Балконные кв антенны для радиолюбителей своими руками

Ограждения балконов и лоджий квартир в многоэтажных домах можно уверенно использовать для установки антенны в случае, когда монтаж этого устройства на крышу дома невозможен. Сразу же хочется отметить, что балконная антенна коротковолнового (кв) диапазона не стоит в одном ряду по эффективности с базовыми антеннами, но несмотря на это, список ее возможностей достаточно широк для простого потребителя.

Общие характеристики

Приемник передачи сигнала диапазона СВ (по латински читается как си-би) относят к разряду коротковолнового. Это устройство открытого доступа, использование которого можно без специального разрешения.

Короткими называют электромагнитные излучения с длиной волны 10-100 м. Этой длине соответствует диапазон частоты 3-30 МГ. Волны си-би диапазона могут огибать здания, природные возвышенности и лесные массивы. Даже используя дешевые кабели для соединения антенны и радиостанции, потери мощности будут незначительные.

Низкие частоты объясняют не очень большие потери качества сигнала. Если сигнал стал хуже или вообще исчез, не торопитесь выбрасывать антенну. Прием сигнала диапазона си-би очень чувствителен ко многим факторам, среди которых отдельно стоит отметить время суток, погоду и степень солнечной активности.

Помехи возможны от промышленных установок, автомобильного зажигания, близкого расположения работающих бытовых приборов или разрядов грозы. Отсутствие окон и дверей (например, в подвале) или недостаточная их площадь может стать причиной плохого проникновения радиоволны на частотах си — би диапазона.

Еще один немаловажный фактор изменения качества сигнала – интерференция. Дело в том, что волны от одного и того же источника достигают устройства, принимающего сигнал, двигаясь по разным траекториям. Соответственно они имеют разную продолжительность движения и, как результат, разный уровень сигнала.

Возможно, нужны более габаритные антенны. Установив двухметровую антенну, можно поддерживать качественный прием сигнала в радиусе 5 км, а если смонтировать базовую антенну в городской квартире, принимая во внимание все помехи, сигнал будет приниматься на расстоянии до 20 км.

Что может влиять на стоимость балконной кв антенны:

• мощность;
• производитель;
• количество возможных настроенных каналов;
• диапазон прима сигнала.

Сборка антенны своими руками и особенности размещения

Чаще всего на балконах монтируют кВ антенны собственного изготовления. Такое устройство гораздо компактнее, чем устройство заводской сборки и имеет индивидуальные размеры, изначально ориентированные под определенные условия монтажа. Большинство балконных кВ антенн имеют небольшой вес. Благодаря чему их без опасений можно крепить на парапете или обрешетке балкона.

Перед тем как начать монтаж, стоит проверить, ловит ли антенна на балконе сигнал и в каком положении ее нужно зафиксировать, чтобы этот сигнал был качественным и без помех.

Собранный своими руками прибор приема радиосигнала может стать хорошей альтернативой кабельному телевидению. Для тех, кто пытается собрать такое устройство в первый раз, необходимо четко обозначить основные моменты, необходимые для сборки качественной балконной антенны:

1. Компактные размеры собранного устройства.
2. Устойчивость антенны к негативным погодным условиям.
3. Хороший прием сигнала независимо от месторасположения устройства, принимающего сигнал.
4. Понятная схема сборки и минимум денежных затрат.

Варианты сборки балконной антенны

Антенна из жестяных пивных банок

Этот вариант сборки довольно известный и наиболее простой в исполнении. Собранная таким образом антенна отлично принимает сигнал аналогового телевидения в ДМВ диапазоне, а в паре с цифровым ресивером и эфирный цифровой сигнал.

Потратив 10 минут свободного времени и минимальное количество денег, можно легко собрать антенну и вывесить ее на балконе или за окном.

Материалы для работы:

• кабель с сопротивлением 75 Ом;
• разъем под гнездо в ТВ;
• деревянная планка длиной 0,5-0,8 м;
• крепежные элементы (саморезы);
• паяльник;
• скотч и отвертка;
• две жестяные банки из-под пива.

Инструкция сборки:

1. Полимерную изоляцию на кабеле аккуратно надрезают и снимают, стараясь не касаться жил.
2. Экран расплетается и отводится в сторону. Металлические волоски кабеля пропаиваются по всей длине оловом.
3. На дно металлических банок из-под пива прикручиваются саморезы, на которые фиксируется экран и центральная жила.
4. Банки с уже зафиксированными кабелями приматываются на деревянную планку скотчем таким образом, чтобы между ними оставалось расстояние в 7,5 см.
5. На свободный край кабеля крепится разъем для телевизора.
6. Готовую конструкцию крепят к ограждению или стене балкона.

Совет специалиста: если установка антенны из жестяных пивных банок планируется на открытом балконе, то все соединения и провода необходимо тщательно загерметизировать. Проще всего это сделать при помощи силиконового герметика.

Чтобы такая антенна работала и хорошо принимала сигнал, необходимо учесть некоторые моменты:

• банки должны быть целыми, полулитровыми;
• расстояние между банками должно быть точно 7,5 см;
• банки должны быть расположены ровно по одной линии.

Антенна из фольги и картонной коробки

Особенностью такого устройства является то, что использовать его можно как на открытых, так и на закрытых лоджиях.

Для работы понадобятся:

• картонная коробка из-под обуви;
• фольга;
• кабель;
• скотч и быстросохнущий клей.

Собрать своими руками такую антенну очень просто:

1. По размерам дна коробки вырезают кусок фольги.
2. На дно короба наносится клей, а затем слой фольги. Покрытие должно получиться ровным, без бугорков и морщин.
3. Вымеряют и отрезают два куска кабеля по 0,5 м.
4. Каждый кабель с двух краев зачищается на 2 см.
5. Разделяют жилы и экран кабеля. Жилы скручиваем таким образом, чтобы получилась восьмерка из двух кабелей с замкнутой фольгированной изоляцией. Приклеиваем полученную конструкцию к коробке скотчем, тщательно изолируя места скрутки.
6. На свободном конце кабеля монтируется телевизионный штекер.

Коробку с антенной можно вынести на балкон, поставить на подоконник окна или вывесить за пределы лоджии. Главное, чтобы восьмерка из кабеля смотрела на передатчик сигнала или в его сторону.

Балконная антенна из алюминиевой или стальной проволоки

Для работы понадобится биметаллический провод диаметром 6 мм.

Алгоритм действий:

1. Нарезаются два куска провода длиной по 1,8 м.
2. Концы провода, незачищенные от оплетки, плющим.
3. Подготовленный кабель сгибается в виде ромба с таким расчетом, чтобы каждая сторона составляла 0,45 м.
4. В пластиковой пластине высверливается несколько отверстий, через которые в будущем будет крепиться кабель антенны.
5. Крепежными метизами на пластине фиксируется ромб из кабеля.
6. Соединяем коаксиальный кабель с ромбами по принципу: центральная жила на один ромб, а экран – на другой ромб.
7. На обратной стороне коаксиального кабеля монтируется штекер для телевизора.
8. Собранная конструкция фиксируется на деревянной планке и вывешивается на балконе.

Балконная антенна, изготовленная из ферритовой трубки

Тому, кто хоть раз в жизни держал в руках паяльник, не будет очень сложно сделать антенну на балкон, используя ферритовую трубку (элемент кабеля от мониторов и клавиатур компьютера).

Путем практических исследований было установлено, что ферритовые трубки реагируют реактивным импедансом на радиосигналы с длиной волны порядка 100 м. Широкополосный трансформатор на ферритовых трубках имеет достаточно неплохие частотные характеристики в рамках си-би диапазона. В совокупности эти свойства позволяют собирать кв антенну на свой балкон.

Пошаговая инструкция по сборке балконной кв антенны:

1. Из нерабочего компьютера извлекается ферритовая трубка, на основе которой собирается широкополосный трансформатор.
2. Для того, чтобы подтвердить рабочее состояние трансформатора на частотах 10-30 МГц, его вторичную обмотку подключают к резистору в 50 Ом. Если результат эксперимента отрицательный, то следует использовать в работе другую ферритовую трубку.
3. В случае положительного результата проверки трансформатора, на место резистора подключаются половинки диполя. По итогу получается полуволновой диполь, включающий в себя провода без центрального изолятора, ферритовой трубки и коаксиального кабеля.

Балконная антенна си би диапазона 27 МГц

Компактная, не выступающая за края балкона конструкция не имеет удлинительной катушки, а противовесами выступают металлические части балкона (сварная решетка). Оплетка коаксиального кабеля присоединена к металлическим перилам балкона. Конденсатор одним выводом соединен с верхней точкой антенны, а другим – с нижней частью металлического парапета.

Полотно антенны выполнено из нескольких скрученных проводов (сечение значения не имеет). Концы вводов зачищаются и спиваются вместе. Конденсатор — керамический дисковый типа КПК -1. Нижний изолятор крепится к ограждению при помощи двух болтов, которые и обеспечивают контакт оплетки кабеля с металлическим парапетом. Настройка антенны происходит при помощи КВС – метра.

Чтобы осадки не попадали на конденсатор, после настройки антенны плату с конденсатором хорошенько изолируют полиэтиленом, а затем плотно приматывают к проводу, идущему от платы к верхнему балкону. Нижний край пакета стоит оставить свободным, чтобы внутри не накапливались капли конденсата.

( 2 оценки, среднее 1 из 5 )

Предисловие

Сегодня, когда большая часть старого жилого фонда приватизирована, а новое, уж точно является частной собственностью, то радиолюбителю становится всё труднее устанавливать на крыше своего дома полноразмерные антенны.  Кровля жилого дома является частью собственности каждого жителя дома, где они проживают, и они никогда не позволят вам лишний раз ходить по ней, и уж тем более установить некую антенну и портить фасад здания. Тем не менее, сегодня известны такие случаи, когда радиолюбитель заключает договор с ЖЭУ на аренду части кровли своей антенной, но на это нужны дополнительные финансовые средства и это совершенно другая тема. По этому,  многие начинающие радиолюбители могут позволить себе только  те антенны, которые можно установить на балконе или лоджии, рискуя получить замечание от управдома за порчу фасада здания нелепой выпирающей конструкцией.

Молиться Богу, чтобы какой-то «активист-всезнайка» не заикнулся о вредном излучении антенны, как от антенн сотовой связи. К сожалению надо признать, что для радиолюбителей наступила новая эра скрытности своего хобби и своих КВ антенн, несмотря на парадокс законности их  в юридическом плане данного вопроса. То есть, государство разрешает выход в эфир на основании «Закона о связи РФ», а уровни разрешенной мощности соответствуют нормативам на ВЧ излучения СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, но им приходится быть незаметными во избежание беспредметных доказательств законности своей деятельности.

Предлагаемый материал поможет разобраться радиолюбителю в антеннах с большим укорочением, способным размещаться на пространстве балкона, лоджии, на стене жилого дома или на ограниченном антенном поле.  В материале «Балконные КВ антенны для начинающих»  обзорно рассматриваются варианты антенн разных авторов, ранее опубликованные как в бумажном, так и в электронном виде,  и подобраны для условий их установки на ограниченном пространстве.

Разъясняющие   комментарии помогут понять новичку, как работает антенна. Представленные материалы нацелены на начинающих радиолюбителей для обретения навыков построения и выбора мини-антенн. 

Оглавление: 

1. Диполь Герца. 
2. Укороченный диполь Герца.  
3. Спиральные антенны. 
4. Магнитные антенны. 
5. Емкостные антенны.

1. Диполь Герца

Самым классическим типом антенн неоспоримо является диполь Герца.  Это длинный провод, чаще всего с размером полотна антенны в полволны. Провод антенны имеет свою емкость и индуктивность, которые распределены по всему полотну антенны, их называют распределенными параметрами антенны. Емкость антенны создает электрическую составляющую поля (Е), а индуктивная составляющая антенны, магнитную поля (Н).

Классический диполь Герца от своей природы имеет внушительные размеры и составляет половину длинный волны. Посудите сами, на частоте 7МГц длина волны составляет 300/7=42,86метра, а полволны составит 21,43метра!  Немаловажными параметрами любой антенны являются её характеристики со стороны пространства, это ее апертура, сопротивление излучения, действующая высота антенны, диаграмма направленности и пр, а также со стороны питающего фидера, это входное сопротивление, наличие реактивных составляющих и взаимодействие фидера с излучаемой волной. Полуволновый диполь, это линейный широко распространенный излучатель на практике антенных технологий. Тем не менее, у любой антенны имеются свои достоинства и недостатки. 

Сразу отметим, что для хорошей работы любой антенны требуется, по меньшей мере, два условия, это наличие оптимального тока смещения и эффективного формирования электромагнитной волны.  КВ антенны могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Устанавливая полуволновый диполь вертикально, и уменьшая его высоту путём превращения четвёртой части в противовесы, мы получаем так называемый четвертьволновый вертикал. Вертикальные четвертьволновые антенны, для своей эффективной работы требует наличия хорошей «радиотехнической земли», т.к. почва планеты «Земля», обладает плохой проводимостью. Радиотехническую землю заменяют подключением противовесов. Практика показывает, что минимально необходимое число противовесов должно быть около 12, но лучше, если их количество будет превышать 20… 30, а в идеале необходимо иметь 100-120 противовесов.

Никогда не следует забывать о том, что идеальная вертикальная антенна со ста противовесами имеет КПД 47 %, а КПД антенны с тремя противовесами — менее 5 %, что наглядно отражено на графике. Мощность, подводимая к антенне с малым количеством противовесов, поглощается земной поверхностью и окружающими предметами, нагревая их. Точно такой же низкий КПД ожидает низко расположенный горизонтальный вибратор. Проще говоря, земля плохо отражает и хорошо поглощает излучаемую радиоволну, особенно когда волна ещё не сформирована в ближней зоне от антенны, подобно замутнённому зеркалу. Лучше отражает морская водная гладь и совсем не отражает песчаная пустыня. Согласно теории взаимности, параметры и характеристики антенны одинаковы как на приём, так и на передачу. Это значит, что в режиме приёма у вертикала с малым количеством противовесов происходят большие потери полезного сигнала и как следствие этого, —  увеличение шумовой составляющей принимаемого сигнала.

Противовесы классического вертикала должны быть длиной не менее длины основного штыря, т.е. протекающие между штырём и противовесами токи смещения занимают определённый объём пространства, который участвует не только в формировании диаграммы направленности, но и в формировании напряженности поля. С большим приближением можно сказать, что каждой точке на штыре соответствует своя зеркальная точка на противовесе, между которыми протекают токи смещения. Дело в том, что токи смещения, как и все обычные токи, протекают по пути наименьшего сопротивления, которое в данном случае сосредоточено в объёме, ограниченном радиусом штыря. Создаваемая диаграмма направленности и будет суперпозицией (наложением) этих токов. Возвращаясь к выше сказанному, это означает, что  КПД классической антенны зависит от количества противовесов, т.е. чем больше противовесов, тем больше ток смещения, тем эффективнее антенна, ЭТО ПЕРВОЕ УСЛОВИЕ хорошей работы антенны.

Идеальным случаем считается полуволновый вибратор, расположенный в открытом пространстве при отсутствии поглощающей почвы, или вертикал расположенный на цельно металлической поверхности с радиусом в 2-3 длины волны. Это необходимо для того, что бы почва земли или окружающие антенну предметы не мешали эффективному формированию электромагнитной волны. Дело в том, что формирование волны и совпадение по фазе магнитной (Н) и электрической (Е) составляющих электромагнитного поля происходит не в ближней зоне диполя Герца, а в средней и дальней зоне на расстоянии 2-3 длины волны, ЭТО ВТОРОЕ УСЛОВИЕ хорошей работы антенны. В этом и заключается основной недостаток классического диполя Герца.

Сформированная электромагнитная волна в дальней зоне, менее подвержена воздействию земной поверхности,  огибает ее, отражается и распространяется в среде. Все выше изложенные весьма краткие понятия нужны для того, чтобы понимать дальнейшую суть построения любительских балконных антенн, -искать такой конструктив антенны, в котором волна формируется внутри самой антенны.

Теперь понятно, что размещение полноразмерных антенн, четверть волновой штыря с противовесами или полуволновой диполь Герца КВ диапазона практически невозможно разместить в пределах балкона или лоджии. И если радиолюбителю удалось найти доступную точку крепления антенны на противоположном от балкона или окна здании, то сегодня это считается большим везением. 

2. Укороченный диполь Герца.

Имея в своём распоряжении ограниченное пространство, радиолюбителю приходится идти на компромисс и уменьшать размеры антенн. Электрически малыми считаются антенны, размеры которых не превосходят 10…20% длины волны λ. В таких случаях часто используется укороченный  диполь. При укорочении антенны, уменьшается её распределённые емкость и индуктивность, соответственно её резонанс изменяется в сторону верхних частот. Для компенсации такого недостатка в антенну вводят дополнительные катушки индуктивности L и емкостные нагрузки C, как сосредоточенные элементы (рис. 1).

Примечание: Здесь и в последующих темах мы будем искать возможные варианты увеличения КПД укороченных антенн, и без того потерявших свою эффективность.

