Вертикальная антенна на 144 мгц своими руками. Антенны для укв диапазона

Сначала- почему слово "настройка" антенны взято в кавычки. Допустим вы сделали антенну "по понятиям" со всеми положенными ей на ваш взгляд прибамбасами, коробочками, сантехникой и т.п., а если КСВ "не тот", для вас нет ничего проще, чем что-то подвинуть, отрезать, наставить и т.д. в самой антенне. Тоже по понятиям, потому что где-то кто-то писал о том, что, куда и как надо двигать,чтобы КСВ был "тот". Однако в антенне ВК, к примеру с разрезным вибратором, только три общих параметра: диаметр, длина и позиция элементов. Точность их соблюдения вполне достаточна для ее соответствия модели и согласованной работы с кабелем. Значит при "не том" КСВ дело не в них и двигать, резать, наставлять элементы, ориентируясь по КСВ, т.е. по согласованию- значит вводить в антенну еще одну "нетакость" противоположного знака- лишь бы "сьела всю мощу", а куда и как излучает- не знаем и спим спокойно. Что то вроде "настройки" телевизора по потребляемой мощности не глядя на экран.

Итак, антенна сделана, а КСВ "не тот". Отложим ножовку в сторону и разберемся, почему.
♣- Если антенна сделана по картинкам и размерам в солидных изданиях, желательно прежде, чем ее пилить, получить обьективное представление о ней. Обещания типа"R вх. 60 Ом, усиление 11,5 дб, высокоэффективная, без особых настроек" могут оказаться обманом или заблуждением автора и согласовать ее (Ротхаммель т. 2 стр. 70 антенна Quagi) или добиться обещанных параметров невозможно в принципе (Грабли Аврика. Журнал "OST". may 1997, с.58, 59). Поэтому лучше прежде, чем изготавивать, посмотреть ее в программе расчета. Это займет меньше времени, чем бесплодные попытки реанимировать металлолом.

Вполне вероятно, что причина вне антенны, ведь кроме нее в измерении участвуют сам КСВ метр, соединительный кабель и окружение антенны.
♣- Сильное влияние на КСВ, до 2 и более, может оказать окружение антенны. Это находящиеся в ближней зоне (до 1λ от габарита антенны) непрозрачные для рабочей частоты обьекты (с сильным отражением или поглощением), в том числе и неудачно отведенный от вибратора кабель, и отражатели в створе главного лепестка на расстоянии в λ ближе, чем усиление антенны в дб. Избежать этого влияния можно, проводя измерения на открытой площадке, направив антенну в небо. Если есть возможность, сделайте траверсу на время изготовления и проверки длинее за рефлектор. На первом этапе проверки антенны можно будет держа ее за хвостовик и вращая и меняя направление, убедиться в том, что КСВ при этом меняется не более,чем на 0,1. Это говорит о том, что влияние окружения антенны в приемлемых пределах, в противном случае надо сменить позицию на более свободную от такого влияния, где можно продолжить работу с антенной, направив ее вверх и закрепив за хвостовик.
♣- Погрешность КСВ метра 10% даст вам КСВ 1,1. Такую погрешность имеет MFJ 269. Поэтому КСВ 1,1 и ниже надо принять как неизбежный допуск на погрешность измерений, хотя согласовать, вернее рассогласовать антенну под эту погрешность до КСВ 1,00 несложно.
♣Кроме погрешности есть еще один фактор, влияющий на показания, это гармоники в сигнале КСВ метра. У MFJ они -26 дб или 5% от уровня основной частоты, у Т 100 -30 дб или 3%. АА 600 более того, имеет прямоугольную форму сигнала на выходе (меандр), в котором уровень 2 и 3 гармоник около 30% от основной частоты. На эталонной резистивной нагрузке все они дружно покажут КСВ 1,00. А у реальной антенны маловероятно, что на двойной и тройной частотах ее КСВ также 1,0, скорее гармоники полностью отразятся и при фактическом КСВ антенны 1,0 на основной частоте, MFJ и T100 могут и должны показать не лучше 1,05, а АА 600 не лучше 1,5. В противном случае надо или считать их показания недостоверными, или затухание кабеля на гармониках велико, что их и прямая и отраженная мощность теряется в нем.
♣- Допуск волнового сопротивления кабеля по ГОСТ +-4%. Реально измеренные отклонения волновых сопротивлений кабелей RG8x, RG58 и др. продукции свободного рынка - до 25%. Эти отклонения дадут вам КСВ до 1,08 у антенн с советскими кабелями и до 1,5 с буржуйскими марками. Избежать этого можно применяя для проверки антенны проверенный отрезок кабеля с длиной, минимально возможной, но кратной половине длины волны с учетом К укорочения, который в таком случае будет работать как полуволновый повторитель в достаточно широкой полосе частот.
Представление о том, какой КСВ нормальной антенны покажет КСВ метр при неблагоприятном сочетании этих факторов, можно получить, перемножив крайние значения каждого из них: 1,1х1,5х2,0= КСВ 3,3. (С такой же долей вероятности можно получить КСВ 1,0 у антенны, имеющей КСВ=3,3 при "благоприятном" для нее сочетании этих факторов.)

До антенны осталось еще три-четыре шага. Практически в каждой конструкции кроме самой антенны ВК, т.е. элементов определенной формы, длины и позиции, есть устройства, которые трудно или невозможно включить в модель и потому учет их влияния и способы решения остаются самыми сложными и спорными вопросами:
Устройство согласования R антенны с кабелем (трансформатор)
Устройство отсечки тока по внешней стороне оплетки. (1/4 λ стакан, феррит и т.п.)
Устройство для подключения кабеля к антенне, если можно так назвать косичку и центральную жилу между кабелем и антенной.
Устройство для фиксации элементов в положении и позиции в соответствии с моделью (траверса и крепеж)
Повторяться не буду. Больше половины материала на страницах сайта посвящено тому, как свести к минимуму их влияние и уйти от ошибок при изготовлени антенн.

Осталась лишь одна причина несоответствия между КСВ антенны и ее модели.
Это модель, вернее ошибки в ней. Острые (< 45°) углы между проводами, близкорасположенные провода и сегменты в них длинее, чем расстояние между проводами, толстые провода и сегменты в них короче, чем их диаметр, - самые распространенные ошибки. Желательно до изготовления антенны убедиться в том, что в модели нет ошибок. Если самому вникать в тонкостисегментации и т.п. пока трудно, отправьте файл электронной почтой мне или своему другу, который освоил программу.

Если соблюдено все, о чем сказано выше, то смею заверить вас, что после аккуратного изготовления даже самой узкополосной и чувствительной к ошибкам антенны пилить, наставлять и двигать в ней ничего не понадобится. Остается лишь установить ее на мачту или в стек и отвести кабель так, чтобы они оказывали минимальное влияние на антенну.
Настраивать антенну можно только под контролем всех параметров, за которые она отвечает. Это в первую очередь диаграмма направленности (и ее производная - усиление). Такая настройка - сложная задача даже для профессионалов на профессиональном полигоне. Отсюда простой вывод и решение - отказаться в реальной антенне от того, что немоделируемо в модели, но влияет на ее параметры или снизить его до минимума. Тогда можно быть уверенным в том, что даже "тот что надо" КСВ- это не случайно обнуленная сумма "нетакостей" разного знака, а признак соответствия и других, кроме КСВ, параметров антенны тем параметрам, которые были достигнуты в модели.

Настраивать можно и нужно антенну, которую приходится устанавливать в условиях, которые трудно или невозможно учесть или смоделировать, антенну КВ диапазонов, рядом с которой земля, провода и т. п. Причем уже на 21 МГц, и тем более на 28 МГц, их влияние легко уменьшить или вообще исключить. А на любом УКВ диапазоне такое влияние недопустимо, ибо искажает диаграмму и настраивать что то в самой антенне "под КСВ 1.0" уже бессмысленно. Надо искать и находить ошибку, другого не дано.

И в заключение
Для многих аргумент: "Я на эту антенну..." все таки еще самый весомый. Не в моих правилах, но воспользуюсь и я им: Из антенн сайта на 1296 мгц 8 антенн (3 стека по 2 и 2 одиночных) были сделаны и отданы без контроля не то что параметров, а вообще без проверки КСВ или просто работы. Два стека после прошли контроль КСВ у UA6EM. Одиночная 1.1 м работала в полевом дне 2008 у команды UA6FW/6 c 10 вт на 1296 МГц. В "Кубке 1296" на эту антенну уступили лидеру всего 2 связи. Заслуга в основном тактики и мастерства операторов,но всё же. На 144 у них был мой стек 2 по 4.5 м. И тоже отдан и установлен без контроля до соревнований. Сразу после ПД 2008,на форуме VHF DX пишут его участники:
RA3AQ "В тесте отлично проходили дальние станции 6-го района UA6EM (907 км), UA6FW/6 (2+70см qrb 972км)." UY9IA "Самая дальная связь(1296) 06.07.2008 03:51 UA6FW/6 606.7km" Вообще на форуме в рапортах участников в строке "самая дальняя связь с..." позывной UA6FW/6 встречается 10 раз, RA3AQ-6 раз, RA6AX-4 раза, другие по 1-2 раза.
Еще раз: эти антенны были отданы и вывезены на ПД без контроля КСВ и проверки в работе. Хотя на 144 МГц есть чем проверить, но лень было. Все антенны на траверсах из сосны.

