устройство приемных антенн радиовещательного диапазона
Прием радиоволн основан на том, что электромагнитное поле радиоволны воздействует на все проводники, находящиеся на пути их распространения, и вызывает в них появление электродвижущей силы, т. е. электрического тока. Частота и характер колебаний этого тока в проводе в точности повторяет характер изменения электромагнитного поля, действие которого на провод вызвало появление тока. Характер изменения электромагнитного поля, в свою очередь, соответствует изменению тока в передающей антенне. Таким образом, токи, возникающие в проводниках под дей- ствием электромагнитного поля, в точности повторяют токи, протекающие в антенне передатчика. Проводники, служащие специально для «улавливания» электромагнитных волн, распространяющихся от передающей антенны, называются приемными антеннами.
Рассмотрим конструкции приемных антенн, наиболее часто применяемых в радиолюбительской практике.
Комнатные антенны
Комнатные антенны применяют для приема радиостанций на супергетеродинный приемник или приемник прямого усиления. На детекторный приемник с комнатной антенной можно слушать только передачи местных радиовещательных станций. Удовлетворительный прием может быть получен на антенну длиной 1—1,5 м. Прием будет несколько лучше, если она имеет длину 6—8 м. Провод антенны (голый или изолированный) укрепляют по углам комнаты на фарфоровых роликах. Один конец провода подводят к радиоприемнику. На верхних этажах зданий провод можно натягивать на плинтусах.
Комнатную антенну можно укрепить на настенном ковре: провод длиной 10—12 м и диаметром 0,6—0,8 мм пришивают суровыми нитками с обратной стороны ковра по его краям. Один конец провода подводят к приемнику.
Можно сделать спиральную антенну. Спираль наматывается из медной проволоки длиной 12—15 м плотными рядами на круглую палку диаметром 15—30 мм. Чтобы спираль не вытягивалась, ее подвешивают к стенам комнаты на тонкой бечевке (рис. 81,а).
Рис. 81. а —спиральная комнатная антенна; б — использование электросети в качестве антенны; 1 — изоляторы; 2— спираль из провода; 3 — снижение
Комнатная антенна должна находиться как можно дальше от проводов электросети, телефона, радиотрансляции и др. Для уменьшения помех антенну следует располагать по возможности перпендикулярно этим проводам.
В качестве антенны могут быть использованы также металлические стержни для гардин или занавесей.
Электросеть в качестве антенны
В качестве антенны можно использовать провода электросети, если напряжение в ней не превышает 220 в. Для этого гнездо «Антенна» приемника соединяют с одним из проводов электросети через слюдяной конденсатор емкостью 330—1 ООО пф на рабочее напряжение не менее 500 в. Последний практически не пропускает переменного тока с частотой сети, а токи ВЧ, возникающие в проводах электросети под воздействием радиоволн, свободно проходят через него в радиоприемник. Для предохранения радиоприемника от повреждения при случайном пробое конденсатора последовательно с ним нужно включить плавкий предохранитель на ток не более 0,25 а. В какое из гнезд штепсельной розетки следует включить конденсатор, нужно установить опытным путем, так как от этого иногда зависит громкость приема (рис. 81,6),
Г-образная наружная антенна
Для приема дальних радиостанций используются, как правило, наружные антенны. На детекторный приемник они позволяют вести прием радиостанций на расстояние до 300—500 км.
Рис. 82. Г-образиая антенна; 1 — веревка или трос; 2 — мачта; 3 — оттяжки мачты; 4 — изоляторы; 5 — горизонтальная часть антенны; 6 — снижение4, 7 — шест; 8 — фарфоровый ролик; 9 — провод заземления
Наиболее распространена Г-образная однопроводная антенна (рис. 82). Типовой приемной антенной считают антенну с длиной горизонтальной части около 30 м при высоте ее подвеса 15 м. Увеличение размеров антенны целесообразно только при приеме на детекторный приемник.
Г-образные антенны наиболее подходят для сельских местностей и небольших городов. В качестве опор для их подвески могут быть использованы специальные мачты, высокие здания, деревья и т. п.
При выборе места для антенны нужно стремиться к максимальному удалению ее от различных проводов и электроустановок. Желательно располагать антенну так, чтобы ее горизонтальная часть была перпендикулярна расположенным вблизи проводам электросети, телефона и т. п.
Горизонтальную часть антенны и снижение рекомендуется выполнять из одного куска провода. Лучше всего применить антенный канатик — многожильный провод, свитый из медных проволок, или медную проволоку диаметром 1,5—2 мм. Можно использовать и стальную оцинкованную проволоку диаметром 2—3 мм. Не рекомендуется применять медную или стальную проволоку тоньше 1,5 мм, а также алюминиевую или латунную, которые при влажном воздухе быстро становятся «хрупкими и обрываются.
Антенный канатик можно изготовить самостоятельно, скрутив шесть-восемь проволок диаметром 0,2— 0,4 мм.
Горизонтальная часть антенны с обоих концов изолируется от точек крепления фарфоровыми изоляторами (можно использовать фарфоровые ролики). Они необходимы для предотвращения утечки токов ВЧ из антенны в землю через мачты или деревья, на которых она подвешена.
Снижение антенны не должно прикасаться к крыше, деревьям и другим предметам. При необходимости снижение отводят от крыши шестом длиной 1—1,5 м с укрепленным на конце роликом.
Ввод снижения антенны в здание делают через просверленное в оконной колоде или раме отверстие. Провод изолируют от рамы«
Внутри здания у места снижения устанавливают грозовой переключатель, чтобы заземлять антенну во время грозы (рис. 83).
Рис. 83. Устройство грозопереключателя
Грозопереключатель имеет искровой разрядник — две зубчатые пластинки, между которыми имеется промежуток. При возникновении в антенне зарядов атмосферного электричества в то время, когда она соединена с приемником, между зубцами разрядника будут проскакивать электрические искры, отводя заряды в землю.
Т-образная и наклонная антенны
Однолучевая Т-образная антенна выполняется так же, как и Г-образная, с той лишь разницей, что снижение делают от середины горизонтальной части. Наклонная антенна представляет собой наклонно расположенный провод длиной 6—10 м.
Такие антенны целесообразно делать в городах. Их также нужно располагать по возможности дальше от электрических, трансляционных и других линий.
Г-образная, Т-образная и наклонная антенны примерно равноценны по своим качествам, и выбор той или иной из них следует производить, исходя из наличия
Рис. 86. Антишумовые антенны: а — с экранированным снижением; б — с двумя снижениями; 1 — трос или веревка; 2 — изоляторы; 3 — основное снижение; 4 — горизонтальная часть антенны; 5 — мачта; 6 — распорки; 7 — второе снижение; 8 —- экран
Однако аитишумовая антенна дает более низкий уровень сигнала на входе приемника, чем обычная антенна таких же размеров.
