Это направленная антенна, которая представляет собой один виток или несколько витков провода. Витки образуют рамку определенной формы, это может быть прямоугольная, круглая или квадратная рамка. В плоскости рамки находится максимальная интенсивность как приема, так и излучения волн. Рамочная антенна также носит название миниатюрного магнитного диполя. Применяются рамочные антенны в радиопеленгаторах, где они выполняют функцию приемной антенны. Кроме этого, приемные антенны используются в радиовещательных приемниках, которые работают в коротких, средних и длинных волновых диапазонах.

Рамочную антенну изобрел К. Браун в 1916 г. Ли де Форест, установив одни из первых радиостанций на пяти базах военно-морского флота США, стал заниматься разработкой нескольких видов антенн, среди них и рамочной антенной.

Входное сопротивление в рамочной антенне имеет индуктивный характер за счет того, что длина рабочей волны превосходит периметр ее рамки. Благодаря этому, присоединив конденсатор переменной емкости к рамочной антенне, можно получить колебательный контур . Контур настраивается на необходимую рабочую волну. Фаза и амплитуда колебаний тока являются постоянными по всему периметру, если только размеры рамки достаточно малы. Направление тока противоположно в элементах, противолежащих друг другу в передающей рамочной антенне. Поэтому электромагнитные волны, которые излучают противолежащие элементы, сдвигаются по своей фазе на 180°. В перпендикулярном плоскости рамки направлении получается полная компенсация излучения, в отличие от других направлений, где компенсация оказывается неполной.

Рамочные, или, по-другому, петлевые антенны используются для приема телевизионных программ. Наиболее часто применяются лампы с двумя или гремя элементами, которые носят название двойного или тройного квадрата. Конструкции подобных ламп довольно просты, усиление высокое, а полоса пропускания узкая.

Узкополосные антенны, в отличие от широкополосных антенн, обеспечивают избирательность частоты. За счет этого сигналы от других телевизионных передатчиков не проникают на вход телевизионного приемника, который работает на близких с ними частотных каналах.

Для работы в дециметровом диапазоне в двухэлементных лампах рамки изготовляются из медного или латунного прутика. Диаметр прутика не должен превышать 3-6 мм. Середины двух элементов рамок соединяет верхняя металлическая стрела. Нижняя стрела крепится к текстолитовой пластине, она является изолированной от вибраторной рамки. К той же пластине прикрепляются концы вибраторной рамки с помощью винтиков и гаек.

По сравнению с рамочной антенной с двумя элементами, которая носит название волнового канала, антенна двойной квадрат усиливается на 1,5 дБ, т. е. в несколько раз больше.

В рамочной антенне тройной квадрат находятся три рамки. Рамка директора и рамка рефлектора замкнутые, а рамка вибратора в некоторых точках разомкнута. Расположены рамки симметрично друг другу, поэтому центры их крепятся к обеим стрелам в серединах сторон. Центры рамок располагаются на одной горизонтальной прямой, которая направлена на телецентр. Лучшие результаты работы рамочной антенны достигаются тогда, когда верхняя стрела изготовлена из того же материала, что и рамки, а нижняя стрела выполнена из какого-нибудь изоляционного материала.

Простая конструкция рамочной антенны с тремя элементами состоит из куска толстого провода, работает в дециметровом диапазоне.

Расстояние между несколькими элементами рамочной антенны определяет ее усиление и входное сопротивление.

Рамочные антенны с двумя и тремя элементами тщательно направляются и ориентируются из-за того, что главный лепесток диаграммы направленности довольно узок. Настраивают рамочные антенны с помощью шлейфа, который подключен к рефлектору. Для настройки измеряется длина шлейфа, которая в идеале должна быть на 4% больше, чем длина вибратора антенны.

Если переходить от лампы двойного квадрата, в состав которой входят рефлектор и вибратор, к антенне с гремя элементами, то этот переход приведет к выигрышному усилению на 1,7 дБ.

Э. Тафро сконструировал несколько антенн, основывающихся на проволочной рамке прямоугольной формы. Соотношение сторон в рамочной антенне равнялось 1:3. Подобные рамочные антенны обладают преимуществом в небольшой подвесной высоте, которая выполняется при вертикальном расположении короткой стороны. Для большего эффекта антенну дополняют активной рамкой или рамочными директорами.

Четырехэлементная рамочная антенна с указанным соотношением сторон была построена и поставлена на определенной высоте - 40 м. В ходе экспериментальных работ антенну сравнили с трехэлементной полноразмерной антенной. В 90 случаях из 100 антенна с четырьмя элементами показывала лучшие результаты, чем полноразмерная антенна.

Эмил Тафро предложил конструкцию и испытал несколько типов антенн на основе прямоугольной проволочной рамки с соотношением сторон 1:3. Преимущество таких рамочных антенн в небольшой высоте подвеса при условии, что короткая сторона расположена вертикально. Так например, рамку для 40-метрового диапазона (рис.42) достаточно поднять на высоту около 10 метров, чтобы нижняя ее сторона была в 5 метрах от земли.

Запитывается рамка 50-омным коаксиальным кабелем. Для настройки рамки до КСВ 1:1 в заданном участке диапазона полезно включить в разрыв нижней стороны рамки короткозамкнутый шлейф (рис.43).