Судовые антенно-фидерные устройства УКВ-диапазона

Морские и речные судовые УКВ-антенны

УКВ антенна – это элемент оборудования радиосвязи, работающего в диапазоне ультракоротких волн, преобразующий энергию распространяющихся в пространстве электромагнитных волн в электрические токи и наоборот, что соответствует приему и передаче радиосигнала. Антенны характеризуются комплексом параметров, определяющими из которых являются диаграмма направленности и коэффициент усиления. Диаграмма направленности УКВ антенны представляет собой графическую зависимость коэффициента усиления от направления излучения. Однако сама по себе антенна ничего не усиливает, а коэффициент усиления рассчитывается относительно мощности эталонной антенны.

Судовая УКВ антенна

В судовой отрасли для радиосвязи используется диапазон ультракоротких волн (УКВ), в большей степени подходящий для решения задач обмена информацией между судами или судами и берегом. Для морской радиосвязи выделены частоты от 156 до 162 МГц внутри диапазона VHF, в речной радиосвязи – частоты от 300 до 337 МГц, соответствующие диапазону UHF. Оба диапазона являются частью спектра УКВ, поэтому вне зависимости от назначения – морского или речного – антенны судовой радиосвязи принято называть УКВ антеннами .

Особенности судовых УКВ антенн состоят в том, что это преимущественно вертикальные антенны, располагаемые на мачтах, следовательно, все они имеют вертикальную поляризацию и равномерную диаграмму направленности, поскольку в море не существует выделенного направления распространения сигналов.

Свойство распространения ультракоротких волн позволяет достичь дальности связи в открытом море до 50 миль при условии расположения УКВ антенны выше четырех метров от ватерлинии судна. Это дает возможность быстро получить помощь от соседних судов или береговых служб в случае бедствия, а с другой, не ставит помехи другим судам, находящимся на еще большем удалении, благодаря чему они общаются между собой на одних и тех же каналах. В условиях Мирового океана и активного судоходства, одновременно нуждающихся в постоянной связи, УКВ-диапазон представляется наиболее подходящим для беспрепятственного общения в районе условной прямой видимости.

Вместе с тем, располагая УКВ антенну как можно выше и, казалось бы, увеличивая дальность связи, можно, напротив, снизить коэффициент полезного действия УКВ антенны за счет приема большего количества помех. Это сильно почувствуется, если за горизонтом вблизи резонансной частоты УКВ антенны работает мощный передатчик, полностью забивающий эфир. Если фильтровать собранные антенной "мусорные" сигналы, то вместе с ним есть все шансы отфильтровать и полезный сигнал, поэтому при поиске приемлемой высоты УКВ антенны рекомендуется придерживаться меры.

Также для улучшения характеристик приема и передачи УКВ сигналов есть вариант подогнать УКВ антенну под работу только на одной частоте. Такой путь также ведет к снижению общей производительности, поскольку антенная установка должна обеспечивать полноценную приемопередачу во всем используемом частотном диапазоне.

В отношении речной радиосвязи верны примерно все те же соображения, с той разницей, что в условиях рек используются радиоволны большей частоты, а значит с меньшей длиной волны, способные огибать характерные для рек препятствия, такие как береговые скалы, лесные зоны, элементы береговой инфраструктуры и т.п.

Таким образом, чтобы судовая связь соответствовала ожиданиям, и в случае моря, и в случае реки необходимо использовать оборудование от надежных мировых и отечественных производителей. УКВ антенны в зависимости от поднадзорности должны поставляться вместе с сертификатом либо Морского, либо Речного Регистра. Такие изделия отличаются строгим и даже аскетичным внешним видом, однако, несмотря на кажущуюся простоту, смысл качественной УКВ антенны заключен в том, как она настроена на требуемые частоты. Только производитель с серьезным опытом в состоянии поставить на рынок оборудование, конкурентоспособность которого устоит в течение длительных проверок временем.

УКВ антенны в «Маринэк»

Представленное на страницах каталога Интернет-магазина «Маринэк» , имеет конкурентное преимущество по сравнению с бесконечным перечнем устройств и систем, обращающимся на мировом рынке. Тщательный отбор оборудования среди предложений рынка благодаря постоянной практике комплексного оснащения судов, включая монтаж, пусконаладку и техническое обслуживание, позволяет инженерам «Маринэк» предлагать наиболее рациональное и востребованное судовое оборудование , в том числе оборудование радиосвязи и УКВ антенны , цель которого – безотказная работа в течение максимального времени с наибольшей выгодой для пользователя.

«Маринэк » предлагает морские антенны следующих производителей:

Чтобы судовая радиосвязь не вызывала вопросов, менеджеры « » проконсультируют и подберут оборудование исходя из требований заказчика и собственного опыта. Обратившись в « », вы последовательно закроете вопросы оснащения судна с наибольшей выгодой для себя.

Еще небольшое время назад для работы на диапазоне 144-145 МГц использовалась в основном самодельная аппаратура. Среди радиолюбителей были популярны УКВ - трансвертеры, многие из которых своими размерами были сравнимы с самим используемым с ним трансивером. Радиолюбители переделывали списанные промышленные УКВ-радиостанции типа «Пальма» на любительский УКВ диапазон 145 МГц, получая радиостанцию, работающую на нескольких каналах. Потом радиолюбителям стали доступны «Виолы», а позже и «Маяки», работающие на сорока каналах. Эти радиостанции тогда выглядели просто фантастически по своим возможностям!

В настоящее время можно сравнительно недорого приобрести многоканальные переносные УКВ трансиверы всемирно известных фирм – «YAESU», «KENWOOD», «ALINCO», которые по своим параметрам и удобству работы значительно превосходят как самодельную аппаратуру диапазона 145 МГц, так и переделанную промышленную – «Пальмы», «Маяки», «Виолы».

Но для работы через репитер из дома, офиса, во время движения при работе из автомобиля, необходима антенна более эффектная, чем используемая совместно с переносной радиостанцией «резинка». При использовании стационарной «фирменной» УКВ станции часто бывает целесообразно использовать с ней самодельную УКВ- антенну, так как приличная «фирменная» наружная антенна диапазона 145 Мгц стоит недешево.

Изготовлению простых самодельных антенн, пригодных к использованию со стационарными и переносными УКВ - радиостанциями и посвящен этот материал.

Особенности антенн диапазона 145 МГц

Ввиду того, что для изготовления антенн диапазона 145 Мгц обычно используют толстый провод – диаметром от 1 до 10 мм (иногда применяют и более толстые вибраторы, особенно в коммерческих антеннах), то антенны диапазона 145 Мгц широкополосны. Это часто позволяет при выполнении антенны точно по указанным размерам обойтись без ее дополнительной настройки на диапазон 145 МГц.

Для настройки антенн диапазона 145 Мгц необходимо иметь КСВ - метр. Это может быть как самодельный прибор, так и промышленного изготовления. На диапазоне 145 МГц радиолюбители практически не используют мостовые измерители сопротивления антенн, из-за кажущейся сложности их корректного изготовления. Хотя при аккуратном изготовлении мостового измерителя и, следовательно, корректной его работы на этом диапазоне, можно точно определить входное сопротивление УКВ антенн. Но даже используя только КСВ - метр проходного типа, вполне возможно настраивать самодельные УКВ-антенны. Мощности 0,5 Вт, которую обеспечивают импортные переносные радиостанции в режиме «LOW» и отечественные носимые радиостанции УКВ диапазона типа «Днепр», «Виола», «ВЭБР», вполне достаточно для работы многих типов КСВ метров. Режим «LOW» позволяет производить настройку антенн не опасаясь выхода из строя выходного каскада радиостанции при любом входном сопротивлении антенны.

Перед началом настройки УКВ антенны желательно убедиться в правильности показаний КСВ -метра. Неплохо иметь два КСВ -метра, рассчитанных для работы в трактах передачи 50 и 75 Ом. При настройке УКВ антенн желательно иметь контрольную антенну, в качестве которой может быть или «резинка» от переносной радиостанции или самодельный четвертьволновый штырь. При настройке антенны измеряют уровень напряженности поля создаваемый настраиваемой антенной относительно контрольной. Это дает возможность судить о сравнительной эффективности работы настраиваемой антенны. Конечно, если при измерениях использовать стандартный калиброванный измеритель напряженности поля, то можно получить точную оценку эффективности работы антенны. При использовании калиброванного измерителя поля несложно снять и диаграмму направленности антенны. Но даже используя при измерениях самодельные измерители напряженности поля и получив только качественную картину распределения напряженности электромагнитного поля, можно вполне сделать заключение об эффективности работы настраиваемой антенны и приближенно оценить ее диаграмму направленности. Рассмотрим практические конструкции УКВ-антенн.