Простейшей антишумовой аятенной является Г-об- разная антенна, снижение которой обмотано изолированным проводом диаметром 0,23—0,35 мм на расстоянии 0,5—0,7 м от горизонтальной части антенны и до гнезда «Антенна» радиоприемника. Провод наматывается плотно виток к витку; он служит экраном. Экран должен быть надежно соединен с заземлением. В качестве экрана можно применить гибкий металлический чулок. Он должен быть изолирован от снижения. Снижение можно сделать из коаксиального кабеля типов РК-1, РК-3, РК-4 и т. п. Верхний конец центральной жилы кабеля припаивают к горизонтальной части антенны, нижний конец этой жилы соединяют с гнездом «Антенна», а оплетку кабеля с гнездом «Земля» радиоприемника.
Антишумовая антенна с двумя снижениями отличается от обычной Г-образной тем, что имеет второе снижение, начинающееся ниже основного. Оба снижения идут параллельно. Антенну и оба снижения лучше всего сделать из антенного канатдка. Снижения изолированы друг от друга распорками из текстолита, гетинак- са или иного изоляционного материала.
Основное снижение соединяют с гнездом «Антенна» приемника, а второе — с гнездом «Земля».
Оба снижения по окончании приема и во время грозы заземляют при помощи двух отдельных грозопере- ключателей«
Устройство заземления
Приемник с питанием от сети переменного тока не нуждается в заземлении, так как его схема заземляется по высокой частоте через емкость первичная обмотка— сердечник силового трансформатора и питающую сеть. Однако в некоторых случаях подключение заземления снижает фон и помехи. Батарейные приемники всегда работают лучше с заземлением. Хорошее заземление особенно необходимо при приеме на детекторный приемник.
К телевизорам подключать заземление не требуется.
Присоединение заземления к приемнику, шасси которого соединено с одним из проводов сети (например, «Рекорд-47», «Москвич»), которая сама часто бывает заземлена, недопустимо. Если шасси такого приемника окажется соединенным с незаземленным проводом сети, то присоединение внешнего заземления приведет к ее короткому замыканию.
В городских условиях хорошим заземлением может служить труба водопровода или центрального отопления, так как они соединяются с трубами, проложенными под землей. Трубу тщательно зачищают от ркавчи- ны и краски и на зачищенное место туго наматывают медную проволоку диаметром 1—2 мм. Второй конец ее соединяют с грозопереключателем и радиоприемником. Соединение провода заземления с трубами очень удобно делать с помощью металлической скобы, надеваемой на трубу. К с$обе припаивают провод заземления (рис. 87).
Рис. 87. Устройство заземления: а — водопроводная тру5а в качестве заземления; б — старое ведро; в — моток проволоки; г — железная труба
Если в доме нет водопровода и центрального отопления, возле дома вырывают яму глубиной 1,3—1,5 м. Яма должна быть тем глубже, чем суше почва. В яму укладывают лист железа размером не менее 0,25 м2 или какой-либо металлический предмет с такой же площадью. К нему предварительно припаивают кусок провода диаметром не менее 1,5—2 мм. Вместо металлического предмета можно использовать и моток голой проволоки. Диаметр мотка должен быть 75—100 см, длина провода в мотке 15—25 м.
Конец провода от зарытого в землю листа, мотка провода или трубы укрепляют на стене дома при помощи скоб, пропускают через отверстие в оконной колоде или в стене в комнату и присоединяют к грозовому переключателю.
Мачты приемных антенн
Антенна может быть укреплена на крыше здания или на дереве. Крепление антенны (и мачт) к дымовым и вентиляционным трубам, слуховым окнам и телефонным стойкам не допускается.
При креплении радиовещательной антенны к дереву надо учитывать, что деревья раскачиваются при ветре. Для предохранения провода от разрыва при ветре и от провисания при тихой погоде должен быть применен
контрвес, натягивающий антенну. Вес его определяется опытным путем в зависимости от длины и конструкции антенны (рис. 88).
В качестве мачты высотой до 7 м можно применить деревянный шест с диаметром вершины 5—8 см и основания не меньше 10 см. Мачты такой высоты обычно устанавливают на зданиях. Установку проще произвести на коньке крыши, для чего в нижнем торце мачты делают пропил по профилю конька крыши. Для предохранения нижней части мачты от раскалывания ее обматывают несколькими слоями проволоки диаметром 2—3 мм. Лучше установить мачту на дощатой площадке с гнездом по диаметру основания мачты (рис. 89).
Мачта удерживается в вертикальном положении оттяжками из стальной, желательно, оцинкованной проволоки диаметром 3—4 мм. Оттяжки крепятся к мачте и к крыше. Закрепление оттяжек на карнизах, в желобах и около воронок водосточных труб не допускается.
Если над крышей подвешены электроосветительные, телефонные, радиотрансляционные или иные провода, мачту устанавливают от них не ближе чем на 1 м.
‘Мачты высотой 10—15 м применяют главным образом в сельских местностях. Устанавливаются они преимущественно на земле. Такие мачты могут быть выполнены из двух-трех сращенных сосновых или еловых жердей и укреплены двумя-тремя ярусами оттяжек из стальной, желательно, оцинкованной проволоки диаметром не менее 3 мм. Один ряд оттяжек укрепляется у вершины мачты, а другие — на равных расстояниях между основанием и вершиной. Если мачта составлена из двух-трех частей, то концы оттяжек нужно обматывать вокруг тех» участков мачты, где она сращивается. Мачта, выполненная из деревянного шеста, должна иметь диаметр нижнего конца 12—15 см и верхнего — 5—8 см.
Для закрепления оттяжек у земли могут быть использованы стальные трубы диаметром 25 мм и длиной около 2 м, забитые под углом в землю. Крепление оттяжек можно производить к отрезку бревна диаметром, например, 10 см и длиной 1,5—2 м, закопанному на глубину до 1,5 м (так называемый «мертвяк»). Перед закопкой бревна на нем прочно закрепляют проволочную петлю из стальной проволоки диаметром
3—5 мм, выходящую на поверхность земли. К этой петле в последующем крепят оттяжки. При установке мачт на земле их основания углубляют в землю. Нижний конец мачты для предохранения от гниения целесообразно просмолить.
При сыром и мягком грунте под мачту следует положить просмоленный кусок толстой доски, чтобы мачта не продавливала грунт.
Установка таких мачт производится силами двух или более человек. Мачта кладется на землю с таким расчетом, чтобы ее основание висело над ямой, в которой мачтя устанавливается. Подъем мачты осуществляется так: лриподнимают над землей верхний ее конец и одновременно тянут за оттяжки, которые не привязаны еще к проволочной петле «мертвяка». По мере подъема вершины мачты над землей ее нужно поддерживать снизу. Когда мачта встанет почти вертикально, оттяжки привязывают к проволочной петле «мертвяка» и после этого регулируют натяжение отдельных оттяжек до установки мачты в вертикальное положение. Основание мачты укрепляется в яме камнями, яма засыпается землей и утрамбовывается.
РАДИОЛЮБИТЕЛЬ, №11-12, 1925 год. Как устроить антенну.
