Антена Харченко своїми руками: етапи проектування

Зміст:

Зв’язок і антени Харченко
Проектування антени Харченко

Взагалі якщо починати з самого початку, то біквадратічнимі є підвидом рамкових антен, які в свою чергу відносяться до зигзагоподібним. Першим антену Харченко запропонував Харченко К. П. У 1961 році для лову телепередач. Однак точно відомо, що на частоті 14 МГц, поставимо біквадратічнимі в поле, один ентузіаст зумів зв’язатися з Америкою. І це непогано. Ми вважаємо, що вся справа в рефракції і дифракції. КВ діапазон, і нижче, використовуються як раз за те, що хвилі заломлюються і огинають перешкоди, за рахунок чого вдається налагодити спілкування на досить великій відстані. Але давай ті по порядку. І ми поговоримо про те, як може бути зроблена антена Харченко своїми руками.

Антена Харченко, це та сама «вісімка», на яку сьогодні активно ловлять WiFi і 3G.

Зв’язок і антени Харченко

Трохи пізніше стане очевидним, пристрій антени Харченко в оригіналі, м’яко кажучи, дещо відрізняється від того, що ми бачимо сьогодні в мережі. Не те щоб ми любили, як казав Маяковський, копатися в доісторичному р…., але все ж основи теорії від автора необхідно вивчити, щоб не робити помилок, а також знати особливості роботи усієї конструкції. Ми ж збираємося розповісти, як самостійно зробити антену Харченко. При цьому автор не дає вказівок по товщині проводів, але каже, що зниження діаметра погано впливає на діапазон. Саморобна антена Харченко цілком здатна покрити всі цифрове телебачення від 470 до 900 МГц. При цьому характеристики у неї приголомшливі, а узгодження не відрізняється великою складністю. Ми розповімо, як зробити антену Харченко, сильно не заглиблюючись в теорію. Всім рудокопам рекомендуємо заглянути в оригінальне видання автора по цій темі.

Довжина проводу биквадрата на частоті 14 МГц становить приблизно 21 метр. Саме стільки кабелю-полівки знадобиться, щоб зробити це нехитре пристосування. Живиться воно коаксіальним кабелем з хвильовим опором 75 Ом, і за твердженням деяких навіть в налаштуванні антена Харченко не потребує. Хоча останнім ми схильні вважати невеликим перебільшенням. Вдумайтеся! Ви можете піти на природу з двома мотками дроти:

моток полівки;
моток коаксіального телевізійного кабелю.

А потім прямо на природі розгорнути антену, дальність дії якої просто чудова. Поляризація залежить від того, як повернути вісімку. Розташуємо так, як пишеться значок в підручниках арифметики – станемо брати телебачення, завалимо набік – ловитися почне радіомовлення. Ну, а оскільки полівка добре гнеться і розгинається назад, якщо нам не подобається один канал, ми можемо швидко зорієнтувати антену на інший. Проблема лише в тому, що зайвий дріт, що не пішов на корисні потреби, доведеться або обрізати, або змотати його бухтою та розмістити так, щоб не створювалося перешкод прийому. А це не така тривіальна задача, як здається на перший погляд: (Див. також: LTE антена своїми руками)

покладеш горизонтально – стане ловити телебачення;
протягнеш до землі – стане приймати вертикальну поляризацію проміжний провід;
повісиш на сук – ловитися буде вертикальна поляризація.

Яким боком не крути зайвий кабель, як ні вклади, гарантована перешкода. У цьому випадку можна перевірити азимути, знайти, звідки йде мовлення. Якщо напрям лише одне, то намотуємо провід на довгу палицю, розміщуються перпендикулярно до лінії погляду на станцію, цим мінімізується майже до нуля паразитний ефект.

Проектування антени Харченко

Ми звикли бачити на малюнках одне і те ж. Ось як пропонується нині проектувати антену Харченко (в тому числі і на нашому сайті):

Необхідно з’ясувати частоту хвилі, а також її поляризацію. Антена Харченко годиться тільки для лінійної.

Сама антена складається з двох квадратів. Обидва стоять на кутах і одним кутом стикаються. Для горизонтальної поляризації вісімка стоїть сторч, для вертикальної – лежить на боці.

Сторона квадрата знаходиться, як довжина хвилі, поділена на чотири.

Можна уявити собі конструкцію, якщо уявити овал, який стягнули по центру поперек більшої сторони. Але бока не стикаються, хоча і знаходяться дуже близько один від одного.

Кабель живлення підводиться до точок зближення сторін. Якщо потрібно одне з напрямків діаграми блокувати, то ставиться екран на відстані 0,175 довжини робочої хвилі і садиться на оплетку кабелю живлення.

