилителя AD8129. На частотах ниже 4 МГц он имеет КОСС 80(!) дБ, кроме того, у этой микросхемы два дифференциальных входа с равным и очень высоким (более 4 MOм) импедансом. Отдельным плюсом является то, что дифференциальные входы не используются для установки усиления, т. е. их не надо нагружать чем-либо дополнительно.

Принципиальная схема усилителя показана на рис. 1. При использовании усилителя с рамочной антенной не устанавливают варикапы VD1-VD4 и элементы цепи управления ими (R1, C1, R5, C9), а при использовании ферритовой магнитной антенны не устанавливают резистор R2.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя

Коэффициент усиления по напряжению (в данном случае он примерно равен 30) задаётся отношением сопротивления резисторов R7/R6. Эти резисторы никак не влияют на входной импеданс по рабочим входам (выводы 1 и 8 микросхемы DA1).

Для этой микросхемы необходим двухполярный источник питания. Обратите внимание, что в устройстве две разные "земли", и они не соединены напрямую между собой. Одна из них - это общий провод усилителя, адругая - оплётка коаксиального кабеля, соединяющего усилитель с приёмником (трансивером). Цепи L1C2C4 и L2C3C5 дополнительно фильтруют питание. Напряжение в средней точке ("землю усилителя") задаёт стабилизатор DA2. Питание на усилитель поступает по коаксиальному кабелю. Для дополнительной защиты от "грязи", которая может наводиться на оплётку кабеля, установлен развязывающий трансформатор T2. Он намотан в два провода на ферритовом НЧ-магнитопроводе так, чтобы индуктивность его обмоток была не меньше 1 мГн.

Выход усилителя через резистор R8 подключён к разделительному ВЧ-трансформатору T1, с малой межвитковой ёмкостью и отношением чисел витков обмоток 1:1. Этот трансформатор нужен для развязки по синфазному сигналу между общим проводом усилителя и оплёткой коаксиального кабеля. Резистор R8 задаёт выходное сопротивление усилителя (у самой микросхемы DA1 выходное сопротивление низкое).

Диоды VD7 и VD8 (любые кремниевые высокочастотные) защищают входные цепи приёмника. Дело в том, что микросхема DA1 может выдать выходной сигнал амплитудой до 5 В, что не для всех приёмников приемлемо. Конденсатор С7 - разделительный.

Элементы L3, С10 разделяют в "шеке" питание усилителя и вход приёмника.

Как уже упоминалось, выводы 1 и 8 микросхемы DA1 - это высокоомные дифференциальные входы. С ними надо решить три проблемы.

Во-первых, "привязать" их по постоянному току к общему проводу усилителя. Это делают резисторы R3, R4. Их сопротивление не очень важно (кроме как в случае работы с ферритовой магнитной антенной, см. ниже) - от 100 кОм до 1 MОм, но очень важна их идентичность. Эти резисторы надо подобрать с помощью цифрового мультиметра с отличием не более 0,1 % (лучше ещё меньше). Иначе они "перекосят" вход усилителя с соответствующим снижением КОСС.

Во-вторых, необходимо защитить входы при работе передатчика. Пара ВЧ-диодов VD5, VD6 с этим справляется.

В-третьих, подключить антенну и нужные ей элементы. Это зависит оттого, какая антенна будет использоваться.

Если это рамка, например "флаг", она подключается прямо к входам. Дополнительно устанавливают резистор R2 с сопротивлением, равным выходному сопротивлению рамки (обычно несколько сотен ом).

Если это ферритовая магнитная антенна, R2 не нужен, но устанавливают варикапы перестройки VD1 -VD4 и цепь управления ими из "шека" (R1R5C1C9). Кроме того, при работе с ферритовой магнитной антенной (МА) надо подумать над сопротивлением резисторов R3 и R4. Они определяют добротность контура антенны (конечно, помимо добротности самой катушки антенны). В зависимости от индуктивности, добротности МА и желаемой полосы пропускания (без перестройки) следует выбрать номиналы резисторов R3, R4.

На рис. 2 показан спектр в полосе 100 кГц на выходе описываемого усилителя при сопротивлении этих резисторов 390 кОм и подключённой ферритовой магнитной антенной, намотанной на стержне диаметром 8 мм и длиной 100 мм с магнитной проницаемостью 400. Приём происходит на диапазоне 160 метров. Антенна находится внутри помещения, поэтому, кроме полезных сигналов, видно ещё и множество помех.

Рис. 2. Спектр в полосе 100 кГц на выходе усилителя

На выходе уровень эфирного шума на частоте резонанса МА 93 дБм (вертикальная шкала на рисунке - в дБм), т. е. 5 мкВ, что примерно соответствует уровню шума полноразмерной антенны. Если надо изменить усиление, это выполняют подбором резисторов R7/R6. Микросхема AD8129 может обеспечить на низкочастотных КВ-диапазонах усиление до 100 раз.

Применение усилителя позволяет разместить антенну вдали от местных источников помех и тем самым улучшить качество приёма.

Дата публикации: 04.04.2016

Мнения читателей

• Алексей / 08.02.2017 - 15:08
  Печатку где-бы раздобыть...

22. Размеры и исполнение многоэлементных рамочных антенн.

При изготовлении многоэлементных антенн следует стремиться к возможной оптимизации их параметров. Для двухэлементной антенны коэффициент усиления и КНД зависят как от расстояния между рефлектором и активным элементом, так и от размеров рефлектора. Как проверено на практике, оптимальный рефлектор для двухэлементной антенны должен быть на 5-6% длиннее ее активного элемента. Рефлектор можно выполнить сразу длиннее, а можно выполнить его и подстроечным (рис.78).

Первоначально рефлектор и вибратор выполняют одинаковых размеров, затем изменением длины рефлектора путем перемещения перемычки, настраивают антенну по максимальному усилению или по максимальному ослаблению заднего лепестка – эти настройки несколько не совпадают.

Усиление антенны в большой мере зависит от расстояния между рефлектором и вибратором (рис.79). Как видно из этого графика, приведенного во многих источниках (л.22.1, л.22.2), оптимальное усиление двухэлементной антенны будет при расстоянии вибратор-рефлектор 0,175l . Но антенна будет эффективно работать и при расстоянии, равном от 0,05 до 0,25 длины волны.

Это дает возможность создания таких антенн, как G4ZU и других, укороченных и удлиненных направленных рамочных антенн. Это может быть очень удобно при недостатке места, при размещении рамок вибратора и рефлектора на уже установленных мачтах или каких-либо других опорах.

Отношение излучения вперед/назад двухэлементной антенны может составлять по теории не менее 26 дБ, хотя на практике эта величина бывает ниже и обычно достигает около 24 дБ для квадратов, выполненных на каркасе из изоляционного материала, и может быть не лучше 20-22 дБ для антенны, в конструкции которой задействованы металлические несущие элементы. Металл внутри рамок поглощает и переотражает электромагнитную энергию, что ухудшает характеристики антенны.

К ухудшению характеристик рамочных антенн ведет размещение нескольких антенн на одной траверсе. А если еще используется питание всех рамок через один кабель, то добиться отношения излучения вперед/назад лучше 20 дБ вряд ли удастся. Здесь можно попытаться использовать поляризационное разделение внутренних рамок (л.22.1), но в этом случае коаксиальный кабель, идущий от неиспользуемой в данный момент рамки, необходимо нагружать на какую-либо переменную реактивность – катушку или конденсатор или их систему, и согласовывать эту антенну по минимуму влияния на рабочую.

Как было сказано выше, добавление лишнего директора повышает коэффициент усиления двухэлементной антенны примерно на 2 дБ, а 3-х и более элементной антенны примерно на 1 дБ. График расстояния оптимального расположения директора относительно рефлектора почти совпадает с графиком, приведенным на рис.79, с той лишь разницей, что максимум усиления будет на расстоянии, равном 0,2 длины волны. Периметр директора трехэлементной антенны должен быть на 2,5-3 % длиннее; для четырех и более элементной антенны рефлектор длиннее на 2,5-3 %, а директоры короче на 2 % активной рамки.

Таблицы оптимальных размеров рамочных многоэлементных антенн приведены на рис.81. Конечно, можно жестко не придерживаться расстояния между вибраторами, имея в виду рис.79, следует также помнить, что лучше всего выполнять пассивные элементы антенны подстроечными. Это дает возможность точно настроить антенну по максимуму коэффициента усиления в реальных условиях.

Иногда используют упрощенные пассивные элементы, выполненные в виде диполей (рис.80).

Рамка при использовании таких диполей будет иметь меньшее усиление и больший уровень заднего излучения, чем при использовании пассивных рамочных элементов. Следует правильно размещать пассивные диполи для реальной рамочной антенны, имеющей преобладающую вертикальную или горизонтальную поляризацию. В общем случае, при питании перпендикулярно горизонтальной стороне поляризация будет горизонтальной, при питании перпендикулярно вертикальной стороне поляризация будет вертикальной. Следует также учитывать, что было сказано выше о поляризации рамок с низким подвесом. Размеры диполей для рефлектора и директоров должны быть вдвое меньше периметра соответствующей пассивной рамки. Желательно также и для диполей предусмотреть возможность регулировки их размеров.

Возможно использование и других резонансных элементов в качестве пассивных элементов (рис.80).

23. Многоэлементные рамочные антенны с открытыми рамками.

Все, что касается закрытых рамочных многоэлементных антенн относительно размеров их пассивных элементов и расстояния между ними, верно и для открытых рамочных антенн.

Для получения размеров открытой рамочной антенны необходимо все размеры пассивных и активных элементов умножить на два. Входное сопротивление такой антенны также будет достаточно велико, и для ее питания и симметрирования необходимо использовать все методы, описанные для согласования выше.

Усиление открытой рамочной антенны будет выше закрытой примерно на 2-3 дБ. При использовании для ее питания двухпроводной линии и согласующего устройства, такую антенну можно согласовать в более широком диапазоне частот, чем закрытую рамочную антенну.

Но в то же время такая антенна требует большего расхода материалов по сравнению с закрытой рамочной антенной и больше места для её установки.

24. Двухэлементная антенна G4ZU.

Эта антенна (л. 24. 1. рис.82) имеет ещё одно название - “птичья клетка”, за её внешний вид. Но по позывному впервые предложившего её радиолюбителя, её также называют “квадратная антенна G4ZU”.

Как видно из рисунка, здесь центры рефлектора и излучателя находятся на очень близком расстояние друг от друга – на практике получается 50-20 см, в зависимости от диапазона. За счёт этого неоптимального расположения такая антенна имеет реальный коэффициент усиления – около 6-7 дБ, и ослабление заднего лепестка около 20 дБ.

Для этой антенны требуется всего лишь одна мачта, более того, верхние части антенны (на рис.82 обозначены “О”) имеют нулевой потенциал и, следовательно, могут быть заземлены, что ещё более упрощает конструкцию антенны. При проектировании G4ZU на НЧ диапазоны мачта делается немного выше квадратов и используется для крепления оттяжек (рис. 83). Часто внутри квадратов на НЧ диапазоны помещают квадраты и для ВЧ диапазонов. Можно использовать для этих целей не только квадраты, но и другие рамки: UA1ZAS (л. 24.2) рекомендует использовать дельты для построения G4ZU. Периметр рамок должен соответствовать указанному ранее для двухэлементных антенн. Желательна возможность подстройки рефлектора. Поскольку средняя точка G4ZU заземлена, изменять направление излучения системы можно коммутацией шлейфа и подключения настроечной линией рефлектора (л. 24.3).

Схема такой антенны показана на рис.84. С помощью реле к одной рамке подключают кабель питания, а к другой – удлиняющую линию, и можно менять направление излучения антенны на 360° фиксированно через 90° . Эта антенна должна находиться по возможности в свободном от посторонних предметов пространстве, чтобы исключить их влияние на работу антенны, которое будет проявляться в ее рассимметрировании, и, следовательно, длина настроечного шлейфа будет неоптимальной для каждой из ее сторон излучения.

На принципе питания через симметричное гамма-согласование основана конструкция антенны HB9CV (л.24.1). В ней заземлены уже все точки, имеющие минимум напряжения (рис.85). Эту антенну часто выполняют с уменьшенным расстоянием между вибраторами (рис.86). Коэффициент усиления такой антенны еще меньше, чем G4ZU, и составляет 5-6 дБ. Размеры рефлектора и излучателя соответствуют указанным для многоэлементных антенн, хотя лучше сделать рефлектор с возможностью подстройки его длины.

Антенну G4ZU лучше всего питать 75-омным кабелем (хотя, с некоторым ухудшением ее работы, подойдет и 50-омный), приняв самые серьезные меры по его симметрированию. Можно питать и через симметричное гамма согласование, описанное здесь ранее. Размещать антенну следует как можно выше над землей.

25. Расположение рамочных антенн относительно других предметов.

Рамочные антенны излучают как вертикально, так и горизонтально поляризованную волну. В зависимости от того, какая из них преобладает, выбирают место установки антенны. Крайне важно, чтобы в лепестке диаграммы направленности антенны не было предметов, реагирующих на преобладающую поляризованную составляющую ЭМВ, излучаемую антенной, или чтобы эти предметы находились на расстоянии не менее двух длин волны или, в крайнем случае, на расстоянии, равном половине периметра антенны. Посторонние предметы, переизлучая ЭМВ энергию, могут серьезно исказить диаграмму направленности антенны, вызвав провал в ее лепестке излучения. Особенно это касается многоэлементных антенн с узкой диаграммой направленности. В провале диаграммы направленности рамочной антенны посторонние проводящие предметы могут находиться на расстоянии не менее четверти длины волны работы антенны. В принципе возможно размещение внутри рамки какой-либо малогабаритной антенны – магнитной рамки или штыря, хотя это и несколько ухудшит параметры обоих антенн. Для растяжек рамочных антенн желательно использовать неметаллические оттяжки – синтетическую негниющую веревку, толстую рыболовную леску. Металлические оттяжки могут стать причиной TVI при плохой фильтрации сигнала передатчика и вообще при больших уровнях сигнала, подводимого к антенне.

Рамочные антенны менее капризны в установке, чем дипольные антенны, и допускают свою установку в таких условиях – малая высота подвеса и большая насыщенность мешающими предметами территории их установки – когда установка диполя неэффективна. Это происходит потому, что дипольная антенна разомкнута, и даже небольшое количество проводящих предметов может изменить емкость концов диполя, и, следовательно, изменить его резонансную частоту. Рамочная антенна замкнута, разомкнутая же рамочная антенна является “квазизамкнутой” – т.е. ведет себя как закрытая рамка по отношению к различным дестабилизирующим предметам. Это позволяет подходить к размещению рамочных антенн менее строго, чем в случае дипольных и штыревых антенн.

26. Влияние атмосферных воздействий на рамочную антенну.

Рамочные антенны, особенно открытые, являются одними из самых опасных антенн с точки зрения статического электричества. Вследствие своих значительных линейных размеров и обычно более высокого расположения относительно других антенн, они являются целью для удара молнии и собирателем статического электричества. Это особенно заметно в предгрозовой и грозовой период, а также в сухую зимнюю погоду. Антенна при работе на прием дает много QRM. Если же антенну изолировать от электротехнической “земли”, т.е. вынуть кабель из разъема, то статический заряд, накопленный антенной, выразится в искрах, и довольно значительных, проскакивающих между оплеткой коаксиала и “землей”. Чтобы этого не происходило, необходимо заземлять оплетку коаксиала, и лучше, если это будет сделано на крыше. На крыше оплетку коаксиала следует заземлять через резистор 10-100 кОм мощностью 2 Вт либо через ВЧ-дроссель. Это предотвратит дополнительное рассимметрирование антенны. Хорошим методом защиты антенны от статики является заземление точки полотна нулевого потенциала на мачте размещения антенны. Безопасными антенными являются антенны типа G4ZU, полотно которых заземлено на мачте.

Особое внимание следует обратить на установку разомкнутых рамочных антенн. Для этого необходимо ознакомиться с л.26.1. Открытый незаземленный ус рамки может явиться причиной выхода из строя выходных транзисторов передатчика. Накопленный заряд (он накапливается в погонной емкости коаксиала) может разрушить верхний изолятор, если оплетка кабеля не будет заземлена. Иногда возникает периодический пробой этого изолятора, который может выражаться в сильных QRM приему, и даже может стать причиной TVI.

ЛИТЕРАТУРА.

Беньковский З., Липинский Э.: Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. М., Радио и связь,1983.

В.Швыдкий (UH8CT): Антенна радиостанции UK8HAA; Радио № 7, 1972.

Г.Болотов, С.Жемайтис: Многодиапазонный вариант рамочной антенны; Радио № 2, 1989 г.

К.Сепп, А.Снесарев: КВ антенны “квадрат”; Радио № 6, 7, 1978 г.

J.L. Dietrich WAORDX: Loops and dipoles; A Comparative analisis QST, sept. 1985.

Рамка с 50-омным питанием; КВ-журнал № 1, 1992.

Г.З.Айзенберг и др.: Коротковолновые антенны. М.; Радио и связь, 1985.

И. Подгорный (UC2AGL): Антенный тюнер; Радиолюбитель № 1, 1991.

Г.И. Атабеков: Линейные электрические цепи., М., Энергия, 1978.

Ротхаммель К.: Антенны.; М.; Энергия, 1978.

Антенна “Мини квадрат”; (“За рубежом”, QST № 8, 1973), Радио № 10, 1973.

А. Голицин (UA9UR): Антенна для низкочастотных диапазонов; Радио № 2, 1973.

С. Бунимович: Малогабаритная квадратная антенна; Радио № 4, 1968.

Квадрат на 14 МГц; (“За рубежом”, RADCOM № 10, 1976), Радио № 4, 1977.

Е.Барановский, Э.Тумаркин: Диапазонная рамочная антенна; Радио № 6, 1969.

Антенна на 180-250 МГц; (“За рубежом”, Radioamateur № 12, 1959), Радио № 3, 1960.

К.Харченко: Проводники с укорочением в антеннах; Радио № 8, 1979.

К.Харченко: За зоной уверенного приема. Зигзагообразные антенны. Радио № 3, 1961. Телевизионные антенны; Радио № 4, 1961. Двойные зигзагообразные антенны; Радио № 8,1961.

К.Каллемаа (UR2BU): Ультракоротковолновые антенны; Радио № 8,1973.

К. Харченко: Еще раз о зигзагообразных антеннах; Радио № 11, 1962.

К Харченко: Высокоэффективные антенны на 430 МГц; Радио № 4, 1966.

К. Харченко: Широкополосная телевизионная антенна; Радио № 10, 1967.

Ю. Кондратьев: Антенна двойной треугольник; Радио № 2, 1974.

А. Новиков (UA0CAS), А. Бабин (UA0LAQ): Антенна с переключаемой диаграммой направленности; Радио № 6, 1974.

Глава 4. Ромбические антенны

Ромбическая антенна является дальнейшим развитием антенны Бевереджа. Читатель, внимательно прочитавший главу о них, понимает, что антенне Бевереджа присущи свои недостатки. Это – малый КПД, сильное влияние земли. Всё это устранено в ромбической антенне. Ромбическая антенна, как и антенна Бевереджа является антенной бегущей волны. В дальнейшем будем ее называть “Р.А”.

1. Переход от антенны Бевереджа к Р.А.

Относительно высокие характеристики антенны Бевереджа (или антенны бегущей волны-АБВ) при минимальных затратах на ее изготовление, послужили причиной попыток ее использования и в УКВ - диапазоне. Но УКВ антенны должны быть приподняты над землей для повышения дальности связи.

Простое поднятие АБВ над землей приводит к тому, что провод, который ранее был “земляным”, тоже начинает излучать (рис.1). КПД антенны в таком случае должен увеличиться примерно вдвое.

Приподняв антенну Бевереджа над землей, мы получили разные высоты под проводниками h 1 и h 2 . Такое расположение дает нам рассимметрирование антенны и искажение ее диаграммы направленности. Очевидный путь исправления такого положения – параллельное расположение проводников относительно земли (рис.2).

Чем выше над землей будет поднята антенна, тем меньше будет влияние земли на работу антенны. На практике доказано, что высота подвеса около длины волны уже почти полностью исключает влияние земли. Значит, подняв антенну, мы еще более увеличим ее КПД. Но то, что возможно на УКВ, в диапазоне КВ и СВ не всегда возможно, поэтому в этих диапазонах волн Р.А. подвешивается на той высоте, которую можно реально обеспечить для эффективной работы антенной системы.

Очевидно, что, выполнив антенну точно по рис.2, мы получим точки перегиба, где будет резко меняться волновое сопротивление антенны. Это может вызвать повышенный КСВ.

Но для увеличения интенсивности излучения ЭМВ необходимо увеличивать расстояние d между проводами полотна антенны. Из этого логически вытекает построение ромбической антенны как показано на рис.3. Это антенна, поднятая над землей на значительную высоту и образующая ромб. Она имеет коэффициент усиления и КПД гораздо выше антенны Бевереджа.

Исходя из реальных условий, которые обычно существуют при установке радиолюбительских антенн, ниже рассмотрим два варианта выполнения ромбических антенн – оптимальный и неоптимальный.

2. Неоптимальная ромбическая антенна.

Неоптимальная ромбическая антенна – это антенна, сторона ромба которой меньше половины длины волны и высота подвеса меньше четверти длины волны.

Скорее всего, именно такую антенну Вы сможете использовать на 160 и 80 метров. Входное сопротивление такой антенны все равно будет равно примерно 600 Ом. Неоптимальность ее заключается в том, что она будет иметь КПД около 10-20%, т.е. почти 80% мощности передатчика будет рассеиваться на нагрузочном резисторе. Угол излучения ЭМВ в вертикальной плоскости будет более 45° . В то же время эта антенна будет иметь подавление заднего лепестка не менее 10 децибел. Являясь неоптимальной, Р.А. на 160 и 80 метров эта антенна работает все равно эффективнее подвешенных на такой же высоте диполей, которые и необходимо настраивать и низких штырей, имеющих КПД в этих диапазонах на порядок ниже, чем Р.А.

Поэтому, если Вы имеете достаточное количество провода и подходящие точки опоры, то можно смело ставить Р.А. (рис.5), которая не нуждается в настройке и работает во всех любительских диапазонах. При переходе к верхним диапазонам неоптимальная антенна станет оптимальной.

3. Оптимальная Р.А.

Приведу данные расчета оптимальной Р.А. (1).

В такой антенне высота подвеса равна длине волны, сторона L равна 4 длинам волн, а угол b равен 120° (рис.3). Антенна с этими данными имеет подавление заднего лепестка не менее 20 децибел, угол излучения к горизонту в вертикальной плоскости не более 15° . Рекомендуемое сопротивление нагрузки составляет около 400 Ом. КПД такой антенны может достигать 90 %. При переходе к меньшим длинам волн характеристики антенны почти не меняются.

Понятно, что антенна для десятиметрового диапазона со стороной L длиной 40 метров и высотой подвеса равной высоте пятиэтажного дома 20 метров будет неоптимальной на 160 и 80 метров, но иметь уже очень хорошие параметры на 40- и 20-метровом диапазоне и превос-ходные параметры на остальных верхних диапазонах.

4. КПД, мощность.

На рис.4 показан рассчитанный мной КПД для ромбической антенны, приведенной на рис.3.

Поскольку в Р.А. существует режим бегущей волны и, вследствие этого, возможно ее оптимальное согласование с кабелем, она может выдержать большие мощности, подводимые к ней. Например, при выполнении такой антенны из провода диаметром 4-6 мм, она может выдержать мощность, подводимую к ней в 600-800 киловатт. Необходимо лишь так выбрать нагрузку, чтобы она выдержала мощность, рассеиваемую на ней. Для повышения КПД Р.А. Б.В. Брауде предложил ромбическую антенну с плавной трансформацией сопротивления. Формула для КПД АБВ (см. раздел “Антенна Бевереджа”), верна и для Р.А. Из нее видно, что еще один путь к повышению КПД антенны- это уменьшение сопротивления нагрузки. Но для подавления заднего лепестка необходимо согласование волнового сопротивления Р.А. с нагрузочным, а при больших расстояниях между проводами полотна волновое сопротивление равно около 600 Ом. В антенне Б.В. Брауде волновое сопротивление плавно трансформируется от высокого значения к низкому (рис.6).

Благодаря этому на конце нагрузки волновое сопротивление получается низким, уменьшается и среднее сопротивление антенны. Уменьшение сопротивления антенны, кроме увеличения ее КПД, позволяет также увеличить и КПД согласующих устройств. Недостатком такой антенны является то, что ее можно использовать только для работы в одном направлении.

Рекомендации по выбору и размещению нагрузки приведены в главе, посвященной антенне Бевереджа. Но в антенне Бевереджа нагрузка легко доступна, а в Р.А. она может быть труднодоступной при расположении ее прямо у полотна антенны. Для обеспечения доступа нагрузка и трансформатор подключаются к Р.А. через двухпроводную открытую линию (рис.7). Это необходимо потому, что в Р.А. возможно повреждение, как нагрузки, так и трансформатора и при прямом ударе молнии в антенну и при чрезмерной мощности, подводимой к Р.А. на ее неоптимальных частотах.

5. Диаграммы направленности Р.А.

Упрощенный график диаграммы направленностей в вертикальной плоскости для Р.А., показанной на рис.3, приведен на рис.8. Подробные графики диаграммы направленности для различных типов Р.А. приведены в Л.1.

В Р.А. с длиной L более 4 длин волн, на которых она работает, будут присутствовать боковые лепестки большой интенсивности (рис.9). Если радиолюбители могут с ними примириться, то для профессиональной связи они могут быть “лишними”.

Для борьбы с ними применяется двойная ромбическая антенна, предложенная Г.Айзенбергом. Такая антенна состоит из двух ромбических антенн, смещенных примерно на 0,25 L в горизонтальной плоскости относительно малой оси ромба и на 0,1 L в вертикальной плоскости (рис.10). При таком выполнении Р.А. боковые лепестки одной антенны попадают в минимум другой. При этом задние лепестки вычитающие, а передние складывающие. В результате этого уровень задних лепестков снижается, а передних возрастает. КПД двойной антенны несколько выше, чем одиночной.

В любительских условиях, двойную Р.А. выполнять нецелесообразно. Для переключения диаграммы направленности “вперед-назад” можно использовать способы, приведенные в главе об антенне Бевереджа.

6. Суррогатные ромбические антенны.

Если невозможно использовать ромб, поднятый на одинаковую высоту, для полотна Р.А., то можно использовать и суррогатные Р.А. Необходимо лишь, чтобы минимальная высота подвеса сторон Р.А. была не менее одного метра, на концах питания и нагрузки антенна “сходилась”, а в середине расширялась. Тупой угол b (рис.3) не должен превышать 120°. Примеры суррогатных антенн приведены на рис.11.

Антенны на рис.11а даже иногда используются и в профессиональной связи. Конечно, КПД и диаграмма направленности суррогатных Р.А. будут хуже, чем КПД и диаграмма направленности классической Р.А. Но, если невозможно установить нормальную Р.А., можно вполне обойтись и суррогатной.

7. Грозозащита Р.А.

Ромбические антенны вследствие своих значительных размеров и большой высоты подвеса сильно подвержены статическому электричеству и прямому попаданию молнии в полотно антенны. При использовании коаксиала для питания РА через трансформатор, накопленный антенной статический заряд может прожечь трансформатор и повредить радиоаппаратуру. Для снятия статического заряда используются обычные меры – заземление полотна антенны через резистор сопротивлением 10-50 КОм и мощностью свыше 5 Ватт на надежную электротехническую “землю”. При прямом попадании молнии такой резистор может сгореть. Для защиты резистора от перенапряжения в антенне используют разрядники (рис.12).

Простейший самодельный разрядник – это подстроечный конденсатор марки КПВ с немного введенными внутрь пластинами и зазором между ними около 0,5-1мм. Его необходимо защищать от влаги.

8. Влияние на работу Р.А. посторонних предметов.

Если посторонние предметы находятся на расстоянии более метра от полотна Р.А., можно не обращать на них внимание. Они исказят Д.Н. антенны, но на ее входное сопротивление, а значит, на согласование с линией питания повлияют мало.

Проблема в том, что сама Р.А. излучает интенсивную ЭМВ, имеющую как вертикальную, так и горизонтальную составляющую.

Между проводами полотна антенны существует сильное электромагнитное поле. Вследствие этого ромбическая антенна наведет значительные токи в вертикальных и горизонтальных проводах, расположенных внутри нее и на большом удалении от нее. Это может стать причиной TVI и радиопомех. Избавиться от них практически невозможно. Посторонняя антенна, находящаяся внутри полотна Р.А. будет работать плохо. Это относится ко всем типам антенн – и к штыревым, и к дипольным, и к рамочным. Лишь в одном случае можно не обращать внимание на внешнюю Р.А. – если расстояние от внутренней антенны до полотна Р.А. не менее длины волны, на которой работает внутренняя антенна. Можно попытаться уменьшить влияние внешней Р.А. на внутреннюю антенну путем подключения к фидеру питания Р.А. емкости, индуктивности и комбинации того и другого, так как это рекомендовалось в главе, посвященной магнитным антеннам.

РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Указатель описаний

Библиографический указатель

Вы хотите собрать радиоприемник или несложный телевизор. Ваш друг, опытный радиолюбитель, интересуется электромузы­кальными инструментами. А Ваш сын увлекается радиоспортом и ему нужна схема радиоприемника для «охоты на лис».

ВНЕШНЯЯ АНТЕННА ДМВ ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Качество приема телевизионных сигналов зависит от множества причин. В условиях города неизбежно взаимодействие основной волны телесигнала и отраженных волн. При прямой видимости между принимающей антенной и передающей антенной в точку приема приходит основная волна и волны отраженные от земли, площадей, улиц, крыш зданий.

Большой современный город для радиоволн представляет собой, образно говоря, нагромождение “зеркал” и “’экранов”, которыми являются мосты, заводские трубы, высоковольтные линии. Высотные здания подобно пассивному ретранслятору переизлучают волны, распостроняющиеся от передающей антенны. Характер распространения радиоволн очень сложен даже вблизи передатчика. В радиотени препятствий происходит прием ослабленного полезного сигнала, отраженные сигналы, шумы и помехи становятся более заметными. В мокрых стенах домов, в мокрых деревьях сигнал ослабляется сильнее. Максимальное ослабление сигнала, принимаемого антенной, расположенной в радиотени деревьев происходит летом. Сложение и вычитание основной и отраженных радиоволн приводит к усилению одних телевизионных сигналов и ослаблению других.

Рамочные антенны в этих условиях дают хорошие результаты благодаря ослаблению приема по боковым и обратному направлениях, они менее подвержены влиянию электрических помех и, в частности, помех от зажигания двигателей внутреннего сгорания.
При дальнем приеме телевидения наиболее устойчивое изображение дают рамочные антенны, одна из которых описана в данной статье.

Параметры антенны

Диапазон частот принимаемых сигналов, МГц……530 – 780
Основной принимаемый телевизионный канал ….38
Диапазон принимаемых телевизионных каналов…30 – 57
Поляризация принимаемых сигналов………горизонтальная

Из большого разнообразия рамочных антенн для диапазона ДМВ часто изготавливают антенну «тройной квадрат» . Как быть если усиление тройного квадрата недостаточно, а другие конструкции антенн для интересующего диапазона телевизионных каналов не подходят? При этом совершенно негде взять достаточное количество алюминиевых трубок требуемого диаметра и специфический крепеж, нет возможности собрать и установить антенну, размеры которой измеряются в метрах. Может применить антенный усилитель, который будет усиливать основную волну телесигнала вместе с отраженными волнами, принятыми антенной? Решением этой задачи стало объединение четырех тройных квадратов в антенную систему – фазированную решетку. Усиление антенны намного превосходит один тройной квадрат, а размеры вполне приемлемы. Размеры конструкции одного из четырех тройных квадратов показаны на рисунке.

Для изготовления тройного квадрата потребуется стальная оцинкованная проволока диаметром 3 мм. Оцинкованной называется проволока, имеющая оловянное покрытие. Такая проволока легче покрывается припоем и не ржавеет на открытом воздухе. На изготовление одного тройного квадрата требуется 2 метра проволоки. Отрезок проволоки не должен иметь резких изгибов, вмятин, царапин, ржавчины и других дефектов. Перед изготовлением антенны проволочная заготовка тщательно протирается с использованием растворителя. Проволока сгибается в соответствии с рисунком, показывающим конструкцию тройного квадрата. Стыки проволоки вверху квадратов пропаиваются. Участки проволоки в местах стыков покрываются флюсом, приготовленным из соляной кислоты путем травления цинком. Паяльником мощностью сорок ватт, а лучше шестьдесят ватт участки покрываются легкоплавким припоем, настолько насколько позволяет мощность паяльника. Затем стыки стягиваются одним-двумя витками луженой медной проволоки диаметром 0,6-1 миллиметр и пропаиваются еще раз. Окончательно стыки хорошо пропаиваются над горелкой газовой плиты, используя припой и канифоль. Оставшуюся канифоль удаляют с получившейся конструкции и смываются растворителем. Место спая должно быть хорошо покрыто оловом, обеспечивая надежный контакт и механическую прочность. Тройные квадраты нельзя красить или покрывать лаком.

Перед объединением тройных квадратов в фазированную решетку, каждый нужно проверить и настроить. Проверка и настройка проводится в помещении. К тройному квадрату подключается телевизионный коаксиальный кабель волновым сопротивлением 75 Ом как изображено на рисунке. Изображение на экране телевизора при настройке антенны в помещении может быть черно-белым с очень большим количеством шумов.

Настройка тройного квадрата выполняется ориентируясь по наименьшему количеству шумов на экране телевизора. Если один тройной квадрат не дает цветного изображения – не беда, при объединении в фазированную решетку качество изображения значительно повысится. Соединив тройной квадрат с антенным входом телевизора необходимо найти точку припаивания кабеля к нижней вертикальной части конструкции антенны, перемещая точку подсоединения по вертикали. При перемещении подключения центральная жила кабеля и экран кабеля должны быть подключены на одном уровне. В одних экземплярах тройного квадрата наилучшее изображение на экране телевизора можно получить, припаивая кабель почти у замыкающего горизонтального участка в самом низу антенны, в других экземплярах как показано на рисунке в третьих экземплярах по середине. У каждого тройного квадрата своя оптимальная точка подключения кабеля. После окончания настройки и проверки тройных квадратов важно не перепутать точки подключения кабелей.

Для получения хорошего качества работы антенны следует изготовить 6-8 тройных квадратов, из которых отобрать четыре дающие наилучшие результаты.

Тройные квадраты, представляющие собой элементы фазированной решетки, соединяются коаксиальным кабелем. Основа конструкции антенны деревянный каркас. Длина вертикальных отрезков кабеля, соединяющих два тройных квадрата, подбирается экспериментально. Точно определить длину отрезков кабеля заранее невозможно из-за отличий параметров различных типов кабеля и непредсказуемых свойств изготовленных тройных квадратов.

Два тройных квадрата закрепляются обматыванием полихлорвиниловой трубкой на одном вертикальном элементе каркаса, представляющем собой деревянный брусок. Поочередно к тройным квадратам подсоединяются одинаковые отрезки кабеля длиной 220, 240, 260,280, 300 миллиметров каждый. Противоположные концы отрезков кабеля соединяются экран-экран и жила-жила и соединяются с кабелем, идущим к антенному входу телевизора. По наилучшему качеству изображения выбирается длина вертикальных отрезков кабеля, соединяющих два тройных квадрата. Основной вклад в настройку вносит длина отрезков кабеля по сравнению с расстоянием между тройными квадратами. При настройке можно сокращать или увеличивать расстояние между тройными квадратами, но большого эффекта это не даст, поэтому расстояния на рисунке конструкции между тройными квадратами не приводятся. Изображение на экране телевизора должно быть лучше, чем при приеме на один тройной квадрат.

Каркас временно собирается из четырех деревянных брусков, скрепленных между собой веревкой. На каркас устанавливается четыре тройных квадрата, соединенные вертикальными отрезками кабеля. Длина двух одинаковых горизонтальных отрезков кабеля, соединяющих вертикальные отрезки с кабелем, проложенным к антенному входу телевизора, уточняется экспериментально. Для окончательной настройки поочередно припаиваются два одинаковых горизонтальных отрезка длиной 130, 150, 170 или 190 миллиметров.

Для окончательного изготовления каркаса потребуются четыре деревянных бруска толщиной 8-11 миллиметров, шириной 60-70 миллиметров, длинной 520 миллиметров и три деревянных бруска той же толщины и ширины длинной 490 миллиметров. Торцы брусков покрываются эпоксидной смолой и высушиваются в течении пяти дней, затем вся поверхность брусков покрывается эпоксидной смолой и высушивается пять дней. После покрытия эпоксидной смолой деревянные бруски красятся нитрокраской не мене двух раз. Перед установкой тройных квадратов и отрезков кабелей, объединяющих тройные квадраты в фазированную решетку, собирается первая часть каркаса из двух вертикальных и двух горизонтальных брусков. Соприкасающиеся поверхности брусков промазываются эпоксидной смолой, соединяются шурупами и высушиваются не мене трех дней. После высыхания эпоксидной смолы два шурупа соединяющие верхний горизонтальный брусок с вертикальными брусками выкручиваются. Четыре шурупа закрепляющие центральный горизонтальный брусок остаются.

На деревянный каркас устанавливаются тройные квадраты, соединенные отрезками коаксиального кабеля. Тройные квадраты прикрепляются к каркасу несколькими витками полихлорвиниловой трубки. К антенне припаивается кабель, идущий к телевизору требуемой длины.

Для правильной фазировки антенной системы центральные проводники и экраны отрезков коаксиального кабеля подключают к тройным квадратам в соответствии со схемой фазировки. Конец кабеля, подключенный к антенне, заключается в полихлорвиниловую трубку диаметром 10-12 миллиметров длинной около трех метров для защиты антенного кабеля от погодных воздействий. Полихлорвиниловая трубка и кабель закрепляются нитью на горизонтальном бруске. Пайка экрана и центральной жилы отрезков кабелей изолируются друг от друга с помощью изоленты. Поверх установленных тройных квадратов и кабелей устанавливаются два вертикальных бруска, поверх них по центру один горизонтальный.

Детали каркаса соединяются винтами диаметром 6 миллиметров. При установке винтов используются отверстия, оставшиеся после выкручивания шурупов, соединяющих верхний горизонтальный брусок с вертикальными брусками. Отрезки коаксиального кабеля и части тройных квадратов оказываются заключенными внутри деревянной конструкции, надежно защищающей точки пайки от погодных воздействий.

Промежутки между брусками с боков и торцов герметизируются, используя строительный герметик “жидкие гвозди”.

Антенна устанавливается на мачту с помощь хомутов, соответствующих диаметру трубы. Через отверстия в горизонтальных брусках проходят винты. Антенна закрепляется в двух точках. При ослаблении винтов хомутов можно точно сориентировать антенну на передатчик.

Оцинкованную проволоку, хомут крепления на трубу, эпоксидную смолу, краску можно приобрести в магазине стройматериалов. Коаксиальный телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом следует выбирать с центральной жилой из меди и двойным экраном, состоящим из фольги и оплетки из медных жил. Наилучшие результаты можно получить при использовании кабеля наибольшего диаметра с возможно большим количеством жил в экранной оплетке.

Расстояния между элементами фазированной решетки, размеры тройного квадрата и длина отрезков кабелей выбраны путем многочисленных экспериментов, с целью обеспечить прием возможно большего количества телевизионных каналов и в тоже время минимально возможные габариты, уменьшающие массу антенны и облегчающие установку. Прием на антенну возможен через препятствие из близко расположенных деревьев. Антенна имеет низкую парусность. Благодаря расположению кабелей внутри деревянного герметизированного каркаса обеспечен длительный срок службы и защита от влияния погодных факторов. Качество принимаемого изображения не зависит от времени года и времени суток.

Денисов Платон Константинович, г. Симферополь
Скачать: ВНЕШНЯЯ АНТЕННА ДМВ ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ, «тройной квадрат»
В случае обнаружения "битых" ссылок - Вы можете оставить комментарий, и ссылки будут восстановлены в ближайшее время.

В тех конкретных условиях приема телевизионных передач, когда простейшие антенны или трехэлементная антенна типа ’’Волновой канал”не могут обеспечить получение на экране телевизора удовлетворительного качества изображения, можно рекомендовать двухэлементную рамочную антенну, которая иначе называется обычно антенной ’’Двойной квадрат”.

Рамочные антенны сочетают повышенный коэффициент, усиления с простотой конструкции и отсутствием необходимости настройки при сравнительно узкой полосе пропускания. Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обладают таким дополнительным преимуществом, как частотная избирательность.

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 слабого сигнала.

Дело в том, что нередки случаи, когда необходимо обеспечить прием слабого сигнала от 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, транзистор или микросхему), приводит к перекрестной модуляции.сигнала этой помехой. В последующих каскадах избавиться от этой помехи в приемнике уже невозможно. Поэтому ослабление такой помехи, за счет частотной избирательности антенны имеет очень важное значение.

Наибольшее распространение получили двухэлементные рамочные антенны, хотя Иногда используют также и трехэлементные рамочные антенны. Впервые предложил использовать эти антенны для приема телевидения советский энтузиаст дальнего приема С.К. Сотников.

Его первая статья с описанием двухэлементных рамочных антенн была помещена в журнале ’’Радио”, 1959 г., №, 4, с. 31-32. Многочисленные эксперименты радиолюбителей подтвердили их эффективность. Антенны с числом рамок более трех не используют по тем же самым причинам, по которым нецелесообразно применение многоэлементных антенн ’’Волновой канал”: необходимость тщательной настройки, без которой параметры антенны от увеличения числа элементов не улучшаются.

Двухэлементная рамочная антенна показана на рис. 1. Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки наполняют из металлической трубки диаметром 10...20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8...15 мм для антенн 6-12-го каналов.

Рис. 1. Двухэлементная рамочная антенна.

Как и при изготовлении других антенн, металл может быть любым, но предпочтительнее медь или латунь. Верхняя стрела соединяет сереДины обеих рамок, а нижняя стрела изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из гетинаксам текстолита или оргстекла толщиной 6...8 мм и размерами 30 x60 мм. К этой же пластине крепятся концы вибраторной рамки винтами с гайками, для чего концы рамки можно расплющить.

Стрелы могут быть выполнены металлическими или из изоляционного материала - текстолита или винипласта. В этом случае специально соединять рамки между собой 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 одна относительно другой так, чтобы их воображаемые! центры (точки пересечения диагоналей квадратов) находились на горизонтальной прямой, направленной на передатчик. Крепление антенны к мачте производится в центре тяжести.

Фидер подключается к концам вибраторной рамки с помощью четвертьволнового короткозамкнутого симметрирующего шлейфа из того же кабеля, что и фидер. Шлейф и фидер должны подходить к антенне вертикально снизу, расстояние между ними должно быть постоянным по всей, длине шлейфа, для чего можно предусмотреть распорки из гетинакса.

Можно также закрепить фидер и шлейф на изоляционной пластине, к которой крепятся нижняя стрела и концы вибраторной рамки, изготовив ее в виде буквы Т. При этом в пластине сверлят небольшие отверстия, а фидер и шлейф привязывают к ней капроновой леской. Использовать металлические элементы их крепления нежелательно.

Для обеспечения жесткости можно выполнить шлейф из двух металлических трубок, соединенных верхними концами с концами вибраторной рамки. В этом случае фидер 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.

По данным С.К. Сотникова, коэффициент усиления двухэлементной рамочной антенны, выполненной по рекомендованным им размерам, составляет 8...9 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 2.5.. .2.8 раз по сравнению с напряжением сигнала на выходе полуволнового вибратора. Входное сопротивление этой антенны находится в пределах 70.. .80 Ом.

Размеры двухэлементной рамочной антенны, рекомендованные С.К. Сотниковым для любого из 12 метровых телевизионных каналов, приведены в табл. 1.

Таблица 1. Размеры двухэлементных рамочных антенн метровых волн, мм.

Номер канала	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
В	1450	1220	930	840	770	410	390	370	360	345	330	320
Р	1630	1370	1050	950	870	460	440	420	405	390	375	360
А	900	760	580	530	480	250	240	230	220	210	210	200
Н	4500	3800	2900	2600	2400	1280	1230	1180	1130	1090	1050	1000
Ш	1500	1260	970	880	800	430	410	390	375	360	350	335
Т	1000	840	640	580	530	280	270	260	250	240	230	220

В своей книге "Антенны любительских радиостанций" (М.: ДОСААФ, 1962) В.П., Шейко приводит другие размеры двухэлементных рамочных антенн, которые можно вычислить по следующим формулам:

где ляюда - это длина волны канала изображения лямбда_и или средняя длина волны, принимаемого частотного канала лямбда_с, которые приведены в табл. 1Л. Остальные размеры антенны берутся такими же, как указано в табл. 1. Для антенны таких размеров В.П.

Шейко указывает, что коэффициент усиления составляет 9... 11 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 2,8...3,5 раз по сравнению с напряжением сигнала на выходе полуволнового вибратора. Входное сопротивление такой антенны около 100 Ом.

Исходя из приведенных значений коэффициента усиления, можно сделать вывод о том, что по усилению, двухэлементная рамочная антенна эквивалентна пятиэлементной антенне "Волновой канал" или немного эффективнее ее, но имеет меньшие габариты и лишена ее недостатков, так как не нуждается в настройке, хорошо согласуется с фидером и обладает хорошей повторяемостью параметров.

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 "Волновой канал".

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 же всего двух элементов, взаимодействующих в каждом этаже, обеспечивает стабильность параметров антенны и их независимость от, естественных разбросов в размерах. Благодаря этому отпадает необходимость индивидуальной настройки каждой антенны и обеспечивается хорошее согласование ее с фидером.

В качестве наружной антенны можно также использовать трехэлементную рамочную антенну, аналогичную показанной на рис. 2. Отличие наружной антенны от комнатной лишь в том, что ее рамки для большей прочности должны быть выполнены из металлической трубки или прутка диаметром 6... 10 мм, а стрелы и пластина изолятора - более толстыми.

Рис. 2. Трехэлементная рамочная антенна.

Остальные размеры для антенны дециметрового диапазона волн должны соответствовать указанным в табл. 2. В связи с тем, что полоса пропускания антенны в дециметровом диапазоне охватывает сразу несколько частотных каналов, размеры даются не для одного канала, а для группы каналов, соседних по частоте.

Таблица 2. Размеры дециметровой рамочной антенны.

Каналы	Д	В	Р	А	Б	Н	Ш	Т
21-26	134	158	193	67	98	580	152	300
27-32	122	144	176	61	89	530	139	274
33-40	110	131	160	55	80	475	126	248
41-49	99	117	143	50	72	430	112	220
50-58	89	105	129	45	65	390	102	200
59-68	81	96	113	41	59	350.	92	181
69-80	73	86	106	37	53	315	83	164

Трехэлементную рамочную антенну также можно использовать в диапазонах метровых волн. Размеры такой- антенны для любого из 12 частотных каналов приведены в табл. 3.

Таблица 3. Размеры трехэлементных рамочных антенн метровых волн, мм.

Номер канала	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Д	1255	1060	825	750	688	370	354	340	325	312	300	290
В	1485	1260	975	890	812	438	418	400	385	370	357	345
Р	1810	1530	1190	1080	990	532	510	488	470	450	435	420
А	630	532	412	375	345	185	177	170	163	157	150	145
Б	915	775	600	545	500	270	258	246	237	228	220	210
Н	5600	4600	3600	3200	3000	1680	1600	1500	1450	1400	1350	1300
Ш	1500	1260	970	880	800	430	410	390	375	360	350	335
Т	1000	840	640	580	530	280	270	260	250	240	230	220

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.

Как отмечалось, коэффициент усиления трехэлементной рамочной антенны указанных размеров по данным В.П. Шейко составляет 14...15 дБ, что значительно превышает коэффициент усиления многоэлементных антенн "Волновой канал".

Для сравнения напомним, что коэффициент усиления семиэлементной антенны "Волновой канал" равен 10 дБ, одиннадцатиэлементной - 12 дБ, шестнадцатиэлементной - 13,5 дБ. Причем эти значения соответствуют точно настроенным антеннам.

При изготовлении же антенн "Волновой канал" в любительских условиях без их тщательной настройки указанные значения коэффициентов усиления в лучшем случае следует уменьшить на 3 дБ. Если учесть, что трехэлементная рамочная антенна не нуждается в настройке, ее преимущества очевидны.

Большой коэффициент усиления рамочных антенн указывает на достаточно малую ширину лепестка диаграммы направленности. Поэтому такие антенны необходимо ориентировать на передатчик более тщательно. Можно рекомендовать следующий способ. Регулятором контрастности телевизора установить минимальную контрастность, при которой еще сохраняется синхронизация.

Затем подстроить соответствующими регуляторами частоты строчной и кадровой разверток и вновь уменьшить контрастность до срыва синхронизации. После этого скорректировать ориентировку антенны до восстановления синхронизации.

Можно вновь уменьшить контрастность и подориентировать антенну. На равнинной местности, как правило, достаточно ориентировать антенну только по азимуту при сохранении горизонтального положения ее оси. В условиях же 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 переизлучателем.

Двухэлементную антенну можно использовать на расстоянии до передатчика, примерно равном 70 % расстояния прямой видимости, а трехэлементную - вплоть до границы прямой видимости, конечно, при достаточной мощности передатчика. Если же принимается сигнал от передатчика малой мощности и даже в ближней части зоны прямой видимости, полуволновый вибратор или трехэлементная антенна "Волновой канал" не обеспечивает хорошего приема, двухэлементная рамочная антенна (а тем более трехэлементная рамочная антенна) позволит достичь увеличения уровня сигнала на входе телевизора.

Иногда либо из-за удаленности от передатчика, либо из-за недостаточной мощности этого передатчика контрастность изображения на экране телевизора оказывается недостаточной, а на экране цветного телевизора получается только чернобелое изображение и получить цветное изображение не удается. В этих случаях использование рамочных антенн также позволяет получить хороший эффект.

Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. - 100 и одна конструкция антенн.

Добавив еще одну рамку к антенне "тройной квадрат" получим четырех-элементную рамочную антенну. Коэффициент усиления такой конструкции станет еще выше.

Вместе с увеличением коэффициента усиления антенны сужается диаграмма направленности и для получения хорошего результата ее надо очень точно направлять на телецентр. Также увеличиваются резонансные свойства антенны. За счет усложнения конструкции она лучше принимает расчетный канал и хуже соседние.

Такую конструкцию рекомендуется применять для приема одного мультиплекса (в тех регионах, где второго нет) или двух мультиплексов, расположенных на близких каналах. Если два мультиплекса разнесены более, чем на 6 каналов - хорошего результата не получится.

Печатать

Для изготовления применяется медный провод, или трубка диаметром 2 ... 5 мм. Крепить конструкцию принято к диэлектрическому шесту, расположенному вплотную к коаксиальному кабелю (по рисунку).

Если у вас все заработало, пожалуйста, поучаствуйте в нашем опросе .

Если вам интересно, как управлять телевизором и приставкой с помощью одного пульта, посмотрите этот материал.

Комментарии:

Алексей 16.01.2017 11:43

Мне интересно, зачем нужно было добавлять дополнительные рамки, кода С. К. Сотников предлагал для усиления использовать сдвоенные антенны или даже бок из четырех соединенных особым образом? Или блоки из 2х и 4х - слабее тройной или 4х-элементной антенн?

Admin 16.01.2017 11:43

Решетки из двух или четырех 3-х элементных антенн дадут большее усиление, чем одна 4-х элементная антенна. Однако технически проще добавить еще одну рамку, чем изготавливать несколько антенн, разносить их на строго определенное расстояние друг от друга и делать сложные согласующие устройства из кусочков радиочастотного кабеля. Хотя на вкус и цвет...

Сергей 14.07.2017 16:39

Сделал такую для первого мультиплекса. материал - медная трубка из старого холодильника 5мм. 18,5 км до вышки, село находится в низине. На всеобщее удивление - все поймало 10 каналов тв + 3 радио. На невысоком шесте (у основания крыши)и без усилителей. спасибо большое!

Слава 10.08.2017 10:12

И снова здравствуйте! Вчера достал 3 м нужной проволоки - теперь голова болит, что лучше 3-х (230 см) или 4-х (280 см) рамочная антенна? Напоминаю: мультиплексы 24 и 30, до телебашни 50 км. А где-нибудь есть данные по зависимости эффективности от количества рамок? Причем не только в разрезе усиления, но и проблем с настройкой и т.п.

Admin 10.08.2017 10:50

Слава, для Ваших данных на два мультиплекса лучше 3-х рамочная антенна. Она более широкополосная. Настраивать антенны (подбирать расстояния между квадратами) - никогда не приходилось. Все работало сразу. (В моем случае максимум было 64 км. до вышки.) Только настройка ориентации на вышку по уровню сигнала. По усилению в тексте данные есть.

Даниил 23.08.2017 11:55

Здравствуйте! Хочу уточнить, в схеме под черным проводом есть медный провод, или они разъедены?

Admin 23.08.2017 20:45

Даниил, черное - изоляция коаксиального кабеля, под ней алюминиевая или медная оплетка, под ней изоляция, под ней центральная жила. Смотрите раздел по кабелям.

Viktor 04.09.2017 10:11

Объясните по подробнее о соединении кабеля с согласующим кстройством.

Admin 04.09.2017 10:35

Viktor, а что именно не понятно? Центральная жила кабеля припаивается слева по картинке в точку соединения среднего квадрата и прямоугольника согласующего устройства, оплетка - в аналогичную точку справа. Кабель стяжками крепится к правой части согл. устройства.

Viktor 13.09.2017 13:00

Я так понимаю Согласующее устройство - это короткозамкнутая петля между концами среднего квадрата.Просто правая сторона СУ закрыта кабелем на рисунке.

Admin 13.09.2017 13:10

Да, Viktor, Вы все правильно поняли.

Алексей 16.09.2017 23:07

Паял паял я ее тормоза дикие были:)) в итоге сделал Z антенну все заработало, думал чем навороченнее тем круче но не так:)) вышка рядом километра 2

admin 17.09.2017 18:11

Алексей, человеку комфортно жить при температуре +23 градуса. При -33 и при +45 ему не комфортно. Также и для любого приемного устройства (телевизора или приставки) существует диапазон допустимого входного сигнала. При слишком низкой мощности на антенном входе телевизора он не в состоянии усилить сигнал, а при слишком высокой - он перегрузится и также не сможет работать. Это у Вас и получилось.

Виктор 02.10.2017 13:15

По конструкции антенны: Если смотреть спереди (или ссзади) на антенну, то как должны быть расположены квадраты? Один в другом или верхние стороны квадрата на одной линии? Из рисенка не совсем ясно.

Admin 02.10.2017 13:45

Виктор, верхние стороны квадрата на одной линии.

Виктор 11.10.2017 13:09

По конструкции антенны: Ввиду сложности выгибания всех колен из цельного куска медного провода (трудно выдерживать идеальные размеры и плоскости) возможно ли изготовить каждый квадрат по-отдельности, а затем расположить квадраты, скажем, на диэлектрической пластиковой трубке (пластине и т.п.)?

Admin 11.10.2017 13:11

Виктор, раньше я почти так и делал: брал кусок медной проволоки в качестве направляющей и к ней припаивал отдельные квадраты. Получалось хорошо. Относительно диэлектрической трубки - в теории должно работать, однако у автора антенны все-таки металлическая направляющая.

роман 20.10.2017 14:11

какую лучше антену посоветуете изготовить четверной квадрат или антену туркина расстояние до вышки 115км

Admin 20.10.2017 14:26

роман, попробуйте Туркина.

klistrod 29.10.2017 19:32

Может где то есть расчет на 6-элементный квадрат?

Андрей 03.11.2017 15:12

Admin, добрый день! На подскажите, почему рамочная антенна очень хорошо работает в Дециметровом диапазоне, и показывает плохие результаты в диапазоне 3G? Пробовал ее с роутером, разницы в уровне сигнала большой нет, что с антенной, что без нее примерно одинаково. Спасибо за Ваш сайт.

Admin 03.11.2017 15:14

Андрей, причин может быть множество: во-первых на частотах 3G очень большое затухание в кабеле, поэтому надо использовать только очень качественный кабель и длина его должна быть минимальной (2 - 4 метра). Во вторых - в 3G диапазоне частоты приема и передачи сильно разнесены. Поэтому 4-х элементная рамочная антенна слишком узкополосна. Можно отрезать от нее самую маленькую рамку. Я собирал 3-х элементную рамочную антенну на еще более высокие частоты - wi-fi 2.4GGz. Кабель взял от планшета длиной 10 см. Получил очень хорошие результаты. Посмотрите на этом сайте про кабели. В третьих, возможно в месте установки антенны плохой прием - нужно экспериментировать с положением.

Андрей 03.11.2017 15:33

Кабель RG-58, 40см. Частоту взял 2000. Она чуть ближе к частоте передачи от роутера к базовой станции, чем к частоте приема. На подоконнике действительно сигнал слаботват. Четырехрамочная антенна дала усиление порядка 10 дб.

Михаил 08.11.2017 09:24

Пробил информационную блокаду своего загородного дома. Собрал антенну Туркина. Не заработала (оказалось был обрыв коаксиального кабеля). Не зная об этом, собрал тройной квадрат. И поймал 3 мультиплекса (30 каналов телевидения). И на тройной квадрат и на антенну Туркина. До Останкинской башни в Москве 29,5 км (пос. Абабурово, ранее Ленинский район Московской области). Высота поднятия антенн 3-4 метра. Без усилителя. Прямой видимости на башню нет. Загораживает лесной массив.Направил антенны поверх деревьев.

Андрей 13.11.2017 14:36

Admin, подскажите, пожалуйста, как лучше сложить два сигнала от двух антенн, направленных на разные вышки? При этом в одной антенне стоит усилитель SWA-9001. Посмотрел в нете, в основном сумматоры МВ-ДМВ. Собрал шестиэлементную рамочную антенну, воткнул туда SWA-9001, в выходные буду пытаться поднять второй мультиплекс на 130км.

Гера 15.12.2017 19:48

А в самом низу нужно соединять оплетку с антенной? И можно ли такую антенну устанавливать в помещении?

admin 15.12.2017 22:20

Гера, вы имеете ввиду внизу петли? Да, можно соединить, а можно просто стяжками скрепить. Многие именно в помещении такие антенны и ставят. У кого-то на подставке на телевизоре такая антенна стоит, а у кого-то на чердаке.

Сергей 21.12.2017 21:17

Вот и я тоже затупил, сначала спаял, а потом стал сравнивать с рисунком и сделал визуальный вывод, что квадраты расположены по центральной оси. Подогнул под центральную ось, но всё таки решил спросить у вас как правильно. Но увидел ваш ответ на подобный вопрос. Я думаю, что нужно обозначить письменно расположение, тк нет доп. бокового рисунка.Пошёл обратно отгибать по верхним рёбрам.:)

Сергей В 05.01.2018 09:07

Подскажите, как лучше к данной антенне подключить усилитель?

admin 05.01.2018 21:37

Сергей В, если усилитель типа SWA (от польской антенны) с симметричным трансформаторным входом, то отрезаем симметрирующую петлю от антенны почти совсем, оставляем хвостики по 1 - 2 см. и их под винты входа усилителя. Если другой усилитель - ставим вразрез кабеля.

Георгий 08.01.2018 19:26

Правильно ли расположена петля? Мне представляется, что точка, куда подключается экран кабеля должна находиться в нулевом потенциале, то есть по оси антенны, а центральный проводник кабеля подключаться правее, ассиметрично, так как кабель сам асимметричный. Или это уже мелочи, которые мало влияут на общую картину. На рисунке к симметрично расположенной петле (по отношению к вибратору) подключен асимметричный кабель.

Admin 08.01.2018 19:29

Георгий, четвертьволновая петля расположена правильно. Во всех рамочных антеннах делается так.

Алексей 07.03.2018 20:53

Здравствуите! Собрал четырехэлементную рамочную антенну конкретно на 49 канал, работает с усилителем ремо BAS8104 вышка в 80км сигнала нет,высота установки антенны 6м, нахожусь в с.Обанино Куртамышского р-на Курганской бол.Направляю антенну на Курган, цель поймать второй мультиплекс, первый на 37 канале облавливается без проблем даже с антенной четко изготовленной на 49.Не могли бы вы посмотреть реально ли вообще принять сигнал на таком расстоянии (сам не совсем понимаю какие данные вводить в программу).

Admin 07.03.2018 22:18

Алексей, я просчитаю. Только сначала попробуйте без усилителя BAS8104. Некоторые отзывы с сайта магазина DNS-SHOP наводят на мысли, что лучше без него, чем с ним. А вот, что получается по рельефу:


Случай тяжелый, но не безнадежный. Скорее всего, шансы у Вас есть.

Алексей 08.03.2018 19:11

Пробовал и без усилителя результата нет. Что порекомендуете, объединить 2-3 рамочных антены или собрать Туркина. Можно-ли обойтись высотой установки антенны 6-7 метров. Возник вопрос об усилителе, в описаний DNS он монтируется как можно ближе к антенне, в инструкций производителя у самого ресивера (мой вариант как в инструкций). Пойманый сигнал с ближайшей вышки у усиливает уровень сигнала на 25 единиц по шкале уровня сигнала на телевизоре.

Admin 08.03.2018 19:11

Алексей, в моем понятии усилитель должен стоять ближе к антенне. Относительно высоты установки: только пробовать. Почитайте отзыв Николая от 28.01.2017 на антенну Туркина. У него была найдена точка - где есть прием. Смещение в любую сторону приводило к потере приема.

Ростислав 12.03.2018 15:36

Смастерил четырехрамочную антенну рассчитанную на 24 канал. Для приема второго мультиплекса из Останкино. До Останкино более 90 км. Результата 90-100мощ-ть и 70-100кач-во добился, разместив за антенной рефлектор из ненужной матрицы от ноутбука. Другие Рефлекторы такого эффекта не дали. Антенна стоит внутри дома и идеально ловит местный 1й мультиплекс за счет близости станции. И 2й мультплекс из Москвы под который была сделана. Пробовал удалять/припаивать 4ю (наименьшую) рамку антенны. Без нее прием хуже.

Ирек 23.04.2018 15:56

Здравствуйте. Хотел уточнить, размеры указаны до краев провода или до центров сечений?

Admin 23.04.2018 15:59

Ирек, до центров сечений.

Ирек 23.04.2018 16:46

Спасибо за быстрый ответ. Еще один вопрос. Имеет значение, к какой стороне припаивать оплетку слева или справа?

Admin 23.04.2018 17:44

Ирек, оплетка припаивается с той стороны, с которой спускается кабель. Можно расположить кабель слева и оплетку припаять слева, а можно справа, как на рисунке.

Эдя 30.04.2018 09:52

А из коаксиального кабеля её смастерить можно???

Admin 30.04.2018 10:06

Эдя, коаксиальный кабель не обладает достаточной жесткостью, чтобы держать форму. Аккуратно сделать из него не получится.

NIKOLAI 10.05.2018 14:31

Согнуто, спаяно, испытано за 30 минут. Четверной квадрат. До вышки 6 км, прямую видимость загораживает лес. На даче в комнате. Всё работает, спасибо за сайт. До этого была покупная комнатная антенна, замучился направлять. Кабель паял в двух точках.

Виктор 13.05.2018 21:43

Спасибо! Собрал антенну для двух пакетов ТВК46 (674МГц) и ТВК57 (762 МГц). Растояние - 10,462 км. Пока работает только первый пакет, второй пакет подключат в будущем. Сделал антенну с расчетом на будущее. Уровень сигнала показал около 33%. Качество сигнала - 96-100%. Спасибо за информацию!

Санч 03.06.2018 20:45

Собирал из алюминия, проволоки оставалось, собрал на 6 рамок))) выбрал эту антенну т.к. пошире диапазоном, между каналами 1го и 2-го мультиплекса разброс - 36 и 51 соответственно.причем, место низкое и в сторону вышки сплошной лес. Окна как назло не на телецентр. Вышка где-то в 32 км,но мощная 5 кВт. Принимает 100/100 прямо из квартиры 2 этаж, главное, чтобы смотрела в сторону окна, ориентированого ближе к вышке. Спасибо админ,форум помог разобраться. Способ хорош, не нужно направляющих

Владимир 08.01.2019 02:39

Добрый день, подскажите пожалуйста: вышка находится в городе (менее 1 км) от моего дома (4 этаж), окна комнаты выходят в противоположную от вышки сторону, по этому направлению через 18 км другой город, в котором тоже находится вышка. Обе вышки вещают на 26 и 46 канале. Я добился качества сигнала 80-85% для 26 канала и 68-70% для 46 на антенне из двух пивных банок (z-антенна ловит около 70%), но мне не ясно, какую из вышек я ловлю. Подскажите, что лучше использовать?

Admin 08.01.2019 10:54

Владимир, посчитайте "тройной квадрат" на 40-й канал, я думаю, должно помочь.

Юрий 21.01.2019 17:56

А вывод такой: Никаких вами приведенных цифр в плане усиления двойных, тройных, четверных, да хоть гирлянду вешай из квадратов, НЕТ и близко. Эти антенны подходят только для таких как владимир, у которых киловатные передатчики в окно смотрят с расстояния километр, пишу так потому что затыкался прыгать по лестнице когда настраивал, а за то что сколько потратил сил и времени выдерживая точные размеры ваших квадратов... Хочется плюнуть и растоптать. ЛАПША ваши расчеты

Admin 21.01.2019 21:18

Наконец-то! Первый очень негативный отзыв за последние два года. Причем Юрий не написал ничего конкретного: ни населенного пункта, где ставил антенну, ни на какую вышку он рассчитывал, ни номера канала, на который считал антенну, ни марки используемого кабеля, ни слова о том, позволяет ли его оборудование принимать сигналы стандарта DVB-T2...

Максим 20.03.2019 21:36

Добрый день, спасибо Admin! Ваши ответы помогают избежать многих вопросов еще до того как они появятся))) Живу в Коломне вышка находится в Егорьевском р-не на расстоянии около 25 км, мультиплексы первый канал 53, второй канал 56, собрал данную антенну на 55 канал, высота установки антенны примерно 5 метров. Все работает превосходно, по шкале на ТВ уровень сигнала ~ 80% качество ~ 70% на обоих каналах. Собирал антенну из дюралевой полосы 10х2 мм