РАДИОЛЮБИТЕЛЬ, №11-12, 1925 год. Как устроить антенну.«Радиолюбитель», №11-12, июль, 1925 год, стр. 246-247
Как устроить антенну.
инж. А. Лапис.
(Cтр. 246 с началом статьи в журнале отсутствует)
[…] каждой стороны брать по одному изолятору, в один желобок укладывается провод антенны и плотно скручивается: другой желобок охватывается оттяжкой. В качестве оттяжки может служить любой, достаточно прочный провод или канат. Второй конец оттяжки привязывается к тому предмету, к которому желаем подвести антенну. В случае мачты, к ее верхнему концу прикрепляется блок (см. рис. 3), через который мы пропускаем оттяжку, конец которой закрепляем внизу. Делается это для того, чтобы можно было достаточно удобно поднять или, в случае необходимости, опустить антенну.
Рис. 3. Двухлучевая Г-образная антенна.
Для надежной изоляции антенны достаточно двух или даже одного изолятора с каждого конца горизонтальной части антенны.
Иногда горизонтальную часть антенны составляют не из одного, а из двух или нескольких проводов (лучей). Такая картина изображена на рис. 3. В отношении силы приема двухлучевая антенна почти не дает преимущества по сравнению с однолучевой; поэтому для целей любительского приема можно рекомендовать однолучевую, как более дешевую и легкую конструкцию. Если антенна служит для целей передачи, то в этом случае следует применять многолучевую антенну.
Прежде чем поднимать и укреплять горизонтальную часть антенны, нужно присоединить к ней
снижение
Снижение делается обычно из такого же проводника, какой был применен для горизонтальной части. При Г-образной антенне снижение укрепляется возле самого изолятора. Можно даже, не разрезая провода антенны, пропустить его через изолятор, перевязать в месте сгиба и вести дальше в качестве снижения. Если же для снижения взять отдельный провод, то необходимо его туго закрутить вокруг горизонтального луча, и место соединения пропаять для достижения надежного контакта.
Снижающуюся часть следует ввести, по возможности, вертикально и притом так, чтобы она не только не касалась нигде крыши и стен, но и проходила бы от них на расстоянии не менее 1 метра.
Рис. 4. Антенный ввод с наружным грозовым переключателем.
При двухлучевой антенне снижение берется от каждого луча отдельно, и оба эти проводника соединяются вместе внизу на расстоянии 1—2 метров от горизонтальной части (рис. 3).
Ввод
представляет собой часть снижения, проходящую через отверстия в стене или раме окна внутрь помещеняя. Ввод изображен на рис. 4 и 5. Для того, чтобы провод, не касался стен в месте ввода, он пропускается через резиновую или эбонитовую трубку. Отверстие для ввода просверливается с уклоном к наружной стороне дома.
Рис. 5. Антенный ввод с внутренним грозовым переключателем.
Снижение присоединяется, как это показано на рис. 4 и 5, не непосредственно к приемнику, а через особый грозовой переключатель.
Грозовой переключатель
Такой переключатель изображен на рис. 6. На рис. 4 показано соединение грозового переключателя, в случае, когда он помещен на наружной стороне здания. Такие переключатели имеются в продаже. Его нетрудно сделать и самому. Он может быть любого устройства; у переключателя имеются 3 зажима. Средний из них может при помощи рукоятки соединяться с верхним или нижним зажимом. Снижение антенны, как видно из рис. 4, подводится к среднему зажиму. Верхний зажим соединяется через ввод с одним зажимом приёмника, нижний — с заземлением. При приеме нужно ручку переключателя врубить в верхний зажим. По окончании приема или во время грозы ручка поворачивается вниз; этим самым антенна соединяется с землей, атмосферные и электрические заряды будут стекать в землю, минуя приемник. Там, где позволяют местные условия, рекомендуется грозовой переключатель помещать снаружи помещения, как показано на рис. 4. Если же такое расположение неудобно, то можно укрепить переключатель внутри комнаты, как на рис. 5. В этом случае, обыкновенно, устраивают общее заземление для приемника и переключателя, присоединяя нижний зажим последнего и зажим З приемника к водопроводной трубе.
Рис. 6. Грозовой переключатель.
Рекомендуется укреплять переключатель на изоляторах. Провод, идущий внутри здания к приемнику, должен быть изолированным, по возможности, коротким и без изгибов. Не рекомендуется вести его через несколько комнат.
Как сказано выше, провод от нижнего зажима переключателя идет к заземлению.
Заземление
Этот провод также следует делать как можно короче и вести прямо. Можно воспользоваться тем же проводом, который шел для антенны. Рекомендуется проводить его на роликах.
Само заземление осуществляется различными способами. Там, где это возможно, закапывается в землю какой-нибудь металлический лист, железная труба и т. п.; при этом нужно добраться до такой глубины, где почва — влажная. Если имеется по близости колодец, то можно им воспользоваться, опустив непосредственно в воду лист, трубу и т. п. Там, где имеется водопровод или центральное отопление, можно провод заземления присоединить к ближайшей трубе или крану. Во всех случаях весьма важно, чтобы соединение между проводом и землей было надежным. Для этого лучше всего этот провод, равно как и трубу, тщательно зачистить «до блеска» и припаять.
Не забывайте заземлять антенну после приема; в случае грозы при незаземленной антенне молния может ударить в здание. Заземленная же антенна служит очень хорошим громоотводом.
Формы антенны
могут быть весьма разнообразные. Кроме Г-образных, часто устраивают также Т-образную антенну, как на рис. 7, который показывает один из случаев, когда Т-образная антенна более удобна. Снижение в Т-образной антенне нужно вести точно от середины горизонтальной части.
Рис. 7. Т-образная антенна.
Другие виды антенн довольно сложны для установки и потому редко применяются в радиолюбительской практике.
ПРОСТЕЙШИЕ ПРИЕМНЫЕ И ПЕРЕДАЮЩИЕ АНТЕННЫ. ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ПРОТИВОВЕС
Рассмотрим простейшие антенны, применяемые главным образом на средних волнах.
Прием радиоволн основан на том, что они воздействуют на всякий проводник, находящийся на их пути, и наводят в нем эдс. Электромагнитное поле радиоволны приводит в колебание электроны, находящиеся ,в таком проводнике, и создает в нем ток с частотой, равной частоте тока в антенне передатчика. Простейшие приемные антенны, как правило, не настраиваются на частоту принимаемых сигналов, и поэтому длина провода у них не имеет важного значения.
В любой антенне имеются потери энергии. Наличие значительных потерь в приемной антенне для современных приемников, дающих огромное усиление сигналов, не играет особой роли. Эти приемники дают хороший прием даже с плохими антеннами. Но для простых приемников с малым усилением желательно применять хорошие антенны, в которых потери энергии невелики.
Наилучший прием дают наружные антенны. Высота антенны должна быть в сельской местности примерно 6—10 м от земли, а в городах 3—5 м от крыши. Провод применяется голый медный или специальный канатик диаметром 1—2 мм. В крайнем случае можно использовать стальной провод. Изолированный провод также пригоден, так как изоляция не является препятствием для радиоволн. Для радиовещательного приема используются следующие типы антенн.
