Меню Рубрики

Волновой канал 5 элементов

Антенна "Волновой канал" 5. Размеры антенны.

Мы выяснили от чего зависит дальность приема здесь.

Рассмотрели вопрос выбора кабеля здесь.

Подключили антенну к телевизору с помощью штекера здесь.

Из чего делать антенну (и вибратор) мы выяснили здесь.

Какие бывают рефлекторы мы рассматривали здесь.

Выбрали метод крепления стрелы антенны здесь.

Сборка антенны. Крепление элементов антенны здесь.

Крепление антенны мы рассмотрели здесь.

Согласование вибратора промышленной антенны дециметрового диапазона здесь.

Все вопросы изготовления антенн и конструкции антенн смотрите здесь.

Антенна "Волновой канал" 5. Размеры антенны.

Антенна "Волновой канал" 5.

Размеры антенны даны в долях от длины волны сигнала λ .

λ = С/ f Длина волны в метрах.

C — скорость света в вакууме 3*10 8 м/с.

f — частота сигнала в герцах.

Направленные свойства антенны можно выразить через коэффициент направленного действия

(кнд) — G . Упрощенно: кнд показывает во сколько раз необходимо увеличить мощность,

излучаемую антенной в главном направлении, если ее заменить полуволновым вибратором. Кнд

выражается в дБ.

Но мы обычно говорим не о кнд, а об усилении антенны. Определить усиление антенны можно из

формулы — D = G к.

к — коэффициент полезного действия. То есть при расчете усиления учитываются все потери в

антенне. Значение к в УКВ диапазоне приближается к единице, поэтому примерно можно кнд и

усиление считать равными.

Если Вам нужна программа для расчета антенн аналогового и цифрового телевидения, мобильного

Вибраторная антенна типа "Волновой канал".

На рисунке размеры элементов антенны. Антенна состоит из вибратора, рефлектора и

директора. Коэффициент направленного действия равен — 7 дБ. Входное сопротивление

Схема антенны "Волновой канал" 5.

Рис. 1 Антенна "Волновой канал" 5. Размеры антенны.

Если Вам нужна программа для расчета антенн аналогового и цифрового телевидения, мобильного

Как сделать любую антенну?! Все материалы по антеннам » » » здесь.

Частоты каналов и длину волны λ смотрите » » » здесь.

Простую антенну "зигзаг" смотрите » » » здесь.

10.5. Антенны типа «Волновой канал» диапазона метровых волн

Антенны типа «Волновой канал» широко используются в системах коллективного приема и при индивидуальном приеме. Это связано с тем, что они обеспечивают получение большого коэффициента усиления при сравнительно небольших габаритах. В зарубежной литературе антенну «Волновой канал» называют антенной Уда-Яги (имена впервые описавших ее японских изобретателей).

Антенны типа «Волновой канал» состоят из активного вибратора (обычно это петлевой вибратор), рефлектора и ряда директоров, расположенных на обшей несушей стреле параллельно друг другу (рис. 10.14; табл. 10.7).

Рис. 10.15. 5-элементная антенна типа «Волновой канал»:

1—активный петлевой вибратор; 2—рефлектор;

3 — пассивные директоры

Принцип действия антенны пятиэлементной (рис. 10.15;

табл. 10.8). Если активный полуволновый вибратор (1), имеющий симметричную диаграмму направленности в виде восьмерки, подключить к источнику высокочастотных колебаний, то он будет излучать электромагнитную энергию как в направлении рефлектора (2), так и в сторону директоров (3). Под воздействием электромагнитной энергии в рефлекторе наведутся токи, которые будут источником вторичного излучения. Длина рефлектора и расстояние от него до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в его сторону и усиливает в направлении директоров. Таким образом, рефлектор служит экраном, который усиливает излучение в одном направлении за счет его ослабления в другом. Для получения эффекта экранирования необходимо, чтобы ток, который течет по рефлектору, опережал по фазе ток, текущий по активному вибратору. Необходимая длина рефлектора на 5. 10% превышает половину длины волны.

Амплитуда тока в рефлекторе несколько меньше, чем в активном вибраторе. Поэтому излучение в направлении рефлектора компенсируется не полностью. Часть энергии, которую излучает активный вибратор, «просачивается» через рефлектор, что является причиной появления задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Кроме того, эти лепестки появляются в связи с неточной фазировкой токов в рефлекторе и активном вибраторе.