Простые антенны

Наиболее простую наружную УКВ антенну (рис. 1) можно выполнить с использованием антенны, работающей совместно с переносной радиостанцией. На раме окна с наружной (рис. 2) или с внутренней стороны на удлиняющем деревянном бруске крепится металлический уголок, в центре которого установлено гнездо для подключения этой антенны. Необходимо стремиться к тому, чтобы коаксиальный кабель идущий до антенны был минимально необходимой длины. По краям уголка крепятся 4 противовеса длиной по 50 см. Необходимо обеспечить хороший электрический контакт противовесов, антенного разъема с металлическим уголком. Укороченная витая антенна радиостанции имеет входное сопротивление в пределах 30-40 Ом, так что для ее питания можно использовать коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. С помощью угла наклона противовесов можно в некоторых пределах менять входное сопротивление антенны, и, следовательно, провести согласование антенны с коаксиальным кабелем. Вместо фирменной «резинки» временно можно использовать антенну из медного провода диаметром 1-2 мм длиной 48 см, который вставляется в антенное гнездо своим остро заточенным концом.

Рисунок 1. Простая наружная УКВ антенна

Рисунок 2. Конструкция простой наружной УКВ антенны

Надежно работает УКВ антенна, выполненная из коаксиального кабеля со снятой внешней оплеткой. Кабель заделывается в ВЧ -разъем аналогичный разъему «фирменной» антенны (рис. 3). Длина коаксиального кабеля, используемого для изготовления антенны, равна 48 см. Такую антенну можно использовать совместно с переносной радиостанцией взамен поломанной или утерянной штатной антенны.

Рисунок 3. Простая самодельная УКВ антенна

Для быстрого изготовления выносной УКВ антенны можно использовать соединительный коаксиальный кабель длиной 2-3 метра, который оконечен разъемами, соответствующим антенному гнезду радиостанции и антенны. Антенну к такому куску кабеля можно подключить с помощью высокочастотного тройника (рис. 4). В этом случае с одного конца тройника подключается антенна- «резинка», а с другого конца тройника накручиваются противовесы длиной по 50 см или через разъем подключается другой тип радиотехнической «земли» для УКВ антенны.

Рисунок 4. Простая выносная УКВ антенна

Самодельные антенны переносной радиостанции

При утере или поломке штатной антенны переносной радиостанции можно выполнить самодельную витую УКВ антенну. Для этого используют основу – полиэтиленовую изоляцию коаксиального кабеля, диаметром 7-12 мм и длиной 10-15 см, на который намотано первоначально 50 см медного провода диаметром 1-1,5 мм. Для настройки витой антенны очень удобно использовать измеритель частотных характеристик, но можно использовать и обыкновенный КСВ - метр. Первоначально определяют резонансную частоту собранной антенны, затем, откусывая часть витков, сдвигая, раздвигая витки антенны, настраивают витую антенну в резонанс на 145 МГц.

Процедура эта не очень сложная, и, настроив 2-3 витые антенны, радиолюбитель может производить настройку новых витых антенн буквально за 5-10 минут, конечно, при наличии вышеуказанных приборов. После настройки антенны необходимо зафиксировать витки или с помощью изоленты, или с помощью кембрика, размоченного в ацетоне, либо с помощью термоусаживающей трубки. После закрепления витков необходимо еще раз проконтролировать частоту антенны и, если это необходимо, подстроить ее с помощью верхних витков.

Следует обратить внимание, на то, что в «фирменных» укороченных витых антеннах используют термоусаживающие трубки для фиксации проводника антенны.

Полуволновая полевая антенна

Для эффективной работы антенн длиной четверть волны необходимо использовать несколько четвертьволновых противовесов. Это усложняет конструкцию для полевой четвертьволновой антенны, которая должна быть вынесена в пространстве относительно УКВ трансивера. В этом случае можно использовать УКВ антенну электрической длиной L/2, которая не требует для своей работы противовесов, и обеспечивает прижатую к земле диаграмму направленности и простоту установки. Для антенны электрической длиной L/2 стоит проблема согласования ее высокого входного сопротивления с низким волновым сопротивлением коаксиального кабеля. Антенна длиной L/2 и диаметром 1 мм будет иметь входное сопротивление на диапазоне 145 МГц около 1000 Ом. Согласование с помощью четвертьволнового резонатора, оптимальное в этом случае, не всегда удобно практически, так как требует подбора точек подключения коаксиального кабеля к резонатору для своей эффективной работы и точной настройки штыря антенны в резонанс. Также относительно велики и размеры резонатора для диапазона 145 МГц. Дестабилизирующие факторы на антенну при ее согласовании при помощи резонатора будут проявляться особенно сильно.

Однако при небольших мощностях, подводимых к антенне, вполне удовлетворительное согласование можно достигнуть при помощи П - контура, аналогично как это описано в литературе . Схема полуволновой антенны и ее согласующего устройства показана на рис. 5. Длина штыря антенны выбирается немного короче или длиннее длины L/2. Это необходимо для того, что уже при небольшом отличии электрической длины антенны от L/2 активное сопротивление импеданса антенны заметно понижается, а реактивная его часть на начальном этапе возрастает незначительно. Вследствие этого возможно согласование с помощью П - контура такой укороченной антенны с большей эффективностью, чем согласование антенны длиной ровно L/2. Предпочтительно использовать антенну длиной немного большей чем L/2.

Рисунок 5. Согласование УКВ антенны с помощью П – контура

В согласующем устройстве были использованы воздушные подстроечные конденсаторы типа КПВМ-1. Катушка L1 содержит 5 витков посеребренного провода диаметром 1 мм, намотанного на оправке диаметром 6 мм и шагом 2 мм.

Настройка антенны не сложна. Включив в тракт кабеля антенны КСВ - метр и одновременно измеряя уровень напряженности поля, создаваемого антенной, с помощью изменения емкости переменных конденсаторов С1 и С2, сжатия-растяжения витков катушки L1 добиваются минимальных показаний КСВ -метра и соответственно максимальных показаний измерителя напряженности поля. Если эти два максимума не будут совпадать, необходимо немного изменить длину антенны, и снова повторить ее настройку.

Согласующее устройство было размещено в корпусе, спаянном из фольгированного стеклотекстолита размерами 50*30*20 мм. При работе из стационарного рабочего места радиолюбителя антенна может быть размещена в проеме окна. При работе в полевых условиях антенна может быть подвешена за верхний конец на дерево с помощью лески, как это показано на рис. 6. Для питания антенны можно использовать 50-oмный коаксиальный кабель. Использование 75-oмного коаксиального кабеля несколько увеличит КПД согласующего устройства антенны, но в то же время потребует настройки выходного каскада радиостанции для работы на нагрузку 75 Ом.

Рисунок 6. Установка антенна для работы в полевых условиях

Оконные антенны на основе фольги

На основе клеящейся фольги, используемой в системах охранной сигнализации можно построить очень простые конструкции оконных УКВ антенн. Такую фольгу можно приобрести уже с клеевой основой. Тогда освободив одну сторону фольги от защитного слоя, ее достаточно просто прижать к стеклу и фольга моментально надежно приклеивается. Фольгу без клеевой основы можно приклеить к стеклу при помощи лака или клея типа «Момент». Но для этого необходимо иметь некоторый навык. Фольгу можно даже закрепить на окне при помощи липкой ленты.

При соответствующей тренировке вполне возможно осуществить качественное паяное соединение центральной жилы и оплетки коаксиального кабеля с алюминиевой фольгой. Исходя из личного опыта, каждый тип такой фольги требует для пайки своего флюса. Некоторые типы фольги хорошо паяются даже с использованием только канифоли, некоторые удается паять с помощью паяльного жира, другие типы фольги требуют использования активных флюсов. Флюс необходимо испытывать на конкретном типе фольги, используемом для изготовления антенны, заблаговременно до ее установки.

Хорошие результаты дает использование подложки из фольгированного стеклотекстолита для пайки и крепления фольги, как это показано на рис. 7. Кусочек фольгированного стеклотекстолита с помощью клея «Момент» приклеивается к стеклу, к краям фольги припаивается фольга антенны, жилы коаксиального кабеля припаиваются к медной фольге стеклотекстолита на небольшом удалении от фольги. После пайки соединение необходимо защитить при помощи влагостойкого лака или клея. В противном случае возможна коррозия этого соединения.

Рисунок 7. Подключение фольги антенны к коаксиальному кабелю

Разберем практические конструкции оконных антенн построенных на основе фольги.

Вертикальная оконная дипольная антенна

Схема вертикальной дипольной оконной УКВ антенны на основе фольги показана на рис. 8.