Максимальное КПД антенны достижимо при размещении удлиняющих катушек на концах диполя, т.к. ток на концах диполя максимален и распределен равномернее, что обеспечивает максимальную действующую высоту антенны hд = h. Включение катушек индуктивности ближе к центру диполя уменьшат её собственную индуктивность, в этом случае  ток к концам диполя падает, действующая высота уменьшается, а вслед за ней и КПД антенны. 

Для чего же нужна емкостная нагрузка в укороченном диполе? Дело в том, что при большом укорочении добротность антенны сильно повышается, а полоса пропускания антенны становится уже радиолюбительского диапазона. Введение емкостных нагрузок, увеличивает ёмкость антенны, снижает добротность образованного LC-контура и расширяет его полосу пропускания до приемлемой. Укороченный диполь, настраивают на рабочую частоту в резонанс либо  катушками индуктивности, либо длиной проводников и емкостных нагрузок.  Это обеспечивает компенсацию их реактивных сопротивлений на резонансной частоте, что необходимо по условиям согласования с фидером питания.  

Примечание: Таким образом, мы компенсируем необходимые характеристики укороченной антенны для согласования её с фидером и пространством, но уменьшение её геометрических размеров ВСЕГДА ведёт  уменьшению её эффективности (КПД). 

Одним из примеров расчёта удлиняющей катушки индуктивности доступно описан был расчёт в Журнале «Радио», номер 5, 1999г, где расчёт ведётся от имеющегося излучателя. Катушки индуктивности L1и L2  здесь размещена в точке питания четвертьволнового диполя  A и противовеса D (рис.2.). Это одно диапазонная антенна.

Рассчитать индуктивность укороченного диполя можно так же на сайте радиолюбителя RN6LLV — он даёт ссылку для скачивания калькулятора способного помочь в расчёте удлиняющей  индуктивности.  

Существуют и фирменные укороченные антенны (Diamond HFV5), которые имеют многодиапазонный вариант, см. Рис.3, там же её электрическая схема.

Работа антенны основана на параллельном включении резонансных элементов, настроенных на разные частоты.  При переходе с одного диапазона на другой, они практически не влияют друг на друга. Катушки индуктивности L1-L5 являются удлиняющими, каждая расчитана на свой диапазон частот, точно так же как и емкостные нагрузки (продолжение антенны). Последние имеют телескопическую конструкцию, а изменением их длины способны подстраивать антенну в небольшом диапазоне частот. Антенна очень узкополосна.

*  Мини — антенна на диапазон 27МГц, автором которой является С. Заугольный. Рассмотрим её работу подробнее. У автора антенна расположена на 4-м этаже панельного 9-этажного дома в проёме окна и по существу является комнатной, хотя такой вариант антенны лучше будет работать за периметром окна  (балкона, лоджии). Как видно из рисунка, антенна состоит из колебательного контура L1C1, настроенного в резонанс на частоту канала связи, а катушка связи L2, выполняет роль согласующего элемента с фидером, рис. 4.а. Основным излучателем здесь являются емкостные нагрузки в виде рамок из проволоки с размерами 300*300мм и укороченный симметричный диполь состоящий из двух кусков провода по 750мм. Если учесть, что вертикально расположенный полуволновый диполь занял бы в высоту 5,5м., то антенна высотой всего 1,5м очень удобный вариант для размещения в проёме окна.

Если исключить из схемы резонансный контур и подключить коаксиальный кабель непосредственно к диполю, то резонансная частота окажется в пределах 55-60МГц. Исходя из этой схемы понятно, что частотозадающим элементом в данной конструкции является колебательный контур, а антенна укорочена в 3,7раза не в сильной степени снизила своё КПД. Если в этой конструкции использовать колебательный контур, настроенный на другие более низкие частоты КВ диапазона, конечно антенна будет работать, но с гораздо меньшим КПД. Например, если такую антенну настроить на 7МГц любительского диапазона, то коэффициент укорочения антенны от половины волны этого диапазона составит 14,3, а эффективность антенны упадёт ещё больше (на корень квадратный из 14), т.е. в 200 с лишним раз. Но с этим ни чего не поделать, приходится выбирать такой конструктив антенны, который бы был максимально эффективен. Эта конструкция ярко показывает, что излучающими элементами здесь выступает емкостные нагрузки в виде проволочных квадратов, и они луче выполняли бы свои функции, если бы были цельнометаллическими. Слабым звеном здесь является колебательный контур L1C1, который должен иметь высокую добротность-Q , а часть полезной энергии в данной конструкции бесполезно расходуется внутри пластин конденсатора С1. По этому увеличение емкости конденсатора хоть и снижает частоту резонанса, но она и снижает общий КПД данной конструкции. Проектируя данную антенну на более низкие частоты КВ диапазона, следует уделить внимание тому, что бы на резонансной частоте L1 было максимально, а C1-минимально, не забывая при этом, что емкостные излучатели являются частью резонансной системы в целом. Максимальное же перекрытие по частоте желательно проектировать не более 2-х, а излучатели находились как можно дальше от стен здания. Балконный вариант данной антенны с камуфляжем от посторонних глаз изображён на рис. 4.б. Именно подобная антенна использовалась какое-то время середины 20-го века на войсковых автомобилях в диапазоне КВ с частотой настройки 2-12МГц.

*  Одно-диапазонный вариант «Неумирающая антенна Фукса» (21МГц) изображён на рис.5.а. Штырь длиной 6,3 метра (почти полволны) питается с конца параллельным колебательным контуром с таким же большим сопротивлением. Господин Фукс решил, что именно так согласуются между собой параллельный колебательный контур L1C1 и полуволновый диполь, так оно и есть… Как известно, полуволновый диполь самодостаточен и работает сам на себя, ему не нужны противовесы как четвертьволновому вибратору. Излучатель (медный провод)  можно разместить в пластиковой удочке.  Такую удочку на время работы в эфире можно выдвигать за пределы перил балкона и убирать обратно, но в зимнее время это создаёт ряд неудобств. В качестве «земли» для колебательного контура используется кусок провода всего 0,8 м, что очень удобно при размещении такой антенны на балконе. Одновременно это является исключительным случаем, когда в качестве заземления можно использовать цветочный горшок (шутка). Индуктивность резонансной катушки L2 составляет 1,4мкГн, она выполнена на каркасе диаметром 48мм и содержит 5 витков провода 2,4мм шагом 2,4мм. В качестве резонансного конденсатора емкостью 40 пФ, в схеме применено два отрезка коаксиального кабеля RG-6. Отрезок (С2 по схеме) является неизменной частью резонансного конденсатора длиной не более 55-60см, а более короткий отрезок (С1 по схеме) используется для точной подстройки в резонанс (15-20см).  Катушка связи L1 в виде одного витка поверх катушки L2 выполняется кабелем RG-6 с разрывом в 2-3 см его оплётки, а настройка по КСВ осуществляется перемещением этого витка от средины в сторону противовеса. 

Примечание: Антенна Фукса хорошо работает только в полуволновом варианте излучателя, который может быть и укороченным по типу спиральных антенн (читать ниже).

*   Многодиапазонный варианта балконной антенны    изображен на рис. 5.б. Она была испытана ещё в 50-х годах прошлого века. Здесь индуктивность играет роль удлиняющей катушки в режиме автотрансформатора. А конденсатор С1 на 14 МГц  настраивает антенну в резонанс. Такому штырю необходима хорошее заземление, которое трудно найти на балконе, хотя для этого варианта можно использовать разветвлённую сеть труб отопления вашей квартиры, но подводить мощность более 50 Вт не рекомендуется. Катушка индуктивности L1 имеет 34 витка медной трубки диаметром 6мм, намотана на каркасе диаметром 70мм. Отводы от 2,3 и 4 витков. В диапазоне 21МГц переключатель П1замкнут, П2 разомкнут, В диапазоне 14МГц, П1 и П2 замкнуты. На 7 МГц положение переключателей как на 21МГц. В диапазоне 3,5МГц П1 и П2 разомкнуты.. Переключателем П3 определяется согласование с фидером. В обоих случаях возможно применение удилища около 5м, тогда остальная часть излучателя будет свисать к земле. Понятно, что применение таких вариантов антенн должно быть выше 2-го этажа здания.

В данном разделе представлены далеко не все примеры  укорочения дипольных антенн, другие примеры укорочения линейного диполя будут представлены ниже.

3. Спиральные антенны. 

Продолжая обсуждение темы укороченных антенн балконного назначения, нельзя обойти стороной спиральные антенны диапазона КВ.  И конечно, необходимо напомнить о их свойствах, обладающими практически всеми свойствами диполя Герца. 

Любая укороченная антенна, размеры которой не превосходят 10-20% от длины волны, относится к электрически малым антеннам.

Особенности малых антенн: 

1. Чем меньше антенна, тем меньше должны быть в нём омические потери.  Малые антенны, собранные из  тонких проводов эффективно работать не могут, так как они испытывают увеличенные токи, а скин-эффект требует низких поверхностных сопротивлений. Особенно это касается антенн с  размерами излучателей значительно менее четверти длины волны.
2. Так как напряженность поля обратно пропорциональна размерам антенны, то уменьшение размеров антенны приводит к возрастанию очень больших напряженностей полей вблизи нее, а с увеличением подводимой мощности приводит к появлению эффекта «огней Святого Эльма». 
3. Силовые линии электрического поля, укороченных антенн имеют некоторый эффективный объем, в котором это поле сосредоточено. Оно имеет форму, близкую к эллипсоиду вращения. По сути, это объем ближнего квазистатического поля антенны. 
4. Малая антенна с габаритами λ/10 и менее имеет добротность около 40-50 и относительную полосу пропускания не более 2%. По этому, в  такие антенны  приходится вводить элемент перестройки в пределах одного любительского диапазона. Такой пример легко наблюдать у магнитных антенн с малыми размерами. Расширение полосы пропускания снижает КПД антенны, по этому, нужно всегда стремиться к увеличению КПД сверхмалых антенн разными путями. 

*  Уменьшение размеров симметричного полуволнового диполя привело сначала к появлению удлиняющих катушек индуктивности (рис.6.а), а уменьшение её межвитковой ёмкости и максимального повышения КПД привело к появлению катушки индуктивности к конструктиву спиральных антенн с поперечным излучением. Спиральная антенна (рис.6.б.), это укороченный свернутый в спираль классический  полуволновый (четвертьволновый) диполь с распределёнными индуктивностями и  ёмкостями по всей  длине. У такого диполя повысилась добротность, а  полоса пропускания стала уже. 

Для расширения полосы пропускания, укороченный спиральный диполь, как и  укороченный линейный диполь, иногда оснащают емкостной нагрузкой, рис.6.б.

Поскольку при расчетах  одновибраторных антенн, понятие эффективная площадь антенны (А эфф.)  практикуется достаточно широко,   рассмотрим возможности повышения эффективности спиральных антенн при помощи концевых дисков (емкостной нагрузки) и обратимся к графическому примеру распределения токов рис. 7.  Благодаря тому, что в классической спиральной антенне катушка индуктивности (свёрнутое полотно антенны) распределена по всей длине, распределение тока вдоль антенны получается линейным, а площадь тока увеличивается незначительно. Где, Iап — ток пучности спиральной антенны, рис.7.а. А эффективная площадь антенны Аэфф. определяет ту часть площади фронта плоской волны, с которой снимает энергию антенна.

Для расширения полосы пропускания и увеличения площади эффективного излучения, практикуется установка  концевых дисков, что увеличивает эффективность антенны в целом, рис.7.б. 

Когда речь идет о несимметричных  (четвертьволновых) спиральных антеннах, всегда нужно помнить, что Аэфф. в большой степени зависит от  качества земли.  По этому, следует знать, что одинаковые КПД четвертьволнового вертикала обеспечивают четыре противовеса длиной λ/4, шесть противовесов длиной λ /8 и восемь противовесов длиной λ /16. Более того, двадцать противовесов длиной λ /16 обеспечивают такой же КПД, как и восемь противовесов длиной λ /4. Становится понятным, почему балконные радиолюбители пришли к полуволновому диполю. Он работает сам на себя (см. рис. 7.в.), силовые линии замкнуты на свои элементы и «земля», как в конструкциях на рис.7.а;б. ему не нужна. Кроме того спиральные антенны так же могут снабжаться сосредоточенными элементами удлинения-L  (или укорочения-C) электрической длины спирального излучателя, а их длина спирали может отличаться от полноразмерной спирали.  Примером тому может послужить конденсатор переменной ёмкости (будет рассмотрен ниже), который можно рассматривать не только как элемент настройки последовательного колебательного контура, но и элементом укорочения. Так же спиральная антенна для носимых станций на диапазон 27МГц (рис.8). Здесь присутствует удлиняющая катушка индуктивности для короткой спирали.

*  Компромиссное  решение можно углядеть в конструкции Валерия Проданова (UR5WCA), — балконная спиральная антенна 40-20м с коэффициентом укорочения К=14, вполне достойна внимания радиолюбителей лишённых кровли, см. Рис.9.

Во первых она много-диапазонная (7/10/14МГц), во вторых, для увеличения её эффективности, автор удвоил количество спиральных антенн и соединил их синфазно. Отсутствие емкостных нагрузок в данной антенне обусловлено тем, что расширение полосы пропускания и Аэфф. антенны достигается  синфазным включением в параллель двух одинаковых элементов излучения. Каждая антенна мотается медным проводом на ПХВ трубе диаметром 5см, длина провода каждой антенны составляет полволны на диапазон 7МГц. В отличие от антенны Фукса, эта  антенна имеет согласование с фидером посредством  широкополосного трансформатора. Выход трансформатора 1 и 2 имеет синфазное напряжение. Вибраторы в авторском варианте стоят друг от друга на расстоянии всего 1м, это ширина балкона. С расширением этого расстояния в пределах балкона, усиление будет возрастать незначительно, но полоса пропускания антенны  расширится ощутимо. 

*  Радиолюбитель Гарри Элингтон (WA0WHE, источник «QST», 1972, январь. Рис.8.) построил спиральную антенну на 80м с коэффициентом укорочения около К=6,7, которая в своём саду может быть замаскирована под опору ночного фонаря или флагштока. Как видно из его комментарий, зарубежные радиолюбители тоже заботятся о своём относительном спокойствии, хотя антенна установлена на частном подворье.  Со слов автора, спиральная антенна с емкостной нагрузкой на трубе диаметром 102мм, высотой около 6-ти метров и противовесом из четырех проводов, легко достигает КСВ в 1,2-1,3, а при КСВ=2 работает в полосе пропускания шириной до 100 кГц. Электрическая длина провода в спирали составила так же полволны.  Питание полуволновой антенны осуществляется с конца антенны по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом через КПЕ -150пФ, который превратил антенну в последовательный колебательный контур (L1C1)с излучающей индуктивностью спирали.

Конечно, в эффективности на передачу вертикальная спираль уступает классическому диполю, но по утверждению автора, на приём эта антенна на много лучше.

*   Свёрнутые в комок антенны

Чтобы уменьшить размеры линейного полуволнового диполя, его не обязательно скручивать в спираль. 

В принципе, спираль можно заменить и другими формами сворачивания полуволнового диполя, к примеру, по Минковскому, рис. 11. На подложке с размерами 175мм х175мм можно разместить диполь с фиксированной частотой в 28,5МГц.  Но фрактальные антенны очень узкополосны, а для радиолюбителей представляют только познавательный интерес  преобразования своих конструкций.

Используя другой метод укорочения размеров антенн, полуволновый вибратор, или вертикал можно укоротить, сжимая его в форму меандра, рис.12.  При этом, параметры антенны типа вертикал или диполь изменяются незначительно при сжимании их не более чем вдвое. При равенстве горизонтальной и вертикальной частей меандра, усиление меандр-антенны уменьшается примерно на 1 дБ, а входное сопротивление близко к 50 Ом, что позволяет питать такую антенну непосредственно 50-омным кабелем. Дальнейшее уменьшение размеров (НЕ длины провода) приводит к уменьшению коэффициента усиления и входного сопротивления антенны. Тем не менее, производительность меандр-антенны для коротковолнового диапазона характеризуется повышенным сопротивлением излучения относительно линейных антенн с таким же укорочением провода. Экспериментальные исследования показали, что с высотой меандра 44см и с 21 элементами на резонансной частоте 21.1 МГц,  импеданс антенны составил 22 Ом, в то время как линейный вертикал той же длины имеет импеданс в 10-15раз меньше. Благодаря наличию горизонтальных и вертикальных участков меандра, антенна принимает и излучает электромагнитные волны как горизонтальной, так и вертикальной поляризации. 

Сжимая или растягивая его, можно добиться резонанса антенны на требуемой частоте. Шаг меандра может составлять 0,015λ, однако этот параметр некритичен. Вместо меандра можно использовать проводник с треугольными изгибами или спиралью. Необходимую длину вибраторов можно определить экспериментально. За отправную точку можно положить, что длина «распрямленного» проводника должна быть около четверти длины волны для каждого плеча разрезного вибратора.

* «Спираль Тесла» в балконной антенне. Следуя заветной цели, уменьшить размеры балконной антенны и свести к минимуму потери в  Аэфф, радиолюбители  вместо концевых дисков стали использовать более технологичную, чем меандр, плоскую «спираль Тесла», используя её как удлиняющую индуктивность укороченного диполя и концевую ёмкость одновременно (рис.6.а.). Распределение магнитного и электрического полей в плоской катушке индуктивности Тесла показано на рис. 13. Это соответствует теории распространения радиоволны, где поле-Е и поле-Н взаимно перпендикулярны.

В антеннах с двумя плоскими спиралями Тесла также нет ни чего сверхъестественного, а потому правила построения антенны «спираль Тесла», остаются классическими: 

• электрическая длина спирали может представлять из себя антенну с несимметричным питанием как четвертьволновый вертикал, так и  свёрнутый полуволновый диполь. 
• Чем больше шаг намотки и больше её диаметр, тем выше её эффективность и наоборот. 
• Чем больше расстояние между концами свёрнутого полуволнового вибратора, тем выше его эффективность и наоборот.

Словом, мы получили свёрнутый полуволновой диполь в виде плоских катушек индуктивности по его концам, см. Рис.14. В какой степени уменьшить или увеличить ту или иную конструкцию, решает  радиолюбитель после выхода на свой балкон с рулеткой (после согласования с последней инстанцией, с мамой или с женой).

Использование плоской катушки индуктивности с большими зазорами между витками на концах диполя, решается сразу две задачи. Это компенсация электрической длины укороченного вибратора распределённой индуктивностью и ёмкостью, а так же увеличения эффективной площади укороченной антенны Аэфф, расширения ее полосы пропускания  одновременно, как на рис. 7.б.в. Такое решение упрощает конструкцию укороченной антенны и позволяет работать всем рассредоточенным LC – элементам антенны с максимальной отдачей. Здесь отсутствуют нерабочие элементы антенны,  к примеру как ёмкость в магнитных ML-антеннах, и индуктивность в ЕН-антеннах. Следует помнить, что скин-эффект последних требует толстых и высоко-проводимых поверхностей, но рассматривая антенну с катушкой индуктивности Тесла, мы видим, что свёрнутая антенна повторяет электрические параметры обычного полуволнового вибратора.  При этом распределение токов и напряжений по всей его длине полотна антенны подчинены законам линейного диполя и остаются без изменений за некоторым исключением. По этому, необходимость в утолщении  элементов антенны (спираль Тесла) полностью отпадает. Кроме того не расходуется мощность на нагрев элементов антенны. Перечисленные выше факты заставляет задуматься о высокой бюджетности данной конструкции. А простота её изготовления с руки тому, кто хоть раз в жизни  держал в руках молоток и бинтовал свой палец.

Такую антенну с некоторым натягом можно назвать индуктивно емкостной, в которой присутствуют LC-элементы излучения или антенной «спираль Тесла». Кроме того, учет ближнего поля (квазистатического) теоретически может дать еще большие значения напряженностей, что подтверждают полевые испытания данной конструкции. ЕН-поле создаётся в теле антенны и соответственно эта антенна менее зависима от качества земли и окружающих предметов, что по сути является находкой для семейства балконных антенн. Не секрет, что такие антенны уже давно существуют в среде радиолюбителей, а в этой публикации подаётся материал по трансформации линейного диполя в  спиральную антенну  с поперечным излучением, далее в укороченную антенну с условным названием «спираль Тесла». Плоскую спираль можно мотать проводом 1,0-1,5мм, т.к. на конце антенны присутствует высокое напряжение, а ток минимален. Провод диаметром 2-3мм, ненамного улучшит КПД антенны, но ощутимо истощит ваш кошелёк.

Примечание: Проектирование и изготовление укороченных антенн типа «спиральная» и «спираль Тесла» с электрической длиной λ/2, выгодно отличается от спирали электрической длиной λ/4 ввиду отсутствия хорошей «земли» на балконе.  

Питание антенны.

Антенну со спиралями Тесла мы рассматриваем как симметричный полуволновой диполь, свёрнутый в две  параллельные спирали по его концам. Их плоскости параллельны друг другу, хотя могут быть в одной плоскости, рис. 14. Его входное сопротивление лишь немногим отличается от классического варианта, поэтому здесь применимы классические варианты согласования.

Линейная антенна Windom см. Рис.15. относится к вибраторам с несимметричным питанием, она  отличается «неприхотливостью» в части касающейся согласования с трансивером. Уникальность антенны Windom заключается в её применении на нескольких диапазонах и простоте изготовления. Преобразуя данную антенну в «спирали Тесла», в пространстве симметричная антенна будет выглядеть как на рис. 16.а,- с Гамма-согласованием, а несимметричный диполь Windom, рис.16.б. 

   Решать, какой вариант антенны выбрать для осуществления своих планов по превращению своего балкона в «антенное поле» лучше ознакомившись с этой статьёй до конца.  Конструктив балконных антенн выгодно отличается о полноразмерных тем, что их параметры и прочие комбинации можно производить не выходя на крышу своего дома и не травмировать лишний раз управдома. Кроме того, эта антенна является  практическим пособием для начинающих радиолюбителей, когда можно практически «на коленках» узнать все азы построения элементарных антенн.

Сборка антенны

   Исходя из практики, длину провода составляющего полотно антенны лучше взять с небольшим запасом, чуть большим на 5- 10% его расчетной длины, это должен быть изолированный одножильный медный провод для электромонтажа диаметром 1,0-1,5мм. Несущая конструкция будущей антенны собирается (методом пайки) из труб ПВХ отопления. Конечно, ни в коем случае нельзя применять трубы с армированной алюминиевой трубой. Для проведения эксперимента подойдут и сухие деревянные палки, см. Рис.17.

Российскому радиолюбителю нет необходимости рассказывать пошаговую сборку несущей конструкции, ему достаточно взглянуть на оригинал изделия издалека. Тем не менее, при сборке антенны Windom или симметричного диполя, стоит сначала отметить расчётную точку питания на полотне будущей антенны и закрепить её посреди траверсы, где и будет производиться питание антенны. Естественно, что длина траверсы входит в общий электрический размер будущей антенны и чем она длиннее, тем выше эффективность антенны. 

Трансформатор 

Импеданс антенны  симметричного диполя, составит чуть меньше 50 Ом, по этому, схему подключения см. рис.18.а. можно устроить простым включением магнитной защёлки или использовать гамма согласование. 

Сопротивление  свёрнутой антенны «Windom» имеет чуть меньше 300 Ом, по этому можно воспользоваться  данными таблицы 1, которая подкупает своей универсальностью с использованием всего одной магнитной защёлки. 

Ферритовый сердечник (защёлку) перед установкой на антенну необходимо протестировать. Для этого вторичную обмотку L2 подключают к передатчику, а первичную L1 к эквиваленту антенны. Проверяют КСВ, нагрев сердечника, а так же потери мощности в трансформаторе. Если при заданной мощности сердечник греется, то кол-во ферритовых защёлок нужно удвоить. Если есть недопустимые потери в мощности, то необходимо подобрать феррит. Отношение потерь по мощности к дБ см. табл.2.

Как бы не был удобен феррит, я всё же считаю, что для излучаемой радиоволны любой мини-антенны, где сосредоточено огромное ЕН-поле, он является «чёрной дырой». Близкое расположение феррита, уменьшает  эффективность мини-антенны в µ/100 раз, а все попытки сделать антенну как можно эффективнее становятся напрасными. По этому, в мини-антеннах наибольшее предпочтение отдаётся трансформаторам с воздушным сердечником, рис. 18.б. Такой трансформатор, работающий в диапазоне 160-10м, мотается сдвоенным проводом 1,5мм на каркасе диаметром 25 и длиной 140мм, 16 витков с длиной намотки100мм.

     Стоит ещё помнить, что фидер такой антенны испытывает на своей оплётке большую напряжённость излучаемого поля и создает в ней напряжение, отрицательно влияющее на работу трансивера в режиме передачи. Устранить антенный эффект лучше запирающим фидер-дросселем без использования ферритовых колец, см. Рис.19. Это 5-20 витков коаксиального кабеля, намотанных на каркасе диаметром 10 — 20 сантиметров.  

Такие фидер-дроссели можно устанавливать в непосредственной близости от полотна (тела) антенны, но лучше выйти за предел большой концентрации поля и установить на расстоянии около 1,5-2м от полотна антенны. Не помешает второй такой дроссель, установленный на расстоянии λ/4 от первого.

Настройка антенны

Настройка антенны приносит огромное удовольствие и более того, такой конструктив рекомендуется использовать для проведения лабораторных работ в профильных колледжах и ВУЗах, не выходя из лаборатории, по теме «Антенны». 

Настройку можно начать  с поиска частоты резонанса и настройки КСВ антенны. Она заключается в перемещении точки питания антенны в ту или другую сторону. Нет  необходимости для и уточнения точки питания передвигать трансформатор или питающий кабель вдоль траверсы и нещадно резать провода. Здесь всё рядом и просто.

Достаточно на внутренних  концах плоских спиралей с одной и с другой стороны сделать ползунки в виде «крокодильчиков», как показано на рис.20. За ранее предусмотрев несколько увеличить длину спирали с учётом настройки, передвигаем ползунки с разных сторон диполя на одинаковую длину, но в противоположных направлениях, тем самым мы перемещаем точку питания. Результатом настройки будет ожидаемый  КСВ не более 1,1-1,2 на найденной частоте. Реактивные составляющие должны быть минимальны. Конечно, как и любая антенна, она должна находиться на месте, максимально приближенном к условиям места установки.

    Вторым этапом будет настройка антенны точно в резонанс, это достигается методом укорочения или удлинения вибраторов с обоих сторон на равные кусочки провода теми же ползунками. Т.е, увеличить частоту настройки можно укорочением обоих витков спирали на одинаковый размер, а уменьшить частоту, напротив, удлинением.  По окончании настройки на будущем месте установки, необходимо все элементы антенны надёжно соединить, изолировать и закрепить.  

Усиление антенны, полоса пропускания и угол излучения 

Со слов практикующих радиолюбителей эта антенна имеет более низкий углом излучения около 15 градусов, чем полноразмерный диполь и больше пригоден для DX-связей.  Диполь «спираль Тесла», имеет ослабление -2,5 дБ по отношению к полноразмерному диполю, установленному на такой же высоте от земли (λ/4). Полоса пропускания антенны по уровню -3Дб составляет 120—150кГц!  При горизонтальном размещении, описываемая антенна имеет восьмерочную диаграмму направленности как у полноразмерного полуволнового диполя, а минимумы диаграммы направленности обеспечивают затухание до  – 25 дБ. Улучшить эффективность антенны можно,  как и в классическом варианте, путем увеличения высоты размещения. Но при размещении антенн в одинаковых условиях на высотах λ/8 и ниже, антенна «спираль Тесла» будет эффективнее полуволнового  диполя.

Примечание: Все данные антенны «спираль Тесла» выглядят идеально, но даже если такая компоновка антенны будет хуже диполя на 6дБ, т.е. на один балл по шкале S-метра, то это уже замечательно.

Другие конструктивы антенн.   

С диполем на диапазон 40 метров и с другими конструкциями диполей вплоть до диапазона 10м теперь всё понятно, но вернёмся к спиральному вертикалу на диапазон 80м (рис.10.). Здесь предпочтение отдаётся спиральной антенне в полволны, а потому «земля» здесь необходима только номинально.

Питание таких антенн можно осуществлять как на рис.9 посредством суммирующего трансформатора или на рис.10. конденсатором переменной ёмкости. Конечно, во втором случае полоса пропускания антенны будет значительно уже, но у антенны есть возможность перестраиваться по диапазону и всё же согласно авторской информации необходимо хоть какое-то заземление. Наша задача, — находясь на балконе, избавиться от него. Так как питание антенны осуществляется с конца (в «пучности» напряжения), то входное сопротивление укороченной полуволновой спиральной антенны может  составлять около 800-1000 Ом. Эта величина  зависит от высоты вертикальной части антенны, от диаметра  «спирали Тесла» и от расположения антенны относительно окружающих предметов. Для согласования высокого входного сопротивления антенны с низким сопротивлением фидера (50Ом) можно использовать высокочастотный автотрансформатор в виде катушки индуктивности с отводом (рис.21.а), что широко практикуется в полуволновых, вертикально расположенных линейных антеннах на 27МГц фирмами  SIRIO, ENERGY и пр.  

Данные согласующего автотрансформатора для полуволновой антенны Си-Би диапазона 10-11м:

D = 30мм; L1=2 витка; L2 = 5 витков; d=1,0мм; h=12-13 мм. Расстояние между L1 и L2 = 5мм.  Катушки мотается на одном пластиковом каркасе виток к витку. Кабель подключается центральной жилой к отводу 2 витка. Полотно (конец) полуволнового вибратора подключается к «горячему» выводу катушки L2. Мощность, на которую рассчитан автотрансформатор, до 100 Вт. Возможен подбор отвода катушки.

Данные согласующего автотрансформатора для полуволновой антенны типа спираль диапазона 40м: 

D = 32мм; L1=4,6мкГн; h=20 мм; d=1,5мм; n=12 витков. L2=7,5мкГн; ; h=27 мм; d=1,5мм; n=17 витков. Катушка мотается на одном пластиковом каркасе. Кабель подключается центральной жилой к отводу. Полотно антенны (конец спирали) подключается к «горячему» выводу катушки L2. Мощность, на которую рассчитан автотрансформатор, 150 -200Вт. Возможен подбор отвода катушки.

Размеры антенны «спираль Тесла» диапазона 40м: общая длина провода 21м, траверса высотой 0,9-1,5м диаметром 31мм, на радиально установленных спицах по 0,45м. Наружный диаметр спирали составит 0,9м

Данные согласующего автотрансформатора для антенны типа спираль диапазона 80м: D = 32мм; L1=10,8мкГн; h=37 мм; d=1,5мм; n=22 витков. L2=17,6мкГн; ; h=58 мм; d=1,5мм; n=34 витков. Катушка мотается на одном пластиковом каркасе. Кабель подключается центральной жилой к отводу. Полотно антенны (конец спирали) подключается к «горячему» выводу катушки L2. Возможен подбор отвода катушки.

Размеры антенны «спираль Тесла» диапазона 80м: общая длина провода 43м, траверса высотой 1,3-1,5м диаметром 31мм, на радиально установленных спицах по 0,6м. Наружный диаметр спирали составит 1,2м

Согласование с полуволновым спиральным диполем при питании его с конца, можно осуществлять не только посредством автотрансформатора, но и по Фуксу, параллельным колебательным контуром, см. Рис.5.а.

Примечание:

• При питании полуволновой антенны с одного конца, настройку в резонанс можно производить с любого конца антенны.
• При отсутствии хоть какого-то заземления, на фидер необходимо установить запирающий фидер-дроссель. 

Вариант вертикальной направленной антенны

Имея пару антенн  «спираль Тесла» и некоторую территорию для их размещения, можно создать  антенну направленного действия. Напомню, что все операции с этой антенной полностью идентичны с антеннами линейных размеров, а необходимость свёртывания их обусловлена не модой на мини-антенны, а на отсутствие мест размещения линейных антенн. Использование двухэлементных направленных антенн с расстоянием между ними 0,09-0,1λ позволяет спроектировать и построить антенну «спираль Тесла» направленного действия.

Данная идея взята из  «KB ЖУРНАЛ» N 6 за 1998г. Эта антенна отлично описана  Владимиром Поляковым   (RA3AAE), которую можно найти на просторах Интернет. Суть антенны заключается в том, что две вертикальные антенны, расположенные на расстоянии 0,09λ питаются противофазно одним фидером (одна оплёткой, другая центральной жилой). Питание производится по типу той же антенны Windom, только с однопроводным питанием, рис.22.. Сдвиг фаз между противоположными антеннами создаётся их настройкой ниже и выше по частоте, как в классических направленных антеннах Яги. А согласование с фидером осуществляется простым перемещения точки питания вдоль полотна обоих антенн, уходя от нулевой точки питания (середины вибратора). При передвижении точки питания от середины на некоторое расстояние Х, можно добиться сопротивления от 0 до 600 Ом  как в антенне Windom. Нам же понадобится сопротивление всего около 25 Ом, поэтому смещение точки питания от середины вибраторов будет очень незначительным.

Электрическая схема предлагаемой антенны с ориентировочными размерами, приведенными в длинах волн, показана на рис.22. А практическая настройка антенны «спираль Тесла» на нужное сопротивление нагрузки вполне выполнима по технологии рис.20. Питание антенны производится в точках ХХ непосредственно фидером с волновым сопротивлением 50 Ом, а его оплётку необходимо изолировать запирающим фидер-дросселем см. Рис.19.   

Вариант вертикальной направленной спиральной антенны на 30м по RA3AAE 

Если по каким-то причинам радиолюбителя не устраивает вариант антенны «спираль Тесла», то вполне осуществим вариант антенны со спиральными излучателями, рис.23. Приведём её расчёт.  

Используем длину провода спирали полволны:

λ=300/МГц =З00/10,1; λ /2                                -29,7/2=14,85. Примем 15м

Рассчитаем шаг на мотки на трубе диаметром 7,5см, длиной намотки спирали =135см:

Длина окружности L=D*π =                               -7,5см*3,14=23,55см.=0,2355м;

кол-во витков полуволнового диполя                 -15м/ 0,2355=63,69= 64 витка;

шаг намотки на рубе длиной 135см.              — 135см./64=2,1см.. 

Ответ: на трубе диаметром 75мм наматываем 15 метров медного провода диаметром 1-1,5мм в количестве 64 витка с шаг намотки =2см.

Расстояние между одинаковыми вибраторами составит 30*0,1=3м.

Примечание: расчёты антенны велись с округлением на возможность укорачивания провода намотки  во время настройки.

Для увеличения тока смещения и удобства настройки, по концам вибраторов необходимо сделать небольшие регулируемые емкостные нагрузки, а на фидер, в месте подключения необходимо одеть запирающий –фидер-дроссель. Смещённые точки питания соответствуют размерам на рис. 22. Следует помнить, что однонаправленность в данной конструкции достигается сдвигом фаз между противоположными спиралями за счёт настройки их с разностью на 5-8% по частоте, как в классических направленных антеннах Уда-Яги.

Свёрнутая «Базука»

Как известно, шумовая обстановка в любом городе оставляет желать лучшего. Это касается и частотного радиоспектра ввиду татального использования импульсных преобразователей питания  бытовой техники. По этому мной была принята попытка использовать в антенне «спираль Тесла» хорошо зарекомендовавшую себя в этом отношении антенну типа «Базука». В принципе это тот же полуволновый вибратор с замкунтой системой, как и все петлевые антенны. Разместить её на траверсе представленную выше не составило особого труда. Эксперимент проводился на частоте 10,1МГц. В качестве полотна антенны использовался телевизионный кабель диаметром 7мм. (рис.24). Главное, что бы оплётка кабеля была не алюминиевая как его оболочка, а медная. 

На этом «прокалываются» даже опытные радиолюбители, принимая при покупке оплётку кабеля серого цвета за лужёную медь. Поскольку здесь идёт речь QRP – антенне для балкона, а подводимые мощности до 100 Вт, то такой кабель будет вполне пригоден. Коэффициент укороения такого кабеля с вспененным полиэтиленом сосотавляет около 0,82. По этому длина L1  (рис.25.) для частоты 10,1МГц. Составила по 7.42см, а длина удлиняющих проводников L2 с данной компоновке антенны составила по 1,83см. Входное сопротивление свёрнутой«Базуки» после монтажа на открытой местности составило около 22-25 Ом и ни чем не регулируется. По этому здесь потребовался трансформатор 1:2. В пробном варианте он был сделан на ферритовой защёлке простыми проводами от звуковых колонок с соотношением витков по табл.1. Другой вариант трансформатора 1:2 изображён на рис. 26.

Апериодическая широкополосная антенна «Базука»

Ни один радиолюбитель, имеющий в своём распоряжении даже антенное поле на кровле своего дома или во дворе котеджа, не откажется от обзорной широкополосной антенны на основе фидера свёрнутого в спираль Тесла. Классический вариант апериодической антенны с нагрузочным резистором известен многим, здесь антенна «Базука» выполняет роль широкополосного вибратора, а её полоса пропускания как и в классических вариантах имеет большое перекрытие в сторону высших частот.

Схема антенны изображена на рис. 27, а мощность резистора составляет около 30% от подводимой мощности к антенне. Если антенна используется только как приёмная, вполне достаточно мощности резистора 0,125Вт. Стоит отметить, что антенна «спираль Тесла», установленная горизонтально имеет восьмерочную диаграмму направленности и способна для проведения пространственной селекции радиосигналов. Установленная вертикально, она имеет круговую диаграмму направленности. 

4. Магнитные антенны. 

    Вторым, не менее популярным типом антенн выступает индуктивный излучатель с укороченными размерами, это магнитная рамка. Магнитная рамка была открыта в 1916 году К. Брауном и использовалась до 1942 года, как приемная в радиоприемниках и радиопеленгаторах. Это тоже открытый колебательный контур с периметром рамки менее ≤ 0,25 длины волны, ее называют “magnetic loop” (магнитная петля), а сокращённое название приобрело аббревиатуру — ML . Активным элементом magnetic loop является индуктивность. В 1942 году, радиолюбитель с позывным радиосигнала W9LZX впервые использовал подобную антенну на вещательной миссионерской станции HCJB, расположенной в горах Эквадора. Благодаря этому магнитная антенна сразу завоевала радиолюбительский мир и с тех пор широко используется в любительской и профессиональной связи. Магнитные рамочные антенны являются одним из интереснейших типов малогабаритных антенн, которые удобно располагать как на балконах, так и на подоконниках.

Она имеет вид петли из проводника, которая подключена к конденсатору переменной емкости для достижения резонанса, где петля является излучающей индуктивностью колебательного LC-контура. Излучателем здесь является только индуктивность в виде петли. Размеры такой антенны очень малы, а периметр рамки  составляет как правило 0,03- 0,25 λ.  Максимальное КПД magnetic loop может достигать 90% относительно диполя Герца, см. рис.29.а. Емкость С в этой антенне не участвует в процессе излучения и несет в себе чисто резонансный характер как в любом колебательном контуре, рис. 29.б..

КПД антенны сильно зависит от активного сопротивления полотна антенны,  от ее размеров, от размещения в пространстве, но в большей мере от материалов, используемых для конструкции антенны. Полоса пропускания рамочной антенны обычно составляет от единиц до десятков килогерц, что связано с высокой добротностью образованного LC-контура. По этому, эффективность ML-антенны в сильной степени зависит от её добротности, чем выше добротность, тем выше ее эффективность. Такую антенну применяют и в качестве передающей. При малых размерах рамки амплитуда и фаза тока, протекающего в рамке, практически постоянны по всему периметру. Максимум интенсивности излучения соответствует плоскости рамки. В перпендикулярной плоскости рамки, диаграмма направленности имеет острый минимум, а общая диаграмма рамочной антенны имеет форму «восьмёрки».

Напряжённость электрического поля Е электромагнитной волны (В/м) на расстоянии d  от передающей рамочной антенны, вычисляется по формуле:

ЭДС E, индуктируемая в приёмной рамочной антенне, вычисляется по формуле:

Восьмерочная диаграмма направленности рамки позволяет использовать ее минимумы диаграммы с целью отстройки её в пространстве от близко расположенных помех или нежелательного излучения в определенном направлении в ближних зонах до 100 км.    

При изготовлении антенны, требуется соблюдение соотношений диаметров излучающего кольца и витка связи D/d как 5/1. Виток связи изготавливается из коаксиального кабеля, находится в непосредственной близости от излучающего кольца в противоположной стороне от конденсатора, и выглядит как на рис.30.

Поскольку в излучающей рамке протекает большой ток, достигающий десятки ампер, рамка в диапазонах частот 1,8-30 МГц изготавливается из медной трубки диаметром порядка 40-20 мм, а конденсатор настройки в резонанс не должен иметь трущихся контактов. Его пробивное напряжение должно составлять не менее 10 кВ при подводимой мощности до 100 Вт. Диаметр излучающего элемента зависит от диапазона используемых частот и рассчитывается от длины волны высокочастотной части диапазона, где периметр рамки Р = 0,25λ, считая от верхней частоты.

Пожалуй одним из первых после W9LZX , германский коротковолновик DP9IV с антенной ML установленной на окне, при мощности передатчика всего 5 Вт, в диапазоне 14 МГц провел QSO с многими странами Европы, а при мощности 50 Вт — и с другими континентами. Именно эта антенна стала отправной точкой для проведения экспериментов российских радиолюбителей, см. Рис.31.

Желание создать экспериментальную компактную комнатную антенну, которую так же смело можно называть ЕН-антенной, при плотном сотрудничестве с Александром Грачёвым (UA6AGW), Сергей Тетюхин (R3PIN) сконструировал следующий шедевр, см. Рис.32.

Именно такой, невысоко бюджетный конструктив комнатного варианта ЕН-антенны может порадовать радиолюбителя-новосёла или дачника. Схема антенны включает в себя, как магнитный излучатель L1;L2, так и емкостной в виде телескопических «усов».

Особого внимания в этой конструкции (R3PIN) заслуживает резонансная система согласования фидера с антенной Lсв; С1, которая ещё раз увеличивает добротность всей антенной системы и позволяет несколько поднять усиление антенны в целом. В качестве первичного контура совместно с «усами» как в конструкции Якова Моисеевича, здесь выступает оплётка кабеля полотна антенны. Длиной этих «усов» и положением их в пространстве, легко добиться резонанса и наиболее эффективной работы антенны в целом по индикатору тока в рамке. А обеспечение антенны индикаторным прибором позволяет считать этот вариант антенны вполне законченным конструктивом. Но какими бы не были конструкции магнитных антенн,  всегда хочется поднять её эффективность. 

Двух-рамочные магнитные антенны в виде восьмёрки сравнительно недавно начали появляться в среде  радиолюбителей, см. Рис.33. Её апертура в два раза больше по сравнению с классической. Конденсатором С1 можно изменять резонанс  антенны с перекрытием по частоте в 2-3 раза, а общий периметр окружности двух петель ≤ 0,5λ.  Это соизмеримо с полуволновой антенной, а её малая апертура излучения компенсируется повышенной добротностью.    Согласование фидера с такой антенной лучше осуществлять посредством индуктивной связи.

Теоретическое отступление:  Двойную петлю можно рассматривать как смешанную колебательную систему LL и LC-системы. Здесь для нормальной работы оба плеча нагружены на среду излучения синхронно и синфазно. Если на левое плечо подается положительная полуволна, то и на правое плечо подается точно такая же. Зародившаяся в каждом плече ЭДС самоиндукции будет по правилу Ленца противоположна ЭДС индукции, но так как ЭДС индукции каждого плеча противоположны по направлению, то ЭДС самоиндукции будет всегда совпадать с направлением индукции противоположного плеча. Тогда индукция в катушке L1 будет суммироваться с самоиндукцией от катушки L2, а индукция катушки L2 — с самоиндукцией L1. Так же, как и в LC — контуре, суммарная  мощность излучения может в несколько раз превосходить входную мощность. Подача энергии может осуществляться на любую из катушек индуктивности и любым способом. 

Двойная рамка изображена на рис.33.а. 

Конструктив двух-рамочной антенны, где L1 и  L2 включены между собой в виде восьмёрки. Так появилась двух-рамочная ML. Назовём её условно ML-8.

У ML-8 в отличии от ML  появилась своя особенность, — у неё может быть два резонанса, колебательный контур L1;С1 имеет свою резонансную частоту, а L2;С1 имеет свою. В задачи конструктора входит добиться единства резонансов и соответственно максимального КПД антенны, следовательно, размеры петель L1; L2 и их индуктивности  должны быть одинаковы. На практике инструментальная погрешность в пару сантиметров изменяет ту, или другую индуктивность, частоты настройки резонансов несколько расходятся, а антенна получает определённую дельту по частоте. Кроме того удвоенное включение идентичных антенн расширяет полосу пропускания антенны в целом. Иногда конструкторами это делается умышленно. На практике ML-8  активно используют радиолюбители с позывными радиосигналов RV3YE; US0KF; LZ1AQ; K8NDS и др. однозначно утверждая, что такая антенна работает значительно лучше одно-рамочной, а изменение её положения в пространстве можно легко управлять пространственной селекцией. Предварительные расчёты показывают, что у  ML-8 для диапазона 40 метров, диаметр каждой петли при максимальном КПД составит чуть меньше 3-х метров. Понятно, что такую антенну можно устанавливать только на улице.     А мы мечтаем об эффективной ML-8 антенне для балкона или даже для подоконника.  Конечно, можно уменьшить диаметр каждой петли до 1 метра и настроить резонанс антенны конденсатором С1 на необходимую частоту, но КПД такой антенны упадёт более чем в 5 раз. Можно пойти другим путём, сохранить расчётную индуктивность каждой петли, используя в ней не один, а два витка, оставив резонансный конденсатор с тем же номиналом, соответственно и добротность антенны в целом. Несомненно, что апертура антенны уменьшится, но количество витков «N» частично возместит эту потерю, согласно представленной ниже формулы:

Из приведённой формулы видно, что количество витков N является одним из множителей числителя и стоит в одном ряду, как с площадью витка-S, так и, с его добротностью-Q.

К примеру, радиолюбитель OK2ER (см. Рис.34.) посчитал возможным использовать 4-х витковой ML  диаметром всего 0,8м в диапазоне 160-40м.

Автор антенны сообщает, что на 160 метрах антенна работает номинально и больше используется им для радионаблюдения. В диапазоне 40м. достаточно воспользоваться перемычкой, уменьшающей рабочее количество витков вдвое. Обратим внимание на используемые материалы, — медная труба петли взята от водяного отопления, клипсы, соединяющие их в общий монолит, используются для монтажа водопроводных пластиковых труб, а герметичный пластиковый ящик приобретён в магазине электрики. Согласование антенны с фидером емкостное, и выполняется по любой из представленных схем, см. Рис.35. 

Кроме выше сказанного, нам нужно понимать, что отрицательно влияет на добротность-Q антенны в целом оказывают следующие элементы антенны:

Из приведённой формулы, мы видим, что активное сопротивление индуктивности  Rк и емкость колебательной системы Ск, стоящие в знаменателе,  должны быть минимальными. Именно по этому, все ML делают из медной трубы, как можно большего диаметра, но есть случи, когда полотно петли делают из алюминия. Добротность такой антенны и её КПД падает в 1,1-1,4 раза. Что касаемо емкости колебательной системы, то тут всё сложнее. При неизменном размере петли L, к примеру на резонансной частоте 14МГц, емкость С составит всего 28пФ, а КПД=79%. На частоте 7МГц, КПД=25%. Тогда как на частоте 3,5МГц при ёмкости в 610 пФ, её КПД=3%. По этому ML используют чаще всего на два диапазона, а третий (самый низкий) считается обзорным. Следовательно, производить расчёты необходимо исходя от наивысшего диапазона с минимальной ёмкостью С1.

Двойная магнитная антенна на диапазон 20м.

Параметры каждой петли будут следующими: При диаметре полотна (медной трубы) в 22мм, диаметре двойной петли 0,7м, расстоянием между витками 0,21м, индуктивность петли составит 4,01мкГн. Необходимые расчётные  параметры антенны на другие частоты сведены в таблицу 3.

Таблица 3.

В высоту такая антенна составит всего 1,50-1,60м. Что вполне приемлемо для антенны типа — ML-8  балконного варианта и даже антенны вывешенной за пределы окна  жилого многоэтажного дома. А  её монтажная схема будет выглядеть как на рис. 36.а.

Питание антенны может быть с емкостной или с индуктивной связью. Варианты емкостной связи изображены на рис.35 могут быть выбраны по желанию радиолюбителя.

Наиболее бюджетный вариант, это индуктивная связь, но её диаметр будет другим.  

Расчёт диаметра(d) петли связи  ML-8 производится из  расчётного диаметра двух петель.

Длина окружности двух петель составляет после пересчёта  4,4*2                      = 8,8 метров.  

Рассчитаем  мнимый диаметр двух петель D = 8,8м /3,14   = 2,8 метра.

Рассчитаем диаметр петли связи-d= D/5.  = 2,8/5             =  0,56 метра.  

Поскольку в данной конструкции мы используем двух-витковую систему, то и петля связи должна иметь тоже две петли. Скручиваем её вдвое и получаем двух-витковую петлю связи диаметром около 28см. Подбор связи с антенной осуществляется в момент уточнения  КСВ в приоритетном диапазоне частот. Петля связи может иметь гальваническую связь с точкой нулевого напряжения (рис.36.а.) и располагаться ближе к ней.

Электрический излучатель, это ещё один дополнительный элемент излучения. Если магнитная антенна излучает электромагнитную волну с приоритетом магнитного поля, то электрический излучатель будет выполнять функцию дополнительного излучателя электрического поля-Е. По сути он должен заменить начальную ёмкость C1, а ток стока, который ранее бесполезно проходил между закрытыми обкладками конденсатора С1, теперь работает на дополнительное излучение. В этом случае доля подводимой мощности дополнительно будет излучаться электрическими излучателями, рис. 36.б. Полоса пропускания увеличится до пределов полосы радиолюбительского диапазона как в ЕН-антеннах. Емкость таких излучателей невысока (12-16пФ, не более 20-ти), а потому их эффективность на низкочастотных диапазонах будет невелика. Ознакомиться с работой ЕН-антенн можно по ссылкам: 

• http://www.ehant.narod.ru
• http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/eh2/

Для настройки в резонанс магнитной антенны, лучше всего использовать вакуумные конденсаторы с большим пробивным напряжением и высокой добротностью. Более того, используя редуктор и электропривод,  настройку антенны можно осуществлять дистанционно. 

Мы проектируем бюджетную  балконную антенну, к которой можно подойти в любой момент, изменить её положение в пространстве, перестроить или переключить на другую частоту. Если в точки «а» и «б»(см.Рис.36.а.) вместо дефицитного и дорогого переменного конденсатора с большими зазорами подключить ёмкость изготовленную из отрезков кабеля RG-213 с погонной ёмкостью 100пФ/м, то можно моментально изменять частоту настройки, а подстроечным конденсатором С1 уточнять резонанс настройки. «Кабель-конденсатор» можно скрутить в рулон и герметизировать любым из способов. Такой комплект емкостей можно иметь на каждый диапазон отдельно, а включать в схему посредством обычной  электрической розетки (точки а и б) в паре с электрической вилкой. Примерные ёмкости С1 по диапазонам указаны в таблице 1.

 Индикацию настройки антенны в резонанс лучше производить прямо на самой антенне (так нагляднее). Для этого достаточно не далеко от катушки связи на полотне L1 (точка нулевого напряжения) намотать плотно 25-30 витков провода МГТФ, а индикатор настройки со всеми его элементами герметизировать от осадков. Простейшая схема изображена на рис.37. Максимальные показания прибора Р будут говорить об удачной настройке антенны.

В ущерб КПД антенны В качестве материала петель L1;L2 можно применять более дешёвые материалы, например трубу ПВХ с алюминиевым слоем внутри для прокладки водопровода диаметром 10-12мм. 

Антенна DDRR

    Несмотря на то, что по своей эффективности классическая антенна DDRR уступает четвертьволновому вибратору  на 2,5 дб, ее геометрия оказалась настолько привлекательной, что DDRR была запатентована фирмой «Nortrop» и поставлена в массовое производство.

    Как и в случае Groundplane, основным фактором приличного КПД антенны DDRR  выступает добротный противовес. Это плоский металлический диск с высокой поверхностной проводимостью. Его диаметр должен по крайней мере на 25% превосходить диаметр кольцевого проводника. Угол возвышения главного луча тем меньше, чем выше отношение диаметров диска противовеса и увеличивается, если по окружности диска закрепить как можно больше радиальных противовесов длиной по 0,25λ, обеспечив их надежный контакт с диском-противовесом.

    В рассматриваемой здесь антенне DDRR (рис.38) используется  два одинаковых кольца (отсюда и название «двух-кольцевая-круговая»). Внизу вместо металлической поверхности применяется замкнутое кольцо с размерами, как у верхнего. К нему подводятся все точки заземления по классической схеме. Не смотря на некоторое снижение КПД антенны, такая конструкция очень привлекательна для размещения её на балконе, кроме того, при таком решении  она представляет интерес и для ценителей 40-метрового диапазона. Используя вместо колец квадратные конструктивы, антенна на балконе напоминает сушилку для белья и не вызывает у соседей лишних вопросов. 

Все её размеры и номиналы конденсаторов представлены в таблице 4. В бюджетном варианте дорогой вакуумный конденсатор можно заменить на отрезки фидеров по диапазонно, а точную настройку производить подстроечником 1-15пФ с воздушным диэлектриком помня, что погонная ёмкость кабеля   RG213= ( 97pF / m ) .

                                                                                                            Таблица 4.

Практический опыт применения антенны DDRR с двойным кольцом описал DJ2RE. Испытуемая антенна 10-метрового диапазона была выполнена из медной трубки внешним диаметром 7 мм. Для тонкой настройки антенны применялись две медные поворотные пластины размером 60×60 мм между верхним «горячим» концом проводника и нижним кольцом.

Антенной сравнения служил поворотный трехэлементный Яги, расположенный в 12 м от земли. Антенна DDRR находилась на высоте 9 м. Ее нижнее кольцо заземлялось только через экран коаксиального кабеля. В ходе испытательного приема сразу проявились качества антенны DDRR, как кругового излучателя. По утверждению автора испытаний принимаемый сигнал оказался на два балла ниже по S-метру сигнала Яги с усилением около 8 дБ. При передаче с мощностью до 150 Вт было выполнено 125 сеансов связи. 

Примечание:  По утверждению автора испытаний, получается, что антенна DDRR на момент испытаний имела усиление около 6 дБ. Это явление часто вводит в заблуждение от близости разных антенн того же диапазона, а свойства переизлучения ими ЭМВ утрачивает чистоту эксперимента.

5. Емкостные антенны.

Прежде чем начать эту тему, хочется вспомнить историю. В 60-х годах 19-го столетия, формулируя систему уравнений для описания электромагнитных явлений, Дж. К. Максвелл столкнулся с тем, что уравнение для магнитного поля постоянного тока и уравнение сохранения электрических зарядов переменных полей (уравнение непрерывности) несовместимы. Чтобы устранить противоречие, Максвелл, не имея на то никаких экспериментальных данных, постулировал, что магнитное поле порождается не только движением зарядов, но и изменением электрического поля, подобно тому, как электрическое поле порождается не только зарядами, но и изменением магнитного поля. Величину где — электрическая индукция, которую он добавил к плотности тока проводимости, Максвелл назвал током смещения. У электромагнитной индукции появился магнитоэлектрический аналог, а уравнения поля обрели замечательную симметрию. Так, умозрительно был открыт один из фундаментальнейших законов природы, следствием которого является существование электромагнитных волн. В последствии Г. Герц опираясь на эту теорию доказал, что электромагнитное поле излучаемое электрическим вибратором равно полю излучаемое емкостным излучателем!

    Раз так, убедимся еще раз, что происходит, когда закрытый колебательный контур превращается в открытый и как можно обнаружить электрическое поле Е? Для этого рядом с колебательным контуром поместим индикатор электрического поля, это вибратор, в разрыв которого включена лампа накаливания, она пока не горит, см. Рис.39.а. Постепенно раскрываем контур, и мы наблюдаем, что лампа индикатора  электрического поля загорается, рис. 39.б. Электрическое поле теперь не сосредоточено между пластинами конденсатора, его силовые линии идут от одной пластины к другой через открытое пространство. Таким образом, мы имеем экспериментальное подтверждение утверждения Дж. К. Максвелла, что емкостной излучатель порождает электромагнитную волну. В этом эксперименте вокруг пластин образуется сильное высокочастотное электрическое поле, изменение которого во времени индуцирует в окружающем пространстве вихревые токи смещения (Эйхенвальд А.А. Электричество, изд. пятое, М.-Л.: Государственное издательство, 1928, первое уравнение Максвелла), формирующие высокочастотное электромагнитное поле!

    Никола Тесла обратил на этот факт внимание, что при помощи совсем не больших излучателей в диапазоне КВ можно создать достаточно эффективный прибор для излучения электромагнитной волны. Так родился резонансный трансформатор Н. Тесла. 

*   Конструкция ЕН-антенны Т. Харда и трансформатора (диполя) Н. Тесла.

Стоит ли, лишний раз утверждать, что ЕН-антенна конструкции Т. Харда (W5QJR), см. Рис.40, это копия оригинала антенны Тесла, см. Fig.1. Антенны различаются лишь размерами, где Никола Тесла использовал частоты, исчисляющиеся в килогерцах, а Т. Хард создал конструкцию для работы в КВ диапазоне.

— Тот же резонансный контур, тот же емкостной излучатель с катушкой индуктивности и катушкой связи. Антенна Теда Харда является ближайшим аналогом антенны Николы Тесла и была запатентована как, «Coaxial inductor and dipole EH antenna» (Патент США  US 6956535 B2 от 18.10.2005) для работы в КВ диапазоне.

    Емкостная КВ антенна Теда Харда имеет индуктивную связь с фидером, хотя давно существует целый ряд емкостных антенн с емкостной, непосредственной и трансформаторной связью.

    Основой несущей конструкции инженера и радиолюбителя Т. Харда служит недорогая пластиковая труба с хорошими изоляционными характеристиками. Фольга в виде цилиндров плотно облегает ее, тем самым формируя излучатели антенны с небольшой емкостью. Индуктивность L1 образованного последовательного колебательного контура располагается за апертурой излучателя. Катушка индуктивности L2, расположенная в центре излучателя  компенсирует противофазное излучение катушки L1. Разъем питания антенны (от генератора) W1 располагается внизу, это удобно для подключения фидера питания, уходящего вниз.

          

    В данной конструкции настройка антенны производится двумя элементами, L1 и L3. Методом подбора витков катушки L1, антенна настраивается в режим последовательного резонанса по максимуму излучения, где антенна приобретает емкостной характер. Отвод от катушки индуктивности определяет входное сопротивление антенны и наличие у радиолюбителя фидера с волновым сопротивлением на 50 или 75 Ом. Подбором отвода от катушки L1 можно добиться КСВ = 1,1-1,2. Катушкой индуктивности L3 добиваются компенсации с емкостного характера,  и антенна принимает активный характер, по входному сопротивлению  близким к КСВ=1,0-1,1. 

Примечание: Катушки L1 и L2 намотаны в разные стороны, а катушки L1 и L3 перпендикулярны друг другу для уменьшения взаимного влияния. 

       Упуская факт схожести, американским радиолюбителем Тедом Хартом (W5QJR) такая антенна была названа как «EH-антенна».  И действительно, этот тип емкостных антенн, имея очень маленькие размеры относительно длины волны, оказались весьма работоспособными для антенн-лилипуток. Исследования их свойств и разработка новых конструкций антенн у нас в России успешно проводились  Владимиром Кононовым (UA1ACO). Радиолюбитель Сушко С.А. (UA9LBG) только осмелился раскрыть для российских радиолюбителей принцип работы емкостного излучателя с позиции классической теории, т.к. перевод текста Т. Харда несёт в себе больше рекламный характер, нежели технический, а  у радиолюбителей России менталитет  связан сугубо с техническим образованием, а не с менеджментом. Только по этой причине ЕН-антенна пала в немилость.

• http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/ua9lbg-tesla.html
• http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/eh2/

По сути, это открытый колебательный контур,  только в отличии от магнитной антенны типа ML, излучающим элементом здесь выступает не индуктивность, а ёмкость конденсатора образующего всё тот же колебательный контур, т.е. так называемый С-излучатель (рис.40.) или Е-емкостной излучатель, Fig.1. Резонансная катушка индуктивности L1 уже не участвует в излучении.  Суть работоспособности данной антенны заключается в том, что ток смещения и ток проводимости в образованном конденсаторе С1 очень велики, в ЕН-антенне создаётся сформированное электромагнитное поле в самой антенне, т.е. фазы поля Е и Н совпадают, а отрицательное влияние на сформированную волну окружающих предметов в ближней зоне значительно меньше. Все необходимые расчёты можно производить при помощи  электронного калькулятора, который легко найти в поисковой системе, достаточно набрать в строке поиска «калькулятор ЕН-антенны».

Радиоинженер и радиолюбитель UA1ACO предложил вариант антенны на 160м, которая изображена на рис.41. Антенна легко повторяема, но требует навыков и терпения в настройке. Теоретическую подкованность в этом направлении можно получить на его сайте:    http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/eh2/

Данный конструктив антенны бесспорно заслуживает внимания радиолюбителей имеющих в своём распоряжении только балкон или лоджию.

Тем временем разработки не стоят на одном месте и радиолюбители, оценив изобретение Н. Тесла и конструкцию Теда Харта, начали предлагать другие варианты емкостных антенн.

*   Семейство антенн «Isotron» является простым примером плоских изогнутых емкостных излучателей, она выпускается промышленностью для эксплуатации ее радиолюбителями, см. Рис.42. Антенна «Isotron» не имеет принципиальной разницы с антенной Т. Хорда. Всё тот же последовательный колебательный контур, всё те же емкостные излучатели.

А именно, элементом излучения здесь является излучающая ёмкость (Сизл.)   в виде двух пластин загнутых под углом около 90-100 градусов, резонанс настраивается уменьшением или увеличением угла сгиба, т.е. их емкости. По одной версии, связь с антенной осуществляется непосредственным включением фидера и последовательного колебательного контура, в этом случае КСВ определяет соотношение L/С образованного контура. По другой версии, которую стали применять радиолюбители, связь осуществляется по классической схеме, через катушку связи Lсв. КСВ в этом случае настраивается изменением связи между катушкой последовательного резонанса L1 и катушкой связи Lсв. Антенна работоспособна и в какой-то мере эффективна, но она имеет главный недостаток, катушка индуктивности при расположении её в заводском варианте находится в центре емкостного излучателя, работает в противофазе с ним, что примерно на 5-8-дБ снижает эффективность антенны. Достаточно развернуть плоскость этой катушки на 90 градусов и эффективность антенны значительно увеличится.

Оптимальные размеры антенны сведены в таблицу 5.

*   Многодиапазонный вариант.

Все антенны «Isotron»  одно-диапазонны, что вызывает ряд неудобств при переходе с диапазона на диапазон и их размещении. При параллельном включении двух (трёх, четырёх)  таких антенн смонтированных на общей шине, работающие на частотах f1; f2 и fn, их  взаимодействие исключено ввиду большого сопротивления последовательного колебательного контура антенны не участвующей в резонансе. При изготовлении на общей шине двух одно-резонансных антенн, включенных параллельно, эффективность (КПД) и полоса пропускания такой антенны будет выше. Используя последний вариант синфазного включения двух одно-диапазонных антенн, нужно помнить, что общее входное сопротивление антенн будет вдвое ниже и необходимо принять соответствующие меры обратившись к (табл.1). Модификация антенны на общей подложке изображена на рис. 42 (внизу). Нет необходимости напоминать, что запирающий фидер-дроссель является неотъемлемой частью любой мини-антенны.

      Изучая простейший «Изотрон», мы пришли к выводу, что усиление этой антенны недостаточно из-за размещения резонансной катушки индуктивности между излучающими пластинами. В результате радиолюбителями Франции эта конструкция была усовершенствована, а катушка индуктивности была вынесена за пределы рабочей среды емкостного излучателя, см. Рис.43. Схема антенны имеет непосредственную связь с фидером, что упрощает конструкцию, но по прежнему усложняет полное согласование с ним.

 Как видно из представленных рисунков и фото, эта антенна достаточно проста по конструкции,  особенно по настройке ее в резонанс, где достаточно немного изменить расстояние между излучателями. Если  пластины поменять местами, верхнюю сделать «горячей» а нижнюю подключить к оплётке фидера, сделать общую шину для ряда других таких же антенн, то можно получить многодиапазонную антенную систему, или ряд синфазно включенных идентичных антенн способных  увеличить общее усиление.

     Радиолюбитель с позывным радиосигнала F1RFM, любезно предоставил для общего обозрения свой конструктив антенны с расчётами на 4 радиолюбительские диапазона, схема которой изображена на рис.44.

Здесь надо добавить, что емкостные антенны достаточно плохо работают в закрытых помещениях и лоджиях с метало-пластиковыми окнами, они требуют выноса их за пределы балкона и лоджии.

*   Антенна «Biplane» 

    Антенна «Biplane» названа по схожести с размещением сдвоенных крыльев самолетов начала 20 века по конструкции «Биплан», а ее изобретение принадлежит группе радиолюбителей (рис.45).   Антенна «Biplane»  представляет собой два последовательных колебательных контура L1;C1 и L2;C2, включенных встречно-параллельно. Питание излучателей, симметричное с непосредственной связью. В качестве излучающих элементов используются плоскости конденсаторов  С1 и С2. Каждый излучатель изготавливаются из двух дюралевых пластин и располагаются с двух сторон от катушек индуктивности.

Катушки индуктивности для исключения взаимовлияния мотаются встречно или располагаются перпендикулярно относительно друг друга. Площадь каждой пластины  по мнению авторов составит для диапазона 20 метров 64.5 см.кв, для 40 метров – 129см.кв, для 80 метров – 258см.кв, и для 160 метрового диапазона соответственно 516см.кв. 

   Настройка осуществляется в два этапа и может осуществляться элементами С1 и С2 методом изменения расстояния между пластинами. Минимальный КСВ достигается изменением емкостей С1 и С2, настроив передатчик на частоту. Антенна очень тяжёлая в настройке и требует сложной конструкции герметизации от влияния внешних осадков. Она не имеет перспективы развития и нерентабельна.

     По теме емкостных антеннах стоит отметить, что они заняли особую нишу среди радиолюбителей, у которых нет возможности установить полноценные антенны, в распоряжении которых имеется только балкон или лоджия. Радиолюбители, у которых имеется возможность установить на небольшом антенном поле не высокую мачту, также пользуются такими антеннами. Все укороченные антенны имеют общее название QRP –антенны. Кроме того, у радиолюбителей существует ряд ошибок при установке и эксплуатации антенн укороченного типа, это отсутствие  запирающего «фидер-дросселя» или очень близкое расположение последнего на ферритовой основе к полотну укороченной антенны. В первом случае начинает излучать фидер антенны, а во втором, феррит такого дросселя является «чёрной дырой» и уменьшает её эффективность.

*   ЕН-антенна войск СА СССР 40 — 50-х годов прошлого века.

    Антенна представляла собой сварной из дюралевых труб диаметром 10 и 20мм. Плоский, широкополосный симметричный разрезной диполь длиной около 2-х метров и шириной 0,75м. Диапазон рабочих частот 2-12МГц. Ну чем не балконная антенна? Она крепилась  на крыше мобильной радиорубки в горизонтальном положении на высоте около 1м.  

   Автором этой статьи ещё в 90-х годах была воспроизведена данная конструкция на балконе второго этажа, а излучатели были сделаны под сушилку для белья на деревянных брусках за пределами балкона. Вместо верёвок были натянуты медные изолированные провода, см. Рис 46.а. Настраивалась антенна с помощью колебательного контура L1C1,  конденсатора С2 связи с антенной и катушки связи Lсв.  с приёмопередатчиком, см. Рис. 46.б. Все конденсаторы с воздушной изоляцией  ёмкостью 2*12-495пФ использовались от ламповых радиоприёмников 60-х годов. 

 Катушка индуктивности L1 диаметр 50 мм; 20 витков; провод 1,2 мм; шаг 3,5 мм. Поверх этой катушки туго одевалась пропиленная по вдоль пластиковая труба (50мм). Поверх её моталась  катушка связи Lсв. – 5 витков с отводами от 3;4 и 5 витка провод 2,2 мм.  У всех конденсаторов использовались только контакты статора, а оси (роторов) на конденсаторах С2 и С3 для синхронности вращения были соединены изолирующей перемычкой.  Двухпроводная линия должна быть не более 2,0-2,5метров, это как раз расстояние от антенны (сушилки) до согласующего устройства, стоящего на подоконнике.  Антенна строилась в диапазоне 1,8-14,5МГц, но при смене резонансного контура на другие параметры такой антенной можно было работать и до 30 МГц. В оригинале последовательно с линией передачи в такой конструкции были предусмотрены индикаторы тока, которые настраивались по максимуму показаний, но в упрощённом варианте между двумя проводами двухпроводной линии перпендикулярно ей висела лампа дневного света, которая при минимально отдаваемой мощности светилась только посредине, а при максимальной мощности (на резонансе) свечение доходило о краёв лампы.  Согласование с радиостанцией осуществлялось переключателем П1 и отслеживалось по КСВ-метру . Полоса пропускания такой антенны была более чем достаточной для работы на каждом из любительских диапазонов. При подводимой мощности 40-50Вт. помех телевидению соседям антенна не причиняла. Прочем сейчас, когда все перешли на цифровое и кабельное телевидение, можно подводить и до 100Вт.

    Этот тип антенны относится к емкостным и отличается от ЕН-антенн только схемой включения излучателей. Она отличается их формой и размерами, но в месте с тем, имеет возможность перестраиваться по КВ диапазону и использоваться по прямому назначению, — сушке белья… 

*    Объединение Е-излучателя и Н-излучателя.  

Используя емкостной излучатель за пределами балкона (лоджии) данный конструктив можно объединить с магнитной антенной, как это сделал Грачёв Александр Васильевич (UA6AGW), объеденив магнитную рамку с полуволновым укороченным диполем. В радиолюбительском мире она достаточно известна и практикуется автором на дачном участке. Электрическая схема антенны довольно проста и изображена на рис. 47. 

Конденсатор С1 является подстроечным в пределах диапазона, а необходимую диапазонность можно задавать подключением дополнительного конденсатора к контактам К1. Согласование антенны и фидера поддаётся тем же законам, т.е. петлёй связи в точке нулевого напряжения, см. Рис.30. Рис.31. Такая модификация имеет приемущества в том, что её монтаж можно сделать действительно незаметным для посторонних глаз и к тому же она достаточно эффективно будет работать в двух-трёх любительских диапазонах частот.

*    ЕН-антенна сегодня.

Сегодня. Фирменная ЕН-антенна выпускаемая в наши дни, её внешний вид:

Её характеристики:

*   Методы камуфляжа антенн на балконах и лоджиях.

Собственно метод один, — нужно так спрятать внешний вид антенны, что даже при близком её рассмотрении с соседнего балкона  никто бы не догадался, что это антенна. Ниже на фото очень удачный пример камуфляжа спиральной и магнитной КВ антенн искусственным озеленением из пластика без элементов металла.  К сожалению, такой вариант у нас в России «прокатит» только в летний период времени.

А вот другой пример, когда радиолюбитель размещает свой диполь при помощи прищепок на бельевых верёвках внутри лоджии с деревянными рамами.

Укороченный диполь в виде спирали на пластиковой основе отлично разместился внутри лоджии с деревянными рамами, но владелец этой антенны не решился её выставить за пределы лоджии. Не думается, что хозяйка этой квартиры в восторге от этой красавицы.

Послесловие:

В заключении материала о балконных КВ антеннах хочется сказать тем, у кого нет и не предвидится выход на кровлю своего дома, — лучше иметь плохую антенну, чем совсем ни какой. Каждый может работать трёхэлементной антенной Уда-Яги или двойным квадратом, а вот выбрать оптимальный вариант, разработать и построить балконную антенну, работать  в эфире на том же уровне, дано не всем. Не изменяйте своему хобби, оно всегда вам пригодится для отдыха душой и тренировки мозгов, во время отдыха или в возрасте на пенсии. Общение по эфиру, даёт куда больше пользы, чем общение по Интернету. Мужчины не имеющие своего хобби, не имеющие цели в жизни, живут меньше.

73! Сушко С.А. (ех. UA9LBG)

---

Комментарии

Отзывы читателей — Скажите свое мнение!

Оставьте свое мнение

Отзывы читателей — Скажите свое мнение!

Балконная антенна КВ диапазона — инструкция по изготовлению и настройке

Капитальные конструкции и ограждение балкона можно с успехом использовать для закрепления антенны в тех случаях, когда установка этого устройства на крышу здания по каким-либо причинам не представляется возможной. Конечно, балконная антенна КВ диапазона не сравнится по эффективности с базовой, но для многих задач ее возможности окажутся вполне приемлемыми. В данной статье мы подробно рассмотрим ряд вопросов, связанных с работой такого рода антенн, и научимся делать их самостоятельно.

Лови волну

Сегодня балконные антенны очень часто можно видеть на фасадах городских многоэтажек. Почти все из них сконструированы для работы в коротковолновом диапазоне. С помощью таких антенн можно принимать сигналы радио- и телевещания, они же позволяют пользоваться радиостанциями для любительской или коммерческой (профессиональной) радиосвязи. Следует отметить, что прием радиосигналов такие устройства осуществляют лучше, чем передачу.

Самодельную балконную КВ антенну всегда можно зафиксировать на элементах металлической обрешетки балконного ограждения, поскольку она имеет небольшой вес и малые габаритные размеры. Только сначала следует убедиться, что устройство достаточно четко получает необходимый вам сигнал. Дело в том, что из-за экранирующих свойств здания балконная антенна эффективно работает только в некоторых направлениях, и если ваш балкон или лоджия «смотрит» в противоположную от источника сигнала сторону, она может оказаться абсолютно бесполезной.

Какие радиоволны называют короткими? К этой категории относится электромагнитное излучение с длиной волны от 10 до 100 м. Этим длинам соответствует частотный диапазон 3 – 30 МГц. Замечательным свойством этих радиоволн является их способность отражаться от поверхности земли и верхних слоев атмосферы, практически не теряя при этом мощности. Благодаря этому волна как бы обтекает поверхность планеты, что дает возможность передавать сигналы на большие расстояния.

Если вы заметили ухудшение качества связи, не торопитесь сдавать антенну в утиль. Радиосвязь на коротких волнах весьма чувствительна ко многим факторам, среди которых основными являются время суток, погодные условия и характер солнечной активности. На прием и передачу сигнала балконной антенной, которая уступает по своим возможностям базовой, эти факторы влияют особенно заметно. Еще одна причина изменения уровня сигнала – интерференция. Волны от одного и того же источника достигают антенны по разным траекториям, имеющим, соответственно, различную продолжительность. Этим и обусловлено данное явление.

О том, как хранить велосипед на балконе, читайте на нашем сайте. Что обязательно нужно сделать перед длительным хранением.

Про самостоятельное изготовление шкафа на балконе читайте тут. Делаем шкаф из гипсокартона по шагам.

Различные способы самостоятельной сборки инфракрасного обогревателя описаны на этой странице.

Конструируем антенну для КВ-диапазона

Те, у кого рука поутру вместо зубной щетки тянется к паяльнику, наверняка заинтересуются тем, как сделать самодельную антенну из подручных материалов. Прежде всего, нам понадобится ферритовая трубка – экранирующий элемент кабелей от мониторов и клавиатур. Кто-то из радиолюбителей случайным образом обнаружил, что такие трубки реагируют реактивным импедансом в пределах нескольких сотен Ом на радиосигналы с длиной волны чуть менее 100 м. В то же время широкополосный трансформатор на подобных трубках демонстрирует неплохие частотные характеристики в рамках коротковолнового диапазона. Вот эти свойства ферритовых трубок и помогут нам сконструировать кв антенну на балкон или лоджию. Для этого необходимо следовать пошаговой инструкции:

1. Из ферритовой трубки, находящейся в кабеле отжившего свое компьютерного девайса, делаем широкополосный трансформатор.
2. Чтобы удостовериться, что трансформатор работает на частотах от 10 до 30 МГц, его вторичную обмотку следует подключить к 50-омному резистору. Если результат получился отрицательный, необходимо взять другую ферритовую трубку.
3. Если трансформатор работает должным образом, вместо резистора подключаем половинки диполя. Таким образом, в нашем распоряжении окажется полуволновой диполь, состоящий из лишенного центрального изолятора провода, на который надета ферритовая трубка с витком связи от питающей «коаксиалки».

Самодельная антенна на балконе

После установки на балконе такая самодельная КВ антенна демонстрирует хороший прием сигналов с частотой от 14 до 28 МГц.

Про настенные сушки для белья читайте в нашей статье. В ней также представлены и другие модели, такие как напольные и потолочные.

Если вы задаетесь вопросом: «Что делать с пожарной лестницей на балконе?», то ответ на него вы найдете на нашем сайте.

Настраиваем любительскую связь

На территории Российской Федерации открытыми являются два радиочастотных диапазона:

— диапазон CB (буквы латинские, маркировка читается как «си-би»), являющийся коротковолновым;

— диапазон PMR или LPD, являющийся ультракоротковолновым.

Открытыми их называют потому, что ими можно пользоваться без специального разрешения. Правда, есть одна оговорка: коммерческое использование PMR-диапазона не допускается.

Волны CB-диапазона (27 МГц) способны огибать здания, естественные возвышенности и лесные массивы. Для них характерны незначительные потери, поэтому подключение антенны к радиостанции можно осуществить посредством даже дешевых марок кабеля. Установка базовых антенн для работы в CB-диапазоне не противоречит законодательству.

Для частот CB диапазона характерен эффект дальнего прохождения, который вызывается изменениями в солнечной активности или в состоянии магнитного поля нашей планеты. Он заключается в том, что сигнал от удаленного на 10 – 15 тыс. км источника принимается более четко, чем от станции, работающей в нескольких километрах.

Сигналы ультракоротковолнового диапазона (PMR и LPD) передаются на частоте от 433 до 446 МГц. Мобильная радиостанция, работающая на LPD-диапазоне, отлично подойдет для организации связи, к примеру, между офисом и складом. В отличие от оборудования, «заточенного» под CB-диапазон, такие станции поддерживают многоканальный режим связи и оснащаются очень эффективными встроенными антеннами. Кроме того, LPD-станции могут использоваться для организации связи в пределах здания, причем их сигналы смогут достигать даже подвального помещения.

Совет: Для прослушивания сигналов, поступающих от радиостанций других радиолюбителей, и общения с ними наилучшим образом подойдет радиостанция с АМ/ЧМ и базовой антенной CB. Такое оборудование даст вам возможность слушать как местные станции, так и зарубежное радиовещание.

Антенна на лоджии. Вариант №1 — Конструкция В. Н. Лифаря (RW3DKB).

Балконный вариант приёмо-передающей антенны КВ диапазонов своими
руками. Конструкция выходного дня без выхода на крышу.

Итак, живёт ли радиолюбитель в небольшом провинциальном городе, большом не провинциальном, или огромном мегаполисе — по фигу. Выхода на кровлю нет, и не предвидится!
А где ж, как не крыше разместить полноразмерное антенное хозяйство?
Процедуры получения официального разрешения на установку антенны весьма тернисты и полны хитросплетений, граничащих с маразмом. Все боятся всех, но особенно тех, кто хочет воссоздать на крыше останкинскую башню.
А если жар в крови пылает и хочется организовать двухстороннюю радиосвязь, а не глотку рвать в лесу?
В такой ситуации на помощь любителю «гнать волну» приходят укороченные антенны, способные размещаться на малых пространствах, таких как: балкон, лоджия, либо плоскость стены жилого дома.

Начнём мы наши скитания со знакомства с конструкцией Валерия Николаевича Лифаря (RW3DKB).
«Голова нужна не только, чтобы водку пить, ею и думать иногда полезно. Нет выхода на крышу — бум работать с лоджии! «, — сказал автор и написал статью «Антенна RW3DKB на лоджии». Источник — http://smham.ucoz.ru/publ/12-1-0-186.
Вот, что получилось:

Хочу поделиться впечатлениями от своей новой антенны. Это вынужденный вариант антенны на лоджии, т.к. выхода на крышу нет. Её конструкция ясна из рисунка ниже.

Рис.1

Это рамочная антенна. В варианте, показанном на Рис.1, она имеет вертикальную поляризацию. Для её создания антенна запитывается в середине левого вертикального провода при помощи «косички» из того же провода, что и полотно антенны (т.е., «косичка» — это продолжение полотна антенны).
Слева или справа сделан вывод «косички» принципиального значения не имеет. Я делал и так и так.
Для получения горизонтальной поляризации «косичка» должна выходить из середины горизонтальной части, верхней или нижней.
Полотно антенны было изготовлено из цельного (без разрезов) провода именно потому, что можно легко перевести (перетянуть) антенну в нужную поляризацию. Это важно, т.к. при приёме вертикальной поляризации на горизонтальную антенну теряется до 3-х баллов уровня сигнала. Поэтому для широко распространённых трайбендеров лучше чтобы отвод был сделан от середины горизонтальной части — можно будет провести более дальние связи.
Размеры антенны 3,36 х 1.5 х 3,36 х 1.5 м. В данном конкретном случае, поскольку провод антенны в полихлорвиниле и с шёлковой изоляцией внутри, по углам рамки использованы 8 гвоздей для крепления, которые изогнуты полукольцом, чтобы провод не соскальзывал.

Применён монтажный многожильный медный провод диаметром по ПВХ-изоляции 2.5 мм, чёрного цвета. Общая длина провода около 12 метров. Это 1,03λ на диапазон 10 м. Такую длину обычно берут, когда вешают полноразмерный квадрат на 10 м. Длина провода должна быть немного длиннее рабочей длины волны.
После натяжения полотна антенны остаток провода длиной около 1,5 метров (λ/8) свит в «косичку» (чем не согласующая линия?). Такая длина выбрана не случайно, λ/8 — это электрическая длина косички для диапазона 10 м. На конце «косички» установлен симметрирующий балун 4:1.

«Косичка» имеет шаг скрутки примерно 2х80 мм. Скрутка применена для того, чтобы провода шли вместе рядом как один шнур без применения специальных мер их удержания. Особого значения это не имеет. При желании можно выполнить линию и по-другому.
Есть небольшой нюанс, связанный с собственной ёмкостью линии, которая оказывается подключенной к полотну рамки, понижая некоторым образом её резонансную частоту. Полная настройка и согласование всё равно осуществляется антенным тюнером, вгоняя её в резонанс на нужной частоте.

Рис.2

На конце «косички» в данной конструкции применён готовый balun RBA 4:1 фирмы LDG на мощность до 150 Вт.
Можно сделать балун и самому — в два провода d=1 мм намотать 10-14 витков по окружности (зависит от μ). Диаметр ферритового кольца — примерно 40 мм. Соединение выводов обмоток показано на схеме (рис.2).

Кабель 50 Ом, примерно 5 метров, с ферритовой защёлкой от ПК (сразу после балуна), чтобы не было затекания ВЧ на поверхность кабеля и не было помех ТВ. Можно поставить и две защёлки на обоих концах кабеля.
Следует учитывать также и качество передатчика. Вторая гармоника излучаемого сигнала должна быть хорошо подавлена, иначе на частоте 1 канала ТВ при непосредственной близости телевизора от трансивера (у меня он стоит на расстоянии в 1 м) могут появиться помехи на изображении. Если помехи будут, то следует улучшить режим работы выходного каскада передатчика или поставить на выходе фильтр против TVI.
Следует заметить, что помехи могут быть только на диапазоне 10 м и только на первом канале ТВ. При работе телевизора на других каналах помехи никогда не возникали.

Длина кабеля принципиального значения не имеет, хотя наука рекомендует применять длины кабеля, кратные рабочей полволны с учётом укорочения в кабеле. Это условие выполняется только для однодиапазонной антенны. У нас антенна многодиапазонная, поэтому на более низких частотах электрическая длина кабеля будет всегда меньше полволны, т.е. в случае неполного согласования с антенной обязательно будет реактивная компонента, которую нужно будет всё равно скомпенсировать тюнером при настройке антенны.
Кабель подключен к автоматическому антенному тюнеру Z-100.

При указанных размерах эффективность такой антенны не уступает полноразмерному квадрату более 1 дБ на диапазоне 10 метров.
Далее я попробовал ее согласование на более низких диапазонах. Прогнал по КСВ по уровню 1.5 и получил 27,780 мГц до 29.7 мГц. На диапазоне 15 метров от 20.620 до 21,500 мГц. На 20 метрах от 13,7 до 14,7 мГц. На диапазоне 40 метров от 6.9 до 7.6 мГц. На 80 метров от 3,625 до 3,88 мГц. Само собой, строится и на всех промежуточных диапазонах с аналогичными результатами.

Что касается эффективности на диапазонах. Тут вопрос сложный, потому как балун у меня стоит «кривой». Но по первым прикидкам на 15 метрах 70%, на 20 метров порядка 50%. Более низкие диапазоны само-собой будет ещё ниже. Но на приём работают хорошо.

Антенна является полностью согласованной в полосе частот от 28,5 до 34,7 МГц (частота резонанса получилась 31,7 МГц) и применение тюнера здесь не требуется. Результат вполне адекватный в соответствии с размерами антенны.
Тюнер нужен при работе в диапазоне от 28,0 до 28,5 МГц. Это тоже понятно, т.к. антенна короче, чем нужно для работы на этом диапазоне. Однако, раз согласование получилось, то получается, что косичка (фактически это симметричный фидер с волновым сопротивлением порядка 200 Ом) повысила сопротивление антенны с величины стандартных для рамок примерно 100 Ом до 200 Ом, а затем трансформатор разделил это на 4 и получилось просто 50 Ом. Это отрадно.
При снижении частоты заметных субрезонансов нет ни на частотах 24 МГц, ни на частотах 21 МГц, ни на 18 МГц, ни на 14 МГц. Следовательно, антенна не является резонансной для этих частот. Без применения тюнера здесь никак не обойтись.
В процессе измерений выяснилось, что есть два субрезонанса вблизи частот 17,2 и 6,6 МГц. Выглядит это примерно так:

Установка балконной кв антенны

Балконная антенна является наилучшим вариантом в том случае, если установка уличного аналога на крыше здания по каким-либо причинам невозможна. Дело в том, что крыша многоквартирного дома является общедомовым имуществом и находится в ведении управляющей компании.

Поэтому доступ к ней может быть ограничен, а для установки антенны следует получить разрешение управляющей организации (что не всегда удаётся). Единственным вариантом уличного размещения принимающего устройства в этом случае остаётся балкон.

Преимущества уличных антенн перед комнатными

Балконные КВ антенны могут использоваться как для приёма сигналов телевизионных и радиостанций, так и для передачи таковых. Также с помощью балконной КВ антенны можно устанавливать связь между любительскими радиостанциями.

Как давно замечено, антенны, вынесенные на улицу, работают гораздо эффективнее своих комнатных аналогов. Это связано с целым рядом физических особенностей распространения радиоволн в пространстве. Распространение радиоволны в замкнутом помещении значительно отличаются от их движения на открытом пространстве.

Внутри помещения могут возникать помехи, поэтому балконная антенна принимает сигнал намного лучше

Внутри помещения, вследствие многократного их отражения от стен и предметов происходит эффект интерференции – наложения волн друг на друга. При этом часто наблюдается хаотичное усиление или уменьшение сигнала, в результате чего возникают помехи.

Влиять на качество приёма комнатных антенн могут самые незначительные, казалось бы, факторы – место установки ТВ или радиоприёмника, перемещение людей по комнате и т.д.

Также стены здания существенно гасят радиосигнал, особенно это касается монолитных железобетонных или панельных домов: входящая в конструкцию стен и перекрытий металлическая арматура создаёт экран, мешающий нормальному распространению радиоволн. Всех этих недостатков лишены антенны, установленные на открытом пространстве – вне помещений.

Однако установка принимающего устройства на крышах в последнее время значительно ограничена ввиду того, что они находятся в ведении управляющих компаний.

Несанкционированная установка тв-антенны может привести к нежелательному конфликту с эксплуатирующей организацией.

Как итог – всё больше жильцов современных многоэтажек размещают принимающие антенны на собственных балконах и лоджиях.

Особенности работы коротковолновых антенн

Коротковолновую антенну сегодня можно либо приобрести в специализированных магазинах, либо смастерить своими руками. Правда, для того, чтобы созданное вами устройство отлично работало, следует обладать некоторыми познаниями в радиоэлектронике.

Короткие волны также именуются декаметровыми из-за длины волны в 10 — 100 м. Диапазон частот декаметровых волн составляет от 3 до 30 мегагерц. Главная их особенность состоит в том, что при отражении от ионосферы и земли КВ-волны несут минимальные потери. Как следствие они способны распространяться на достаточно большие расстояния, сохраняя хороший сигнал.

Среди особенностей КВ-волн можно отметить, что качество их приёма может зависеть от некоторых факторов:

• уровня солнечной активности. Солнечное радиоизлучение может вносить незначительные помехи, ухудшая качество работы принимающей аппаратуры;
• времени суток. Замечено, что короткие волны лучше всего распространяются в светлое время суток, в то время как ночью лучше всего происходит распространение волн длинного диапазона;
• погодных условий. Низкая облачность и туман могут несколько ослаблять передающую мощность коротковолновых станций.

Все перечисленные факторы особенно заметно влияют на работу балконных антенн. Поэтому устанавливая принимающие КВ конструкции на свой балкон, следует быть готовым к некоторым особенностям их работы. Коротковолновые антенны также не могут использоваться для установки связи с космическими аппаратами из-за того, что КВ-волны не могут проникать сквозь ионосферу земли.

По этой причине такие устройства невозможно использовать для приёма сигнала от телевизионных спутников. Во время приёма сигнала в короткометровом диапазоне могут возникать некоторые проблемы также из-за того, что КВ-волны распространяются по различным траекториям. Как следствие – возникновение «замирания» или кратковременного исчезновения сигнала.

Но несмотря на все эти мелкие неудобства, коротковолновые устройства дают массу преимуществ, главное из которых – возможность приёма качественного сигнала от удалённых радиостанций и возможность устойчивого общения между удалёнными друг от друга радиолюбителями.

Сборка и монтаж коротковолновой антенны

Если вы имеете некоторый опыт в радиомеханике, то вполне возможно создать коротковолновую антенну своими руками. Допустим, нам нужно принимающее устройство на 7 МГц.

Для его создания в первую очередь нам понадобится ферритовая трубка. Найти её можно в отработавших свой век компьютерных клавиатурах или мониторах. В находящихся там кабелях ферритовая трубка используется для подавления помех.

Как было замечено неким радиолюбителем, подобные ферритовые трубки реагируют на волны КВ диапазона реактивным импедансом (ёмкостным и индуктивным сопротивлением) силой в диапазоне нескольких сотен Ом. Подробнее о сборке и монтаже простой антенны смотрите в этом видео:

Данные свойства ферритовых трубок позволяют создать своими руками КВ антенну на балкон. Из данной трубки собираем широкополосный трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1. Это будет основным элементом нашей будущей балконной антенны. В радиотехнике такой трансформатор обозначается английской аббревиатурой BALUN – от balanced-to-unbalanced transformer, что переводится как «сбалансированный – несбалансированный трансформатор».

Чтобы определить рабочий диапазон получившегося балуна, нагружаем его вторичную обмотку через 50-омный резистор высокочастотным мостом. Если диапазон не соответствует нужному нам (7 МГц), то берём другую трубку, пока не получим необходимый показатель частоты.

После этого заменяем резистор на две половинки диполя. В итоге у нас получается диполь полуволновой длины, лишённый центрального изолятора. В ферритовую трубку же продевается в виде петли питающий коаксиальный кабель.

Крепление КВ-антенны на балконе

Форма КВ-антенны может быть самой различной. Наиболее распространены:

1. Мачтовый вариант. При этом антенна на балконе устанавливается на некой мачте («удочке»). Выглядит такой вариант, как стандартная антенная конструкция, в центре которой расположен трансформатор (балун), а в стороны от него расходятся диполи, улавливающие радиоволны. Мачта крепится к ограждению лоджии либо вертикально, либо выносится под некоторым углом за ограждения. Наиболее эффективное расположение вы сможете установить опытным путём.
2. «Квадрат». Это самый эффективный вариант конструкции, позволяющий значительно повысить чувствительность устройства и уменьшить побочные шумы. Такая конструкция рекомендуется для «шумных» (в смысле радиопомех) районов, расположенных в центре города. Устанавливаться такая антенна КВ может на балконные ограждения, прикрепляясь к ним при помощи любых подручных креплений.

При этом нижняя часть «квадрата» (а если быть точнее – прямоугольника) соединяется с перилами ограждения, создавая контур заземления. Верхняя часть представляет собственно улавливающее полотно антенны. Общая длина его должна быть не менее семи метров. Для этого придётся смонтировать конструкцию, идущую по периметру проёма лоджии, вдоль её потолка и боковых стен. О том, как крепить антенну на балкон, смотрите в этом видео:

Если перила вашей лоджии лишены металлических поручней, нижнюю, «холодную» часть конструкции, будет необходимо заземлить на любую металлическую часть балконной арматуры. Если ничего металлического в конструкции лоджии найти не удалось, допустимо будет «найти» арматурный металл с помощью перфоратора. Другой вариант – провести провод заземления в квартиру и подключить его к контуру заземления электрической проводки.

При подключении заземления соблюдайте осторожность, во избежание короткого замыкания, либо поражения электрическим током.

Но поскольку уж вы взялись за самостоятельное изготовление такого достаточно сложного технического устройства, как КВ-антенна, то перепутать «землю» с «фазой» в схеме электропроводки вы вряд ли сможете.

В итоге мы получаем вполне надёжно работающую принимающую – передающую антенну, работающую в коротковолновом диапазоне на частоте 7 МГц. Основное её преимущество – это отличная работа в любом районе города, несмотря на наличие большого количества фоновых шумов. Ведь основное предназначение таких конструкций – улучшение качества приёма радиоволн.

Балконные антенны — виды, применение и монтаж

Установленная на лоджии балконная КВ антенна – традиционное и обычное решение для наших соотечественников.

Чаще всего используются КВ, ДМВ, УКВ и прочие антенны, а также спутниковые тарелки, которые предназначены для приема теле, радио и телефонного сигнала.

Такие устройства можно сделать самостоятельно, учитывая размеры своего балкона, определенные условия эксплуатации и другие важные факторы. Вместе с этим, многие продаваемые в магазинах устройства такого типа имеют незначительные размеры и предельно малый вес, поэтому без труда могут быть установлены и закреплены на обычной обрешетке из металлического профиля или непосредственно на парапете.

Перед тем как выполнить монтаж КВ антенны, нелишним будет проверить наличие и качество сигнала.

Кроме того, проанализировать необходимо и положение, в котором она будет ловить наиболее лучший сигнал. В тех случаях, когда ваша лоджия находится в противоположной стороне от основного источника сигнала, то, в большинстве случаев, даже самая мощная КВ антенна не сможет поймать более-менее качественный сигнал для обеспечения комфортного просмотра телевизора. Иногда можно использовать отраженный сигнал. Важное преимущество подобных компактных КВ антенн – полная свобода действий в их монтаже и отсутствие необходимости получать какие-либо разрешения.

Антенна любителя пива.

В том случае, если вы решили установить на своем балконе спутниковую антенну, то этот вопрос придется решать с помощью обращений в различные организации и получения в них специальных разрешений.

Выполнение формальностей перечисленных ниже зависит от вашего региона проживания. Зачастую все решается фирмой продавцом — установщиком тарелки.

Порядок действий следующий:

• Прежде всего, нужно обратиться к собственникам многоквартирного дома, в котором вы имеете жилую площадь, и выяснить у них, не будет ли создавать каких-либо помех и неудобств установка спутниковой антенны на вашем балконе;
• Далее, придется идти в офис управляющей компании, где необходимо получить заключение о том, что монтаж спутниковой антенны никак не нарушит и не приведет к негативному воздействию на эксплуатационные и технические характеристики многоквартирного дома;
• В завершение нужно обратиться в администрацию (или орган, который ее представляет), где необходимо получить заключение о том, что установленная антенна не будет портить внешний вид многоквартирного дома.

Виды и основные характеристики балконных антенн

Антенны на 7 МГц и 27 МГц являются коротковолновыми. Декаметровые — короткие волны функционирует в диапазоне от 3 до 30 МГц. и используются в радиовещании среди любителей и профессионалов. Они отражаются от земли и ионосферы, поэтому имеют уникальную способность распространяться на значительные расстояния.

В подобных антеннах качество получаемого сигнала во многом будет зависеть от времени суток и месяца, активности солнца и наличия осадков.

Короткие волны лучше всего будут распространяться в дневное время, в то время как длинные волны отлично распространяются ночью.

Антенны для балконов на 144-145 МГц работают в нескольких радиолюбительских и гражданских диапазонах. Си-Би антенны в большинстве случаев применяются для гражданского диапазона.

Балконная Си — Би антенна.

В этом диапазоне функционируют различные радиостанции. Такие антенны могут применяться с различными видами радиосвязи, на любых доступных диапазонах.

Выполнение монтажных работ

Чаще всего на лоджиях осуществляется установка сделанных своими руками КВ антенн. Подобные устройства, в большинстве случаев, имеют компактные размеры, поэтому не возникает сложностей с их креплением и размещением на парапете балкона или обрешетке из металлического профиля. Каких-то специальных и профессиональных советов и рекомендаций в этом случае никто не дает, потому что здесь всё строго индивидуально и зависит во многом от конструкции изделия.

Конечно, определенные сложности могут возникнуть при монтаже спутниковой антенны. Если вы раньше не пользовались оборудованием подобного уровня, то работу такого типа сложно будет выполнить самостоятельно.

Кроме того, перед установкой необходимо тщательно выбрать место установки спутниковой тарелки на балконе.

Работу можно выполнить в следующей последовательности:

1. Прежде всего, спутниковую тарелку нужно правильно настроить по центральному спутнику. Сложность здесь заключается в том, что основной конвертер вращается вокруг своей оси, будучи неподвижным в остальной части устройства.
2. Как только лучший доступный сигнал будет обнаружен, конструкцию необходимо четко и надежно зафиксировать на металлическом кронштейне с помощью обтяжных крепежных элементов. Металлический кронштейн должен быть заранее закреплен или на парапете лоджии, или на боковой поверхности стены.
3. В завершении выполняется настройка боковых спутников за счет вращения головок, фиксируемых посредством крепежных обтяжек. Вместе с этим, с самим полотном тарелки что-то делать категорически запрещено, в том числе даже незначительно поворачивать, потому что все настройки, которые были установлены ранее, будут сбиты. Ловля сигнала боковых спутников достаточно слабая.

Сколько будет стоить антенна на балкон?

Цены на современные и традиционные КВ антенны будет зависеть от множества самых разных факторов. Основными факторами, которые влияют на цену КВ антенн, являются: диапазон работы, компания-изготовитель, число каналов, мощность устройств. С учетом всех этих факторов, цены на КВ антенны на современном рынке могут варьироваться от 500 до 5000 рублей. Конечно, можно встретить более дешевые или более дорогие КВ антенны. При самостоятельной сборке затраты будут, естественно, минимальны, однако никто не сможет гарантировать ее работоспособность, если нет элементарных навыков.

Простая, закрепленная на балконе рамочная КВ антенна.

Спутниковые антенны сегодня не слишком дорогие и не являются дефицитным товаром, как, например, 15-20 лет назад, поэтому обычную модель вполне можно приобрести недорого. Вместе с этим, стоимость устройства будет напрямую зависеть от следующих показателей: компании-изготовителя, мощности, материалов производства, и размеров тарелки.

Обычно стоимость профессионального монтажа зависит от сложности установки и длины кабеля.

Кроме того, иногда умудряются накрутить стоимость за то, чтобы после монтажа специалист поймал сигнал спутника. Компании, которые реализуют услуги по установке спутниковых антенн, предварительно включают в стоимость всего устанавливаемого оборудования и стоимость проведения монтажных работ, по желанию клиента конечно.

Кв антенна на балконе своими руками

Жизнь радиолюбителя (особенно в городе) определяется многими факторами. Одним из важнейших является возможность разместить антенное хозяйство беспрепятственно на «крыше дома своего»… Вы встречали такого радиолюбителя, кто, меняя QTH , отказался бы от шека на последнем этаже многоэтажного дома? И с доступом на крышу…

Одним словом, голова нужна не только, чтобы ею водку пить, ею и думать иногда полезно. Нет выхода на крышу (домоуправление, замок, ключи и прочие «соседи»…) — бум работать с лоджии! Начало положено!

Хочу поделиться впечатлениями от своей новой антенны на новом QTH. Я просто повторил свою конструкцию 10-12 летней давности. Это вынужденный вариант антенны на лоджии, т.к. выхода на крышу нет. Ее конструкция ясна из рисунка ниже.

Это рамочная антенна. В варианте, показанном на рис.1, она имеет вертикальную поляризацию. Для ее создания антенна запитывается в середине левого вертикального провода при помощи «косички» из того же провода, что и полотно антенны (т.е., «косичка» — это продолжение полотна антенны). Слева или справа сделан вывод «косички» принципиального значения не имеет. Я делал и так и так.

Для получения горизонтальной поляризации «косичка» должна выходить из середины горизонтальной части, верхней или нижней. Полотно антенны было изготовлено из цельного (без разрезов) провода именно потому, что можно легко перевести (перетянуть) антенну в нужную поляризацию. Это важно, т.к. при приеме вертикальной поляризации на горизонтальную антенну теряется до 3-х баллов уровня сигнала. Поэтому для широко распространенных трайбендеров лучше чтобы отвод был сделан от середины горизонтальной части — можно будет провести более дальние связи.

Размеры антенны 3,36 х 1.5 х 3,36 х 1.5 м. Можно передвинуть провод так, чтобы «косичка» встала в середине горизонтальной части, поскольку углы рамки жестко не закреплены. (Для перетяжки провода антенны по углам можно применить ролики, подобное техническое решение описано и проверено у нас на СМР ( RA 0 CGS ) — ред.). В данном конкретном случае, поскольку провод антенны в полихлорвиниле и с шелковой изоляцией внутри, по углам рамки использованы 8 гвоздей для крепления, которые изогнуты полукольцом, чтобы провод не соскальзывал.

«Косичка» имеет шаг скрутки примерно 2х80 мм. Скрутка применена для того, чтобы провода шли вместе рядом как один шнур без применения специальных мер их удержания. Особого значения это не имеет. При желании можно выполнить линию и по-другому. Есть небольшой нюанс, связанный с собственной емкостью линии, которая оказывается подключенной к полотну рамки, понижая некоторым образом её резонансную частоту. Полная настройка и согласование всё равно осуществляется антенным тюнером, вгоняя её в резонанс на нужной частоте.

На конце «косички» в данной конструкции применен готовый balun RBA 4:1 фирмы LDG на мощность до 150 Вт. По понятным причинам он не вскрывался. Судя по размерам коробочки наружный диаметр ферритового кольца примерно 40 мм. Но можно сделать балун и самому по многочисленным публикациям в интернете [1]. Например, в два провода d =1 мм намотать 10-12 витков по окружности (зависит от μ). Соединение выводов обмоток показано на схеме (рис.2). Есть и другие варианты. Смотрите на форумах — там все понятно описано, как сделать самому.

Длина кабеля принципиального значения не имеет, хотя наука рекомендует применять длины кабеля, кратные рабочей полволны с учетом укорочения в кабеле. Это условие выполняется только для однодиапазонной антенны. У нас антенна многодиапазонная, поэтому на более низких частотах электрическая длина кабеля будет всегда меньше полволны, т.е. в случае неполного согласования с антенной обязательно будет реактивная компонента, которую нужно будет всё равно скомпенсировать тюнером при настройке антенны.

Кабель подключен к автоматическому антенному тюнеру Z-100.

Вариант без балуна

В первом варианте этой антенны 10-12 летней давности балун не применялся вообще (см. рис.3). На концы линии подключались два раздельных переменных конденсатора 12/495пФ навстречу друг-другу. Центральная жила кабеля подключалась к точке соединения конденсаторов, а оплетка кабеля на провод, идущий к нижнему проводу рамки. Конденсатор, включенный между центральной жилой и оплеткой, выполняет роль конденсатора связи. А второй конденсатор — выполняет настройку антенны в резонанс. При первой настройке конденсатор связи ставят на максимум, а резонанса на минимум. Затем при малой мощности по минимуму КСВ находят резонанс антенны. Далее уменьшают связь и снова подстраивают по минимуму. Находят точку КСВ максимально близкую к 1. Далее увеличивают мощность и снова слегка подстраивают по минимуму КСВ. Окончательно проверяют уже на полной мощности 100 Вт. На эту антенну, кстати, мне удавались связи не только со Штатами, но и Японией. А самая дальняя была с Аргентиной, южной её оконечностью. Там до Антарктиды уже рукой подать.

Плоскость рамки моей антенны — север-юг. Т.е., максимум излучения на запад и по идее она не должна принимать сигналы ни с севера, ни с юга, а только с запада и с востока, через весь дом…

Проход на 10-ке продолжается и весьма неплохой (вторая неделя июня)!

Первое же включение на диапазоне 10 метров сразу дало связь с Берлином, DM5BB. Он сообщил, что на свою магнитную рамку диаметром 900 мм, установленную на балконе, он выполнил DXCC! Это намек для тех, кто не верит в магнитные рамки.

Затем навалились московские ребята в количестве 9 человек и разговор пошел про эту антенну. Всех интересовала её эффективность и диапазонность.

При указанных размерах эффективность такой антенны не уступает полноразмерному квадрату более 1 дБ на диапазоне 10 метров. Далее я попробовал ее согласование на более низких диапазонах. Прогнал по КСВ по уровню 1.5 и получил 27,780 мГц до 29.7 мГц. На диапазоне 15 метров от 20.620 до 21,500 мГц. На 20 метрах от 13,7 до 14,7 мГц. На диапазоне 40 метров от 6.9 до 7.6 мГц. На 80 метров от 3,625 до 3,88 мГц. Само собой, строится и на всех промежуточных диапазонах с аналогичными результатами.

Что касается эффективности на диапазонах. Тут вопрос сложный, потому как балун у меня стоит «кривой». Но по первым прикидкам на 15 метрах 70%, на 20 метров порядка 50%. Более низкие диапазоны само-собой будет ещё ниже. Но на прием работают хорошо.

В дополнение к выше сказанному.

Как уже упоминалось, моя рамка установлена в плоскости север-юг, т.е. по идее не должна принимать сигналы ни с севера, ни с юга. только с запада и с востока через весь дом. Ан нет! Доказательством тому служит связь с Сергеем, UA6AES, из Краснодара. Ответил сразу, правда рапорт дал 57, но если учесть, что у него 2 квадрата с горизонтальной поляризацией, а у меня квадрат с вертикальной, то мне и не следовало ожидать рапорта более хорошего! Важно, что он меня услышал и ответил. Хотя находился в зоне, откуда по идее никакого приема и быть не должно. И вообще антенна работает нормально, если я кого-то слышу, то связь с ним могу установить однозначно.

Вот вам и суррогатная антенна на балконе. Она оказывается тоже кое-чего могЁт — того, чего от неё не ожидаешь!! Что скажете, господа-товарищи радиолюбители?

КВ антенны для радиолюбителей своими руками

Работ различных современных средств связи невозможна без таких устройств приема и передачи радиоволн, как коротковолновые антенны (сокращенно кв антенны). Востребованность и популярность данных устройств обусловлены большим разнообразием их видов, а также возможностью самостоятельного изготовления. Особенно распространены они в любительской радиосвязи с разрешенным диапазоном для вещания от 1,81 до 29,7 МГц.

Диполь Герца

Диполь Герца (полуволновой вибратор) – простейшее устройство данного вида, состоящее из вертикальной опоры и двух плеч общей длиной 1/2 от принимаемой или излучаемой волны. Так, при длине волны 160 метров длина двух плеч диполя должна быть 80 метров. При монтаже на крыше высотного дома вертикальные стойки не используют, закрепляя плечи диполя на коротких опорах.

Укороченный диполь Герца

Такая антенна кв отличается от предыдущей более короткой длиной плеч (до 1/5 от длины принимаемой или излучаемой волны), а также установленными на них катушками индуктивности и концевыми емкостными нагрузками в виде металлических дисков или «звездочек» из проводов или проволоки.

Спиральные антенны

Классическое устройство данного вида («Спираль Тесла») состоит из двух спиралей, расположенных на крестовинах, соединенных между собой перемычкой (траверсом).

Питание антенны

Соединяют такое устройство с трансивером (приемо-передающей аппаратурой) толстым коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50-75 Ом.

Сборка антенны

Собирают небольшое устройство данного вида, наматывая две плоские спирали диаметром 90 см на каркас из полипропиленовой трубы, состоящий из двух крестовин и соединяющей их 90-92-сантиметровой перекладины (траверса). В качестве материала для спиралей используют одножильный изолированный медный провод диаметром 1,5 мм.

Трансформатор

Для данного устройства используют воздушный трансформатор с рабочим диапазоном волн от 10 до 100-160 метров. Делают его, наматывая на полый 140-миллиметровый каркас диаметром 25 мм 16 витков сдвоенного провода толщиной 1,5 мм. Длина намотки провода при этом должна быть 95-100 мм.

Настройка антенны

Процесс настройки включает в себя следующие операции:

• Настройка КВС (коэффициента стоячей волны) – выполняется при помощи специального прибора или зажимами-крокодильчиками, фиксируемыми на спиралях вибратора и перемещаемыми по ним, что приводит к изменению положения точки питания. Полученное в процессе настройки на найденной частоте значение КВС должно быть в пределах 1,0-1,2.
• Настройка частоты резонанса – осуществляется изменением длины проводов вибраторов с помощью тех же зажимов, что и в предыдущем пункте. Настройку производят, передвигая зажимы по изолированному проводу спиралей.

Усиление антенны, полоса пропускания и угол излучения

Размещают спиральную передающую антенну горизонтально на высоте, равной 1/8 длины излучаемой ею волны.

Магнитные антенны

Наиболее распространенной конструкцией кв антенны является магнитная-рамочная петля (magnetic loop), состоящая из:

• Дюралюминиевого или медного излучающего кольца диаметром 25-80 см;
• Петли связи, диаметр которой в 5 раз меньше, чем у излучающего кольца;
• Питающего кабеля (фидера) с волновым сопротивлением 50 Ом;
• Мощного конденсатора настройки резонансной частоты.

Устанавливают такие простые самодельные передающие устройства как на высоких мачтах, крышах многоэтажек, так и на балконах или подоконниках квартир. Благодаря настроечному конденсатору, способному работать при мощности до 100 Вт, такие радиолюбительские коротковолновые антенны работают в диапазонах от 1,8 до 27 Мгц.

Емкостные антенны

Многодиапазонная антенна

Многодиапазонная антенна – устройство, позволяющее производить вещание во всех разрешенных для любителей диапазонах коротких волн. Благодаря данному свойству, многодиапазонки приобрели большую популярность и распространение.

Одна из многодиапазонок типа UA1DZ имеет следующую конструкцию:

• Вибратор длиной 9,3 м
• З-х метровая подставка;
• 4-5 оттяжек;
• 10-14 дополнительных гибких противовесов-оттяжек длиной 9,4 м.

Соединение таких антенн и передатчиков производят при помощи коаксиального кабеля на 50 Ом.

Основными недостатками, которыми обладают такие многодиапазонные конструкции, являются их громоздкость, высокая парусность и риск поражения молнией при установке на крыше высотного дома или другой многоэтажной постройки.

Вертикальная антенна (Ground Plane)

Вертикальные антенны типа Ground Plane – устройства, предназначенные для вещания на диапазонах от 14 до 24-28 Мгц. Основными составляющими таких вертикальных кв антенн являются 2-х метровая мачта, дюралевый вибратор длиной от 2 до 5 метров, 4-5 противовесов длиной 2,5-3 метра и питающий коаксиальный 50-ти омный кабель.

Устанавливают их как на крышах высоток, так и на фронтонах частных домов.

Укороченная дипольная антенна

Самое простое устройство данного вида на 7 мгц представляет собой конструкцию, состоящую из следующих частей:

• Разделенный на два 3-х метровых плеча проволочный вибратор с изоляторами и оттяжками на концах. В качестве изоляторов используют небольшие кусочки текстолита, для оттяжек применяют прочный бельевой капроновый шнур.
• Две удлинительных 140-ка витковых катушки из медного провода толщиной 0,5-0,6 мм;
• Центральный узел с трансформатором (балуном);
• Фидер – питающий коаксиальный кабель на 50 Ом.

Используют такую укороченную диполь, как в стационарных, так и в полевых условиях, закрепляя ее на высоте от 3 до 4 метров.

На заметку. Для того чтобы произвести настройку такого устройства по резонансу, необходимо равномерно укорачивать длину расположенных горизонтальных или под углом плеч вибратора. После изменения длины плеча укорачивающая ее оттяжка крепится к ближайшему дереву или другой устойчивой опоре.

Вертикальная кв антенна своими руками

Наиболее популярны для самостоятельного изготовления такие передающие коротковолновые устройства, как вертикальные антенны.

Наиболее простую и эффективную из них делают следующим образом:

1. В землю вкапывают деревянный столбик высотой 2,5-3 метра;
2. На вкопанном столбике при помощи саморезов закрепляют распределительную коробку;
3. В закрепленной коробке помещают высокочастотный дроссель – катушку с намотанными на нее витками изолированного коаксиального кабеля;
4. К выходу дросселя подключают двухжильный многопроволочный медный кабель сечением 2 мм;
5. Провод продевают через пропускные кольца дешевого 6-ти метрового углепластикового удилища;
6. Конец провода закрепляют на вершинке удилища при помощи обычного пластикового хомута-стяжки;
7. Посередине удилища закрепляют круглую площадку с проволочными оттяжками;
8. На верхней части столба крепят 2 клипсы и один хомут-держатель (КТР) для полипропиленовых труб диаметром 32 мм;
9. При помощи клипс и держателя удилище с излучателем (продетым сквозь пропускные кольца проводом) закрепляется на столбе;
10. Оттяжками мачта с излучателем выравнивается и надежно фиксируется. Оттяжки при этом закрепляются на устойчивых, расположенных рядом столбах, деревьях, вкрученных в несущие конструкции зданий и капитальных построек крюках.

Питающий провод для кв антенн такого вида используют с волновым сопротивлением 50 Ом.

Обслуживание такого устройства сводится к периодической проверке целостности излучателя путем его прозвонки мультиметром, замене сломанных ветром колен мачты, корректировке натяжения оттяжек.

Выбор первого кв трансивера

При выборе первого передающего устройства (трансивера) начинающим радиолюбителям необходимо учитывать:

• Габариты и вес – радиостанция должна иметь такие размеры и вес, чтобы ее можно достаточно легко переносить в руках или походном рюкзаке.
• Функционал – для начинающего радиолюбителя достаточно трансивера, имеющего небольшое количество основных настроек (резонансная частота, мощность, КСВ);
• Надежность и наличие гарантии – как и любая другая аппаратура, коротковолновая радиостанция должна иметь гарантийный срок обслуживания;
• Возможность программирования аппаратуры с использованием персонального компьютера.

Не рекомендуют начинающим радиолюбителям приобретать дорогостоящие и очень сложные в эксплуатации, обслуживании коротковолновые радиостанции. Новичку, заинтересовавшемуся радиолюбительством, будет очень тяжело разобраться в такой аппаратуре, при утрате интереса к данному делу продажа такой дорогостоящей радиостанции за ту же сумму, что она была куплена, будет очень затруднительной.

Другие конструктивы антенн

Из других конструкций антенн кв диапазона внимание заслуживает вертикальный спиральный полуволновой вибратор для волн длиной 80 метров, состоящий из:

• 120-ти сантиметровой спирали из медного изолированного провода диаметром 1-1,5 мм;
• Траверса высотой 150 см;
• Противовеса длиной не менее 80 см;
• Согласующего устройства;
• Высокочастотного автотрансформатора;
• Питающей линии из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

Применяют такие вертикальные антенны в условиях ограниченного пространства небольших приусадебных участков, на крышах многоэтажных домов и других высотных построек.

Простейшие самодельные антенны

Самыми простыми в изготовлении коротковолновыми устройствами из описанных выше являются:

• Магнитно-рамочная петля;
• Штыревая антенна;
• Укороченная диполь;
• Полноразмерная диполь.

Изготовить их можно самостоятельно из подручных недорогих материалов, не используя при этом специальные инструменты и оборудование.

Немного слов о коротковолновиках

Коротковолновики – радиолюбители, занимающиеся вещанием в коротковолновом диапазоне. Занимающиеся конструированием, изготовлением и ремонтом передающих устройств люди проводят сеансы связи из различных уголков планеты. При этом для каждого из них достижением считается самая дальняя точка, с которой был проведен сеанс радиосвязи.

На заметку. Согласно действующему законодательству РФ, для радиолюбителей-коротковолновиков доступно вещание на 10 коротковолновых диапазонах со следующей длиной волн: 2200 м, 160 м, 80 м, 40 м, 30 м, 20 м, 16 м, 15 м, 12 м, 10 м. Использование высокочастотных диапазонов запрещено.

Антенны мобильных телефонов

Еще не так давно во многих моделях мобильных телефонов использовались достаточно крупные для данных устройств направленные антенны. Однако по мере развития телекоммуникационных технологий работа мобильных средств связи постепенно перешла из коротковолнового в вч диапазоны до 2500 МГц. Такая рабочая частота соответствует длине волны всего 12 см, благодаря чему для проведения эффективных сеансов связи достаточно небольшого встроенного в телефон передающего устройства.

Таким образом, правильно собранная, установленная и настроенная коротковолновая антенна – это залог устойчивой и качественной связи с живущими в самых отдаленных уголках планеты радиолюбителями. Благодаря большому разнообразию конструкций и моделей, собираемое из подручных материалов такое передающее устройство может быть установлено практически в любом доступном месте: на крыше, балконе и даже внутри жилого помещения.

Видео