КВ антена своїми руками: конструкція та розрахунки

Зміст:

  • Конструкція антени КВ
  • Магнітна антена КВ діапазону

У КВ діапазоні знаходиться ряд частот для радіозв’язку (наприклад, 27 МГц, які активно використовуються водіями), а також і мовлення різних станцій. Але телепередач тут не мається. Ми сьогодні розглянемо саме аматорський ряд, який задіюється різними ентузіастами радіозв’язку. Це частоти 3,7; 7; 14; 21 і 28 МГц з діапазону КВ, які відносяться (приблизно), як 1 : 2 : 4 : 6 : 8. І це дуже важливо, як ми побачимо далі, тому що стає можливим зробити антену, яка ловила б у всіх цих діапазонах (питання узгодження – справа десята). Ми віримо, що завжди знайдуться люди, які скористаються інформацією, ну, а в крайньому випадку ловіть радіопередачі. Сьогодні наша тема – КВ антена своїми руками.

Конструкція антени КВ

Ми розчаруємо багатьох — не втомлюємося це робити — сьогодні мова знову піде про вібратори. Давайте, нарешті, заодно розберемося, звідки взялося це вульгарне назву. Як ми вже згадували, все у Всесвіті складається з вібрацій. Життя притягує життя, і цей рух. Щоб дати хвилі життя, необхідні коливання. Зміни електричного поля породжує відгук у магнітному, так народжується частота, що несе інформацію в ефір. Без руху поле мертво. Наприклад, постійний магніт ніколи сам по собі не породить хвилю. Якоюсь мірою навіть можна сказати, що електрика є чоловічим початком і існує тільки в русі. В той час, як магнетизм якість швидше жіноча. Втім, ми трохи заглибилися в філософію.

КВ антена своїми руками: конструкція та розрахунки

Отже, вважається, що для передачі переважно використовувати саме горизонтальну поляризацію. По-перше, діаграма спрямованості по азимуту в цьому випадку не є круговий (про що ми побіжно вже говорили), а значить, перешкод буде свідомо менше. Але ми також знаємо, що для зв’язку зазвичай обладнуються різні об’єкти на зразок кораблів, авто, танків =) Їм не можна втрачати команди, накази, слова. А якщо не тим боків об’єкт повернеться, а поляризація горизонтальна? Ось тому ми і незгодні з дуже відомими і шанованими авторами, які пишуть, що вертикальна поляризація обрана для зв’язку тільки за те, що антена більш простої конструкції. Навіть якщо справа стосується любителів, то мова йде скоріше про спадкоємність, ніж про щось інше. (Див. також: ДМВ антена своїми руками)

Додамо до цього, що при горизонтальній поляризації параметри Землі менше впливають на поширення хвилі, так на додачу до всього ще при вертикальній фронт терпить загасання, пелюстка підводиться до 5 – 15 градусів, що не є бажаним при передачі на далекі відстані. Саме для антен (несиметричних) з вертикальною поляризацією так важливо гарне заземлення. Більше того, від цього безпосередньо залежить ККД всієї антени. Зокрема, найкраще зарити дроту довжиною близько чверті хвилі в землю, і чим їх більше, тим вище і ККД. Ось приклад:

  • 2 дроти – 12 %;
  • 15 проводів – 46 %;
  • 60 проводів – 64 %;
  • ? проводів – 100%.

КВ антена своїми руками: конструкція та розрахунки

Більше того, із збільшенням числа проводів падає хвильовий опір, наближаючись до ідеального (для цього типу вібратора) – 37 Ом. Зауважте, що ця якість не варто наближати до ідеалу, тому що 50 Ом і погоджувати з кабелем не потрібно (у зв’язку застосовується РК – 50). А це велика справа. Ну, і доповнимо пакет інформації тим простим фактом, що при горизонтальній поляризації сигнал складається з відбитим від Землі, давай приріст близько 6 дБ. Ось стільки мінусів у випадку з вертикальною поляризацією, але застосовують саме її (ми б сказали, що з проводами заземлення навіть якось цікаво вийшло).

Отже, пристрій КВ антен зводиться до простого четвертьволновому або полуволновому вібратора. Другі менше за розмірами і приймають гірше, зате другі простіші у погодженні. Ставляться такі щогли вертикально, на розпірки, розтяжки. Ну, а ми в свій час описували конструкцію, яка вішається на дерево. Не кожен знає, але на відстані половини хвилі від антени не повинно бути ніяких перешкод. Особливо це стосується залізних і залізобетонних конструкцій. Не поспішайте радіти, що все в порядку, бо на частоті 3,7 МГц ця відстань становить… 40 метрів. Яке? А сама антена висотою до восьмого поверху. Так-то… Це якщо створювати четвертьволновой вібратор.

Не дуже зручно зводити вишку для того, щоб послухати радіо, тому ми вирішили звернутися до старенького способу лову довгих хвиль. Внутрішні магнітні антени можна знайти буквально у всіх приймачах радянських часів. Подивимося, чи годяться вони для свого прямого призначення…

КВ антена своїми руками: конструкція та розрахунки

Магнітна антена КВ діапазону

Припустимо у нас є потреба прийняти частоти від 3,7 до 7 МГц. Давайте подивимося, чи можна на цей випадок спроектувати магнітну антену. Складається вона з сердечника круглого або квадратного (прямокутного) перерізу. В останньому випадку ведеться перерахунок за формулою:

do = 2 ? рс / ?;

де do — діаметр круглого стержня, h і c — висота і ширина прямокутного перерізу.

Намотування ведеться не по всій довжині, власне це і потрібно розрахувати, чого, скільки мотати і ніж. Візьмемо приклад з старенького підручника з проектування, спробуємо розрахувати свою КВ антену на випадок частот від 3,7 до 7 МГц. Приймемо опір вхідного каскаду приймача 1000 Ом (на практиці читачі вимірюють вхідний опір приймача самостійно), а параметр еквівалентного загасання вхідного контуру, при якому досягається задана вибірковість, dэр рівним 0,04. (Див. також: Антена для телевізора своїми руками)

Антена, якою ми займаємося проектуванням йде в складі резонансного контуру. Тобто це відразу виходить каскад, наділений певною вибірковістю. Як все це спаяти, думайте самі, ми просто слідуємо формулами. Для розрахунку знадобиться знайти максимальну і мінімальну ємності конденсатори підлаштування з формули: Cmax = K2 Cmin + Co (K2 – 1).

Тут К – коефіцієнт піддіапазону, який визначається як відношення максимальної резонансної частоти до мінімальної. У нашому випадку це 7 / 3,7 = 1,9. З вибирається з незрозумілих (згідно підручника) міркувань, і за прикладом, наведеним там же, візьмемо її рівною 30 пФ. Не думаємо, що сильно помилимося в цьому плані. Нехай Cmin = 10 пФ, знаходимо верхню межу підстроювання:

Cmax = 3,58 х 10 + 30 (3,58 – 1) = 35,8 + 77,4 = 110 пФ.

Ми трохи округлили, і, зрозуміло, можна взяти змінний конденсатор і більшого діапазону. У прикладі це від 10 до 365 пФ. Обчислимо необхідну індуктивність для контуру за формулою:

L = 2,53 х 104 ( K2– 1) / (110 – 10) 72 = 13,47 мкГн.

Сенс формули зрозумілий, додамо, що 7 – це верхня межа діапазону, виражена в МГц. Вибираємо сердечник котушки. На частотах нашого діапазону у сердечника повинна бути магнітна проникність М = 100, вибираємо ферит марки 100НН. Беремо стандартний сердечник з нього довжиною 80 мм і діаметром 8 мм Відношення l / d = 80 / 8 =10. З довідників знаходиться діюче значення магнітної проникності md. Для нашого випадку це 41.

Знаходимо діаметр намотування D = 1,1 d = 8,8, кількість витків обмотки визначається за формулою:

W = ?(L / L1) D md mL pL qL;

коефіцієнти формули визначаються за графіками, наведеними нижче. На малюнках ж дивіться і довідкові дані, які ми використовували вище. Ну, а марку фериту шукайте в мережі, не одним хлібом, як кажуть, ситі! D береться в сантиметрах. У нас вийшло, що L1 = 0,001, mL = 0,38, pL = 0,9. qL знаходиться за формулою:

qL = (d / D)2 = (8 / 8,8)2 = 0,826.

КВ антена своїми руками: конструкція та розрахунки

Підставляємо всі дані в кінцеву формулу для розрахунку кількості витків феритовою КВ антени, виходить:

W = ? (13,47 / 0,001) х 0,88 х 41 х 0,38 х 0,9 х 0,826 = 373 витка.

Цей каскад потрібно буде завести на перший підсилювальний каскад приймача, минаючи вхідний контур. Більше скажімо, ми зараз і розрахували кошти вибірковості для діапазону від 3,7 до 7 МГц. Це не тільки антена, але і вхідна ланцюг приймача одночасно. Тому слід ще розрахувати індуктивність зв’язку з підсилювачем з умов забезпечення вибірковості (беремо типові значення).

Lсв = (dэр — d) Rвх / 2 ? fmin K2 = (0,04 — 0,01) 1000 / 2 х 3,14 х 3,7 х 3,61 = 0,35 мкГн.

Коефіцієнт трансформації складе m = ? 0,35 / 13,47 = 0,16. Знаходимо число витків котушки зв’язку: 373 х 0,16 = 60 витків. Намотування антени ведемо проводом ПЕВ-1 діаметром 0,1 мм, а котушку зв’язку мотаємо ПЕЛШО діаметром 0,12 мм

КВ антена своїми руками: конструкція та розрахунки

Багатьох, напевно, цікавить ще кілька питань. Наприклад, що таке З у формулі для розрахунку змінного конденсатора. Сам автор це питання сором’язливо обходить, це нібито якась початкова ємність контуру. Якщо читачам не лінь, прорахуйте резонансні частоти паралельного контуру, в якому є якась початкова ємність на 30 пФ. Ми, напевно, не дуже помилимося, якщо порекомендуємо помістити поруч із змінним конденсатором підлаштування ось саме такої ємності – 30 пФ. Їм ведеться доведення ланцюга. Потім ще багатьох цікавить схема електрична, куди увійде наша саморобна КВ антена… Це паралельний контур, сигнал з якого знімається через трансформатор, утворений намотаними котушками. Сердечник загальний.

Ось і готова КВ антена своїми руками. Таку можна знайти в будь-якому туристичному приймачі. Антени КВ діапазону (а тим більш СВ) були б дуже великі, якщо зробити їх у вигляді типового вібратора. Тому такі конструкції не застосовуються в портативній техніці. Найпростіші КВ антени займають багато місця. Правда, і прийом на них краще. У більшості випадків призначення КВ антени полягає в поліпшенні якості сигналу. Де-небудь в квартирі, на лоджії. Ось ми і розповіли, як зробити КВ антену мініатюрних розмірів. А вібратори застосовуйте на дачі, в полі, лісі, на відкритій місцевості. Матеріал взято з одного довідника по конструюванню. І хоча в книжці було багато помилок, результат начебто вийшов стерпний.

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями:
Корисні поради та відповіді на питання