Рис.1 — Однопроводная Г-образная антенна
Однопроводная Г-образная антенна (рис.1) по форме напоминает букву Г. На концах горизонтальной части ставятся изоляторы, предотвращающие утечку тока антенны в землю. Благодаря этому ток идет в приемник по снижению, которое также изолируется от земли.
Однопроводная Т-образная антенна устанавливается обычно в случае, если приемник расположен посредине между двумя высокими точками подвеса. Снижение берется от середины горизонтальной части.
Вертикальная или наклонная антенна делается без горизонтальной части и имеет один вертикальный или наклонный провод. На больших зданиях иногда устанавливают одну центральную мачту, от которой в разные стороны идут наклонные антенны. Присоединять к одной антенне несколько приемников нельзя, так <как они будут мешать друг другу.
Антенны с сосредоточенной емкостью отличаются от предыдущей тем, что на верхнем конце их имеется проводник в виде спирали или пучка проволок («метелка»), увеличивающий емкость. Эти антенны не имеют особых преимуществ перед простыми вертикальными.
Комнатные и суррогатные антенны, применяются в случае, когда невозможна установка наружной антенны. С ними прием получается хуже и в городских условиях обычно сопровождается большими помехами. Чем выше расположена комната, тем лучше работает комнатная антенна. Железобетонные стены сильно поглощают радиоволны и делают комнатную антенну мало пригодной.
Суррогатной антенной может быть какой-либо проводник, служащий для других целей, например, осветительная сеть. В приемник включается один ее провод через разделительный конденсатор емкостью 50—100 пф (точная величина емкости значения не имеет) и предохранитель на ток не больше 0,25 а (рис.2).
Рис.2 — Прием на осветительную сеть вместо антенны
Конденсатор практически не пропускает переменный ток сети вследствие малой частоты его, а токи высокой частоты, возникающие в проводах сети под влиянием радиоволн, свободно проходят через конденсатор в приемник. Однако использование в качестве антенны осветительной сети следует делать осторожно.
Кроме того, через сеть в приемник проникают помехи от электрических установок.
Современные приемники имеют высокую чувствительность и могут давать прием удаленных станций на антенну в виде провода длиной в несколько десятков сантиметров. Но все же прием на наружную антенну значительно лучше.
Поле электромагнитной волны, воздействующей на приемную антенну, оценивают величиной напряженности электрического поля этой волны. Она равна разности потенциалов, приходящейся на 1 м длины электрических силовых линий. Дальние радиостанции создают в месте приема напряженность поля нескольких микровольт на метр (мкв/м). Если напряженность поля какой-либо радиостанции составляет 10 мкв/м, то это равносильно напряженности поля в конденсаторе, имеющем обкладки на расстоянии 1 м друг от друга и заряженном до напряжения в 10 мкв. Более сильные поля радиоволн измеряются в милливольтах на метр (мв/м).
Электродвижущая сила, наводимая в антенне радиоволнами, зависит от напряженности поля волны, высоты приемной антенны и ее конструктивных особенностей. Для сравнения качества антенн различной высоты и формы введено понятие о действующей высоте антенны, которая обычно меньше геометрической высоты.
Если обозначить действующую высоту антенны hд, а напряженность поля Е, то эдс Еа, возникающая в антенне под действием радиоволны, может быть рассчитана по формуле
Например, если hд = 8 м и Е = 50 мкв/м, то Еa = 400 мкв. Вертикальная антенна, работающая на собственной волне, имеет действующую высоту, равную примерно 0,64 геометрической высоты h. Если же высота такой антенны много меньше ?/4 то hд будет около 0,5 h. При наличии горизонтальной части hд может достигать величины 0,8 h и даже 0,9 h.
Земля в радиоустановках играет двоякую роль. Она образует одну из проводящих обкладок емкости антенна — земля, а также служит для предохранения радиоустановки от разрядов атмосферного электричества. Для выполнения первой задачи земля может быть заменена специальным проводником — противовесом. Вторую задачу может выполнить только земля. На антенне нередко накапливаются большие электрические заряды. Это бывает при прохождении заряженной грозовой тучи над антенной или при близком ударе молнии. Иногда зимой сухой наэлектризованный снег или летом пыль, поднятая ветром, могут зарядить антенну до значительного потенциала. Если антенна изолирована от земли, то накопившийся в ней заряд может перейти в виде искры в землю и при этом повредить приемник или вызвать пожар. Поэтому у радиостанций с наружными антеннами надо обязательно заземлять антенну при приближении грозы и после окончания работы.
Для быстрого отключения антенны от приемника и соединения ее с землей служит грозовой переключатель в виде ползунка с двумя контактами или рубильника (рис.3). Устанавливают его на оконной раме или около окна, чтобы вводы антенны и заземления шли к нему кратчайшим путем. Дополнением к переключателю является грозовой предохранитель — искровой промежуток примерно в 0,5 мм между двумя остриями или зубчатыми пластинками, присоединяемыми к антенне и земле. Тогда, если антенна не заземлена, заряд с нее может уходить в землю в виде искр через грозовой предохранитель.
Рис.3 — Способы включения грозового переключателя и грозового предохранителя
Антенна вовсе не «притягивает» молнию, как думают многие. Молния ударяет не всегда в самый высокий предмет, так как она распространяется по линии наименьшей электрической прочности воздуха, которая обычно извилиста. Заранее предвидеть, куда молния ударит — невозможно. Все зависит от состояния воздуха в данный момент. Удары молнии в антенну весьма редки. В большинстве случаев они три заземленной антенне менее разрушительны, чем при отсутствии антенны или молниеотвода.
В городе для заземления можно, использовать трубы водопровода. Если делается специальное заземление, то закапывают в яму какой-либо (металлический предмет или забивают в землю кусок водопроводной трубы с припаянной проволокой.
Заземление иногда может быть не пригодно для приема. Например, заземление в сухой почве имеет очень большое сопротивление. В городских условиях заземление может служить источником помех от «блуждающих токов», причиной которых является главным образом трамвай, у которого ток проходит не только через рельсы, но и кратчайшим путем к электростанции через землю.
Поэтому иногда вместо заземления присоединяют противовес, который делается в виде провода, подвешиваемого под антенной изолированно от земли. Противовесом всегда пользуются на передвижных радиостанциях, для которых постоянное хорошее-заземление сделать невозможно, так как местоположение станции меняется.
На самолетах противовесом обычно служит металлический корпус самолета. Антенна может висеть под самолетом с грузиком на конце. Она выпускается после взлета, а при посадке убирается. Делается также постоянная (жесткая) антенна в виде провода, натянутого вдоль корпуса или плоскостей самолета. На морских и речных судах в качестве заземления служит вода.
Передающие антенны конструируют и строят так, чтобы потери энергии в них были минимальны, так как уменьшение полезной мощности приводит к уменьшению дальности действия передатчика. Чтобы мощность излучаемых волн была наибольшей, передающие антенны всегда настраиваются на частоту передатчика. Поэтому длина провода этих антенн обычно определяется диапазоном волн передатчика. Чем больше мощность передатчика, тем выше напряжение в антенне и тем лучше она должна быть изолирована от земли.
Антенны для мощных передатчиков представляют собой огромные сооружения. Они делаются большой высоты и иногда специально конструируются для излучения волн преимущественно в одном направлении. Из рассмотренных выше антенн в качестве передающих применяются Г-образная, Т-образная и вертикальная или наклонная антенны. Размеры антенны зависят от диапазона волн.
Для коротких волн антенны имеют сравнительно небольшие размеры, а для средних волн емкость антенны должна быть значительной. С целью увеличения емкости антенны горизонтальную часть выполняют из нескольких проводов. Иногда их располагают в виде цилиндра. Такая антенна встречается на кораблях. Для передающих антенн заземление из-за значительных потерь не применяется, а используются противовесы различных систем.
Конструкции радиоантенн для приема радиовещательных станций
Находясь вдали от передающих антенн радиовещательных станций, для увеличения дальнобойности приемника и улучшения приема, как правило, подключают к радиоприемникам наружную антенну, а иногда и заземление. Выбор типа антенны зависит от конкретных условий приема в данной местности. Установить антенну на открытой местности, на даче или в деревне не очень сложно. Сложнее это сделать в больших жилых домах, где нет места для проводки антенны. В любом случае, антенна должна быть как можно длиннее (минимум 5…Ю м). Ее надо вертикально или, в крайнем случае, наискось подвесить на открытом пространстве. Провод антенны должен находиться как можно дальше от стен здания, деревьев, столбов, проводов и т.д. От правильности сделанной антенны зависит качество и сила звука радиоприемника. Если в приемник от антенны будет приходить мало энергии, то он будет работать неудовлетворительно.
Форм антенн существует очень много, но наиболее распространенными, благодаря своей простоте, являются так называемые Г-образные и Т-образные. В зависимости от того, в каком месте антенны делается снижение провода, который соединяет горизонтальную часть антенны с приемником, антенна и получает свое название. Если антенна имеет снижение в начале горизонтальной части, напоминая своим видом букву «Г», то ее называют Г-образной (рис. 26.1). Если снижение сделано в ее средней части, то антенна — Т-образная. Г-образная антенна чаще применяется в сельской местности, где нет сильных помех радиоприему (рис. 26.1).
Рис. 26.1. Конструкция Г-образной радиоантенны
Эта антенна хорошо работает с детекторным приемником. Т-образная антенна по качеству приема не уступает Г-образной. Она хорошо работает с детекторным приемником, если ее высота и длина такие как у Г-образной антенны. Горизонтальная часть антенны обычно делается из специального бронзового канатика, если его нет, то можно использовать любой провод диаметром 1,5…4 мм. Материал провода особого значения не имеет. Можно применить даже стальной провод, желательно, чтобы он был оцинкованный. Если провод имеет шелковую изоляцию или ей подобную, ее необходимо снять, так как она во время дождя намокнет и утяжелит антенну, что может привести к ее обрыву.
Горизонтальную часть антенны располагают на высоте не менее 2…3 метров от земли или крыши дома. Необходимо заметить, что при приеме на внешнюю антенну большое значение имеет высота антенны над землей. Чем выше будет подвешена антенна, тем лучше будет работать приемник. У Г-образной антенны горизонтальная и вертикальная (снижение) части должны быть выполнены из одного куска провода или канатика. В то время как у Т-образной антенны снижение обязательно припаивают. Горизонтальная часть антенны составляет обычно 15…20 м, в условиях сельской местности ее увеличивают до 40 м. Практически между антенной длинной 10 м и 30 м нет никакой разницы в силе принятых сигналов. Значительно более короткая антенна проигрывает в коэффициенте полезного действия. Более длинная антенна не примет больше станций, а лишь примет больше местных помех, т.е. помех, возникающих в районе от работы электрических установок.
Горизонтальная часть антенны крепится на цепочке изоляторов. В цепочке должно быть не менее 2 изоляторов, обычно устанавливают по 3 изолятора с каждой стороны антенны. Делается это с целью избежать токов утечки между антенной и мачтами крепления. Изоляторы используют различного типа промышленного изготовления, обычно орешковые. Если нет орешковых роликов, то можно использовать обычные фарфоровые, которые используются для открытой комнатной электропроводки. В крайнем случае, можно изготовить антенные изоляторы из прямоугольных кусочков текстолита, гетинакса или дерева, размером 300×100 мм. Дерево должно быть твердой породы: дуб, бук или береза. После вырезки дощечек их необходимо проварить в парафине в течение 1 часа и только потом использовать как изоляторы.
Установка внешней антенны
Установку внешней антенны обычно начинают с выбора места. Антенна должна располагаться подальше (порядка 10 м) от высоковольтных линий электропередач, радиотрансляционных линий и других антенн. Один конец антенного провода крепится к цепочке изоляторов, которая, в свою очередь, прикрепляется стальной проволокой к деревянному шесту или высокому дереву. Другой конец антенны, который будет подключаться к приемнику в случае Г-образной антенны укрепляют на крыше дома аналогично первому. У Т-образной антенны конец закрепляют, предварительно припаяв снижение антенны в ее средней части.
Место пайки необходимо обязательно защитить от воздействия внешней среды и покрыть влагозащитной краской или липкой изоляцией. С целью предотвращения обрыва горизонтального провода антенны при сильном ветре желательно один из ее концов крепить с помощью блока и груза. Подбирая массу груза, можно регулировать натяжение провода антенны. Если деревья, к которым крепится антенна, не очень высокие и необходимо увеличить высоту подвеса антенны, то на вершинах деревьев крепят деревянные шесты.
Снижение антенны вводят в помещение через предварительно сделанное отверстие в стене или оконной раме. В отверстие желательно вставить фарфоровую или резиновую трубку и уже через них вводить снижение антенны. Снижение подводится вертикально таким образом, чтобы оно не касалось стен и крыши. Провод снижения должен проходить на расстоянии 30 см от стены дома, чем дальше, тем лучше. С этой целью его прикрепляют к изолятору, находящемуся на специальной стойке, укрепленной на крыше.
В больших городах, где много различных промышленных помех, иногда устанавливают самую простую внешнюю антенну, вертикальную или штырьевую. Эта антенна подобна снижению антенны. Сделать такую антенну гораздо проще, чем вышеупомянутые. Вертикальная антенна дает меньшее напряжение сигнала, нежели Г- и Т-образные антенны и имеет коэффициент полезного действия до 75%. Такую антенну применяют только для ламповых и транзисторных приемников, у которых есть запас чувствительности. Детекторный приемник работает с такой антенной удовлетворительно в том случае, если она поднята на высоту более 20 метров. Конструктивно вертикальная антенна представляет собой металлический штырь длиной 2…6 м, закрепленный на изоляторе, установленном на высоком шесте. Иногда свободный конец штыря расщепляют на три части. Другой вариант конструктивного исполнения такой антенны представляет шест, к вершине которого крепится провод антенны через два изолятора. Вертикальная антенна работает лучше всего, если она настроена таким образом, что имеет длину /, равную / = 1/4, где / — длина рабочей волны.
Известные типы антенн, метелки, ежи и т.д. по существу являются штырьевыми антеннами и своими формами и усложнениями не увеличивают коэффициент полезного действия. Штырьевую антенну желательно устанавливать как можно выше над землей. Нужно помнить, что железная крыша или заземленная труба представляют собой землю. Исходя из этого, установка антенны на пятиэтажном или семиэтажном доме мало скажется на коэффициенте полезного действия антенны.
Заземление
Кроме самой антенны и снижения, составной частью каждогс радиоприемника является заземление, которое как бы есть вторыіѵ полюсом антенного устройства. Надежное заземление особенно необходимо для радиоприемников с невысокой чувствительностью, например, детекторных. Заземление, к тому же защищает радиоприемник от ударов молнии в антенну. Заземление представляет собой закопанный в землю металлический лист с припаянным к нему проводником, который включается в гнездо «Земля» радиоприемника. Главным для заземления является то, чтобы земля, в которую закопан лист, была достаточно влажной, то есть была хорошим проводником. На даче или в сельской местности заземление можно сделать таким образом (рис. 26.2). Взять ненужный металлический предмет, например, оцинкованное ведро, корыто и т. д.
Рис. 26.2. Варианты устройства заземления
Главное, чтобьгон не был покрыт краской. К металлическому предмету припаивают железный или медный провод диаметром 3…4 мм и место пайки покрывают масляной краской. Выкопав яму глубиной 1…1,5 м, кладут в нее сделанную деталь, закапывают и плотно утрамбовывают землю. Для повышения качества заземления, в яму насыпают слой древесного угля. Древесный уголь легко втягивает воду и долго удерживает влажность, увеличивая тем самым электропроводность. Время от времени при сухой погоде необходимо поливать водой или еще лучше раствором поваренной соли (стакан соли на ведро воды) место расположения заземления. Если же поблизости есть колодец, то его можно использовать для установки заземления. Для этого на его дно опускают оцинкованный лист железа или оцинкованное ведро, с припаянным толстым медным проводом диаметром 1,5…2 мм, который будет использоваться для подключения к приемнику. Этот провод можно закопать в землю на небольшую глубину, чтобы удобно было его подвести к приемнику. Перед опусканием в колодец такой конструкции заземления, необходимо металлический лист и провод залудить (покрыть слоем олова). Это делается с це^ью предотвращения отравления воды.
Сделать качественное заземление в сельской местности как видим не проблема, в то время как в городе это не всегда удается. Чаще всего приходится мириться с несовершенством сделанного заземления. В городе лучше использовать в качестве заземления водопроводные трубы. Место на водопроводной трубе тщательно очищается от краски и ржавчины. Лучше поверхность зачистить до блеска, так как плохой контакт является источником помех. На подготовленное место крепят с помощью винта и гайки металлическую скобу, к которой и припаивают заземление. Для заземления можно использовать и трубы центрального отопления, но качество его в этом случае будет ниже. Нужно ПОМНИТЬ, что использовать в качестве заземления газовые трубы и телефонные кабели строго запрещается.
Рис. 26.3. Конструкция грозового переключателя
Заведенные в помещение снижение антенны и провод заземления подсоединяют к грозовому переключателю (рис. 26.3). Переключатель необходим для отключения антенны от приемника и переключения ее на заземление при приближении грозы, а также после окончания радиоприема. Лучше всего держать антенну заземленной и подключать ее только при радиоприеме. Заземленная антенна представляет собой хороший молниеотвод. Следуя этому правилу, вы полностью обезопасите себя при пользовании радиоприемником. Если не удастся достать готовый грозовой переключатель, то его можно сделать самому. Для этого вырезают металлические полоски шириной 10 мм и делают из них 6 уголков с отверстиями диаметром 3 мм для крепления. Далее вырезают из металла две одинаковые пластинки размером 20×200 мм с зубцами. Нож переключателя представляет собой прямоугольную пластину 10×90 мм из листовой латуни толщиной 1 мм. На одном конце ножа закрепляют деревянную или пластмассовую ручку, а на другом — отверстие диаметром 3 мм. Собирают переключатель на панели размером 160×40 мм из дерева или пластмассы.
Только теперь, когда антенна, заземление и грозовой переключатель готовы, можно пользоваться внешней антенной для приема радиопередач промышленным или самодельным радиоприемником.
Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.
Конструкции радиоантенн для приема радиовещательных станций
Находясь вдали от передающих антенн радиовещательных станций, для увеличения дальнобойности приемника и улучшения приема, как правило, подключают к радиоприемникам наружную антенну, а иногда и заземление. Выбор типа антенны зависит от конкретных условий приема в данной местности. Установить антенну на открытой местности, на даче или в деревне не очень сложно. Сложнее это сделать в больших жилых домах, где нет места для проводки антенны. В любом случае, антенна должна быть как можно длиннее (минимум 5…Ю м). Ее надо вертикально или, в крайнем случае, наискось подвесить на открытом пространстве. Провод антенны должен находиться как можно дальше от стен здания, деревьев, столбов, проводов и т.д. От правильности сделанной антенны зависит качество и сила звука радиоприемника. Если в приемник от антенны будет приходить мало энергии, то он будет работать неудовлетворительно.
Форм антенн существует очень много, но наиболее распространенными, благодаря своей простоте, являются так называемые Г-образные и Т-образные. В зависимости от того, в каком месте антенны делается снижение провода, который соединяет горизонтальную часть антенны с приемником, антенна и получает свое название. Если антенна имеет снижение в начале горизонтальной части, напоминая своим видом букву «Г», то ее называют Г-образной (рис. 26.1). Если снижение сделано в ее средней части, то антенна Т-образная. Г-образная антенна чаще применяется в сельской местности, где нет сильных помех радиоприему (рис. 26.1).
Рис. 26.1. Конструкция Г-образной радиоантенны
Эта антенна хорошо работает с детекторным приемником. Т-образная антенна по качеству приема не уступает Г-образной. Она хорошо работает с детекторным приемником, если ее высота и длина такие как у Г-образной антенны. Горизонтальная часть антенны обычно делается из специального бронзового канатика, если его нет, то можно использовать любой провод диаметром 1,5…4 мм. Материал провода особого значения не имеет. Можно применить даже стальной провод, желательно, чтобы он был оцинкованный. Если провод имеет шелковую изоляцию или ей подобную, ее необходимо снять, так как она во время дождя намокнет и утяжелит антенну, что может привести к ее обрыву.