Ось і вся коротка конструкція антени Харченко. Деталі полягають у тому, як саме зміцнити випромінювач. Для діапазону зв’язку це розтяжки з дроту, для телебачення часто використовується деревне каркас з поперечками (нагадують хрест), у діапазоні НВЧ власники модемів спирають випромінювач на пару пластикових стійок, виходять з екрану. Що думає з приводу всього цього сам Харченко? Ми не полінувалися дістати його книжку, де описується винахід, ось що там цікавого написано:

По-перше, при боці квадрата в чверть довжини хвилі ми маємо лише нижню частоту діапазону. Сам автор ніяк не осмислив верхню, проте ми її можемо знайти побічно, ось з яких міркувань: нижче по тексту є малюнок, що описує конструкцію, де показано, що рама складається з трьох провідників (а не одного). Всі вони різних розмірів, а от висота середнього квадрата дорівнює 0,28 довжини хвилі нижньої частоти. Немає нічого складного в тому, щоб помножити значення на cos 45 і дізнатися, що розмір сторони становить 0,198 від довжини хвилі. За словами Харченка на цій частоті сторона рамки становить чверть довжини хвилі. Робимо висновок, що мова йде про більше квадраті, в такому випадку сторона меншого – приблизно 0,14 довжини хвилі. Продовжуючи аналогію ділимо більшого на менше, і отримуємо, що коефіцієнт діапазону дорівнює приблизно 1,8. Сам Харченко побіжно згадує, що діаграма спрямованості зберігається при відносно максимальної та мінімальної частоти 2 – 2,5. Книга призводить малюнок антени для мовлення в двох діапазонах 50 – 100 і 174 – 230 МГц. З чого можна собі приблизно уявити, які можливості дає виріб з точки зору перекриття каналів. І ось чому при виготовленні антени Харченко для WiFi за схемою, зазначеної вище, братися за основу повинна сама нижня використовується частота. Інакше частина сигналу вийде за робочий межа антени. Про це прямо не пишеться, але це випливає з викладу матеріалу самим Харченко. Хоча він тут же і каже, що і геометричні похибки не так важливі, і діапазон робочий біля антени вельми широкий.

Ми вже згадали, що рамок три, причому відстань між крайніми (за перпендикулярного перерізу проводів) становить 0,033 від максимальної довжини хвилі (мінімальна частота). Ми вважаємо, що читачі самі порахують розміри (і, бути може, знайдуть, що ми помилилися трохи вище), але не в цьому справа. Ці три рамки збираються на щоглі і мають діаграму спрямованості, яка володіє також і вертикальної складової. Причому зі збільшенням частоти паразитний ефект падає. Ми взагалі рекомендували почитати оригінал б тільки тому, що з нього виходить, що при виготовленні антени Харченко на одну частоту, хвиля повинна знаходитися саме у верхній частині діапазону. Про це знову ж ніде толком не написано, а сам автор стверджує, що по всьому спектру рівень паразитної вертикальної складової нижче корисною на 26 дБ.

Антена Харченко своїми руками: етапи проектування

Додамо до цього, що у верхній частині діапазону утворюється розподіл струмів, при якому антена Харченко не потребує погодження, тоді як на іншому відрізку для цього знадобиться трансформатор. Наприклад, його можна зробити з відрізка 100-омного коаксіального кабелю довжиною… і ось тут автора понесло. У тексті вказана цифра 0,052 максимальної довжини хвилі, а на малюнку 0,139 від тієї ж довжини. Спробуйте і так і сяк… Відомо ще ось що: якщо для живлення використовується РК 1, то трансформатор роблять з РК 3. І навпаки, при живленні від РК 3 трансформатор роблять з РК 1. Загалом на наш погляд матеріал викладено не дуже конструктивно… У першому випадку ви вилучаємо ізоляцію і оплетку РК 1 на відрізку довжини трансформатора, замінюємо це господарство на РК 3, з якого вытащена центральна жила. У другому випадку все навпаки: витягаємо жилу з живлячого кабелю РК 3 на довжину трансформатора, замінюємо її житловий від РК 1.

Усі геометричні розміри ми вказали, перерахуємо їх ще раз:

Висота квадрата, що стоїть на вугіллі, — 0,28 максимальної довжини хвилі, по середньому контуру з трьох.
Відстань між крайніми рамками поперек напрямку дроту – 0,033 максимальної довжини хвилі.
Довжина согласующей лінії з хвильовим опором 100 Ом – 0,052 або 0,139 максимальної довжини хвилі.

Що ще хотілося б помітити по оригінальної конструкції… Щоб не порушувати поле антени Харченко, живильний кабель приходить знизу, в’ється вздовж одного з боків рамки, заходить в центр. Він не йде по щоглі! Сучасні конструкції передбачають наявність екрану. Тому в них провід приходить звідкись ззаду, пробиває екран, під’єднується в потрібному місці до вісімці. Зовсім необов’язково, до речі, щоб антена складалася з квадратів. Характеристики пристрою не дуже сильно залежать від кута при вершині. Але висота вісімки (стоїть сторч) повинна витримуватися. Тому, якщо кут змінюється з 90 на 120 градусів, то подовжуються боку. Пропорційно. Можна порахувати конкретні значення.

Тепер читачі знають, як може бути виготовлена антена Харченко своїми руками. І ось ще що. Доводилося бачити в мережі конструкції, де випромінювач вигинався навколо екрану. Таким чином нібито розширюється основний пелюстка діаграми спрямованості. Насправді в такому разі простіше використовувати патч. Ось його майданчика як раз можна спрямувати в різні сторони.