Магнитные антенны для сверхдальней радиосвязи. Магнитная антенна UR5RGG Магнитная антенна из коаксиального кабеля

При упоминании магнитной антенны как-то сразу приходят с голову те, что на ферритовом стержне, и это отчасти правильно. Все это разновидности одного и того же типа устройств. Магнитной называется рамочная антенна, периметр которой много меньше длины волны. Всем известные зигзаг и биквадрат (почти одно и то же) также являются родственниками рассматриваемой технологии. И совсем к ним никакого отношения не имеют антенны на магнитном основании. Это просто способ крепления не более того. Магнитное основание для антенны надежно удерживает ее на крыше любого авто. Мы же говорим сегодня об особой конструкции. Вся прелесть магнитных антенн в том, что удается обеспечить сравнительно большое усиление на сравнительно длинных волнах. При этом размер магнитной антенны достаточно мал. Давайте обсудим наше заглавие и расскажем, как может быть сделана магнитная антенна своими руками.

Магнитные антенны

Из теории известно, что в колебательном контуре из катушки индуктивности и конденсатора излучения почти что не происходит. Оно все замкнуто, и волна может качаться на резонансной частоте сколь угодно долго, затухая, ввиду наличия активного сопротивления. Да, элементы контура, индуктивность и емкость, в общем-то имеют чисто реактивный (мнимый) импеданс. Причем размер зависит от частоты по довольно незамысловатому закону. Это нечто вроде произведения круговой частоты (2 П f) на значение индуктивности или емкости, соответственно. И вот при некотором значении противоположные по знаку мнимые компоненты становятся равны. В результате импеданс становится чисто активным, в идеале он равен нулю.

В действительности биения все же затухают, потому что каждый контур на практике характеризуется добротностью. Напомним, что импеданс состоит из чисто активной (действительной) части, как например, резисторы, и мнимой. К последним относятся емкости, сопротивление которых мнимое отрицательное и индуктивности с положительным мнимым сопротивлением. Теперь представим, что в контуре обкладки конденсатора начали разводить до тех пор, пока они не оказались на противоположных концах индуктивности. Это называется вибратором (диполем) Герца, и представляет собой разновидность укороченного полуволнового и прочих видов вибраторов.

Если же взять и превратить катушку в единое кольцо, то мы получаем простейшую магнитную антенну. Это очень упрощенное толкование, но примерно так оно и есть. Причем сигнал снимается с противоположной от конденсатора стороны через усилитель на полевых транзисторах. Это обеспечивает высокую чувствительность устройства. Ну, а антенна на ферритовом стержне является разновидностью магнитной, только у нее колец множество вместо одного. Свое название этот род устройств получил за высокую чувствительность именно к магнитной составляющий волны. В частности, при работе на передачу генерируется как раз она, порождая отклик электрического поля.

Максимум направленности соответствует оси стержня. Причем оба направления равноправны. Ввиду малого периметра рамочной антенны относительно длины волны сопротивление ее достаточно низкое. Это может быть не просто 1 Ом, но даже и доли Ома. Приближенно значение можно оценить по формуле:

R = 197 (U / λ) 4 Ом.

Под U понимается периметр в метрах, в тех же единицах, что и длина волны λ. Наконец, R - сопротивление излучению, не нужно путать его с активным, которое показывает тестер. Этот параметр используется при расчете усилителя для согласования нагрузки. Следовательно, для ферритовых антенн, нужно это значение помножить еще на квадрат числа витков.

Свойства магнитных антенн

А теперь посмотрим, как сделать магнитную антенну самостоятельно. Для начала следует определить длину окружности и емкость подстроечного конденсатора. Вообще-то особенности магнитной антенны таковы, что она требует согласования в обязательном порядке, но об этом как-нибудь в другой раз. Дело в том, что отличительным признаком является невероятное число вариантов проведения этой операции, так что вырисовывается отдельная тема для разговора.

Длина периметра магнитной антенны колеблется в пределах от 0,123 до 0,246 λ. Если требуется перекрыть весь этот диапазон, то нужно правильно подобрать конденсатор. В свободном пространстве и магнитной антенны диаграмма направленности в виде тора, что и можно наблюдать, расположив виток параллельно земле. Поляризация при этом будет линейная горизонтальная. То есть это отличный вариант для приема телевещания. Недостаток в том, что угол возвышения лепестка зависит от высоты подвеса. Считается, что для расстояния до Земли λ он составит 14 градусов. И это непостоянство является отрицательным качеством. А вот для радио магнитные антенны применяются достаточно часто.

Усиление составляет 1,76 дБи, что на 0,39 меньше, чем у полуволнового вибратора. Но размер последнего для этой частоты составит десятки метров - ну, куда денешь такую громадину? Выводы делайте сами. Наша магнитная антенна не так уж и велика (периметр может составлять 2 метра для длины волны 20 метров, это меньше метра в поперечнике). Для сравнения на частоте 34 МГц, с которой хорошо знакомы дальнобойщики, благодаря рациям, длина волны составляет 8,8 метра. При этом каждый знает, что хороший полуволновый вибратор вместит не каждый Камаз. И, кстати, ранее мы приводили уже описание конструкции рамочной антенны, образуемой резиновой прокладкой заднего стекла легкового автомобиля ВАЗ. При всех ее малых габаритах работало устройство достаточно хорошо.

Кстати, такая конструкция считается более прагматичной, нежели типичные штыревые антенны для авто, где настройка ведется изменением индуктивности. Потерь получается меньше. Кроме того диаграмма направленности охватывает достаточно высокие углы места, почти до вертикали. В случае со штыревой антенной этой возможности не имеется.

Но как же правильно выбрать длину окружности? С ее увеличением растет усиление. То есть она должна удовлетворять условию, приведенному выше, и быть по возможности больше. При этом не стоит забывать, что иногда нужно перекрыть несколько частот. Кроме того с ростом периметра увеличивается полоса пропускания устройства. Нужно сказать, при ширине типичного канала в 10 кГц это не так важно. Кроме того будут автоматически отсекаться соседние несущие станций вещания. В этом смысле больше вовсе не обязательно значит лучше. Не забывайте однако, что ради усиления и затевался весь сыр-бор. Таким образом, антенна выбирается по периметру максимальной с обеспечением нужной избирательности.

Теперь главный вопрос: как определить емкость? Так, чтобы вместе с индуктивностью петли они образовали резонанс по известной формуле. Что касается определения параметров контура, то для него дана такая формула:

L = 2U (ln(U/d) - 1,07) нГн;

где U и d - длина витка и его диаметр. В чем здесь подвох? U = П d, следовательно, вместо их отношения можно было бы брать натуральный логарифм числа Пи. Ошибка ли это автора, сказать не беремся. Быть может, учитывается тот факт, что настроечный конденсатор отнимает часть длины, а также и усилитель… Емкость же находим по известной индуктивности из выражения для резонанса контура:

f = 1/ 2П √LC; откуда

С = 1/ 4П 2 L f 2 .

При упоминании магнитной антенны сразу наполняют память конструкции на ферритовом стержне, отчасти правильно. Разновидности одного типа устройств. Магнитной называется рамочная антенна, периметр которой много меньше длины волны. Всем известные зигзаги, биквадрат (слова-синонимы) являются родственниками рассматриваемой технологии. Никакого отношения не имеют антенны на магнитном основании. Просто способ крепления. Магнитное основание для антенны надежно удерживает прибор на крыше авто. Поговорим сегодня об особой конструкции. Прелесть магнитных антенн: удается обеспечить сравнительно большое усиление на сравнительно длинных волнах. Размер магнитной антенны мал. Давайте обсудим заглавие, расскажем, как может быть сделана магнитная антенна своими руками.

Магнитная петлевая антенна

Магнитные антенны

Теория гласит: в колебательном контуре из катушки индуктивности, конденсатора излучения не происходит. Замкнуто, волна качается на резонансной частоте сколь угодно, затухая, ввиду наличия активного сопротивления. Элементы контура, индуктивность, емкость, имеют чисто реактивный (мнимый) импеданс. Причем размер зависит от частоты по незамысловатому закону. Нечто вроде произведения круговой частоты (2 П f) на значение индуктивности или емкости, соответственно. При некотором значении противоположные по знаку мнимые компоненты становятся равны. В результате импеданс становится чисто активным, в идеале равен нулю.

В действительности биения затухают, каждый контур на практике характеризуется добротностью. Напомним, что импеданс состоит из чисто активной (действительной) части (резисторы), мнимой. К последним относятся емкости, сопротивление которых мнимое отрицательное и индуктивности с положительным мнимым сопротивлением. Теперь представим, что в контуре обкладки конденсатора начали разводить до тех пор, пока не оказались на противоположных концах индуктивности. Называется вибратором (диполем) Герца, представляет собой разновидность укороченного полуволнового, прочих видов вибраторов.