Горизонтальную часть антенны располагают на высоте не менее 2…3 метров от земли или крыши дома. Необходимо заметить, что при приеме на внешнюю антенну большое значение имеет высота антенны над землей. Чем выше будет подвешена антенна, тем лучше будет работать приемник. У Г-образной антенны горизонтальная и вертикальная (снижение) части должны быть выполнены из одного куска провода или канатика. В то время как у Т-образной антенны снижение обязательно припаивают. Горизонтальная часть антенны составляет обычно 15…20 м, в условиях сельской местности ее увеличивают до 40 м. Практически между антенной длинной 10 м и 30 м нет никакой разницы в силе принятых сигналов. Значительно более короткая антенна проигрывает в коэффициенте полезного действия. Более длинная антенна не примет больше станций, а лишь примет больше местных помех, т.е. помех, возникающих в районе от работы электрических установок. Горизонтальная часть антенны крепится на цепочке изоляторов. В цепочке должно быть не менее 2 изоляторов, обычно устанавливают по 3 изолятора с каждой стороны антенны. Делается это с целью избежать токов утечки между антенной и мачтами крепления. Изоляторы используют различного типа промышленного изготовления, обычно орешковые. Если нет орешковых роликов, то можно использовать обычные фарфоровые, которые используются для открытой комнатной электропроводки. В крайнем случае, можно изготовить антенные изоляторы из прямоугольных кусочков текстолита, гетинакса или дерева, размером 300×100 мм. Дерево должно быть твердой породы: дуб, бук или береза. После вырезки дощечек их необходимо проварить в парафине в течение 1 часа и только потом использовать как изоляторы.
Установка внешней антенны
Установку внешней антенны обычно начинают с выбора места. Антенна должна располагаться подальше (порядка 10 м) от высоковольтных линий электропередач, радиотрансляционных линий и других антенн. Один конец антенного провода крепится к цепочке изоляторов, которая, в свою очередь, прикрепляется стальной проволокой к деревянному шесту или высокому дереву. Другой конец антенны, который будет подключаться к приемнику в случае Г-образной антенны укрепляют на крыше дома аналогично первому. У Т-образной антенны конец закрепляют, предварительно припаяв снижение антенны в ее средней части. Место пайки необходимо обязательно защитить от воздействия внешней среды и покрыть влагозащитной краской или липкой изоляцией. С целью предотвращения обрыва горизонтального провода антенны при сильном ветре желательно один из ее концов крепить с помощью блока и груза. Подбирая массу груза, можно регулировать натяжение провода антенны. Если деревья, к которым крепится антенна, не очень высокие и необходимо увеличить высоту подвеса антенны, то на вершинах деревьев крепят деревянные шесты.
Снижение антенны вводят в помещение через предварительно сделанное отверстие в стене или оконной раме. В отверстие желательно вставить фарфоровую или резиновую трубку и уже через них вводить снижение антенны. Снижение подводится вертикально таким образом, чтобы оно не касалось стен и крыши. Провод снижения должен проходить на расстоянии 30 см от стены дома, чем дальше, тем лучше. С этой целью его прикрепляют к изолятору, находящемуся на специальной стойке, укрепленной на крыше.
В больших городах, где много различных промышленных помех, иногда устанавливают самую простую внешнюю антенну, вертикальную или штырьевую. Эта антенна подобна снижению антенны. Сделать такую антенну гораздо проще, чем вышеупомянутые. Вертикальная антенна дает меньшее напряжение сигнала, нежели Г- и Т-образные антенны и имеет коэффициент полезного действия до 75%. Такую антенну применяют только для ламповых и транзисторных приемников, у которых есть запас чувствительности. Детекторный приемник работает с такой антенной удовлетворительно в том случае, если она поднята на высоту более 20 метров. Конструктивно вертикальная антенна представляет собой металлический штырь длиной 2…6 м, закрепленный на изоляторе, установленном на высоком шесте. Иногда свободный конец штыря расщепляют на три части. Другой вариант конструктивного исполнения такой антенны представляет шест, к вершине которого крепится провод антенны через два изолятора. Вертикальная антенна работает лучше всего, если она настроена таким образом, что имеет длину /, равную / = 1/4, где / длина рабочей волны.
Известные типы антенн, метелки, ежи и т.д. по существу являются штырьевыми антеннами и своими формами и усложнениями не увеличивают коэффициент полезного действия. Штырьевую антенну желательно устанавливать как можно выше над землей. Нужно помнить, что железная крыша или заземленная труба представляют собой землю. Исходя из этого, установка антенны на пятиэтажном или семиэтажном доме мало скажется на коэффициенте полезного действия антенны.
Заземление
Кроме самой антенны и снижения, составной частью каждогс радиоприемника является заземление, которое как бы есть вторыіѵ полюсом антенного устройства. Надежное заземление особенно необходимо для радиоприемников с невысокой чувствительностью, например, детекторных. Заземление, к тому же защищает радиоприемник от ударов молнии в антенну. Заземление представляет собой закопанный в землю металлический лист с припаянным к нему проводником, который включается в гнездо «Земля» радиоприемника. Главным для заземления является то, чтобы земля, в которую закопан лист, была достаточно влажной, то есть была хорошим проводником. На даче или в сельской местности заземление можно сделать таким образом (рис. 26.2). Взять ненужный металлический предмет, например, оцинкованное ведро, корыто и т. д.
Рис. 26.2. Варианты устройства заземления
Главное, чтобьгон не был покрыт краской. К металлическому предмету припаивают железный или медный провод диаметром 3…4 мм и место пайки покрывают масляной краской. Выкопав яму глубиной 1…1,5 м, кладут в нее сделанную деталь, закапывают и плотно утрамбовывают землю. Для повышения качества заземления, в яму насыпают слой древесного угля. Древесный уголь легко втягивает воду и долго удерживает влажность, увеличивая тем самым электропроводность. Время от времени при сухой погоде необходимо поливать водой или еще лучше раствором поваренной соли (стакан соли на ведро воды) место расположения заземления. Если же поблизости есть колодец, то его можно использовать для установки заземления. Для этого на его дно опускают оцинкованный лист железа или оцинкованное ведро, с припаянным толстым медным проводом диаметром 1,5…2 мм, который будет использоваться для подключения к приемнику. Этот провод можно закопать в землю на небольшую глубину, чтобы удобно было его подвести к приемнику. Перед опусканием в колодец такой конструкции заземления, необходимо металлический лист и провод залудить (покрыть слоем олова). Это делается с це^ью предотвращения отравления воды.
Сделать качественное заземление в сельской местности как видим не проблема, в то время как в городе это не всегда удается. Чаще всего приходится мириться с несовершенством сделанного заземления. В городе лучше использовать в качестве заземления водопроводные трубы. Место на водопроводной трубе тщательно очищается от краски и ржавчины. Лучше поверхность зачистить до блеска, так как плохой контакт является источником помех. На подготовленное место крепят с помощью винта и гайки металлическую скобу, к которой и припаивают заземление. Для заземления можно использовать и трубы центрального отопления, но качество его в этом случае будет ниже. Нужно ПОМНИТЬ, что использовать в качестве заземления газовые трубы и телефонные кабели строго запрещается.