Для уменьшения задних и боковых лепестков диаграммы направленности, т. е. увеличения коэффициента защитного действия (КЗД) всей антенны, рефлектор выполняют из двух-трех и более элементов (рис. 10.16; табл. 10.9). Расстояние между элементами рефлектора по вертикали для каналов 1. 5 равняется 800 мм, для каналов 6. 12 — 550 мм.

Читайте также:  Замена процессора на компе

Усилению излучения антенны в главном направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием электромагнитного поля, которое наводит активный вибратор. Для сложения полей директоров необходимо, чтобы в каждом последующем вибраторе ток отставал по фазе на такой же угол, на какой отстает волна, распространяющаяся в пространстве (это достигается подбором расстояний между директорами и их

размеров). Максимальная концентрация излучения в главном направлении получается обычно при постепенном уменьшении длин директоров в направлении от активного вибратора.

Такое расположение директоров и их конструкция способствуют тому, что электромагнитная волна, возбуждаемая активным вибратором, распространяется главным образом вдоль оси антенны, благодаря чему она и получила название «Волновой канал».

Увеличение числа директоров приводит к уменьшению полосы пропускания антенны. Если считать допустимым снижение коэффициента усиления на краях полосы на 1,5. 2,0 дБ по сравнению с коэффициентом усиления на средней частоте, то рабочая полоса антенны, имеющей 5. 7 директоров, составляет 10. 15% от средней частоты. При числе директоров, равном 9. 11, рабочая полоса частот уменьшится до ±5. 6% от средней частоты. Сужение полосы пропускания приводит к потере четкости, цветности сигнала изображения и ослаблению звукового сопровождения. Поэтому в частотных каналах 1. 5 нельзя применять антенны типа «Волновой канал» с числом директоров более 5. 7, а в каналах 6. 12 — более 9. 12. Например, в частотных каналах 1. 5 не рекомендуется использовать 7-элементную антенну типа «Волновой канал» (рис. 10.16; табл. 10.9). В каналах 1. 5 не используются 11-элементные антенны типа «Волновой канал» (рис. 10.17; табл. 10.10, 10.11).

Вибратор антенны представляет собой проводник, открытый на концах, поэтому его можно рассматривать как открытый колебательный контур, резонансная частота которого зависит от индуктивности L и емкости С, определяемых геометрическими размерами. Добротность (качество контура в основном определяется отношением L/C. При большом отношении (большая самоиндукция при малой емкости получается узкополосный контур с острым резонансом (рис. 10.18, а), при малом (небольшая самоиндукция при большой емкости) —широкополосный контур с менее выраженным резонансом (рис. 10.18, б).

Таким образом, ширина полосы пропускания вибратора (F) определяется отношением L/C, которое зависит от отношения l/d (длина волны канала к диаметру вибратора). Так, при одинаковой длине вибратор большего диаметра имеет большую емкость

и полосу пропускания, так как его поверхность больше, и, следовательно, меньшее отношение L/C, чем у вибратора с меньшим диаметром проводника.

Для изготовления антенн типа «Волновой канал» диапазона MB рекомендуется использовать трубки следующих диаметров: а — несущая стрела (30. 35 мм — в каналах 1. 5, 18. 22 мм — в каналах 6. 12); 6 — вибраторы (18. 22 мм — в каналах 1. 5, 10. 16 мм — в каналах 6. 12).

Радиус изгиба трубок петлевого вибратора произвольный, поэтому для его изготовления можно использовать прямые трубки, соединенные болтовыми креплениями или с помощью сварки.

Чем лучше металл проводит электрический ток, тем меньше сопротивление и потери будут в нем при высокочастотных колебаниях тока. Поэтому для вибраторов антенн предпочтительнее использовать металлы с высокой электропроводностью (медь, латунь, алюминий, дюралюминий). Однако из-за высокой стоимости цветных металлов промышленностью выпускаются антенны из стали со специальным антикоррозийным покрытием.

На параметры антенны не влияет профиль используемого материала, так как токи высокой частоты протекают только по поверхностям вибраторов. Сплошные стержни не рекомендуется применять из-за увеличения массы антенны.

Антенну можно изготовить также из металлических уголков, квадратных брусков, полосок и других профилей. Если используются полоски, их ширина должна быть равна удвоенному диаметру трубок, который необходим для данного диапазона УKB. В практике широко применяются вибраторы из деревянных брусков, обернутых медной фольгой, из отрезков коаксиального кабеля (используется медная оплетка),

из деревянных реек круглого сечения диаметром 15 мм или квадратного (15 х 15 мм) с оплеткой из тонкого медного провода диаметром 0,5. 2 мм, который располагается равномерно и симметрично.

Читайте также:  Замена унитаза и труб цена

Коэффициент усиления антенн, вибраторы которых выполнены из подручных материалов, будет несколько ниже, чем у антенн из трубок необходимого диаметра. Поэтому суррогатные вибраторы для антенн следует использовать только в зоне уверенного приема.

Коэффициент усиления — величина, показывающая, во сколько раз напряжение или мощность, развиваемые в антенне принимаемыми сигналами, при прочих равных условиях больше напряжения или мощности, развиваемых полуволновым вибратором (эталонная антенна).

Различают коэффициенты усиления по напряжению (полю) и мощности. Коэффициент усиления по мощности численно равен квадрату коэффициента усиления по напряжению. Обычно коэффициент усиления антенны выражается в децибелах (дБ) и зависит от конструкции антенны. Например, у антенны типа «Волновой канал» коэффициент усиления (Кu) почти линейно зависит от количества директоров nд, приблизительно его можно определить по формуле

Кu = (2,5 • nд)^0.5 (раз).

В табл. 10.12 приведены значения Кu антенн типа «Волновой канал» в зависимости от числа вибраторов.

Для защиты наружных антенн типа «Волновой канал» от коррозии их необходимо тщательно красить. Чтобы покрытия были прочными, металл зачищают и грунтуют (каждому типу красок соответствует определенная грунтовка). Перед окраской элементы антенны из стали (железа) на длительное время погружают в керосин или протирают рыбьим жиром (слой жира оставляют на 1.5. 2 ч). Рыбий жир, пропитывая ржавчину, образует под ней пленку, препятствующую дальнейшей коррозии детали. Детали промывают (несколько минут) в насыщенном растворе хлорного олова, споласкивают в теплой воде и просушивают. На сухую поверхность вначале наносят грунтовку, а затем — краску.

Используются такие краски, которые являются хорошим диэлектриком и выдерживают климатические условия (например, синтетическая автоэмаль, нитроэмаль, глифталевые или масляные краски).

Антенны из меди или латуни также необходимо окрашивать, так как под воздействием кислорода воздуха и сернистых газов в атмосфере на поверхности этих металлов образуется слой сернистой меди, который обладает значительным сопротивлением и ухудшает работу антенны. На

качество работы антенны влияет также покрытие ее бронзовой или алюминиевой краской. Потери в антенне при низком уровне сигнала возрастают настолько, что прием может прекратиться.

Детали антенн из алюминия или его сплавов окрашивать не следует, так как оксидный слой на поверхности этих металлов обладает высоким сопротивлением и приближается по своим свойствам к диэлектрику. Оксидный слой защищает поверхность металла от дальнейшего окисления, а под тончайшей оксидной пленкой сохраняется металлическая поверхность с хорошей проводимостью для электрического тока.

Высокочастотные токи протекают только по поверхности металла, которая не должна представлять для токов сигнала, принятого антенной, большого сопротивления. Это предъявляет определенные требования к ее состоянию. Чтобы токи сигнала, принятого антенной, не встречали большого сопротивления, поверхности элементов антенны должны быть ровными и гладкими без поперечных прорезей или глубоких царапин, а у антенн дециметровых волн даже полированными.

Однажды царь объявил, что он отдаст дочку и полцарства впридачу тому, кто для него лучший туалет построит. Вызвались строить русский, немец и поляк. Немец построил туалет солидный, по последнему слову техники. Зашёл в него царь, показали ему, как чем пользоваться, но не запомнил, перепутал всё и вышел недовольный. Зашёл он тогда в туалет, что ему поляк построил — туалет был с немыслимыми дизайнерскими решениями, картинами и т.п., но холодно и неуютно было старому царю в туалете, и он вышел из него опять недовольный. Наконец смотрит — стоит на зелёном пригорке сортир, который русский ему построил, — из досок кое-как сколоченный. Ветер подул — дверь сама отворилась. "Автоматика", — восхищается царь. Вошёл он, взгромоздился над дырой, а штаны его за гвоздь зацепились, сами упали. "Кибернетика", — шепчет царь, обалдевая всё больше. Справил царь нужду, вышел из сортира, а тут ветер подул, а сортир взял и развалился. "Да он ещё и складной", — царь вконец обалдел от восторга и отдал русскому свою дочь и полцарства.