Если превратить катушку в единое кольцо, получаем простейшую магнитную антенну. Упрощенное толкование, примерно верное. Сигнал снимается с противоположной конденсатора стороны через усилитель на полевых транзисторах. Предоставит высокую чувствительность устройства. Ну, а антенна на ферритовом стержне считают разновидностью магнитной, только колец заместо одного сонм. Название этот род устройств получил за высокую чувствительность к магнитной составляющий волны. При работе на передачу генерируется, порождая отклик электрического поля.

Максимум направленности соответствует оси стержня. Оба направления равноправны. Ввиду малого периметра рамочной антенны относительно длины волны сопротивление достаточно низкое. Не просто 1 Ом, доли Ома. Приближенно значение оценим формулой:

R = 197 (U / λ) 4 Ом.

Под U понимается периметр в метрах, аналогично – длина волны λ. Наконец, R – сопротивление излучению, не путайте с активным, показываемым тестером. Параметр используется при расчете усилителя для согласования нагрузки. Следовательно, для ферритовых антенн, нужно значение помножить на квадрат числа витков.

Свойства магнитных антенн

Посмотрим, как сделать магнитную антенну самостоятельно. Вначале определите длину окружности и емкость подстроечного конденсатора. Особенности магнитной антенны таковы: конструкция требует согласования в обязательном порядке. Отличительным признаком является невероятное число вариантов проведения этой операции, вырисовывается отдельная тема разговора.

Длина периметра магнитной антенны колеблется в пределах 0,123 – 0,246 λ. Если требуется перекрыть диапазон, то нужно правильно подобрать конденсатор. В свободном пространстве, магнитной антенны диаграмма направленности в виде тора, наблюдаем, расположив виток параллельно земле. Поляризация будет линейная горизонтальная. Это годный вариант для приема телевещания. Недостаток: угол возвышения лепестка зависит от высоты подвеса. Считается, что для расстояния до Земли λ цифра составит 14 градусов. Непостоянство считаем отрицательным качеством. Для радио магнитные антенны применяются часто.

Усиление составляет 1,76 дБи, на 0,39 меньше полуволнового вибратора. Размер последнего для частоты составит десятки метров – куда денешь громадину. Выводы делайте сами. Магнитная антенна невелика (периметр составляет 2 метра для длины волны 20 метров, меньше метра поперечником). Для сравнения на частоте 34 МГц, с которой хорошо знакомы дальнобойщики, благодаря рациям, длина волны составляет 8,8 метра. Известно: хороший полуволновый вибратор вместит редкий Камаз. Кстати, ранее приводили описание конструкции рамочной антенны, образуемой резиновой прокладкой заднего стекла легкового автомобиля ВАЗ. При малых габаритах работало устройство достаточно хорошо.

Кстати, конструкция считается прагматичнее, нежели типичные штыревые антенны авто, где настройка ведется изменением индуктивности. Потерь получается меньше. Диаграмма направленности охватывает высокие углы места, касаясь вертикали. В случае со штыревой антенной возможности нет.

Как правильно выбрать длину окружности. С увеличением растет усиление. Должна удовлетворить условию, приведенному выше, быть по возможности больше. Иногда нужно перекрыть диапазон частот. Рост периметра увеличивает полосу пропускания устройства. При ширине типичного канала 10 кГц теряет смысл. Будут автоматически отсекаться соседние несущие станций вещания. Необязательно больше значит лучше. Ради усиления затевался сыр-бор. Антенна выбирается периметром максимальная, предоставляя требуемую избирательность.

Теперь главный вопрос: определить емкость. Чтобы параллельно индуктивности петли образовали резонанс по известной школьной формуле. Определение параметров контура согласно выражению:

L = 2U (ln(U/d) – 1,07) нГн;

U и d – длина витка, диаметр. Подвох. U = П d, следовательно, вместо отношения можно брать натуральный логарифм числа Пи. Ошибка ли автора, сказать не беремся. Быть может, учитывается факт, что настроечный конденсатор отнимает часть длины, усилитель… Емкость находим по индуктивности из выражения резонанса контура:

f = 1/ 2П √LC; откуда

С = 1/ 4П 2 L f 2 .

С = 25330 / f 2 L,

где f - частота резонанса в МГц, а L – индуктивность в мкГн.

Антенна приемника

Что касается способа снятия сигнала, то это делаем со стороны подстроечного конденсатора по обоим бокам, либо с противоположной стороны круговой петли. В последнем случае рекомендуется ввести управление конденсатором при помощи серводвигателя на расстоянии, полагаем, большинству читателей это покажется сильно надуманным, на свете не так много радиолюбителей, уверенных в нужности изготовленной собственноручно магнитной антенны.

Какие бывают магнитные антенны

Не всегда магнитные антенны круглые (идеальная форма). Встречаются восьмиугольные, квадратные. Читатели догадались: биквадрат WiFi относится к последней категории, причем рамка сдвоенная. Бывает, больше контуров, увеличивает усиление в одной плоскости диаграммы направленности. Учитывая факт, что КПД антенны вычисляется формулой:

КПД = 1 / (1 + Rп/R),

Видим необходимость снижения сопротивления потерь Rп до минимума. В противном случае результативность устройства резко падает. На практике мало значит, сделать антенны из золота, серебра, чтобы ловить НТВ, нереально. В названном аспекте пойдут алюминий, медь, предпочтительна последняя. Для магнитных антенн подходит конденсатор с воздушным зазором, большими пластинами. Старайтесь качественно выполнить пайку выводов.

Пример. Длина периметра составляет одну десятую λ, следовательно, сопротивление излучения составит 0,02. Теперь читатели видят, как сильно придётся постараться, чтобы довести КПД до 50%. Сопротивление потерь в этом случае не превышает 0,02 Ом. Чтобы достичь такого результата, берите толстую медную жилу. С увеличением сечения проводника падает удельное сопротивление.

У контура высокая добротность (низкие потери), получается, напряжение резонанса много выше, нежели при отклонении частоты. Следовательно, полоса пропускания магнитной антенны не отличается большой шириной, потребуется устройство подстраивать. Делается при помощи конденсатора. Надеемся, что ответили на вопрос, как сделать магнитную антенну. Отыграйте подачу: удивите домашних уверенным приемом сигнала в любую погоду.

Уменьшенные магнитные рамочные антенны сравнительно редко используются радиолюбителями Ham-radio. Однако при своих недостатках, таких как, малое КПД, и узкая полоса пропускания, они имеют ряд своих достоинств. Это возможность пространственной и частотной селекции радиосигнала, т.е. ориентирование антенны по максимуму полезного сигнала или по минимуму сигнала помехи. Выделение полезного сигнала методом отстройки по частоте, а также ее малые геометрические размеры относительно длины волны. По этому наибольшее распространение рамочные антенны получили в качестве приёмных антенн радиопеленгаторов и радиовещательных приёмников, работающих в диапазонах длинных, средних и коротких волн.

Такие антенны используются чаще всего в походных условиях, и могут перестраиваться по диапазону с трехкратным изменением по частоте. КПД антенны зависит от ее геометрических размеров относительно длины волны, см. рис. 1.

Такую антенну применяют и в качестве передающей. При малых размерах рамки амплитуда и фаза колебаний 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 (??3) от передающей рамочной антенны, вычисляется по формуле:

где:
I — ток в рамке (А); n — число витков; d — расстояние (км);
S — площадь рамки (м.кв); ? — рабочая длина волны (м);
Cos ? — угол между плоскостью рамки и направлением на рассматриваемую точку.

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

где:
n — число витков;
S — площадь рамки;
E — напряжённости электрического поля в наблюдаемой точке;
Cos ? — угол между плоскостью рамки и направлением прихода волны.

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.

Устройство антенны классическое, и изображено на рис. 2, она состоит из открытого колебательного контура в виде развернутой индуктивности, настраиваемой конденсатором С в резонанс. По сведениям DK5CZ полоса пропускания с увеличением частоты настройки увеличивается также в три раза и по уровню 0,707 имеет полосу пропускания от 3 до 30 кГц. При изготовлении антенны, требуется соблюдение соотношений диаметров излучающего кольца и витка связи D/d как 5/1, он изготавливается из коаксиального кабеля, находится в непосредственной близости от излучающего кольца в противоположной стороне от конденсатора, и выглядит как на рис. 3.

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 10 кВ при подводимой мощности до 100 Вт. Диаметр излучающего элемента зависит от диапазона используемых частот и рассчитывается от длины волны высокочастотной части диапазона λв, где периметр рамки Р = 0,25λв.

Расширяем полосу пропускания рамки и увеличиваем КПД

Единственная возникающая проблема всех укороченных рамочных антенн, это узкополосность. В диапазоне 180-160 м при добротности антенны 200…250, полоса пропускания по уровню 0,707 составит около 6 кГц, что является большим недостатком при перестройке частоты радиостанции. Перестройку антенны в пределах диапазона можно осуществить и дискретно, при помощи реле и набора конденсаторов постоянной емкости.

Расширить полосу пропускания рамочной антенны и повысить эффективность ее работы, можно применив несколько аналогичных антенн, которые расположены таким образом друг относительно друга, чтобы между ними существовала магнитная связь. А это значит, что рамки должны быть параллельны друг другу. При этом достаточно запитать только одну антенну, а остальные будут расширять полосу пропускания всей системы, и увеличивать уровень сигнала примерно на 3 дБ. На рис. 4а показана АЧХ одиночной рамочной антенны, на рис. 4б — АЧХ двух (или нескольких) таких антенн.

Рамки должны иметь одинаковые геометрические и электрические параметры и устанавливаются параллельно друг другу на расстоянии не более диаметра рамки. Расстояние определяется необходимой полосой пропускания без ущерба в добавочном усилении. Петля связи устанавливается на любую из рамок, так, что вторая работает самостоятельно. Рамочная антенна работает еще лучше, если их установлено три, т.е. одна в средине, а две дополнительные размещаются на расстоянии половины диаметра рамки с обоих сторон в одной плоскости.

Если радиолюбитель испытывает затруднения во вращении такой конструкции, то можно использовать принцип гониометра и разместить рамки перпендикулярно. Тогда необходимо вращать только петлю связи. Получится почти пеленгатор.

73! UA9LBG & Радио-Вектор-Тюмень

За долгую радиолюбительскую жизнь бывал не на одном общественном радиомероприятии. И на хамфестах, и просто на шашлыках радиолюбителей. Как правило хорошим фоном к разговору является бубунящий тихонько в SSB или телеграфе приёмник. Если, конечно, вообще шашлык не занял рот, руки и мозги:-) Свободны только уши:-) На одном и увидел вот это. По моей просьбе автор описал конструкцию.
Валентин Побережник, UR5RGG
"Антенна применяется с приёмником TECSUN PL-600. Питание берётся с приёмника (в антенном гнезде есть свободный контакт). Обе схемы равнозначны по усилению, вторая позволяет его регулировку. Как гласит теория, на HЧ диапазонах рамки с большим количеством витков или размером эффективнее. Транзисторы использовались из наличного. Практически любой аналог будет работать так же хорошо. Ничего нового в этих схемах нет. Пробовал и симметричные схемы на 2-х транзисторах. Заметного выигрыша не заметил 1 , зато появились трудности с узлом вращения рамки антенны (или тогда вращать с корпусом усилителя и кабелем 2). Для вращения рамки относительно корпуса применены разъёмы, тройники и делители СР-50. В зависимости от желания исполнителя можно сделать два варианта."

P.S. UY2RA
1. Выигрыш от применения балансного (дифференциального) входа оценить могут жители городских кварталов. И дело не в усилении, вот почему - "No QRM magnetic loop " На природе помех почти нет, поэтому и незаметно:-).
2. Проблемы с узлом передачи от подвижной рамки к неподвижному корпусу действительно есть. Но есть и решение. Причем если есть денежки, то можно от этого еще и выиграть - nLogis RF-PRO-1B Active


Таким образом при желании можно получить не только антенну для походов и шашлыков, а вполне исправно работающую и "на больших трансиверах" вторую или специальную антенну. Упомянутый вариант с выносом вверх и вращением можно использовать инфракрасное управление или прямиком "заавтоматить" настройку выходного каскада через микроконтроллер Ардуино, слава богу стоит он копейки. Надо только иметь выход КСВ метра в трансивере.

А если больше доверяете механике - вот еще одно решение - верёвочное:-) Кстати, у нас в области есть радиолюбители, работающие на предприятиях, которые могли бы что-нибудь из этого выпускать. Беру на себя роль интернет-магазина:-)

• Назад
• Вперёд

You have no rights to post comments Недостаточно прав для комментирования

• Вопрос к читающей публике

  Сегодня по причине первого дня когда голова уже чего-то соображает, а режим еще постельный (больничный), впервые за три дня включил трансивер и ноутбук. Конечно, прежде всего старые привязанности: КВ и спутники. Мало что изменилось за три дня, но больная мысль сверлит мозг: так много интересного в космосе и так мало с кем можно обсудить какое-либо событие там или какую-то технику. Причина, скорее всего, в том что наш народ помимо инертности имеет еще и проблемы с материальным благополучием. Не у всех есть хорошая техника для УКВ. Я - не исключение. В основном это антенна 3 и 5 элементов на 145/430 и Baonehg UV5R:-(

  Тоже немало, но SSB и CW нет, да и перестройка с шагом 5 кгц не даёт возможности компенсировать эффект Допплера даже на FM транспондерах, не говоря уже про SSB. А упоминание про декодирование FSK или BPSK вообще может приравниваться к нецензурной брани:-) А ведь практически все спутники передают телеметрию.

  Но, будучи пользователем радио вообще и (когда-то) инженером радиосвязи, помню, что практически все DIGI RADIOS программируются с помощью компьютерных программ того или иного назначения. Для большинства радиолюбителей (не в обиду городским жителям:-) параметры по избирательности Баофенг радио - пофенгу:-) потому что ближайший источник помехи в этих диапазонах за сто вёрст. Чутья у них немеряно и если бы они имели более детальное управление частотой и модой - цены бы этим радио не было. Но имеем то что имеем. И вакуум в информации по попыткам радиолюбителей через кабели программирования управлять этими радиостанциями в режиме реального времени.

  Может кто-нибудь встречал что-то подобное в интернете или знает кто бы мог подумать об этом?

• QRP работа

  Сейчас на десятке зову Тимор -4W/PE7T. Но зову QRP - 10 ватт. Хотел проверить тезу про то что на 28 мгц достаточно 10 ватт для того, чтобы дотянуться до любой точки Земли. Фиг вам! Я его уже сработал на 14 и 21 мгц, так что в том, что оператор не новичок не сомневаюсь. Однако 15 минут вызовов на 10 ватт результата не принесли. Более того, довернул ручечку PWR до полных 100 ватт - тоже не получилось! Пока не включил усилитель связи не было.

  Очень напоминает сбор огурцов в Белорусии с применением техники: наполовину комбайн, наполовину ручной труд. Так что вся теория на КВ - правда наполовину.

• Любимая игрушка в новом наряде

  Уже не один раз поминал незлым тихим словом китайское экономическое чудо и его детище 10$ toy Баофенг UV5R. И вот новость достойная пера - новый корпус UV5X. Ну и почти новые потроха:

  Новинка 2015 року! Рація являє собою модель UV-5R з технічними вдосконаленнями, а саме головне в новому водостійкому та ударостійкому корпусі який витримує великі навантаження та пряме потрапляння вологи та багнюки. Дисплей виготовлений за новими технологіями дає можливість зчитування інформації в усіх умовах навколишнього середовища. Вдосконалена антена і ще багато доробок принесуть вам задоволення від використання новинки від Баофенг. Насладимся тем, что цены на UV5R на нашем рынке должны упасть и почти каждый сможет иметь такое UV5R чудо в кармане. Лично меня порадовало водозащитное исполнение - у меня это основное средство связи на рыбалке: как правило валяется на дне лодки:-(

• UHF-VHF без приборов

  Это полезный совет:-) Часто в интернете встречаются материалы по конструкциям VHF/UHF антенн которые легко и просто изготавливаются из подручных материалов. Например антенны для диапазонов 145 или 435 мгц. При этом авторы (и я в том числе:-() пишут что подойдёт любой изоляционный материал. И это верно до тех пор, пока вам не попадётся пористый, с влагой, или даже материал с низким омическим сопротивлением. Понятно, что антенна с таким материалом в качестве диэлектрика или несущей конструкции если и будет работать, то плохо. Как правило в доме радиолюбителя нет устроства для проведения радиоуглеродного анализа, зато на 99,99% можно утверждать что на кухне стоит печка для подогрева будербродов. Метод прост:

• Djerba Isl. IOTA AF083

  Tony Cioccari (по совместительству карабинер и член радиолюбительского союза этих ребят) начал работу с редкого IOTA острова Джерба (Тунис), как видно из заголовка IOTA AF083. Прекрасная работа телеграфом, плюс слышит хорошо, уже отработан на 12 и 14 мгц. Но не тяниете, только одна неделя. Ну а кому неинтересна IOTA, пожалуйста, работайте на диплом карабинеров:-) Главное получайте удовольствие от эфира.

• Спорадики. Уточнение от UT9UR

  Этот вид прохождения характерен дальним распостранением, т.е. станции ближе ближе 1000 км НЕ услышишь. Отражающий слой на высоте 100км, но уровни сумасшедшие. Каждый год работаю в спорадиках и наблюдад в десятки раз более. Практически на 5-10 ватт и простые антенны на 1500км и до 2500км много QSO в 80-х.
  Вот смотри как тебе действовать: занимаешься всем тем, о чем обычно живоописуешь, но интервалом в 2-3 часа контролируешь 65-73МГц и свободные участки 88-108 МГц, там услышишь сигналы с уровнем который ЗАПРОСТО забивает Киевские ФМ-станции. Тут надо быть на стороже и контроллировать 144.300. Тенденция неизменна: с Востока,через Юг на Запад. Это не значить, что если нет станций из Казахстана, точно нет с Урала. Это тенденция. Бывает, что спорадик с Ю-Запада и с Востока, но это разные облака. Июнь-самое время для спорадиков. НЕ предсказуемо. Можно наблюдать на сайтах, но это не для Восточных станций, оттуда спотов нет. Еще одно правило - чем южнее широта, тем спорадики чаще и дольше, увы. Так что не зевай.Хорошо слушать авиа частоты, ибо бывают спорадики на 105МГц по 10 дней в месяц, а на 144-нет вообще.

• Трансиверы: тенденции.

  
  Трансиверы становятся всё меньше и меньше.... Скоро будем шкалу рассматривать как блоху от Левши: в микроскоп:-)

  FX-4 Transceiver: DC 11V-14V

  Frequency range:
  1 BAND: 7.000.00MHZ-7.300.00MHZ
  2 BAND: 14.000.00MHZ-14.350.00MHZ
  3 BAND: 10.000.00MHZ-10.150.00MHZ
  4 BAND: 18.060.00MHZ-18.168.00MHZ
  Work mode: USB/LSB/CW
  Receiver sensitivity: -128DB
  Frequency power:
  40M/5W
  30M/5W
  20M/5W
  17M/5W
  IF Frequency: 9MHZ BW: -2.6KHZ DSP: 300Hz-2.2KHz

Данная публикация предназначена для начинающих
радиолюбителей и для тех, у кого нет доступа
на кровлю своего дома. Сушко С.А. (ex.UA9LBG )

Магнитные антенны (Magnetic Loop) типа-ML ввиду своих малых размеров становятся всё более популярными. Все они могут размещаться на балконах и подоконниках. Неоспоримо, что классическую популярность завоевали одновитковые магнитные антенны с вакуумным конденсатором и петлей связи, при помощи которых можно проводить радиосвязи даже с другими континентами.

Двух-рамочные антенны в виде восьмёрки сравнительно недавно начали появляться в среде радиолюбителей, хотя на заре появления Си-Би связи в России, такие антенны с определённым успехом практиковались в автомобильных радио-охранных системах диапазона 27МГц, см.рис.1.а. Автомобильная антенна состояла из двух одинаковых рамок (петель) L1;L2 и общего резонансного конденсатора С1, стоящего в пучности напряжения. С периметром антенны около 5 метров радиолюбитель Стерликов А.(RA9SUS ) провел связи с 36-ю странами мощность до 30 Вт. Питание антенны производилось непосредственно от коаксиального кабеля. А подобные антенны практиковались с конца 60-х, начала 70-х годов прошлого века. Эквивалентная схема такой антенны изображена на рис. 1.б.

Хотя одновитковые ML в настоящее время широко применяются в среде радиолюбителей, особенностью двух-витковой состоит в том, что 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 или емкостной 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.

Преобразуя антенну из прямоугольной формы в круглую(рис.1.а), мы получаем антенну, изображённую на рис.2.а. Справедливо считается, что круглая форма магнитной антенны эффективнее, чем прямоугольная.

Постепенно упростился конструктив рамки L1 и L2, их стали включать в виде восьмёрки, на рисунках 2.а. и 2.б. Так появилась двух-рамочная ML в виде восьмёрки. 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 максимального КПД антенны, следовательно, изготовление петель L1 и L2 должны быть одинаковы. На практике инструментальная погрешность в несколько сантиметров изменяет ту, или другую индуктивность, частоты настройки резонансов расходятся, а антенна получает определённую дельту по частоте. Иногда конструктором это делается умышленно. Особенно это удобно делать у многовитковых петель. На практике ML-8 активно используют 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, что подтверждает фото ниже по тексту антенны на 145МГц.

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 петли, используя в ней не один, а два витка, оставив резонансный конденсатор с тем же номиналом. 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.3) посчитал возможным использовать 4-х витковой ML диаметром всего 0,8м в диапазоне 160-40м.

Автор антенны сообщает, что на 160 метров 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 наверняка по одной из представленных схем, см. Рис.4.

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

Из приведённой формулы, мы видим, что активное сопротивление индуктивности Rк и емкость колебательной системы Ск 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, а добротность такой антенны и её КПД падает от 1,1 до 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 просто обзорным. Следовательно, при расчётах мы будем «плясать от печки», т.е. от выбранного радиолюбителем наивысшего диапазона с минимальной ёмкостью С1.

Диаграмма направленности ML-8 остаётся точно такой, как и у варианта ML. У обоих вариантов антенн полностью сохраняется восмёрочная диаграмма направленности и соответствующая поляризация. На фото, при помощи газоразрядной лампы наглядно показаны уровни излучения антенны с разных сторон.

Проектируем антенну на диапазон 20м .

Теперь мы вооружены начальными знаниями о проектировании ML-8 и попробуем рассчитать вручную свою антенну.

Длина волны для частоты 14,5 МГц составляет (300/14,5) - 20, 68м.

Длина окружности каждой четверть-волновой петли L1; L2 составит 5,17м. Примем -5м.

Диаметр рамки составит: 5/3.14 - 1,6м.

Вывод: Одиночная петля ML может и впишется в интерьер балкона, но ML-8 вряд ли…

Свернём каждую петлю вдвое, но её диаметр, при сохранении заданной индуктивности (4мкГн) будет несколько отличаться в меньшую сторону. Прибегнем к достаточно популярному калькулятору радиолюбителя и определим геометрические размеры двух-витковой петли с такой же индуктивностью.

В соответствии с расчётами параметры каждой петли будут следующими: При диаметре полотна (медной трубы) в 22мм, диаметр двойной петли составит 0,7м, расстояние между витками -0,21м, индуктивность петли составит 4,01мкГн. Необходимые расчётные параметры петли на другие частоты сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Частота настройки (МГц)	Емкость конденсатора С1 (пФ)	Полоса пропускания (кГц)

Примечание: антенна ML-8 имеет не только расширенную полосу пропускания, но и повышенное усиление.

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. 6.а.

Питание антенны может быть с емкостной или с индуктивной связью. Варианты емкостной связи изображены на рис.4 и могут быть выбраны по желанию радиолюбителя.

Наиболее бюджетный вариант, это индуктивная связь. Не стоит повторяться в схематичном изображении петли связи, она совершенно идентична как у антенн типа- ML за исключением подсчёта её периметра.

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.6.а.) и располагаться ближе к ней.

Элементы настройки и индикации антенны

1. Для настройки в резонанс магнитной антенны, лучше всего использовать вакуумные конденсаторы с большим пробивным напряжением и высокой добротностью. Более того, используя редуктор и электропривод, его настройку 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.6.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 розеткой в паре с электрической вилкой. Примерные ёмкости С1 по диапазонам указаны в таблице1.

2. Индикацию настройки антенны в резонанс лучше производить прямо на самой антенне (так нагляднее). Для этого достаточно не далеко от катушки связи на полотне 1 (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.7.

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 С1, теперь работает на дополнительное излучение. Теперь доля подводимой мощности дополнительно будет излучаться электрическими излучателями, рис. 6.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:

Антенна типа ML-8 радио-наблюдателя значительно упрощает конструкцию в целом. В качестве материала петель L1;L2 можно применять более дешёвые материалы, например трубу ПВХ с алюминиевым слоем внутри для прокладки водопровода диаметром 10-12мм. Вместо высоковольтных конденсаторов можно применять обычные, с малым ТКЕ, а для плавной настройки на частоту использовать сдвоенные варикапы с управлением с места радионаблюдения.

Заключение

Все мини-антенны, какими бы они небыли, по отношению к простым натяжным и классическим антеннам требуют больших трудо-затрат и слесарных навыков. Но отсутствие возможности устанавливать наружные антенны радиолюбители вынуждены пользоваться как ЕН, так ML-антеннами. Конструктив двух-витковых Magnetic Loop удобен тем, что все элементы настройки, согласования и индикации можно разместить в одном герметичном корпусе. Саму антенну от привередливых соседей всегда можно спрятать одним из доступных способов, отличный пример на фото ниже.