Можно изготовить двухдиапазонную антенну, например для 80 и 40 метров, разместив внутри рамки на 80 м антенну на 40 м (рис.44).

Для желающих получить более эффективную антенну, можно предложить дополнить активную рамку, например рефлектором (подобная конструкция для диапазона 40 метров показана на рис.45) или добавить еще один или несколько рамочных директоров.

Была построена 4-элементная рамочная антенна с соотношением сторон 1:3 для 40 метров и проведены ее испытания в сравнении с 3-х элементной полноразмерной Яги, размещенной на высоте 45 метров. Обе антенны имели фиксированное направление на США. Из 100 связей с американскими радиолюбителями 90 давали предпочтение по силе сигналов рамочной антенне и все 100 корреспондентов были лучше слышны на "рамки" чем на Яги. При этом диапазон 40 метров в направлении США "открывался" на 30...45 минут раньше и "закрывался" на такое же время позже при использовании 4-х элементной рамочной антенны. На рис.46 показана схема двухдиапазонной (40 и 80 метров) двойной рамочной антенны.

Поскольку расстояние между рамками выбрано оптимальным для 80 метров и равно 10,6 м, для 40 метров это много, и пришлось принимать дополнительные меры по согласованию активной вамки 40-метрового диапазона с 50-омным кабелем путем включения между точками питания рамки и 50-омным фидером четвертьволнового отрезка 75-ом-ного кабеля (его физическая длина с учетом коэффициента укорочения равна 7 метров). В табл.1 даны размеры двухэлементных антенн для пяти диапазонов.

Таблица 1

Диапазон, МГц	Активная рамка		Рефлектор		Расстояние между рамками, м
	Короткая сторона, м	Длинная сторона, м	Короткая сторона, м	Длинная сторона, м

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...

Рамочные антенны

Обычный петлевой вибратор может быть трансформирован в квадратную рамку, периметр которой примерно равен длине волны (рис. 1).

Рис. 1 Трансформация петлевого вибратора в квадратную рамку.

Антенны такого типа называются петлевыми или рамочными. Для приема телевизионных программ чаще всего используются двухэлементные и трехэлементные рамочные антенны, которые иначе называют “двойной квадрат” и “тройной квадрат”. Эти антенны отличаются простотой конструкции, довольно высоким усилением и узкой полосой пропускания.

Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обеспечивают частотную избирательность. Благодаря этому на вход телевизионного приемника не могут проникать мешающие сигналы от других телевизионных передатчиков, работающих на близких по частоте каналах. Это особенно важно в условиях слабого сигнала. Часто возникает необходимость приема слабого сигнала от удаленного передатчика при наличии близко расположенного мощного передатчика другого канала. При таких условиях частотной избирательности телевизионного приемника может не хватить. Кроме того, интенсивный мешающий сигнал, поступая на первый каскад приемника (или антенного усилителя), приводит к перекрестной модуляции полезного сигнала мешающим сигналом. В последующих каскадах избавиться от этого уже невозможно. Поэтому в таких случаях следует применять узкополосные антенны.

Двухэлементная рамочная антенна изображена на рис. 2. Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10 -20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8-15 мм для антенн 6-12-го каналов. Металл может быть любым, но предпочтительнее медь, латунь иди алюминий.

Рис. 2. Двухэлементная рамочная антенна.

Для дециметрового диапазона рамки выполняют из медного или латунного прутка диаметром 3-6 мм. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок, а нижняя изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из текстолита или органического стекла. К этой же пластине крепятся концы вибраторной рамки винтами с гайками, для чего концы ее можно расплющить. Стрелы могут быть изготовлены из металла или изоляционного материала. В последнем случае специально соединять между собой рамки нет необходимости. Мачта должна быть деревянной, по крайней мере ее верхняя часть. Металлическая часть мачты должна заканчиваться на 1,5 м ниже антенны. Рамки антенны располагают друг относительно друга так, чтобы их геометрические центры находились на горизонтальной прямой, направленной на передатчик.

Кабель подключается к концам вибраторной рамки с помощью четвертьволнового короткозамкнутого симметрирующего шлейфа, который изготавливается из того же кабеля. Шлейф и кабель должны подходить к антенне вертикально снизу, расстояние между ними должно быть постоянным по всей длине шлейфа, для чего можно использовать распорки из текстолита. Можно также закрепить кабель и шлейф на изоляционной пластине, к которой крепятся нижняя стрела и концы вибраторной рамки. При этом в пластине сверлят небольшие отверстия, а кабель и шлейф привязывают к ней капроновой леской. Использовать металлические элементы крепления нежелательно.

Для обеспечения жесткости можно выполнить шлейф из двух металлических трубок, соединенных верхними концами с концами вибраторной рамки. В этом случае кабель пропускают внутри правой трубки снизу вверх, оплетку кабеля припаивают к правому, а центральную жилу к левому концам вибраторной рамки. Трубки шлейфа в нижней части замыкаются перемычкой, перемещением которой можно подстроить антенну на максимум принимаемого сигнала.
Размеры двухэлементных рамочных антенн, рекомендуемые для метровых телевизионных каналов, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Размеры двухэлементных рамочных антенн метровых волн, мм

Номера каналов
	1450	1220
	1630	1370	1050
	1500	1260

В = 0,26L, Р = 0,31L , А = 0,18L , где L - средняя длина волны принимаемого частотного канала, которая приведена . Длина шлейфа для этой антенны берется из таблицы 1 (параметр Ш).

