Штыревые антенны укв диапазона

Настройка антенны на местности

Итак, вы купили антенну и подключили ее к кабелю и к телефону. Поднялись на высокую точку и приступили к настройке антенны. Разместите телефон так, чтобы был виден экран. Как уже говорилось, при настройке антенны с аппаратами Nokia лучше всего использовать функцию Netmonitor. В большинстве других телефонов можно ввести специальный код и открыть служебное меню, которое позволяет увидеть приемный уровень 6 — 8 частот, принимаемых телефоном в порядке убывания, номера частот, расстояние до базовой станции, процент ошибок в канале и др. (Описание многих сервисных меню см. на: www.3ton.com/gsm.) Если Netmonitor есть, будем ориентироваться по уровню сигнала в децибелах (напоминаем, что сигнал сильнее, когда значение уровня в децибелах меньше). Если он отсутствует, будем настраиваться по стандартной шкале сигнала.

Так как антенны базовых станций GSM 900 имеют вертикальную поляризацию, волновой канал следует размещать вертикально

При юстировке антенн обратите внимание на то, что приемный уровень сигнала, отображаемый в телефоне, изменяется с задержкой до нескольких секунд, поэтому антенну следует поворачивать медленно и дискретно. Если вам известно направление на ближайший город, начните с него

Медленно поворачивайте антенну по горизонту. Если сигнал найден, ваша задача найти направление, откуда сигнал приходит с максимальным уровнем. Если сигнала нет, медленно поворачивайте антенну по горизонту, пока он не появится. Помните, что каждый метр высоты установки антенны может оказаться решающим. Если сигнал не найден, попробуйте переместиться на несколько метров в сторону и поискать снова. Может быть, вам повезет.

Нежелательно использовать кабель между антенной и телефоном длиной более 30 м: в этом случаи практически весь сигнал теряется в кабеле.

Напоследок приведем размеры самодельной логопериодической антенны для диапазона 850 — 950 МГц (рис. 2). Размеры взяты с сайта www.atnn.ru. Программу для расчета антенны-волновой канал опять-таки можно найти на: www.3ton.com/gsm.

Параметры: коэффициент усиления — 8,3 дБ, волновое сопротивление — 60 Ом.

Рис. 2. Логопериодическая антенна

Особенности и типы антенн 433 Мгц

Эти устройства передают и принимают радиочастотный сигнал с частотой, установленной законодательством с учетом Международной системы правил. Каждый частотный диапазон применяется в различных видах устройств.

Частоты 433,075-434,775 используются в маломощных приспособлениях, например в автомобильной сигнализации, радиорозетках, системе освещения и даже кормушках для животных с дистанционным управлением. Диапазон имеет маркировку LPD. Это обозначение указано на передающем и принимающем устройствах. Максимально допустимая выходная мощность используемого оборудования — не более 10 мВт.

Применяются данные частоты и в небольших 8-канальных радиостанциях.

По конструкции антенны бывают следующих видов:

• штыревые;
• спиральные;
• в виде дорожек на печатной плате;
• рамочные.

Штыревые антенны обладают самыми хорошими характеристиками, однако зависят от внешних факторов — помех, солнечного излучения и т. п. Выполнены в виде отрезка проволоки, присоединенного к излучателю и коаксиальному кабелю. Распространение сигнала происходит по всей плоскости, расположенной перпендикулярно штырю. Часто такие устройства используют в радиопередатчиках и роутерах Wi-Fi. Характерным примером может служить прием телевизионного сигнала с помощью комнатного диполя с 2 штырями.

Несмотря на худшие приемно-передающие показатели, спиральная антенна имеет ряд достоинств и в некоторых случаях работает не хуже штыревой, т. к. более практична из-за небольших размеров.

Там, где не требуется большая мощность сигнала и высокая чувствительность, используется антенна в виде дорожки на печатной плате. Это устройства звуковой сигнализации в автомобилях, беспроводные звонки, карманное радио. Чтобы исключить влияние рук, длина дорожки должна быть на 15-20% меньше расчетной. Она зависит от типа диэлектрика и толщины платы.

Штыревая антенна 433 Мгц.

Часто рации комплектуются укороченными антеннами. У них невысокие качество и дальность связи. Самостоятельное изготовление внешнего передающего устройства улучшает эти параметры.

Антенна из провода: самая легкая сборка для телевизора

Принимать цифровой сигнал на телевизор в зоне до 30 км можно на простое проволочное одинарное или двойное кольцо из медной проволоки, взятой отрезком электропроводки 2,5 мм кв.

Показываю технологию его сборки из двух колец. Если вас заинтересует упрощенный вариант, то второй элемент не монтируйте.

Протяженность окружности кольца должна соответствовать длине волны ТВ сигнала передатчика. В моем примере это 48 см. Откусываю два отрезка провода: L1 и L2 с запасом по сантиметру для соединения концов.

Сгибаю будущие вибраторы кольцами, а концы их зачищаю. На коротком отрезке делаю маленькие колечки для подключения второй заготовки.

Вставляю один вибратор в другой, колечки обжимаю пассатижами.

Показываю этот процесс в большем масштабе.

Подготавливаю конец коаксиального кабеля к подключению снятием изоляции.

Скручиваю все концы.

Пропаиваю места соединения паяльником.

Получилась вот такая простая антенна из провода, состоящая из двух колец.

Ориентировать ее надо стороной длинной проволоки к передатчику. Кольца можно выгнуть формой шестиугольника. Тогда они займут более устойчивое положение.

Фотографией ниже просто показываю принцип: придания особой точности размеров геометрической фигуре не занимался. Сделайте лучше для себя.

Антенна из провода собрана. Включаем ее в работу и проверяем качество принимаемого сигнала на телевизоре.

Придать декоративные свойства конструкции поможет любая мягкая игрушка. Располагать эту антенну надо около телевизора или ресивера. Превышать длину коаксиального кабеля более полуметра нежелательно.

На сборку подобной конструкции нужно потратить менее 10 минут, никаких трудностей она не представляет, как и предыдущая схема, а работа ее происходит за счет собранной петли.

Как присоединять антенну к первому контуру приёмника?

Наиболее простым способом присоединения антенны к приёмнику является непосредственная связь с первым контуром приёмника (а). Этот способ обеспечивает наибольшую громкость приёма, но при таком присоединении антенны ёмкость её оказывается приключённой параллельно ёмкости контура, вследствие чего перекрытие первым контуром диапазона волн значительно уменьшается по сравнению с другими контурами приёмника.

Это чрезвычайно затрудняет соединение конденсаторов на одной оси и приводит к необходимости устраивать отдельный переключатель диапазонов для антенного контура.

Кроме того, смена антенны или её изменение будет сильно сказываться на перекрытии первого контура. Поэтому в приёмниках всегда делается ослабленная связь с антенной, при которой указанные выше недостатки устраняются. Наиболее распространённым видом связи является ёмкостная (b).

В этом случае антенна присоединяется к контуру приёмника через небольшую ёмкость, обычно 10-20 см. Такой вид связи контура с антенной даёт вполне удовлетворительные результаты в коротковолновой части радиовещательного диапазона.

В длинноволновой же части наблюдается некоторое ослабление приёма. Применяется также индуктивная связь с антенной (так называемая “ненастроенная антенна”, с).

Этот способ состоит в том, что в цепь антенны включается ненастраивающаяся катушка, обычно с большим числом витков, и первый контур приёмника индуктивно связывается с этой катушкой.

Этот способ присоединения антенны, как и предыдущий, имеет тот недостаток, что величина связи зависит от частоты, т. е. от настройки приёмника.

Следовательно, усиление приёмника на различных волнах получится не одинаковым. Наилучшим способом связи антенны с приёмником является так называемая индуктивно-ёмкостная связь (d).

При такой схеме связи и при соответствующем подборе величин индуктивности La и ёмкости конденсатора Са удаётся получить сравнительно равномерную величину связи на всём диапазоне.

Рис. 7. Схемы подключения антенны к первому контуру приемника.

Что такое безмачтовая антенна?

Основной частью безмачтовой антенны является пучок (“кисть”) из 40-50 кусков провода (длина каждого куска 20-25 см). В нижней своей части все куски провода, составляющие пучок, спаиваются и к ним присоединяется провод снижения.

Весь торец зачищается и вставляется в фарфоровую банку, в дне которой для снижения просверлено отверстие. Свободное пространство в банке заполняется каким-либо водоупорным веществом.

Банка при помощи кронштейна прикрепляется к карнизу стены, к дымовой трубе на крыше и т. п.

Качество приёма на безмачтовую антенну примерно такое же, как и на антенну с сосредоточенной ёмкостью. На рисунке показаны варианты устройства “метёлочной” антенны.

Рис. 3. Антенна в виде метлы, закрепленная на крыше дома.

Интересные сведения

• Электрические параметры антенны (ДН, входное сопротивление) не изменятся, если изменить все её размеры и длину волны в одинаковое число раз (принцип электродинамического подобия).
• Амплитудно-фазовое распределение (распределение комплексной амплитуды тока как функции координат по апертуре антенны) и диаграмма направленности антенны в дальней зоне как функция угловых координат (пространственных частот) связаны преобразованием Фурье. При нахождении формы ДН удобно использовать теоремы связанные с преобразованием Фурье.
• Эффективные размеры антенн с синтезированной апертурой могут составлять десятки и сотни километров.
• Параметры пассивных антенн в линейных негиротропных средах не зависят от того, работает ли антенна на приём или на передачу, что вытекает из теоремы взаимности.

Программы для анализа параметров и синтеза антенн

Разработка хорошей антенны является неоднозначной, нетривиальной и часто сложной задачей. Поэтому при проектировании антенн идут на компромисс, так как антенна должна не только обеспечить требуемую диаграмму направленности и заданные электрические параметры, её конструкция должна быть ещё и прочной, недорогой, технологичной, стойкой к воздействию окружающей среды, ремонтопригодной, а в последнее время — часто выдвигается требование экологичности — минимизации возможного вреда от излучения и затрат на утилизацию.

С другой стороны, задача анализа (определения электромагнитных параметров антенны известной конструкции) с появлением компьютеров в большинстве случаев может быть успешно решена. Для этого создано и продолжает разрабатываться программное обеспечение ЭВМ, использующее численные методы решения задач электродинамики для анализа электрических параметров антенн. Многие из таких программ являются достаточно сложными в освоении коммерческими САПР, что существенно ограничивает их применение радиолюбителями и DIY-сообществом. Вот некоторые из них:

• MININEC
• NEC2
• NEC4 — дальнейшее развитие NEC2.
• MMANA-GAL
• SuperNEC
• UA6HJQ-VHF8
• Antenna Magus
• CST Microwave Studio
• Ansoft HFSS
• FEKO
• Microwave Office

Характеристики антенн

Электромагнитное излучение, создаваемое антенной, обладает свойствами направленности и . Антенна как двухполюсник обладает входным сопротивлением (импедансом). Реальная антенна преобразует в электромагнитную волну лишь часть энергии источника; остальная энергия расходуется в виде тепловых потерь. Для количественной оценки перечисленных и ряда других свойств антенна описывается набором радиотехнических и конструктивных характеристик и параметров, в частности:

Пример диаграммы направленности антенны и параметры: ширина ДН, КНД, УБЛ, коэффициент подавления обратного излучения

• Полевые характеристики
  • характеристика направленности
  • диаграмма направленности (ДН), её тип и возможность управления
  • ширина ДН по заданному уровню
  • уровень боковых лепестков (УБЛ), коэффициент рассеяния
  • фазовая диаграмма, местоположение фазового центра и частотная стабильность его координат
  • тип поляризации, поляризационная диаграмма, максимальное значение уровня излучения на кроссполяризации в заданном направлении, число поляризационных каналов и межполяризационная развязка (переходное затухание)
  • коэффициент направленного действия (КНД)
  • коэффициент усиления (КУ)
  • (КИП) апертуры антенны
  • эффективная площадь рассеяния (ЭПР) антенны
• Характеристики со стороны линии питания
  • тип линии передачи, входное сопротивление антенны
  • резонансная частота, рабочая полоса частот (по качеству согласования)
  • входной импеданс антенны и коэффициент стоячей волны (КСВ) в линии передачи
  • максимальная допустимая мощность на входе антенны (средняя, импульсная)
• Передаточные характеристики
  • коэффициент полезного действия (КПД)
  • действующая высота
  • векторная импульсная характеристика, векторная передаточная характеристика
• шумовая температура антенны
• эффективная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) (характеристика системы антенна + радиопередатчик)
• Конструктивные характеристики
  • масса, координаты центра масс, момент инерции
  • габаритные размеры, максимальный радиус разворота
  • тип радиочастотного соединителя или присоединительные размеры
  • парусность (ветровая нагрузка)
  • объект установки, способ крепления
  • применённые материалы
  • устойчивость к внешним воздействиям (климатическим, механическим и др.)
  • надежность, долговечность (срок службы, назначенный ресурс и др.)

Ряд электрических характеристик антенн как взаимных устройств (пассивных линейных многополюсников) в режиме передачи и в режиме приёма совпадает, в том числе: ДН (КНД, КУ, УБЛ) и входной импеданс. Например, диаграммы направленности антенны в режиме приёма и в режиме передачи совпадают.