Рисунок 8. Оконная вертикальная дипольная УКВ антенна

Четвертьволновый штырь и противовес расположены под углом 135 градусов для того, чтобы входное сопротивление антенной системы приближалось к 50 Ом. Это дает возможность использовать для питания антенны коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом и использовать антенну совместно с переносными радиостанциями, выходной каскад которых имеет такое входное сопротивление. Коаксиальный кабель должен идти перпендикулярно антенне по стеклу так долго, как это возможно.

Рамочная оконная антенна на основе фольги

Эффективнее дипольной вертикальной антенны будет работать рамочная оконная УКВ антенна, показанная на рис. 9. При питании антенны с бокового угла максимум излучаемой поляризации расположен в вертикальной плоскости, при питании антенны в нижнем угле максимум излучаемой поляризации находится в горизонтальной плоскости. Но при любом положении точек питания антенна излучает радиоволну, с комбинированной поляризацией, как с вертикальной, так и с горизонтальной. Это обстоятельство весьма благоприятно для связи с переносными и передвижными радиостанциями, положение антенн которых во время движения будет меняться.

Рисунок 9. Рамочная оконная УКВ антенна

Входное сопротивление оконной рамочной антенны составляет 110 Ом. Для согласования этого сопротивления с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 Ом используется четвертьволновая секция из коаксиального кабеля волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель должен идти перпендикулярно оси антенны так долго, как это возможно. Рамочная антенна имеет усиление примерно на 2 дБ выше относительно дипольной оконной антенной.

При выполнении оконных антенн из фольги шириной 6-20 мм, они не требуют настройки и работают в диапазоне частот значительно более широком, чем любительский диапазон 145 МГц. Если полученная резонансная частота антенн оказалась ниже требуемой, то диполь можно настроить, отрезая симметрично фольгу с его концов. Рамочную антенну можно настроить, используя перемычку из той же фольги, что была использована для изготовления антенны. Фольга замыкает полотно антенны в углу, напротив точек питания. После настройки, контакт перемычки с антенной может быть обеспечен или при помощи пайки или при помощи клейкой липкой ленты. Такая липкая лента должна достаточно сильно прижать перемычку к полотну антенны для того чтобы обеспечить надежный электрический контакт с ней.

К антеннам, выполненным из фольги, можно подводить значительные уровни мощности – до 100 и более ватт.

Наружная вертикальная антенна

При размещении антенны снаружи помещения всегда встает вопрос о защите раскрыва коаксиального кабеля от атмосферных воздействий, об использовании качественного антенного опорного изолятора, влагостойкого провода для антенн и т.д. Эти проблемы можно решить, выполнив защищенную наружную УКВ антенну. Конструкция такой антенны показана на рис. 10.

Рисунок 10. Защищенная наружная УКВ антенна

В центре пластиковой водопроводной трубы длиной 1 метр проделывается отверстие, в которое может туго войти коаксиальный кабель. Затем кабель туда продевается, высовывается из трубы, оголяется на расстоянии 48 см, экран кабеля скручивается и опаивается на длине 48 см. Кабель с антенной заводится обратно в трубу. Сверху и снизу на трубу одеваются стандартные заглушки. Влагоизолировать отверстие, куда входит коаксиальный кабель не представляет особого труда. Это можно сделать с помощью автомобильного силиконового герметика или быстро твердеющей автомобильной эпоксидки. В результате получаем красивую, влагоизолированную защищенную антенну, которая многие годы может работать под действием атмосферных воздействий.

Для фиксации вибратора и противовеса антенны внутри можно использовать 1-2 картонные или пластиковые шайбы, плотно надетые на вибраторы антенны. Трубу с антенной можно установить на оконную раму, на неметаллическую мачту, или разместить в другом удобном месте.

Простая коаксиальная коллинеарная антенна

Простая коллинеарная коаксиальная УКВ антенна может быть выполнена из коаксиального кабеля. Для защиты этой антенны от атмосферных воздействий может быть использован отрезок водопроводной трубы, как это было описано в предыдущем параграфе. Конструкция коллинеарная коаксиальная УКВ антенны показана на рис. 11.

Рисунок 11. Простая коллинеарная УКВ антенна

Антенна обеспечивает теоретическое усиление не менее чем на 3 дБ большее по сравнению с четвертьволновым вертикалом. Она не нуждается в противовесах для своей работы (хотя их наличие улучшает работу антенны) и обеспечивает прижатую диаграмму направленности к горизонту. Описание такой антенны неоднократно появлялось на страницах отечественной и зарубежной радиолюбительской литературы, но наиболее удачное описание было представлено в литературе .

Размеры антенны на рис. 11 указаны в сантиметрах для коаксиального кабеля с коэффициентом укорочения равным 0,66. Такой коэффициент укорочения имеют большинство коаксиальных кабелей с полиэтиленовой изоляцией. Размеры согласующей петли показаны на рис. 12. Без использования этой петли КСВ антенной системы может превышать 1,7. Если антенна оказалась настроенной ниже диапазона 145 МГц необходимо немного укоротить верхнюю секцию, если выше, то удлинить ее. Конечно, оптимальная настройка возможная пропорциональным укорочением-удлинением всех частей антенны, но это сложно проделать в радиолюбительских условиях.

Рисунок 12. Размеры согласующей петли

Несмотря на большие размеры пластиковой трубы, необходимой для защиты этой антенны от атмосферных воздействий, использование коллинеарной антенны такой конструкции вполне целесообразно. Антенна может быть вынесена в сторону от здания с помощью деревянных реек, как это показано на рис. 13. Антенна может выдержать значительные подводимые к ней мощности до 100 и более ватт и может быть использована совместно как со стационарными так и с переносными УКВ -радиостанциями. Использование такой антенной совместно с маломощными носимыми радиостанциями даст наибольший эффект.

Рисунок 13. Установка коллинеарной антенны

Простая коллинеарная антенна

Эта антенна была собрана мной подобно конструкции автомобильной выносной антенны используемой в сотовом радиотелефоне. Для переделки ее на любительский диапазон 145 МГц мной были изменены пропорционально все размеры «телефонной» антенны. В результате этого получилась антенна, схема которой показана на рис. 14. Антенна обеспечивает прижатую к горизонту диаграмму направленности и теоретическое усиление не менее 2 дБ над простым четвертьволновым штырем. Для питания антенны использовался коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом.

Рисунок 14. Простая коллинеарная антенна

Практическая конструкция антенны показана на рис. 15. Антенна была выполнена из целого отрезка медного провода диаметром 1мм. Катушка L1 содержала 1 метр этого провода, намотанного на оправке диаметром 18 мм, расстояние между витками было равно 3 мм. При выполнении конструкции точно по размерам антенна практически не требует наладки. Возможно, понадобится небольшая подстройка антенны сжатием-растяжением витков катушки для достижения минимального КСВ. Антенна была размещена в пластиковый водопроводной трубе. Внутри трубы антенный провод был зафиксирован с помощью кусочков пенопласта. На нижнем конце трубы были установлены четыре четвертьволновых противовеса. На них была нарезана резьба, и они с помощью гаек были закреплены на пластиковой трубе. Противовесы могут быть диаметром 2-4 мм в зависимости от возможности нарезать на них резьбу. Для их изготовления можно применить медный, латунный, или бронзовый провод.

Рисунок 15. Конструкция простой коллинеарной антенны

Антенна может быть установлена на деревянных рейках на балконе (как это показано на рис. 13). Эта антенна может выдержать значительные уровни подводимой к ней мощности.

Эту антенну можно рассматривать как укороченную антенну КВ диапазона с центральной удлиняющей катушкой. Действительно, измеренный с помощью мостового измерителя сопротивления резонанс антенны в диапазоне КВ оказался лежащим в районе частоты 27,5 МГц. Очевидно, что варьируя диаметром катушки и ее длиной, но сохранив при этом длину провода ее намотки можно добиться того, чтобы антенна работала как в УКВ диапазоне 145 МГц, так и в одном из КВ диапазонов – 12 или 10 метров. Для работы на КВ диапазонах к антенне необходимо подключить четыре противовеса длиной L/4 для выбранного КВ диапазона. Такое двойное использование антенны сделает ее еще более универсальной.

Экспериментальная 5/8-волновая антенна

При проведении экспериментов с радиостанциями диапазона 145 МГц часто бывает необходимо подключить к ее выходному каскаду испытываемую антенну, чтобы проверить работу тракта приема радиостанции или настроить выходной каскад передатчика. Для этих целей мной долгое время используется простая 5/8 – волновая УКВ антенна, описание которой было приведено в литературе .

Эта антенна состоит из секции медного провода диаметром 3 мм, который одним концом соединен с удлиняющей катушкой, а другой с настроечной секцией. На конце провода соединенном с катушкой нарезана резьба, а на другом конце припаяна настроечная секция из медного провода диаметром 1 мм. Согласуется антенна с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 или 75 Ом путем подключения к разным виткам катушки, и может быть небольшим укорочением настроечной секции. Схема антенны показана на рис. 16. конструкция антенны показана на рис. 17.

Рисунок 16. Схема простой 5/8 – волновой УКВ антенны

Рисунок 17. Конструкция простой 5/8 – волновой УКВ антенны

Катушка выполнена на плексигласовом цилиндре диаметром 19 мм и длиной 95 мм. В торцах цилиндра сделана резьба, в которую с одной стороны ввинчивается вибратор антенны, а с другой стороны она прикручивается к куску фольгированного стеклотекстолита размерами 20*30 см, который служит «землей» антенны. С задней стороны к нему был приклеен магнит от старого динамика, в результате чего антенна может крепиться к подоконнику, к батарее отопления, к другим железным предметам.

Катушка содержит 10,5 витка провода диаметром 1 мм. Провод катушки равномерно размещен по каркасу. Отвод к коаксиальному кабелю осуществлен от четвертого витка от заземленного конца. Вибратор антенны ввинчивается в катушку, под него вставляется контактная ламель, к которой припаивается «горячий» конец удлиняющей катушки. Нижний конец катушки припаивается к фольге «земли» антенны. Антенна обеспечивает КСВ в кабеле не хуже чем 1:1,3. Настройка антенны осуществляется путем укорочения с помощью кусачек ее верхней части, которая первоначально выполняется чуть длиннее, чем необходимо.

Мной были проведены эксперименты по установке этой антенны на оконном стекле. В этом случае вибратор первоначальной длиной 125 сантиметров из алюминиевой фольги был приклеен по центру окна. Удлиняющая катушка использовалась та же, и была установлена на раме окна. Противовесы были выполнены из фольги. Концы антенны и противовесов были немного загнуты, чтобы поместиться на оконном стекле. Вид оконной 5/8 – волновая УКВ антенна показан на рис. 18. Антенна легко настраивается в резонанс постепенным укорочением фольги вибратора с помощью лезвия, и постепенным переключением витков катушки по минимуму КСВ. Оконная антенна не портит интерьера комнаты и может использоваться в качестве постоянной антенна для работы на диапазоне 145 МГц из дома или офиса.

Рисунок 18. Оконная 5/8 – волновая УКВ антенна

Эффективная антенна переносной радиостанции

В том случае, когда связь с использованием стандартной «резинки» невозможна, можно использовать полуволновую антенну. Она не требует для своей работы «земли» и при работе на большие расстояния дает выигрыш по сравнению со стандартной «резинкой» до 10 дБ. Это вполне реальные цифры, учитывая, что физическая длина полуволновой антенны почти в 10 раз длиннее «резинки».

Полуволновая антенна питается напряжением и имеет высокое входное сопротивление, которое может достигать 1000 Ом. Следовательно, эта антенна требует согласующего устройства при использовании совместно с радиостанцией имеющей 50-омный выход. Один из вариантов согласующего устройства на основе П- контура уже был описан в этой главе. Поэтому, для разнообразия, для этой антенны мы рассмотрим использование другого согласующего устройства, выполненного на параллельном контуре. По эффективности своей работы эти согласующие устройства примерно равны. Схема полуволновой УКВ антенны совместно с согласующим устройством на параллельном контуре показана на рис. 19.

Рисунок 19. Полуволновая УКВ антенна с согласующим устройством

Катушка контура содержит 5 витков медного посеребренного провода диаметром 0,8 мм, намотанных на оправке диаметром 7 мм по длине 8 мм. Настройка согласующего устройства заключается в настройке с помощью переменного конденсатора С1 контура L1С1 в резонанс, с помощью переменного конденсатора С2 регулируется связь контура с выходом передатчика. Первоначально конденсатор подключается в третьему витку катушки от ее заземленного конца. Переменные конденсаторы С1 и С2 должны быть с воздушным диэлектриком.

Для вибратора антенны целесообразно использовать телескопическую антенну. Это даст возможность переносить полуволновую антенну в компактном сложенном состоянии. Также это упрощает настройку антенны совместно с реальным трансивером. При первоначальной настройке антенны ее длина составляет 100 см. В процессе настройки эта длина может быть немного скорректирована по лучшей работе антенны. Желательно сделать соответствующие отметки на антенне, чтобы впоследствии со свернутого ее положения устанавливать антенну сразу на резонансную длину. Коробка, где расположено согласующее устройство, должна быть выполнена из пластика, чтобы уменьшить емкость катушки на «землю», может быть выполнена из фольгированного стеклотекстолита. Это зависит от реальных эксплуатационных условий антенны.

Настройка антенны производится с помощью индикатора напряженности поля. С помощью КСВ - метра настройка антенны целесообразна лишь в случае ее работы не на корпусе радиостанции, а при использовании совместно с ней удлиняющего коаксиального кабеля.

При двойной работе антенны на корпусе радиостанции и с использованием удлиняющего коаксиального кабеля на штыре антенны делают две отметки, соответствующие одна – максимальному уровню напряженности поля, при работе антенны на корпусе радиостанции, а другая риска соответствует минимальному КСВ при использовании совместно с антенной удлиняющего коаксиального кабеля. Обычно эти две отметки немного не совпадают.

Вертикальные неразрывные антенны с гамма согласованием

Вертикальные антенны выполненные из целого вибратора ветроустойчивы, легки в установке, и занимают мало места. Для их выполнения можно использовать медные трубки, алюминиевый силовой электрический провод диаметром 6-20 мм. Эти антенны достаточно просто можно согласовать с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением как 50 так и 75 Ом.

Очень простая в выполнении и легкая в настройке является неразрывная полуволновая УКВ антенна, конструкция которой показана рис. 20. Для ее питания через коаксиальный кабель используется гамма согласование. Материал, из которого выполнен вибратор антенны и гамма согласование должен быть один и тот же например, медь или алюминий. Из-за взаимной электрохимической коррозии многих пар материалов недопустимо использовать разные металлы для выполнения антенны и гамма согласования.

Рисунок 20. Неразрывная полуволновая УКВ антенна

Если для выполнения антенны использована медная голая трубка, то настраивать гамма согласование антенны целесообразно с помощью замыкающей перемычки как это показано на рис. 21. В этом случае поверхность штыря и проводника гамма согласования тщательно зачищается и с помощью хомута из голой проволоки как это показано на рис. 21а добиваются минимального КСВ в коаксиальном кабеле питания антенны. Затем в этом месте провод гамма согласования немного расплющивается, просверливается и соединяется винтом с полотном антенны, как это показано на рис. 21б. Возможно также использовать пайку.

Рисунок 21. Настройка гамма - согласования медной антенны

Если для антенны использован алюминиевый провод из силового электрического кабеля в пластиковой изоляции, то целесообразно эту изоляцию оставить для предотвращения коррозии алюминиевого провода кислотными дождями, которые неизбежны в городских условиях. В этом случае гамма согласование антенны подстраивается с помощью переменного конденсатора, как это показано на рис. 22. Этот переменный конденсатор необходимо тщательно защитить от влаги. Если не удается достичь КСВ в кабеле меньше 1,5, то длину гамма согласования необходимо уменьшить и повторить настройку еще раз.

Рисунок 22. Настройка гамма – согласования алюминиево-медной антенны

При наличии достаточного места и материалов можно установить неразрывную вертикальную волновую УКВ антенну. Волновая антенна работает эффективнее полуволновой антенны, показанной на рис. 20. Волновая антенна обеспечивает более прижатую к горизонту диаграмму направленности чем полуволновая антенна. Согласовать волновую антенну можно с помощью способов, показанных на рис. 21 и 22. Конструкция волновой антенны показана на рис. 23.

Рисунок 23. Неразрывная вертикальная волновая УКВ антенна

При выполнении этих антенн желательно чтобы коаксиальный кабель питания был перпендикулярен антенне хотя бы 2 метра. Использование симметрирующего устройства совместно с неразрывной антенной увеличит эффективность ее работы. При использовании симметрирующего устройства необходимо использовать симметричное гамма согласование. Подключение симметрирующего устройства показано на рис. 24.

Рисунок 24. Подключение симметрирующего устройства к неразрывной антенне

В качестве симметрирующего устройства антенны также можно использовать и любое другое известное симметрирующее устройство. При размещении антенны около проводящих предметов возможно придется несколько уменьшить длину антенны из-за влияния на нее этих предметов.

Круглая УКВ антенна

Если размещение в пространстве вертикальных антенн, показанных на рис. 20 и рис. 23 в их традиционном вертикальном положении затруднено, то можно их разместить, свернув полотно антенны в круг. Положение полуволновой антенны показанной на рис. 20 в «круглом» варианте показано на рис. 25, а волновой антенны показанной на рис. 23 на рис. 26. В таком положении антенна обеспечивает комбинированную поляризацию вертикальную и горизонтальную, что благоприятно для проведения связей с передвижными и носимыми радиостанциями. Хотя, теоретически уровень вертикальной поляризации будет выше при боковом питании круглых УКВ антенн, но на практике это различие не сильно заметно, а боковое питание антенны усложняет ее установку. Боковое питание круглой антенны показано на рис. 27.

Рисунок 25. Неразрывная круглая вертикальная полуволновая УКВ антенна

Рисунок 26. Неразрывная круглая вертикальная волновая УКВ антенна

Рисунок 27. Боковое питание круглых УКВ антенн

Круглая УКВ антенна может быть размещена внутри помещения, например, между рамами окна, или вне помещения, на балконе или на крыше. При размещении круглой антенны в горизонтальной плоскости получим круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и работу антенны с горизонтальной поляризацией. Это может быть необходимо в некоторых случаях при проведении радиолюбительских связей.

Пассивный «усилитель» переносной станции

При испытании переносных радиостанций или работе с ними порой не хватает еще «чуть-чуть» мощности для надежной связи. Мной был выполнен пассивный «усилитель» для переносных УКВ станций. Пассивный «усилитель» может добавить до 2-3 дБ к сигналу радиостанции в эфире. Этого часто достаточно чтобы надежно открыть шумоподавитель станции корреспондента и обеспечить уверенную работу. Конструкция пассивного «усилителя» показана на рис. 28.

Рисунок 28. Пассивный «усилитель»

Пассивный «усилитель» представляет собой луженую жестяную банку из-под кофе достаточно больших размеров (чем больше, тем лучше). В дно банки вставлен разъем, аналогичный антенному разъему радиостанции, а в крышку банки запаян разъем для соединения с антенным гнездом. К банке припаяны 4 противовеса длиной 48 см. При работе с радиостанцией этот «усилитель» включается между штатной антенной и радиостанцией. За счет более эффективной «земли» и происходит увеличение в месте приема силы излучаемого сигнала. Совместно с этим «усилителем» можно использовать и другие антенны, например, L/4 штырь из медной проволоки, просто вставленный в антенное гнездо.

Широкополосная обзорная антенна

Многие импортные переносные радиостанции обеспечивают работу на прием не только в любительском диапазоне 145 МГц, но и в обзорных диапазонах 130-150 МГц или 140-160 МГц. В этом случае для успешного приема в обзорных диапазонах, на которых витая антенна, настроенная на 145 МГц, работает неэффективно можно использовать широкополосную УКВ антенну. Схема антенны приведена на рис. 29 а размеры для разных диапазонов работы даны в табл. 1.

Рисунок 29. Широкополосный УКВ вибратор

Диапазон, МГц	130-150	140-160
Размер А, см	26	24
Размер Б, см	54	47

Таблица 1. Размеры широкополосной УКВ антенны

Для работы с антенной можно использовать коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. Полотно антенны может быть выполнено из фольги, и наклеено на окно. Можно выполнить полотно антенны из алюминиевого листа, или печатным способом на куске фольгированного стеклотекстолита подходящих размеров. Эта антенна может работать на прием и на передачу в указанных диапазонах частот с высокой эффективностью.

Зигзагообразная антенна

В некоторых служебные УКВ радиостанциях дальней связи используются антенные решетки состоящие из зигзагообразных антенн. Радиолюбители тоже могут попробовать использовать элементы такой антенной системы для своей работы. Вид элементарной зигзагообразной антенны, входящей в конструкцию сложной УКВ антенны показан на рис. 30.

Рисунок 30. Элементарная зигзагообразная антенна

Зигзагообразная элементарная антенна состоит из полуволновой дипольной антенны, которая питает напряжением полуволновые вибраторы. В реальных антеннах используется до пяти таких полуволновых вибратора. Такая антенна имеет узкую прижатую к горизонту диаграмму направленности. Вид поляризации излучаемый антенной комбинированный – вертикальный и горизонтальный. Для работы антенны желательно использовать симметрирующее устройство.

В антеннах используемых в служебных станциях связи за элементарными зигзагообразными антеннами обычно помещают рефлектор, выполненный из металлической сетки. Рефлектор обеспечивает одностороннюю направленность антенны. В зависимости от числа вибраторов, включенных в антенну и количества включенных вместе зигзагообразных антенн можно получить необходимый коэффициент усиления антенны.

Радиолюбители практически не используют такие антенны, хотя их несложно выполнить для любительских УКВ диапазонов 145 и 430 МГц. Для изготовления полотна антенны можно использовать алюминиевый провод диаметром 4-12 мм от силового электрического кабеля. В отечественной литературе описание подобной антенны, для полотна которой был использован жесткий коаксиальный кабель, было приведено в литературе .

Антенна Харченко в диапазоне 145 МГц

Антенна Харченко широко используется в России для приема телевидения и в служебной радиосвязи. Но радиолюбители ее используют для работы на диапазоне 145 МГц. Эта антенна является одной из немногих, которая работает весьма эффективно, и практически не требует настройки. Схема антенны Харченко показана на рис. 31.

Рисунок 31. Антенна Харченко

Для работы антенны можно использовать как 50, так и 75-Омный коаксиальный кабель. Антенна широкополосная, работает в полосе частот не менее 10 МГц на диапазоне 145 МГц. Для создания односторонней диаграммы направленности используют сзади антенны металлическую сетку, расположенную на расстоянии (0,17-0,22)L.

Антенна Харченко обеспечивает ширину лепестка диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскости близкую к 60 градусов. Для еще большего сужения диаграммы направленности используют пассивные элементы в виде вибраторов длиной 0,45L, расположенных на расстоянии 0,2L от диагонали квадрата рамок. Для создания узкой диаграммы направленности и увеличения коэффициента усиления антенной системы используют несколько объединенных антенн.

Рамочные направленные антенны диапазона 145 МГц

Одними из наиболее популярных направленных антенн для работы в диапазоне 145 МГц являются рамочные антенны. Наиболее распространены на диапазоне 145 МГц двухэлементные рамочные антенны. В этом случае получается оптимальное соотношение «затраты/качество». Схема двухэлементной рамочной антенны а также размеры периметра рефлектора и активного элемента показаны на рис. 32.

Рисунок 32. Рамочная УКВ антенна

Элементы антенны могут быть выполнены не только в виде квадрата но и в виде круга, дельты. Для увеличения излучения вертикальной составляющей антенна может быть запитана сбоку. Входное сопротивление двухэлементной антенны близко к 60 Ом, и для работы с ней подходит как 50-Омный, так и 75-Омный коаксиальный кабель. Коэффициент усиления двухэлементной рамочной УКВ антенны составляет не менее 5 дБ (над диполем) и отношение излучения в прямом и обратном направлении может достигать 20 дБ. При работе с этой антенной полезно использовать симметрирующее устройство.

Рамочная антенна с круговой поляризацией

Интересная конструкция рамочной антенны с круговой поляризацией была предложена в литературе . Антенны, имеющую круговую поляризацию используют для связи через ИСЗ. Двойное питание рамочной антенны со сдвигом фаз 90 градусов позволяет синтезировать радиоволну, имеющую круговую поляризацию. Схема питания рамочной антенны показана на рис. 33. При конструировании антенны необходимо учитывать, что длина L может быть любой разумной, а длина L/4 должна соответствовать длине волны в кабеле.

Рисунок 33. Рамочная антенна с круговой поляризацией

Для увеличения коэффициента усиления эту антенну можно использовать совместно с рамочными рефлектором и директором. Рамку необходимо питать только через симметрирующее устройство. Простейшее симметрирующее устройство показано на рис. 34.

Рисунок 34. Простейшее симметрирующее устройство

Промышленные антенны диапазона 145 МГц

В настоящее время в продаже можно найти большой выбор фирменных антенн для диапазона 145 МГц. При наличии денег, конечно, можно покупать любую из этих антенн. Следует учесть, что желательно приобретать цельные антенны, уже настроенные на диапазон 145 МГц. Антенна должна иметь защитное покрытие предохраняющее ее от коррозии кислотными дождями, которые могут выпадать в современном городе. Телескопические антенны в условиях эксплуатации города ненадежны и со временем могут выйти из строя.

При сборке антенн необходимо строго соблюдать все указания в инструкции по сборке, и не жалеть силиконовую смазку для гидроизоляции разъемов, телескопических соединений и винтовых соединений в согласующих устройствах.

Литература

1. И. Григоров (RK3ZK). Согласующие устройства диапазона 144 МГц//Радиолюбитель. КВ и УКВ.-1997.-№ 12.-С.29.
2. Barry Bootle. (W9YCW) Hairpin Match for the Collinear – Coaxial Arrau//QST.-1984.-October.-P.39.
3. Doug DeMaw (W1FB) Build Your Own 5/8-Wave Antenna for 146 MHz//QST.-1979.-June.-P.15-16.
4. С. Бунин. Антенна для связи через ИСЗ // Радио.- 1985.- № 12.-С. 20.
5. D.S.Robertson ,VK5RN The “Quadraquad” – Circular Polarization the Easy Way //QST.-April.-1984.-pages16-18.

Вещательный FM-диапазон привлекает радиолюбителей. Свободные частоты занимают области 145 – 433 МГц, вот где проявим навыки конструирования аппаратуры. Берутся делать УКВ-антенны своими руками жители удаленных деревень, неуверенно принимающие сигнал. Причин проявления самостоятельности много, важно запретные области передачи обойти стороной - проблем не оберешься.

Задумал инженер друзья вещать, законом не воспрещается, когда сделано без нарушения государственных норм. Собрать передатчик, наладить процесс - отдельная проблема, каждому абоненту понадобится антенна для УКВ.

Цены любительского диапазона кусаются. Нестандартные изделия не пользуются великой популярностью, производить невыгодно, оттого стоимость высокая.

Любительский диапазон 145 МГц

Стационарные антенны УКВ-диапазона изготавливаются сравнительно просто. Основу выступает схема четвертьволнового вибратора. Изделия диапазона снабжены сравнительно широкой полосой пропускания, точная настройка под частоту не понадобится. Рассмотрим примеры конструкций:

1. Для максимально простого способа изготовления приемной антенны - на природе, дома, в любом месте - понадобится Т-тройник. Перпендикулярный отвод снабжается коаксиалом, остальные два - выкрученным шпилем радиостанции, противовесами (аналогом земли УКВ-диапазона).
2. Прямой уголок с квадратными сторонами 4 см прикрепляется к наружной стене, к краям горизонтальной площадки прикручиваются болтами противовесы длиной 5 см, посередине оборудуется разъем под антенну. Поскольку отвод коаксиального кабеля, идущий до конструкции, является основной причиной потери сигнала, длина отрезка обязана быть минимальной. Сделать самостоятельно золотые коннекторы будет сложновато, зачистить имеющиеся стальные, протереть спиртом, повышая чувствительность, необходимо в обязательном порядке. Поскольку стандартная антенна любительской радиостанции, вставляемая в гнездо площадки, обладает сопротивлением порядка 40 Ом, соединение проводится коаксиалом 50 Ом. Наконец, волновое сопротивление выносной антенны регулируется поворотом противовесов. На замену заводской антенне можно применять кусок медного провода диаметром 1-2 мм, длиной 48 см.
3. Если фирменная антенна для УКВ приемника сломалась, замените отрезком коаксиального кабеля 50 Ом длиной 48 см со снятым экраном. Оголять жилу избегайте. Можно заменить изделием кусок провода в прошлом способе.
4. Более сложный вариант получим, намотав полметра медной проволоки на внутренний диэлектрик коаксиала. Трудность заключается в согласовании сопротивления полученной самодельной конструкции с волновым сопротивлением радиостанции. После отладки закрепите витки изоляционной лентой.

Полуволновая антенна частоты 145 МГц

Рассмотренные выше четвертьволновые самодельные антенны УКВ не являются единственным выходом из ситуации. Преимущество в низком волновом сопротивлении, полуволновые варианты имеют право существовать. Отрезок проволоки диаметром 1 мм, длиной 103 см обладает сопротивлением 1 кОм, в 20 раз превышает стандартный коаксиал (50 Ом).

Для согласования разницы значений применяется П-образный контур. Резать будущую проволочную антенну следует на несколько сантиметров короче/длиннее величины 103 см. Незначительно увеличит потери за счет роста реактивной составляющей импеданса, значительно снизив действительную часть импеданса, согласующее устройство легче будет настроить.

Индуктивность фильтра включается последовательно антенне, образована 5 витками проволоки диаметром 1 мм, намотанных шагом 2 мм на оправку диаметром 6 мм. Подстроечные конденсаторы КПВМ-1 (5-14 пФ) включаются одной обкладкой на землю с обеих сторон катушки.

Настраивается антенна для УКВ радиоприемника измерением КСВ, напряженности поля. Минимум первого параметра совпадает с максимумом второго. В противном случае длина антенны укорачивается, замеры проводятся заново. Рекомендуется изначально выбрать длину проволоки 102 см, постепенно обрезать с верхнего конца, подбирая оптимальное значение.

Широкодиапазонная антенна

Для изготовления стационарной антенны УКВ высотой свыше полутора метров, настраиваемой на две любительские частоты, 145 МГц, 433 МГц, понадобятся диэлектрические стержни диаметром 7 – 17,5 мм. Намотанные витки закрепляются клеевым составом, компаундом. Их нужно точно намотать, сказанное не будет простым делом.

Работа выполняется цельной проволокой 2-мм диаметра. Прямой отступ от вершины составляет 38,7 см, затем стержень диэлектрика диаметром 7,5 мм обматывается строго 12,5 витками с шагом, чтобы общая высота индуктивности составила 63 мм. Отступив 42,2 см прямого участка, намотайте 64 витка на 7-мм стержень, чтобы общая высота индуктивности составила 28 см. Затем - прямолинейный участок 36,7 мм, снова витки - 7 штук (высота 32 мм) на 10-мм стержне. Наконец, последний проволочный сегмент длиной 56,4 см оканчивается индуктивностью, сформированной 4 витками (высота 20 мм) поверх стержня диаметром 17,5 мм.

На полтора витка сверху в последней индуктивности выполняется отвод к основной жиле коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом. Последовательно в цепь включается подстроечный конденсатор 1-10 пФ. Земля антенны УКВ подключается к экрану. Параллельно последней индуктивности включается емкость 1 пФ коррекции работы на длине волны 70 см.

Низ антенны снабжается восемью противовесами:

• четыре диапазона 145 МГц;
• четыре частоты 433 МГц.

После сборки производится настройка изделия, руководствуясь коэффициентом стоячей волны, измерителем сопротивления. В обоих диапазонах подберите приемлемые значения. Такая антенна, своими руками собранная, прослужит долго, если поместить в прочный защитный чехол из диэлектрического материала, защитить против попадания влаги компаундом.

Честь разработки варианта антенны УКВ принадлежит Александру RV9CX. Автор советует емкость 1 пФ выполнять отрезком кабеля SAT-50 (2 см). Одной обмоткой послужит экран, второй - жила. Центральный провод можно выдвигать-вставлять назад, изменяя емкость конденсатора.

FM диапазон

Для радиолюбителей является привычным делом копаться в элементной базе, собирая сложные приборы. Но самодельная антенна для УКВ приемника пригодится среднестатистическому любителю Маяка.

Сначала потребуется квадратная доска стороной 20 см, либо эквивалентный кусок плексигласа. Из фольги вырезается квадрат стороной 15,5 см, внутри прорезается по центру квадратное отверстие стороной 11,9 см.

В одной стороне концентрической фигуры (квадрата) делается вырез шириной пару сантиметров, фольга наклеивается на доску по центру прорезью вниз. На пересечении нижнего продолжения правой внутренней стороны квадрата, средней линии нижней стенки концентрической фигуры припаивается провод центральной жилы коаксиального кабеля. Четырьмя сантиметрами левее припаивается провод соединения с экраном.

Полученная конструкция уверенно принимает станции вещания FM-диапазона.

Применяемость самодельных антенн

Самодельные антенны КВ-УКВ пользуются немалой популярностью. В отличие от сложной приемо-передающей аппаратуры, где бесспорное лидерство достается заводским изделиям, проволочная конструкция, будучи правильно настроена, дает превосходные результаты.

Требуемые для оценки параметров приборы редко в наличии. Для правильной работы самодельной антенны УКВ требуются КСВ-метр, измеритель напряженности поля. В конечном итоге проблема заключается не в геометрических размерах деталей, взаимном положении, а в согласовании импедансов подводного коаксиального кабеля и непосредственно антенны.

Допускается использование любых методов устранения проблемы, выше было показано, как выполнить сказанное, заручившись помощью резонансных контуров. Небольшая подстройка выполняется изменением положения противовесов, сложно подобрать опытным путем нужные параметры. Резонаторы редко будут лучшим решением ввиду сопутствующих сложностей использования.

Все снова и снова ультракоротковолновики спрашивают у своих старших коллег: "Какую антенну выбрать?" Точно ответить на этот вопрос невозможно, так как все зависит от того, для какой цели строится антенна. Если предполагаются связи во всех направлениях, например внутри города, то очень удобны антенны с круговой диаграммой, которые часто позволяют работать при расстояниях между станциями, равных 50-100 км. Для дальних связей более подходят направленные антенны. В "густозаселенных" ультракоротковолновиками районах или в случаях, когда с некоторых направлений идут помехи, несомненно, лучше использовать антенны остронаправленные.

Этих немногих примеров достаточно, чтобы понять, что антенны, одинаково годной на все случаи, нет. Радиолюбитель должен сам выбрать антенну, отвечающую основным его требованиям. А еще лучше построить две-три антенны и использовать их по мере необходимости.

Начинающему ультракоротковолновику неразумно выбирать своей первой антенной какую-либо громоздкую и сложную конструкцию, в процессе постройки которой он по неопытности может наделать множество ошибок. Следует начинать с постройки простейших антенн и по мере роста опыта и знаний переходить к более сложным системам.

При выборе типа антенны нужно учитывать и то, какие основные материалы имеются в распоряжении конструктора. Если нельзя приобрести трубы или прутки для антенных элементов, то можно выбрать, например, "двойной квадрат", при постройке которого требуется лишь провод, деревянные рейки и небольшое количество изоляционного материала. Существенно также, как будет выполнена Питающая линия - из коаксиального или, ленточного кабеля, либо просто в виде двухпроводной линии.

Нельзя упускать из вида и то, нужны ли при постройке антенны какие-либо измерения. Начинающему, к тому же не располагающему измерительной аппаратурой, лучше выбрать антенну, которая наверняка станет хорошо работать без настройки.

Рассмотрим ряд типов антенн. Среди них есть простые конструкции, доступные для повторения каждым новичком, и сложные, в том числе антенные системы, которые могут заинтересовать более опытных "охотников" за DX. Так как большая часть наших ультракоротковолновиков работает в диапазоне 144 МГц, размеры антенн Приведены именно для этого диапазона.

Читатель заметит, что ни для одной из антенн не приводятся технические подробности конструкции. Но это не должно помешать постройке, так как приемы работы и многие детали описаны в любом справочнике радиолюбителя.

АНТЕННЫ КРУГОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Крестообразный диполь. Антенна состоит из двух полуволновых вибраторов 1, расположенных под углом 90° друг к другу (рис. 1). Диаграмма излучения этой антенны- далеко не идеальный круг, но практически она дает вполне хорошее круговое излучение. Так как волновое сопротивление одного диполя равно примерно 70 Ом, при параллельном включении двух диполей волновое сопротивление составляет около 35 Ом. Такого коаксиального кабеля в нашем распоряжении нет, поэтому лучше всего питать антенну через четвертьволновый трансформатор 3, изготовленный из 50-омного кабеля. От трансформатора до аппаратуры идет 75-омный кабель 4. Из такого же кабеля выполнено симметрирующее U-колено 2.

Вертикальная антенна (Ground Plane). Излучатель 1 (рис. 2) и радиальные.проводники 2 обеспечивают круговую диаграмму в горизонтальной, плоскости. Угол между радиальными проводниками и излучателем определяет волновое сопротивление антенны.

рис. 2

При угле 90° волновое сопротивление равно примерно 30 Ом, при угле 180°- 70 Ом. Обычно выбирают угол 145°, что позволяет питать антенну 50-ом-ным кабелем. Кабель подключают к разъему 3, укрепленному на металлической пластине, к которой электрически присоединены радиальные проводники. Излучатель, к которому подключают центральный проводник кабеля, установлен на изоляторе 4.

НАПРАВЛЕННЫЕ АНТЕННЫ

"Двойной квадрат". Эта популярнейшая направленная KB антенна употребима и на УКВ (рис. 3,а). Коэффициент ее усиления (по сравнению с полуволновым вибратором) достигает 5,7 дБ, соотношение излучения вперед/назад - 25 дБ.

рис. 3

Расстояние между активным вибратором 1 и рефлектором 2 выбрано равным 0,15 лямбда, что позволяет питать антенну 75-омным коаксиальным кабелем 3. Опыт показал, что питаемая таким образом антенна работает вполне удовлетворительно. Настраивать антенну можно с помощью короткозамкнутого шлейфа, включенного в разрыв рамки рефлектора.

Для симметрирования антенны можно применить четвертьволновый стакан (рис. 3, б), подключив его к концам активного вибратора 1. Стакан состоит из металлического цилиндра 4 с двумя крышками - металлической 5 и диэлектрической 6. Внутри стакана проходит кабель 3, оплетка кабеля подключена к крышке 5. Диаметр стакана должен быть в 3-4 раза больше диаметра кабеля.

Для изготовления элементов антенны можно использовать медную или алюминиевую трубку, ленту или провод самого различного диаметра. "Двойной квадрат" занимает очень мало места, конструктивно прост. Эта антенна имеет сравнительно хорошие характеристики. Заслуживает внимания возможность размещения антенн разных диапазонов на тех же крестообразных рейках.

Треугольная антенна (Delta Loop) принадлежит к тому же семейству, что и "квадрат", так как периметр активного вибратора приблизительно равен длине волны. Особенностью этой антенны является то, что все элементы ее конструкции - металлические. Автор антенны советовал питать ее 50-омным коаксиальным кабелем, но для этой цели успешно используют и 75-омный кабель. Простейшая треугольная антенна показана на рис. 4. Активный вибратор 1 настраивают с помощью гамма-согласующего устройства, к которому подключен кабель 3. В зависимости от наличия измерительных приборов настройку ведут по минимуму КСВ или по максимальной силе сигнала. Рефлектор 2 для упрощения можно сделать нерегулируемым.

рис. 4

С треугольной антенной много экспериментировал UA1WW. Он советует применять 5-и 9-элементные варианты. Последний, благодаря малому горизонтальному углу излучения, особенно подходит для проведения дальних связей. Чертеж 5-элементной антенны приведен на рис. 5. Здесь 1 - активный вибратор, 2 - рефлектор, 3-5 - директоры. Так как это - совершенно новая для наших ультракоротковолновиков антенна, приводим некоторые конструктивные данные.

рис. 5

Для несущей траверсы больше всего подходит 4-гранная дюралюминиевая труба со стороной квадрата 18-20 мм, на ней гораздо удобнее крепить элементы, чем на круглой трубе (см. рис. 6).

рис. 6

Элементы антенны изготовляют из медной или алюминиевой трубки или прутка диаметром 6 мм, горизонтальную сторону -из провода диаметром 3 мм. Размеры элементов (в соответствии с рис. 6) таковы:

Треугольная антенна - объект интереса ультракоротковолновиков всего мира. Принимая во внимание положительный опыт работы с ней, можно считать, что она скоро станет одной из самых популярных антенн. Поэтому обращаем внимание желающих экспериментировать на один особый ее тип - двойную треугольную антенну (рис. 7). Размеры треугольников этой антенны немного больше, чем у одинарной; периметр рефлектора равен 2266, активного вибратора - 2116 и директора - 1993 мм. Расстояние между рефлектором и вибратором-0,2 лямбда, между вибратором и директором-0,15 лямбда.

рис. 7

По некоторым данным были получены такие коэффициенты усиления двойной антенны (по сравнению с полуволновым вибратором):один элемент (активный вибратор) - 3-4 дБ: два элемента (вибратор и рефлектор) - 8-9 дБ: три элемента (рефлектор, вибратор в директор),- 10-11 дБ. Кажется, что это перспективный вид антенны и им стоит заняться.

10-элементная антенна (Yagi). Несомненно, это - наиболее популярная УКВ антенна (рис. 8). Она дает усиление 13 дБ. Автор проводил с помощью такой антенны метеорные связи с Англией и Бельгией, много дальних связей за счет тропосферного прохождения и "авроры".

рис. 8

Пассивные элементы антенны изготовлены из биметаллического провода диаметром 4 мм, а активный петлевой вибратор - из 15-милли-метровой медной трубки и такого же провода. Волновое сопротивление в точке питания равно 300 Ом, поэтому 75-омный кабель подключен через U-колено, длина которого равна 68 см.

Длина несущей траверсы - несколько больше 3,5 м, диаметр - 20 мм. Длина рефлектора 7-1060, вибратора 2-990, директоров 3- 10 - соответственно 933, 930, 927, 924, 921, 918, 915 и 912 мм.

Антенна на несколько диапазонов. Бывают обстоятельства, когда установить более одной антенны не удается. Но ведь кроме антенны для радиостанции часто нужна и телевизионная! Тогда выход из положения - УKB антенна на несколько диапазонов. Один из вариантов такой антенны приведен на рис. 9, а (вид сверху) и 9, б (аксонометрическая проекция). Она может быть успешно использована в диапазонах от 50 до 220 МГц. Коэффициент усиления антенны на частоте 50 МГц- 7 дБ, 144 МГц-12 дБ, а на 220 МГц- даже 13,5 дБ. Эта антенна -двухэтажная. На частоте 50 МГц на каждом этаже работают по два уголковых вибратора 1, расположенных на расстоянии лямбда/4. На частоте 144 МГц их длина равна примерно 3/4 лямбда и поэтому получается уже V-образная антенна. На частоте 220 МГц вибраторы имеют длину 5/4 лямбда.

рис. 9

Вибраторы соединены между собой двухпроводными линиями 2, а оба этажа - линиями 3, длина которых в зависимости от диапазона составляет от 1/4 до 5/4 лямбда. Расстояние между этажами при желании можно изменять в пределах, допускаемых длиной линий 3. Входное сопротивление антенны в точке питания 4 на частотах 50 и 144 МГц - около 300 Ом, на частоте 220 МГц оно падает примерно до 200 Ом.

Элементы антенны можно изготовить из трубки или прутка: вибраторы - диаметром 10 мм; линии 2 - диаметром 12 мм (можно и 10 мм, тогда расстояние между центрами проводов линии следует выбрать равным 64 мм): линии 3 - диаметром 6 мм.

РАДИО № 8, 1973г. с.20-23.