Размеры двухэлементных рамочных антенн для дециметровых волн приведены в таблице 2. Поскольку в этом диапазоне полоса пропускания антенны охватывает сразу несколько частотных каналов, размеры даются не для одного канала, а для группы соседних частотных каналов.

Рамочная антенна “двойной квадрат” по сравнению с двухэлементной антенной типа “волновой канал” имеет большее усиление (примерно на 1,5 дБ). Сказанное относится к антеннам, имеющим одинаковую длину. Усиление антенны во многом определяется расстоянием между элементами антенны. Оптимальные с этой точки зрения расстояния находятся в пределах 0,12....0,15L .

Таблица 2. Размеры двухэлементных рамочных антенн дециметровых волн, мм

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

Конструкция трехэлементной рамочной антенны “тройной квадрат” изображена на рис. 3.

Рис. 3. Антенна “тройной квадрат”.

Антенна содержит три квадратные рамки, причем рамки директора и рефлектора являются замкнутыми, а рамка вибратора в точках а - а" разомкнута. Рамки расположены симметрично, так что их центры находятся на горизонтальной прямой, направленной на телецентр, и крепятся к двум стрелам в серединах горизонтальных сторон. Верхняя стрела выполнена из того же материала, что и рамки. Практика показала, что антенна работает лучше, если нижняя стрела выполнена из изоляционного материала (например, из текстолитового прутка). Верхняя стрела припаивается к рамкам, а нижняя может крепиться к рамкам с помощью заливки точек соединения эпоксидной смолой. Антенна крепится к мачте из изоляционного материала. Как и в случае “двойного квадрата”, для симметрирования используется четвертьволновый короткозамкнутый шлейф, выполненный из отрезка того же кабеля.

Существует также простая конструкция трехэлементной рамочной антенны дециметрового диапазона из одного куска толстого провода, изображенная на рис. 4.

В точках А, Б и В провода необходимо спаять. Вместо шлейфа, выполненного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновый короткозамкнутый мостик той же длины, что и шлейф. Расстояние между проводами мостика остается прежним - 30 мм. Конструкция такой антенны оказывается достаточно жесткой и необходимость в нижней стреле отпадает. Кабель подвязывают к правому проводу мостика с

Рис. 4. Вариант антенны “тройной квадрат”.

наружной стороны. При подходе кабеля к вибраторной рамке оплетка его припаивается к точке а, центральная жила - к точке б. Левый провод мостика закрепляется на мачте. Необходимо лишь обратить внимание на то, чтобы в пространстве между проводами мостика не располагались ни кабель, ни мачта. С описанием конструкции трехэлементной антенны из одного куска провода можно также познакомиться , с конструкцией шестиэлементной - .

Входное сопротивление антенны, как и ее усиление, также определяется расстоянием между элементами антенны. На рис.5 приведены зависимости усиления и входного сопротивления от расстояния между ее элементами.

Например, при расстоянии между рефлектором и вибратором 0,11L получаем, что входное сопротивление антенны равно 65 Ом, а усиление

Рис. 1.5. Зависимости усиления и входного сопротивления рамочных антенн от расстояния между элементами (верхний рисунок: 1 - “тройной квадрат”, 2 - “двойной квадрат”; нижний рисунок: 1 - одиночная антенна типа “квадрат”, 2 - “двойной квадрат”, 3 - расстояние S = 0,11L соответствует максимальному усилению).

по сравнению с полуволновым диполем равно 5,5 дБ (для “двойного квадрата”) и 6,6 дБ (для “тройного квадрата”). Следует заметить, что приводимые в популярной литературе значения коэффициента усиления рамочных антенн сильно завышены и достигают 14 дБ.

Двухэлементная и трехэлементная рамочные антенны имеют довольно узкий главный лепесток диаграммы направленности и поэтому должны тщательно ориентироваться.

Настройка антенны производится путем изменения длины шлейфа, подключенного к рефлектору. Наиболее оптимальная длина рефлектора на 4% больше длины вибратора.

При расчете антенны типа “тройной квадрат” можно пользоваться следующими формулами: В = 0,255L ; Р = 0,261L ; Д = 0,247L , где L - длина волны. Оптимальное расстояние между элементами А = 0,11....0,15L .

Исследования показали, что переход от двухэлементной антенны типа “квадрат”, содержащей вибратор и рефлектор, к трехэлементной антенне приводит к выигрышу в усилении на 1,7 дБ. Аналогичная процедура для антенны типа “волновой канал” дает выигрыш 2,7 дБ. Следует также отметить, что антенна “тройной квадрат” имеет более узкую полосу рабочих частот, чем антенна “двойной квадрат”. Размеры антенн типа “тройной квадрат” для диапазонов метровых и дециметровых волн приведены в таблицах 3 и 4.

Рамки и верхнюю стрелу антенны метровых волн для достаточной прочности выполняют из трубки диаметром 10... 15 мм, а расстояние между концами вибраторной рамки увеличивают до 50 мм.

Таблица 3. Размеры трехэлементных рамочных антенн метровых волн, мм

Номера каналов
	1255	1060
	1485	1260
	1810	1530	1190	1080

Антенны. антенны 2 антенны 3 антенны 4

Антенна LW

Считаю необходимым опубликовать описание антенны LW-82 м (в просторечии - веревка). Дело в том, что эта антенна, при минимальных затратах – отсутствии фидера, отсутствии необходимости выхода на крышу (достаточно жить на 2 этаже и иметь точку подвеса на расстоянии более 80 м от Вашего дома) имеет очень неплохие параметры и позволяет начать работать на интереснейших диапазонах 160, 80, 40 м.

Описание подобной антенны есть также в книге «Антенны КВ-УКВ» авторов Беньковского, Липинского, рис. 5-20. Очень важное примечание: тюнер для этой антенны должен иметь хорошее радиотехническое заземление, а это только четвертьволновые противовесы на каждый диапазон, в худшем случае, система теплоснабжения Вашего дома. Схема простейшего тюнера для такой антенны представлена ниже:

Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 40 мм проводом диаметром 1-1,25 мм и содержит 50 витков при длине намотки 70 мм. Катушка имеет отводы от 13-го витка (диапазон 40 м), считая справа и от 23-го витка, считая справа (диапазон 80 м); когда отводы не используются, вся катушка работает на диапазоне 160 м. Естественно, правее 13-го витка можно наделать отводов для диапазонов 20, 15, 10 м. Отводы указаны приблизительно по данным В.А. Суворова (UA4NM). У вашего тюнера, естественно, витки придется подбирать индивидуально по КСВ-метру включенному до тюнера или, в простейшем случае, по максимуму шума эфира на данном диапазоне или по неоновой лампочке на передачу.

Владимир Казаков

Эффективная балконная антенна на 145 мгц

Мне понадобилась универсальная антенна, с хорошими характеристиками для работы в разных условиях на 145МГц, например из дома, когда нет возможности установить антенну на крыше, из автомобиля, на стоянке и конечно в походе. Перебрав разные конструкции, я остановился на двух элементной направленной антенне. Несмотря на простоту (я бы даже сказал: банальность) конструкции, у нее много приемуществ, а простота изготовления, позволяет назвать ее "конструкцией выходного дня".

На фотографиях вы видите, как эта антенна установлена у меня на балконе. Конструкция получилась крепкой, дождь и сильный ветер ей не страшны. До этого, на балконе, у меня стояли несколько разных антенн: зигзаг без рефлектора, фирменные A-100 и A-200, но именно эта конструцию доказала свою эффективность, поэтому остальные антенны я убрал, за ненадобностью. При установке на крыше, 2 эл. на 145 МГц не прогрывают коллинеарной антенне 3x5/8, я проверял A-1000 длиной 5 метров. При тестировании, на расстоянии 50км, сигнал от A-1000 и 2х элементной антенны был одинаковым. Так и должно быть потому что, A-1000 имеет реальное усиление примерно 4дб, а описанная здесь 2х эл. антенна 4.8дб. Она всегда выигрывала у любых автомобильных антенн типа: 1/4, 1/2, 5/8, 6/8, 2x5/8. Если две такие антенны сфазировать вместе, они уверенно выигрывают у A-1000. Проверьте сами и убедитесь в этом.

Рассмотрим конструкцию, она очень простая (хотя возможно и не красива внешне, я ее сделал за 40 минут) и состоит из рефлектора длиной 1002 мм и разрезного вибратора длиной 972 мм (разрыв для кабеля 10 мм). Расстояние между рефлектором и активным элементом, примерно 204 - 210мм. Сами элементы выполнены из 4мм проволоки в изоляции. Если у вас провод будет другой, нужно скорректровать размеры. Места пайки, залепите сырой резиной, чтобы влага не попадала. КСВ от 144 до 146МГц, примерно 1.0 - 1.1, измерения проводились прибором SWR-121.

Входное сопротивление антенны 12.5 ом, для оптимального согласования с кабелем 50 ом, я использовал трансформатор сделанный из двух кусков пятидесятиомного кабеля. Они должны иметь одинаковую длину по 37 - 44см (при настройке подберите точнее) каждый. Оба куска кабеля, нужно прижать друг к другу по всей длине. Вот собственно и все. Рекомендую эту антенну всем, вместо штырей, зигзагов, фирменных коллинеарных антенн и прочей гадости, на которых пишут явно завышенное усиление! Если сравнивать ее с двумя квадратами, то при примерно равном усилении, на два квадрата вам понадобится 4 метра проволоки, а на эту антенну только два. Для двух квадратов, нужна будет более крепкая палка, потому что они будут заметно тяжелее. Разница в усилении составляет 0.3 дб, что совсем несущественно при реальных QSO, зато подавление по бокам и сзади у 2 ел. антенны значительно меньше и это тоже плюс, нам ведь нужна круговая диаграмма направленности.