Рис. 26.3. Конструкция грозового переключателя
Заведенные в помещение снижение антенны и провод заземления подсоединяют к грозовому переключателю (рис. 26.3). Переключатель необходим для отключения антенны от приемника и переключения ее на заземление при приближении грозы, а также после окончания радиоприема. Лучше всего держать антенну заземленной и подключать ее только при радиоприеме. Заземленная антенна представляет собой хороший молниеотвод. Следуя этому правилу, вы полностью обезопасите себя при пользовании радиоприемником. Если не удастся достать готовый грозовой переключатель, то его можно сделать самому. Для этого вырезают металлические полоски шириной 10 мм и делают из них 6 уголков с отверстиями диаметром 3 мм для крепления. Далее вырезают из металла две одинаковые пластинки размером 20×200 мм с зубцами. Нож переключателя представляет собой прямоугольную пластину 10×90 мм из листовой латуни толщиной 1 мм. На одном конце ножа закрепляют деревянную или пластмассовую ручку, а на другом отверстие диаметром 3 мм. Собирают переключатель на панели размером 160×40 мм из дерева или пластмассы.
Только теперь, когда антенна, заземление и грозовой переключатель готовы, можно пользоваться внешней антенной для приема радиопередач промышленным или самодельным радиоприемником.
Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.
Доступные антенны диапазона 160 метров | RUQRZ.COM
Простая и эффективная антенна для диапазона 160 м — мечта почти каждого радиолюбителя, тем более, завзятого «охотника за DX». Как без больших технических и материальных затрат начать работать в этом диапазоне? Ведь диапазон 160 м предъявляет повышенные требования как к навыкам работы радиолюбителя в эфире, так и к конструкции антенн. Если антенны для 10, 15 или 20-метрового диапазона имеют малые габариты, то изготовить антенну на диапазон 160 м совсем непросто.
Имеется сотня-другая счастливых радиолюбителей, которые сумели установить полноразмерные вертикалы этого диапазона. Можно, конечно, в качестве 160-метровой антенны использовать 10—15-метровую металлическую мачту с направленными антеннами на коротковолновые ВЧ диапазоны, которые будут играть роль емкостной нагрузки. И вновь возникает вопрос: «А многие ли радиолюбители в состоянии позволить себе такую роскошь?».
В итоге, после длительных раздумий и сопутствующих сомнений, «среднестатистический» радиолюбитель все равно приходит к необходимости использовать проволочную антенну—наиболее адекватную конструкцию, которую можно реализовать на практике. Как правило, это полноразмерный 1/4 или 1/2 волновый излучатель, запитанный 50-омным коаксиальным кабелем. Если такая антенна правильно установлена и настроена в резонанс, то в выбранной полосе частот диапазона отсутствует необходимость в антенном тюнере или другом согласующем устройстве.
Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных конструкций антенн диапазона 160 м, целесообразно хотя бы коротко рассмотреть вопрос влияния высоты установки над землей на такие антенны. Если закрепить горизонтальный 160-метровый диполь на высоте 15м над землей, то он будет находиться на высоте менее 0,1 длины волны. Казалось бы, вполне достаточная высота. Однако, проведя аналогию с диполем диапазона 20 м, который при высоте подвеса 0,1 длины волны располагается всего в 2 м от земли (такое сравнение допустимо, т.к. обе антенны ведут себя почти одинаково), можно утверждать, что такая установка совершенно неэффективна. Обе антенны будут излучать радиоволны под большими углами к горизонту, почти в зенит, что делает их практически непригодными для дальних KB радиосвязей.
Низко установленный диполь хорош только для проведения ближних радиосвязей. Диполь 160-метрового диапазона, который излучает под небольшими углами к горизонту, должен располагаться на высоте более 40 м (0,25 длины волны) над землей. Однако возможности «среднестатистического радиолюбителя» чаще всего не позволяют использовать высоту более 20—30 м.
Оптимальный угол излучения антенны 160-метрового находится в пределах от 30 до 35°, хотя на более высокочастотных диапазонах он существенно ниже — 5—10°. Главным определяющим фактором для выбора оптимального угла излучения на определенных трассах является состояние ионосферы. Оно задает, в зависимости от направления на корреспондента, солнечного цикла, времени года и сответствующего времени суток, соответствующий оптимальный угол падения (входа) для радиоволны. Обусловленный этими факторами угол падения радиоволны подвергается постоянным изменениям, и этим объясняются факты кратковременного более лучшего приема DX-сигналов на низко висящую антенну по сравнению с антенной, имеющей низкий угол излучения. Такой феномен, однако, всегда проявляется только моментами и ничего не говорит о фактических соотношениях, т.е о том, что для проведения DX-радиосвязей антенна с низким углом излучения, конечно, предпочтительнее низковисящего диполя. Один из американских радиолюбителей когда-то очень верно подметил: «Оптимальный угол излучения сигнала определяется не радиоантенной, а ионосферой, расположенной существенно выше».
При рассмотрении конструкции любой антенны один из важных моментов — распределение тока в ней. Излучение электромагнитной энергии антенной происходит там, где течет ток. Причем чем ток сильнее, тем больше напряженность электромагнитного поля, а это значит, что чем выше располагаются токоведущие части антенны, тем лучше она, в конечном итоге, будет функционировать.
Если рассмотреть характеристику излучения горизонтального диполя, то можно видеть, что максимум излучения приходится на область, в которой антенна запитана. Внешние (концевые) части диполя электромагнитную энергию почти не излучают и требуются антенне, грубо говоря, для достижения резонанса. Этот факт можно использовать при конструировании 160-метровой антенны без заметных потерь своих позитивных излучающих свойств.
Вертикальный четвертьволновый излучатель, в принципе, является не чем иным, как «полудиполем», поэтому упомянутые свойства в полной мере относятся и к этой, очень полюбившейся многим радиолюбителям антенне. Здесь максимум излучения также располагается вблизи точки питания:
Резонансным диполем, который имеет достаточно низкий угол излучения, является антенна Inverted V:
Конструкция в форме перевернутой латинской буквы V нуждается только в одной опорной мачте. Оба проволочных излучателя располагаются под наклоном к земле и должны заканчиваться приблизительно в 3 м от нее, с тем чтобы исключить прикосновение к ним, т.к. при работающем передатчике на концах излучателей присутствует высокое ВЧ напряжение.
Угол между излучателями — не менее 60°, общая длина обоих излучателей для центральной частоты 1,85 МГц — 76,7 м, для центральной частоты 1,9 МГц — 74,68 м.
Как известно, высоко установленный горизонтальный диполь имеет входное сопротивление 72 Ом, но оно уменьшается тем сильнее, чем ближе к поверхности земли располагается антенна. Поэтому, согласно опытным данным, полное сопротивление антенны Inverted V составляет около 50 Ом, и такую антенну можно запитать 50-омным коаксиальным кабелем через 1:1 симметрирующее устройство (балун).
Во многих публикациях, посвященных антенне Inverted V, утверждается, что она успешно работает без симметрирующего устройства и может быть запитана 50-омным кабелем напрямую. