В Си-Би диапазоне наибольшее распространение получили антенны с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что Си-Би радиостанции широко используются для связи с подвижными объектами, а на автомобиле весьма сложно разместить эффективную антенну горизонтальной поляризации. По той же причине в качестве базовых выбираются антенны с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, одинаково хорошо работающие в любом направлении.
GP с длиной l/4
Наиболее широкое применение в этой группе получили антенны типа "Ground Plane" или сокращенно — "GP", показанные на рис. 10.2.
Антенна имеет штыревую конструкцию, удобную для размещения как на крыше здания, так и на автомобиле. Она проста и, в то же время, достаточно эффективна. Длина штырей (l/4) для работы в диапазоне 27 МГц зависит от диаметра трубок и указана в табл.1
Таблица 1. Длина элементов антенны GP
Для нормальной работы антенны она снабжается тремя противовесами, которые можно выполнить из трубки или антенного канатика. Длина противовесов выбирается равной, или на 2,5% больше 2/4l. Для Си-Би диапазона можно принять ее равной 275 см. Входное сопротивление антенны зависит от угла между противовесами и мачтой: чем меньше этот угол (противовесы прижаты к мачте), тем больше сопротивление. Для получения входного сопротивления 50 Ом угол выбирается равным 30-45 градусов. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет максимум под углом 30 градусов к горизонту. Усиление антенны примерно равно усилению вертикального полуволнового диполя. Наилучшая работа обеспечивается при высоте мачты около 6 м.
Эта антенна наиболее широкополосна из всех вариантов GP. Если после установки минимум КСВ антенны оказывается несколько выше или ниже частоты 20 канала сетки С, длину штыря необходимо соответственно увеличить или уменьшить. После настройки антенны в резонанс минимума КСВ на средней частоте добиваются изменением угла установки противовесов.
Недостатком данной конструкции является отсутствие соединения штыря с мачтой, что требует дополнительных мер по грозозащите и защите от статического электричества. Наиболее простым способом защиты является использование короткозамкнутого шлейфа из кабеля длиной l/4, подключенного к фидеру с помощью тройника. Шлейф обеспечивает соединение центральной жилы фидера с заземленной оплеткой по постоянному току и не влияет на согласование антенны. Схема подключения шлейфа приведена на рис.3
Длина шлейфа рассчитывается с учетом коэффициента укорочения используемого кабеля и составляет около 2 м.
GP с длиной l/2
На рис. 10.4 приведена конструкция полуволновой антенны GP длиной l/2. По сравнению с вышеописанной антенной она имеет вдвое большую длину штыря, что предъявляет повышенные требования к обеспечению ветровой прочности конструкции. Антенна не нуждается в противовесах, роль которых выполняет мачта, а ее диаграмма направленности в вертикальной плоскости сильнее прижата к горизонту, что улучшает условия радиообмена с удаленными корреспондентами. Поскольку антенна имеет высокое входное сопротивление, кабель подключается к ней через согласующий высокочастотный трансформатор. Основание штыря соединяется с заземленной мачтой через согласующий трансформатор, что автоматически решает проблемы грозозащиты и статики. Усиление антенны по сравнению с полуволновым диполем составляет около 4 дБ.
Типовые данные согласующего трансформатора:
Диаметр каркаса — 30мм
Диаметр провода — (ПЭВ-2) 1мм
Число витков — 6
Отвод от 1.5 — витка
считая от (холодного) заземленного
вывода катушки
Кабель подключается центральной
жилой к отводу.
Полотно антенны подключается к "горячему"
выводу катушки.
GP с длиной 5/8l
Наиболее эффективной для дальних связей является GP длиной 5/8l. Ее конструкция показана на рис. 10.5. Она несколько длиннее полуволновой антенны, а кабель фидера подключается к согласующей индуктивности, расположенной в основании вибратора. Этот тип антенны требует использования не менее трех противовесов длиной (0,1-0,2)l, расположенных в горизонтальной плоскости. Антенны этого типа узкополоснее полуволновых, в связи с чем они требуют более тщательной настройки. Настройку на средней частоте обеспечивают как изменением длины штыря, так и регулировкой величины согласующей индуктивности. Нужное входное сопротивление достигается выбором точки подключения кабеля к согласующей катушке. Усиление этой антенны составляет 5-6 дБ, максимум диаграммы направленности расположен под углом 15 градусов к горизонту. Штырь этой конструкции также заземлен на мачту через согласующую катушку. Примерные данные согласующей катушки для волнового сопротивления кабеля 50 Ом:
диаметр каркаса — 18 мм,
диаметр провода — 1,5 мм,
число витков — 22,
шаг намотки -2,5 мм,
отвод — от 9-го витка,
считая от заземленного конца катушки.
Установка антенны на крыше может сильно влиять на ее характеристики. Общими рекомендациями являются следующие:
- основание антенны желательно располагать не ниже 3 м от плоскости крыши;
- вблизи от антенны не должно быть металлических предметов и конструкций (например телевизионных антенн, проводов и т. п.);
- устанавливать антенну желательно как можно выше;
- для нормальной работы станции ближайшая базовая Си-Би антенна не должна быть расположена ближе 200 м.
Эффективность работы антенны на передачу тем выше, чем меньше омические потери в ее элементах. Поэтому наилучшим материалом для элементов антенн являются медные трубки, однако приемлемым компромиссом можно считать применение алюминиевых (дюралевых) трубок (из-за высокого удельного веса и низкой прочности меди).
При необходимости расширения полосы частот диаметр трубок увеличивают, или используют трубки с ребристой наружной поверхностью. Поскольку ток, протекающий по штырю антенны, уменьшается к ее верхнему концу, диаметр верхней части штыря можно уменьшить без ухудшения ее параметров. Одним из наиболее простых средств расширения полосы частот длинных штыревых антенн является применение втулки с четырьмя усами длиной около 100 мм и диаметром 4-5 мм, закрепляемой в верхней части штыря (рис. 10.6). При этом резонансная частота антенны понижается и длину штыря придется несколько уменьшить. При работе антенны на передачу по ней протекают довольно большие токи, поэтому необходимо обеспечить очень хорошее соединение всех элементов между собой и позаботиться об их защите от коррозии.
В настоящее время в продаже имеются Си-Би антенны заводского изготовления (рис.10.7) как отечественные, так и импортные, легкие, изящно выполненные. Как свидетельствует опыт их эксплуатации, в соединениях элементов, которые осуществляются самонарезающими шурупами, под действием ветра достаточно быстро теряется электрический контакт. Более надежной является конструкция штырей со стяжными хомутами. Практически все варианты промышленных антенн требуют дополнительной герметизации, предотвращающей попадание воды внутрь трубок, на согласующие трансформаторы, катушки и заделку кабеля, что приводит к необратимым последствиям.
Рис. 10.8 Антенна GP без мачты
Если на крыше Вашего дома есть достаточно высокая лифтовая будка, телевизионная антенна или пристройка высотой больше 5 метров, то антенну GP можно установить, используя капроновый трос-растяжку (рис. 10.8) без мачты. Кроме капронового шнура и кабеля РК-50 потребуется еще 4 изолятора любого типа. Конец кабеля длиной 2,7 м освобождается от внешней изоляции и оплетки, оплетка расплетается и скручивается в 4 примерно одинаковые "косички". К ним присоединяются противовесы. Противовесы можно сделать из любого медного (в крайнем случае даже алюминиевого) провода, который прикручивается (или припаивается) к "косичкам". Длина противовесов должна быть 2,7 м. На концах противовесов закрепляются изоляторы, которые прикрепляются к проволочным или капроновым оттяжкам. Конец освобожденного от оплетки участка кабеля за полиэтиленовый изолятор прикрепляется к капроновому шнуру так, чтобы он не оторвался порывами ветра. Противовесы разводятся в стороны равномерно по кругу, оттяжки закрепляются на крыше (например, привязываются к кирпичам). Постарайтесь длину оттяжек подобрать так, чтобы между проводом противовеса и вертикалью был угол около 45°. Места соединений и место выхода кабеля из оплетки тщательно герметизируют пластилином, чтобы под оплетку не попала вода.
Эта антенна по своим характеристикам полностью соответствует классической антенне GP длиной l/4. Такую антенну очень удобно устанавливать в полевых условиях между двумя деревьями, нужно только заранее заготовить кабель и противовесы с оттяжками, а в качестве изоляторов на концах противовесов сгодятся даже короткие сухие палочки (см. рис. 10.9), т. к. на частоте 27 МГц это неплохой изолятор.
в Статьи 23.09.2015 0 49,762 Просмотров
Продолжая рубрику мастерская, появилась возможность дополнить ее самодельной двухдиапазонной коллинеарной УКВ антенной, аналог известной антенны Diamond-X200
Двухдиапазонная коллинеарная УКВ антенна Diamond X200, технические характеристики:
Электрическая длина: VHF 2×5/8, UHF 4×5/8
Импеданс: 50 Ом
Диапазон частот: 144/430 МГц
Поляризация: Вертикальная
Макс.мощность: 200 Вт
Усиление: 6.0 dB/8.0 dB
Ветровая нагрузка: 50 м/сек
Длина: 2.5 м
Вес: 1.2 кг
Длина противовесов: 0.52 м
Описание сборки антенны, любезно предоставлена группой наших радиолюбителей RA9YUH и R9YAF.
Часть 1. Предисловие
Итак: конструкция элементов в основном взята отсюда http://www.antentop.org/003/files/x200.003.pdf
Конструкция согласующей катушки L4 (по сути хитрый антенный тюнер) измерена на оригинальном даймонде.
Вот только в отличие от схемы уважаемого UA9CR, необходим конденсатор С2 м-у началом и концом катушки L4 без него настроить антенну одновременно в 2м и 70см не получится !
Часть 2. Конструкция
Итак элементы в моем исполнении:
Элементы и катушки L1, L3 сделаны из медного провода диаметром 2,5 мм
Катушка L2 из медного провода диаметром 1,5 мм на стеклопластиковом каркасе.
Каркас сохраняет длинну катушки и прочность конструкции. Катушка мотается на другом каркасе.
На концы катушки L2 припаяны к латунным втулкам. Во втулках фиксируются винтами элементы и есть некоторая свобода подстройки элементов по длинне.
L4 она же “краеугольный камень” всей конструкции мотается на каркасе диаметром 10 мм 6-6,2 витка.
Катушку нужно мотать свободно (чтобы ее можно было закручивать и раскручивать в процессе настройки).
Катушка намотана медным проводом диаметром 1,5 мм.
Каркас катушки выполнен из капролона (середина) и из латуни. Капролон запрессован в латунные втулки.
В нижнюю латунную втулку вкручивается антенный разъем. Центральная жила из разъема проходит сквозь капролоновую часть каркаса и выходит через отверстие.
Корпусом антенны является китайская стеклопластиковая удочка
Удочка отпилена по размеру а ее секции склеены. Нужно обратить внимание на то чтобы металлические кольца удочки не попадали на те места где расположены катушки!
Основание антенны выточено из сплава Д16Т.
В него вклеивается удочка, к нему прикручиваются противовесы 4 шт длинной 52 см (в моем случае из латунного прутка), вставляются все “потроха” антенны и втулка с разъемом фиксируется прижимным винтом.
Противовесы расположены под углом 115 градусов к оси антенны.
Само основание вставляется в четверть волновой стакан из нержавеющей трубы и фиксируется винтом.
Стакан крепится к мачте. К сожалению антенну на крыше не зафотал, лень было тащить туда фотик и был сильно ограничен во времени.
Колпачок антенны тоже выточен из “авиационного” сплава Д16Т
Еще немного фотографий
[su_custom_gallery source=”media: 2146,2147″ limit=”15″ link=”lightbox” target=”blank” w >Часть 3. Настройка
Некоторые радиолюбители пишут что настроить самому двухдиапазонную антенну очень сложно и практически невозможно. Так вот это все полная ерунда! Все возможно если соблюсти 2 условия:
1. Точность и качество изготовления.
Сделать такую антенну из гуано и соломы на коленке не получится! В настройках и так много переменных и если там еще будет разброд и шатание из-за качества изготовления, то шансы получить рабочее изделие стремятся к 0.
2. Не лениться настраивать.
К настройке нужно подойти тщательно, не лениться писать параметры на бумажку, сравнивать, выявлять зависимости.
Те радиолюбители, которые говорят “не мучийся и купи готовое” просто ленивые и не хотят вникать.
Итак поехали!
Для настройки вместо конденсатора С1 впаиваем мелкий переменник такой чтобы поставить его на штатное место и чтобы он входил в корпус со всеми потрохами.
С2 делается из кусочка 2х стороннего текстолита и его емкость может меняться от 1 до 0,2 пФ. Делать его надо так, чтоб можно было подпиливать во время настройки.
Отводы от конденсаторов нужно располагать строго вдоль оси антенны.
Настройку антенны надо производить на открытой площадке чтобы в радиусе 5-10 м не было мешающих предметов.
Антенну расположить вертикально на высоте 1-2м.
В помещении настраивать антенну БЕСПОЛЕЗНО можно даже не терять время.
Проверять настройки только в полностью собранном виде т.к потроха катушки L4 образуют паразитные емкости с основанием антенны!
По этой же причине внутренности не должны болтаться в металлическом основании антенны.
Теперь что куда крутить.
Емкостью С1 сдвигаем всю антенну вверх или вниз по частоте в обоих диапазонах. С1 крутим очень чутко!
Если при разной емкости С1 получается настроить антенну на верхнем и нижнем диапазоне, то надо перепаять отвод от 2го витка в сторону.
Если при настройке в диапазон на 2м на 70 см мы попадаем по частоте ниже нужного диапазона, то сдвигаем отвод ближе к верху катушки L4. Если попадаем выше, то наоборот сдвигаем ближе к низу катушки. Двигаем не на много на 1/6-1/8 витка.
Потом снова крутим С1 и пытаемся попасть в оба диапазона.
Если на одном из диапазонов настройка никак не получается (высокий КСВ), то меняем емкость С2.
Из-за паразитной емкости с основанием антенны, емкость С2 будет меньше чем 1пФ.
Подбираем опытным путем.
Замеряем КСВ не разных частотах в обоих диапазонах, смотрим где минимум, записываем, сравниваем результат, делаем вывод куда что подвигать, двигаем и снова замер.
Через несколько итераций можно добиться результата не хуже чем у заводских антенн. А если настроить очень тонко, то можно их и сильно превзойти.
Если настроить никак не получается, значит что-то не так в конструкции, например элементы не той длинны или фазосдвигающие катушки м-у элементами сделаны не правильно.
Если при разных настройках L4, C1, C2 получается настроить КСВ на том и другом диапазонах близким к 1, значит с элементами все нормально и крутим дальше настройки.
После настройки “переменник” С1 надо заменить на “постоянник”. Берем керамический конденсатор (например трубочку как на фото) и подпиливаем до нужной емкости. Место подпила потом замазываем лаком. Конденсатор надо на 500в! или около того. Иначе дунем 100вт и к нему придет пушистый зверек
У меня получилась примерно такая настройка:
На 2м во всем диапазоне КСВ не хуже 1,2. В наиболее “интересном” мне участке (145,2-145,8) КСВ = 1,05-1,07
На 70см 432-435 КСВ 1,05-1,1. На 70см у меня дмапазон немного сдвинут вверх чтобы захватить LPD.
В общем полученный результат не хуже заявленных характеристик аналогичных фирменных антенн.
Можно еще покрутить диаграмму направленности путем изменения длинн элементов и индуктивности фазосдвигающих катушек.
Но для этого надо радиочастотную “глухую комнату”.
У меня доступа к таковой нет, по этому сделал максимально близко к фирме и не трогаю
Если КСВ настраивается, значит сильно не накосячил
Для того чтобы собрать эту антенну нужно 4.5м алюминиевой проволоки диаметром 2.5мм, медный провод диаметром 1.2мм, 1.5мм и 4м пластиковой трубы диаметром 25мм.
Размеры указаны на рисунке. Катушки выполнены и закреплены на плоских текстолитовых каркасах по краям фольга оставлена и к ним припалены катушки. Согласующая катушка припаяна к корпусу разъёма. Текстолитовая пластинка одной стороной припаяна к центральному выводу разьёма, к противоположной стороне припаять другой вывод катушки. Конденсатор ёмкостью 5.6пф находится внутри катушки.
На фотографии катушки, которые я применяю. Элементы антенны крепятся при помощи электрических клеммников, которые можно приобрести в магазине. Клеммники из латуни нужно припаять к площадочкам к которым уже припаяны катушки.
Все элементы начиная с верхнего собираются и крепятся при помощи винтов, после этого вся антенна осторожно вставляется в пластиковую трубу. Чтобы избавится от эффекта погремушки можно использовать паралон, либо кусочки стеклотекстолита равным внутреннему диаметру пластиковой трубы.
Крепление к мачте осуществляется при помощи стакана высотой 50мм диаметр 25мм (для моего случая). На расстоянии 20мм, от верхнего края стакана, сверлятся три отверстия для противовесов диаметром 5мм. Длина противовесов 51см. Две шайбы на рисунке — это для варианта разборной походной антенны (2 по 2м).
Выражаю глубокую благодарность Олегу RW4PJD за предоставленную возможность снять размеры с его антенны. Вопросы прошу направлять по адресу Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Виктор Олейник (UA4PJT), Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Доработка f-23:
Небольшая поправка по настройке!
Сегодня настроил еше одну такую антенну! Супер! Вот описание.
1.Контура настраиваются в Резонанс на средние частоты 144.8Мгц-146.Мгц.
2.Входной контур L1- настроен на 145 Мгц.Так показал MFJ-269. Единственный совет припаяйте к постоянному конденсатору в 3пф парраллельно маленький -подстроечный от 2-25 пф.он поможет вам в дальнейшей настройке входного контура!
3.Сначала подпаиваем 1й- провод с запасом и настраеваем его длинну в врезонанс на 146 мгц(без Резонансных Катушек). Если резонас ушел то откусываем или добовляем длинну провода. Аналогичен и второй — (верхний Кусок провода)!
4.Теперь настроим Средний провод в резонанс на 145 мгц.
5.К каждому из кусков L2-L3-Подпаиваем платы с резонансными катушками.
6. Подключаем кабель и проверяем что и куда убежало. Если вниз по частоте (то намотаем в нижней части несколько витков на оправке 8мм) и таким образом подкорректируем нужную нам частоту и резонанс!
С помощью MFJ-269 данная конструкция была вогнана в резонанс на 145.5Мгц при ксв=1.0 RX=0 R=52Ом.
Удачи в повторении: UA9JAI SURGUT SERGE-73!
X-200 — это двухдиапазонная (144/430) колинеарная антенна с круговой диаграммой направленности и высоким коэффициентом усиления.
Первая такая антенна была изготовлена в конце 90х и даже до сих пор работает. X-200 in English here . Ниже представлена схема антенны:
Антенна изготовлена полностью (включая все катушки) из сплошного медного провода диаметром 2мм без промежуточных паек. Все катушки бескаркасные. Конденсатор С1 выполнен из отрезка коаксиального кабеля SAT-703 длиной 2см — он для возможности работы системы на 70см диапазоне. Конденсатор С2 — воздушный, подстроечный — им и производим настройку антенны.
Ну, с электрической частью все понятно — перейдем к технической реализации.
Силовую нагрузку нес деревянный черенок от лопаты (только несколько мощнее, чем в магазинах продают).
К нему на изоленту (сейчас вопрос можно решить красивее, безусловно) несильно (чтоб не пережать) приматывалась стеклопластиковая удочка, внутрь которой и помещалось все, что было намотано непосильным трудом, т.е. сама антенна, проложенная поролоновыми прокладками от дребезга со всеми катушками (кроме L4 и конденсаторов).
В черенке на 5см ниже катушки L4 перпендикулярно, но с разницей по высоте в 5мм было просверлено два сквозных отверстия — для будущих противовесов. Вставлялись и пропаивались противовесы. Схематично их крепление можно увидеть ниже:
Далее, в районе L4 и перемычки на противовесах устанавливался уголок с закрепленным разъемом SO-239 и к нему производилось крепление всех необходимых элементов.
В первую очередь, нужно настроить параллельный контур C1/L4 на среднюю частоту 70см диапазона — именно он позволяет питать всю конструкцию на этих частотах. Место отвода в L4 определяет коэффициент трансформации. Ну, если нечем проверить, то оставьте, как есть. Я тоже это ни разу не проверял, т.к. в то время и нечем было.
Я производил настройку лишь по показаниям КСВ-метра прямо в помещении, поместив антенну горизонтально. Высокие потолки позволяли это сделать. Настройка производится вращением ротора С2. Нужно отметить, что если не удается "сходу" получить нужные показатели по согласованию одновременно в обоих диапазонах, нужно подобрать отвод от катушки L4.
В итоге, я получил очень хорошие показатели по согласованию:
После настройки, сверху на узел согласования была надета пустая бутылка из-под "Спрайта", которая предохраняла все открытые части от влаги. Спустя 10 лет эта бутылка утратила свой зеленый цвет.
Практическая работа в эфире показала полную работоспособность системы, в т.ч. и в сравнении с фирменными продуктами. В связи с чем и повторялась эта конструкция неоднократно. Тем более, что коэффициент ее повторяемости очень высок при указанной технологии ее изготовления.