Вариант с большим усилением

Многие спрашивают, как еще более поднять усиление описанной антенны и при этом сохранить широкий лепесток. Веть при добавлении элементов, будет не только расти усиление, но и сильно сужаться лепесток. Все очень просто, нужно сфазировать несколько однотипных антенн. На рисунке показано как это сделать. Проще всего сфазировать 2 или 4 антенны, разносить их нужно только по вертикали, потому что, горизонтальный разнос, также сузит главный лепесток. Поскольку описанная антенна обладает слабой направленностью, вы получите антенну с больщим усилением и практически круговой диаграммой. Еще один важный плюс соединения нескольких однотипных антенн, это улучшение качества приема мобильных станций, находящихся в движении. Да, да, на эту простую конструкцию мобильные станции будут приниматься значительно лучше чем на различные фирменные штыри длиной 5 - 7 метров (типа А-1000, 3x5/8 и др.). Также рекомендую ставить такие антенны в городах которые окружены со всех сторон горами. Теперь многочисленные "отраженки", возникающие в таких местах, будут работать на вас. В таких условиях 2 х 2 реально будет выигрывать у "солидных" многоэлементных антенн. Реальное усиление конструкции из двух антенн, примерно 7.3дб. Но учтите, что принимать она будет лучше чем одиночная антенна с реальным усилением 8-10дб. Четыре сфазированные антенны, будут иметь усиление 12.3 дб, при этом направленность будет практически круговой! Никакая одиночная антенна не сможет тягаться с ней!

Походный вариант

Через некоторое время, был сделан разборный вариант антенны, для походов и экспедиций. Испытания в полевых условиях, подтвердили хорошую её эффективность, она не уступает коллинеарным антеннам длиной 3 - 5 метров (2x5/8 или 3x5/8) при дальности до 50 км и выигрывает у них на дистанциях от 90 км и более. На фотографии, показан походный вариант антенны, в разобранном виде. Для сборки антенны, требуется 30 секунд. В качестве бума, используется водопроводная пластиковая труба, длиной 510 мм и диаметром 21 мм. Размеры элементов, были немного скорректированы, потому что использовалась другая проволока. Для такой маленькой антенны, всегда найдется место в вашем рюкзаке, да и на больших высотах, в горах, вам не придется прикладывать чрезмерные усилия для ее удержания (кто был на 4000 и выше, знает о чем я говорю). Весть кабель и трансформатор находятся внутри пластиковой трубы, это защищает их от случайных обрывов и влаги. Антенну можно отремонтировать прямо в походе, погнутые элементы достаточно выпрямить рукой и тд.

Вариант 50-омной антенны

По просьбам "лентяев", которые не хотели делать трансформатор, я рассчитал антенну с сопротивлением 50 ом, для непосредственного соединения с кабелем идущим к радиостанции. Внешний вид остался прежним. Кабель подключается к активному элементу напрямую, для улучшения симметрирования, рекомендую сделать один виток вокруг ферритового кольца, как можно ближе к месту пайки. Усиление, этого варианта антенны, несколько меньше и составляет приблизительно 4.3 дбд. Размеры даны для проволоки диаметром 4 мм, если у вас другой материал, нужно скорректировать размеры. Расстояние между рефлектором и активным элементом, нужно подобрать точнее, в пределах 415 - 440мм, до получения минимального КСВ.

Простая трехдиапазонная антенна

Антенна работоспособна в диапазонах 40, 20, и 10 метров. В качестве согласующего элемента применен трансформатор на ферритовом кольце марки ВЧ-50 сечением 2,0 см. Число витков его первичной обмотки - 15, вторичной - 30, провод - ПЭВ-2 диаметром 1 мм.

При применении другого сечения надо заново подобрать число витков воспользовавшись схемой, приведенной на рисунке.

В результате подбора необходимо получить минимальный КСВ в диапазоне 10 м. Изготовленная автором антенна имеет КСВ:

1,1 - на диапазоне 40 м;

1,3 - на диапазоне 20 м;

1,8 - на диапазоне 10 м.

В.Кононович (UY5VI). "Радио" №5/1971 год

Комнатная антенна на 20 метров

L1=L2=37 витков на каркасе диаметром 25 мм и длиной 60мм провода диаметром 0,5 мм. J1-разьем в небольшом пластиковом корпусе.

Компактный антенный тюнер

Схема работает отлично и согласует антенну от 80-ки до 10-ки. Потерь в тюнере при проверке на 50 Ом нагрузку на удивление не обнаружил совсем. Что в обход 100 Вт,что через настроенный тюнер 100 Вт,на всех диапазонах от 80-ки до 10-ки....Катушка,хоть и компактная но холодная... Резонанс довольно острый,и этот тюнер прекрасно можно использовать как преселектор.

С SW-2011 вообще классно все работает,т.к. в нем нет ДПФ и тюнер играет роль преселектора,что очень благоприятно сказывается на качестве приема.Применять «амидоновские» кольца,как делают на «западе» многие в этих тюнерах не рекомендую – они и дороги,и греются (вносят потери) .Просто нет смысла. Обычная катушка на пластиковом каркасе намного

лучше. По опыту –диаметр каркаса для мощности до 100 Вт не имеет особого значения – проверил от 50мм до 13 мм в последнем варианте. Никакой разницы.Главное выдержать общую индуктивность катушки около 6 мкГн,и пропорционально пересчитать отводы (или подобрать конкретно под свою антенну)

Критичным компонентами являются КПЕ. При малом зазоре их «прошивает» ,т.к. напряжение на них достигает сотен вольт. Но тем не менее, даже с малогаборитными конденсаторами я добился нормальной работы (без пробоев на 3,5 и 7 МГц как было у меня сначала) введением тумблера SW2 ,который переключает отвод выхода антенны на диапазонах 3,5 и 7 МГц к большей части витков катушки. Этим достигается снижение напряжения на конденсаторах при настройке тюнера.

Укороченная вертикальная антенна

Вертикальная антенна, описание которой приведено ниже, предназначенная для работы на 80 м диапазоне, имеет полную высоту несколько более 6 м.

Основой конструкции антенны является труба 2 диаметром 100 мм и длиной 6 м, выполненная из диэлектрика (пластика). Внутри трубы для придания ей механической прочности расположен деревянный брусок 3 с распорками 4, которые соприкасаются с внутренней поверхностью трубы. Антенна установлена на основании 7.

На трубу наматывают примерно 40 м медного одножильного провода 5 диаметром 2 мм, имеющего влагостойкую изоляцию. Шаг намотки выбирается из расчета, чтобы весь провод был равномерно намотан на трубу. Верхний конец провода припаивают к латунному диску 1 диаметром 250 мм, а нижний - через конденсатор переменной емкости 6 соединяют с центральной жилой коаксиально кабеля 8. Этот конденсатор должен иметь максимальную емкость около 150 пФ и по качеству (номинальное напряжение и т.д.) не должен уступать конденсатору, используемому в резонансном контуре выходного каскада передатчика.

Как и всякая вертикальная антенна, эта антенна требует наличия хорошего заземления или противовеса 9. Настройка и согласование антенны с фидером производится изменением емкости конденсатора 6, а при необходимости изменением длины провода, намотанного на трубу.

Добротность такой антенны выше и, следовательно, ширина ее полосы пропускания уже, чем у обычного четвертьволнового вибратора.

Построенная радиолюбителем WA0WHE подобная антенна с противовесом из четырех проводов имеет КСВ до 2 в полосе пропускания шириной около 80...100 кГц. Питание антенны осуществляется по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом.

Ground Plane на 5 КВ диапазонов

Предлагаемый вариант антенны можно отнести к разряду «конструкций выходного дня», особенно для тех коротковолновиков, которые уже имеют на своей станции «GROUND PLANE» на 20-метровый диапазон. Как видно из рисунка, в центре антенны расположена дюралюминиевая труба диаметром 25…35 мм, выполняющая функции несущей мачты и вертикального четвертьволнового элемента на диапазон 20 м.

На расстоянии 402 см от основания трубы двумя винтами М4 зафиксирована стеклотекстолитовая пластина размерами 60x530x5 мм. К ней прикреплены концы четырехпроволочных (диаметром 3 мм) вертикальных элементов, электрическая длина которых соответствует четверти длины волны для середины диапазонов 17, 15, 12 и 10 м.

К нижнему концу трубы двумя винтами М4 привинчена стеклотекстолитовая пластина размерами 180x530x5 мм. Под нижний край трубы подложена алюминиевая пластина размерами 15x300x2 мм с пятью отверстиями диаметром 4,5 мм, через которые пропускают пять винтов М4, использующиеся для крепления проволочных элементов и трубы. Чтобы был лучший электрический контакт, между винтами крепления трубы и любым ближайшим проволочным элементом вставляют отрезок медного провода.

На расстоянии 50 мм от алюминиевой пластины закрепляют еще одну такую же по размерам, но имеющую 6-12 отверстий, которые используют для крепления радиальных противовесов (по шесть на каждый диапазон).

Антенну питают по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом.

Размеры всех элементов и противовесов указаны в таблице. Расстояние между вертикальными элементами 100 мм. Из-за парусности антенны ее фиксируют двумя ярусами капроновых оттяжек. Первый ярус закреплен на расстоянии 2 м от основания трубы, второй - на расстоянии 4,1 м.

Если имеется «GROUND PLANE» на 40 м, то, используя описанный принцип, можно создать 7-диапазонную антенну.

Комнатная широкополосная...

Широкополосная комнатная активная рамочная антенна С. ван Руджи повышает эффективность приема радиостанций всех KB диапазонов (3-30 МГц) примерно в 3-5 раз по сравнению с телескопической. В связи с тем, что рамочные антенны чувствительны к магнитной составляющей электромагнитного поля, электрические помехи, создаваемые различными бытовыми приборами, оказываются немаловажно ослабленными.

Помехозащищенные коротковолновые приемные антенны

(Обзор материалов из журнала "QST ", 1988 г.)

Многие любители дальнего ра­диоприема на коротких вол­нах, а также коротковолновики, интересующиеся проведением DX -радиосвязей, особенно на НЧ KB диапазонах и имеющие в своем распоряжении лишь антенну GP с вертикальной поляризацией, час­то сталкиваются на практике с проблемой обеспечения помехозащищенного радиоприема. "Причем в условиях крупных промышленных городов, она является наи­более значительной. Сигналы DX радиостанций часто бывают довольно малы, в то время как на­пряженность поля индустриаль­ных, атмосферных и т.п. помех в точке приема может быть доста­точно высокой. При этом необхо­димо решить следующие пробле­мы:

1 - ослабление этих помех на входе РПУ при наименьшем ослаблении полезного сигнала;

2 - обеспечение возможности приема радиосигналов во всем коротко­волновом диапазоне, т.е. широкополосности антенно-фидерного устройства;

3 - проблему обеспече­ния достаточной площади для раз­мещения антенны вдали от источ­ников дополнительных помех. Значительного уменьшения уров­ня атмосферных, индустриаль­ных и т.п. помех можно добиться путем применения специальных приемных антенн с низким уров­нем шума. В литературе они именуются "Low -Noise Receving antennas ". Некоторые типы подо­бных антенн уже были описаны в (1, 2, 3). В данном обзоре обобщены некоторые интересные ре­зультаты экспериментов в этой области, полученные зарубеж­ными радиолюбителями.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ КОРОТКОВОЛНОВЫЕ ПРИЕМНЫЕ АНТЕННЫ С НИЗКИМ УРОВНЕМ ШУМА

Начав заниматься дальним ра­диоприемом на KB необходимо прежде всего подумать о хорошей псмехозащищенной антенне, это ключ к успеху. Как уже отмечалось, в задачу помехозащищенного антенного устройства входит возможно большая степень ослаб­ления помех при наименьшем ос­лаблении полезногэ сигнала. Говорить об усилении приемной антенной полезного сигнала и особенно на НЧ KB диапазонах по известным причинам невоз­можно, т.к. такая антенна будет занимать достаточно много мес­та и иметь выраженную направ­ленность. В некоторых случаях для усиления принимаемого сигнала целесообразно приме­нять предварительные усилите­ли между РПУ и антенной, снабдив их ручной регулиров­кой усиления (1). Это относит­ся и к антеннам, о которых речь пойдет далее. Эти антенны явяются модификацией антенны Бевереджа, классический вари­ант которой показан на рис.1а. Эта антенна широко использу­ется в профессиональной KB радиосвязи и обладает некото­рыми помехозащищенными свойствами. W 1FB проводил эксперименты с модификацией антенны Бевереджа и получил интересные практические ре­зультаты, которые он опубли­ковал в апрельском номере журнала "QST ". Некоторые ко­ротковолновики сочли их за первоапрельскую шутку, в то время как другие, наоборот, до­полнили эти результаты своим практическим опытом. На рис.1б. показана антенна с эк­зотическим названием "Snake " (что значит "змея"). Она состо­ит из длинного отрезка коакси­ального кабеля, размещенного на земле или в траве. Дальний конец кабеля нагружен на безиндукционный резистор с со­противлением, равным волно­вому сопротивлению кабеля. Этот резистор необходимо по­местить в изоляционную короб­ку и обеспечить ее герметиза­цию, что предотвратит попада­ние влаги в коаксиальный ка­бель.

Так как выполнить прак­тически такую антенну для НЧ KB диапазонов получается достаточно дорого, ввиду высокой цены кабеля, W 1FB предложил выполнить антенну из двухпро­водного ленточного кабеля или провода для телефонной или радиотрансляционной линии.

Волновое сопротивление таких линий различное и может

быть определено по таблицам, а также экспериментальным путем. При определении длины данной антенны необходимо, как и в первом случае, учиты­вать коэффициент укорочения. Антенна в виде двухпроводной нагруженной линии для диапазо­на 160 метров должна иметь длину около 110 метров. Разместить та­кую антенну над землей достаточ­но трудно, и W 1FB проложил ка­бель по периметру своего участка. При этом основные свойства ан­тенны сохраняются, если вблизи нет посторонних предметов, кото­рые могут повлиять на характери­стику антенны и быть источником дополнительных шумов. Это мо­гут быть системы заземления вер­тикальной антенны, различные металлические трубы, ограды и т.п. При размещении антенны по периметру участка ослабляются ее направленные свойства и она начинает принимать сигналы с различных направлений. В дан­ной конструкции важно точно определить волновое сопро­тивление применяемой двух­проводной линии. Это необхо­димо для правильного расчета согласующего широкополос­ного трансформатора и нагру­зочного резистора, сопротивле­ние которого должно быть равно волновому сопротивлению при­меняемой линии. Коэффициент трансформации выбирают в за­висимости от применяемого ко­аксиального кабеля. Он равен:

R H /R K -(N/n) 2

где: R H - сопротивление на­грузочного резистора, Ом;

R K - волновое сопротивле­ние коаксиального кабеля, ОМ;

N - число витков обмотки трансформатора со стороны ан­тенны;

N - число витков со сторо­ны приемника (линии питания).

На рис. 1г. показана антенна, предложенная W 1HXU . Она рас­полагается над землей и выпол­няется из ленточного кабеля с волновым сопротивлением 300 Ом. Для ее настройки применен переменный конденсатор емко­стью до 1000 пф. Конденсатор подстраивают по наибольшему уровню принимаемого сигнала. На рис.1 д. показана антенна ти­па "Snake ", выполненная из ко­аксиального кабеля, имеющего длину немногим более 30 метров, который уложен в землю. Даль­ний конец кабеля имеет соединение между центральной жилой и оплеткой. На "приемном конце" оплетка ни с чем не соединяется. Эту антенну испытывал W 1HXU и получил хорошие результаты в диапазонах 30, 40 и 80 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении антенн с низким уровнем помех следует учитывать, что они достаточно сильно ослабляют полезный сигнал, поэтому применение антенн из коаксиального кабеля оправдано лишь в случаях очень высокого уровня

индустриальных помех в точке приема. Как уже отмечалось, в этих случаях

целесообразно применение дополнительных усилителей. Антенны, выполненные из двухпроводной симметричной линии в ленточном диэлектрике обладают меньшим ослаблением полезного сигнала и дают более уверенные результаты. Следует также учесть, что применение всех описанных выше антенн возможно только в случае наличия

в РПУ входа, рассчитанного на подключение антенн, имеющих волновое сопротиыление 50 или 75 Ом. Если такаго входа нет, то неоходимо применить дополнительную катушку связи, которую можно намотать поверх катушки входного контура РПУ для того КВ диапазона, на котором вы рассчитываете применять данные антенны. Число витков катушки связи составляет от 1/ 5 до 1/ 3 числа витков контурной катушки КВ диапазона. Схема подключения дополнительной катушки показана на рис.2.

Многодиапазонная антенна с переключаемой диаграммой направленности

 Проблема создания достаточно эффективной многодиапазонной антенны в условиях ограниченного пространства, требующей относительно невысоких затрат, волнует многих радиолюбителей. Хочу предложить еще один вариант антенны "бедного радиолюбителя", удовлетворяющий этим требованиям. Она представляет собой систему слопперов с переключением диаграммы направленности, работающую на диапазонах 3,5, 7, 14, 21, 28 МГц. В основу положен принцип работы антенн конструкции RA6AA и UA4PA. В моем варианте (рис 1) с вершины 15-метровой мачты под углом около 30 40° к земле идут 5 лучей, которые одновременно выполняют роль верхнего яруса оттяжек Лучей может быть и больше, но желательно не менее 5. Общая длина каждого луча - 21 м, из нее вычитается около 80 см на отвод к коробке реле и около 15 см на крепление изолятора в нижней части луча. Таким образом, реально длина каждого луча составляет около 20 метров. Антенна питается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом длиной около 39,5 метра. Длина кабеля критична - вместе с длиной лучей она должна составлять 1 длину волны на диапазоне 80 метров. Все лучи в исходном состоянии подключены к оплетке кабеля. Выбор необходимого направления производится непосредственно на рабочем месте, при этом соответствующее реле подключает луч выбранного направления к центральной жиле кабеля. Как и у большинства направленных антенн, подавление боковых лепестков выражено сильнее, чем заднего, и составляет в среднем 2 3 балла, реже - 1 балл. Проводилось сравнение с логопериодической антенной RB5QT , подвешенной на высоте около 9 м над землей в направлении восток-запад. На 7 МГц слоппера выигрывали в этих направлениях на 1- 2 балла.

 Конструкция. Мачта - телескопическая, от Р-140, стоит на земле без дополнительного заземления, без диэлектрических вставок. Лучи - из полевого телефонного кабеля П-275 (2 провода по 8 стальных и 7 медных проводников в каждом), хорошо пропаяны с использованием кислоты. Коаксиальный кабель 75 Ом. Возможно применение кабеля с любым волновым сопротивлением, а также открытой двухпроводной линии с сопротивлением 300 600 Ом. Реле применяется типа ТКЕ52 с напряжением питания около 27 В с запараллеленными контактами, но можно применять и другие - исходя из мощности передатчика. Для питания реле применяется отдельный четырехпроводный кабель. Такая схема (рис 2) позволяет питать 6 реле, у меня в силу местных условий стоит 5. Для переключения напряжений используются кнопки П2К с зависимой фиксацией Размеры антенны и линии питания можно изменить в любую сторону, пользуясь формулой L2=(84,8-L1)*K, где L1 - длина одного плеча, L2 - длина линии питания; K - коэффициент укорочения (для кабеля - 0,66, для двухпроводной линии - 0,98). Если получившейся длины линии недостаточно, в формуле вместо 84,8 необходимо подставить 127,2. Для укороченного варианта можно подставить в формулу 42,4 м, но в этом случае антенна будет работать только на частотах выше 7 МГц.

Настройка. В настройке антенна практически не нуждается, главное - соблюдение указанных размеров лучей и кабеля. При проведении измерений ВЧ-мостом оказалось, что антенна резонирует в пределах любительских диапазонов, и ее входное сопротивление находится в пределах 30 400 Ом (см таблицу), поэтому желательно применять согласующее устройство. Я использовал рекомендованный UA4PA параллельный контур с отводами. В диапазоне 160 м данная антенна не работает - резонансная частота 1750 кГц выбрана для того, чтобы в остальных диапазонах резонанс находился в пределах диапазона.

ЧАСТОТА	Zвх, Ом
1750	20
3510	270
3600	150
7020	360
7100	400
10110	50
14100	260
14250	200
14350	180
18000	50
18120	50
21150	190
21300	180
21450	160
24940	59
25150	50
28050	160
28200	200
28500	130
29000	65
29600	30