Так как постройка антенны из отсюда вызвала затруднения (по времени), была собрана более простая антенна, разработка RZ9CJ. Кучу всевозможных вариаций его антенн можно посмотреть тут. В статье речь пойдет о двухдиапазонной (144-146/430-440МГц) антенне, элементы которой выполнены из алюминиевой трубки диаметром 8 мм и монтируются на общую траверсу — три элемента диапазона 144-146 МГц и 5 элементов диапазона 430-440 МГц; вибратор применен разрезной. Чертеж антенны приведен ниже

Читайте также:  Большой магазин электроинструментов в москве

Итак, идем в магазин. Нам понадобится две алюминиевые трубки D8 длиной по 2 метра и одна трубка длиной 1 метр (либо одна двухметровая и три метровые); в качестве бума используем алюминиевую трубу D16 длиной 1 метр. Для того, чтобы выполнить условия "диэлектрической" траверсы и не применять бум-коррекцию, будем использовать крепления для водопроводных труб ПВХ соответствующего диаметра. Их высота как раз позволяет разместить элементы над траверсой на расстоянии половины ее диаметра (8 мм и выше).

Элемент крепится по центру одним винтом. Для того, чтобы элементы не вертелись относительно крепления, в площадке крепления напильником пропиливается продольная канавка глубиной миллиметра 2-3, на глаз. Далее ставим элемент, закрепляем винтом, центрируем, затягиваем. Образец ниже.

Вибратор состоит из двух половинок, зазор между половинками 5-6 мм, но не менее половины диаметра кабеля, рассчитан под волновое сопротивление 50 Ом. Длина вибратора по описанию, расстояние между половинками входит в эту длину. То есть при моем расстоянии в 6 мм длина каждой половинки будет ( 974 — 6 ) / 2 = 484 мм. Половинки скреплены деревянной палочкой D6 от мороженного (что нашлось), не самый лучший вариант конечно. Для фиксации палочки и подключения кабеля в половинках вибратора сверлятся отверстия как можно ближе друг к другу, и ставятся винты с лепестками. Кабель подключать самым кратчайшим путем непосредственно к концам вибратора (на фото не совсем правильное подключение, но для первой версии антенны пойдет). Место подключения вибратора запихано в распредкоробку для проводки, конструкция конечно может отличаться — например, можно закрепить вибратор на пластине из оргстекла или текстолита.

Далее размечаем бум, устанавливаем элементы, размещаем их в одной плоскости.

"Да он еще и складной," то есть, можно работать с этой антенной в поле или на даче, та хде уходно. Собирается за минуту, настройки не требует. При стационарном использовании необходимо закрепить элементы, чтобы они не крутились на траверсе.

Полученный результат. Испытания проходили в городе Суровикино Волгоградской области, в квадрате LN18JO. Принималась телеметрия (на слух) со спутника DO-64 в диапазоне 2 м с силой сигнала где-то 5-6 баллов, элевация у спутника была градусов 45. Далее коллега из станицы Обливская, которая находится в 25 километрах от Суровикино, сообщает, что принимает меня на 145,500 МГц 59+60 дБ (дальше шкала у S-метра на трансивере кончилась просто), при моей выходной мощности 5 Ватт; для сравнения: при работе на коллинеар Comet GP3M с той же мощностью дает оценку ровно 9 баллов. Далее без труда открывается и принимается на слух 8 баллов репитер RR6MA из Морозовска, тот же коллега дает хороший рапорт при работе через репитер, выходная мощность та же; для сравнения: при работе на вертикал репитер открывается через раз, дальше объяснять, думаю, не надо. На 430 антенна не испытывалась, пробовал принимать всякие сигналы из космоса, но неудачно; есть подозрения, что на 430 она вообще не работает, но это только подозрения . Подозрения развеялись после проведения QSO в диапазоне 70 см; работу антенны в этом диапазоне оцениваю как удовлетворительную. КСВ не мерялось, просто потому что пока нечем.

Ниже фотки в естественной среде обитания. Качество оставляет желать лучшего — снималось на мобильный.

Пы. Сы: Розовый заяц с бурым медведем антенной остались довольны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector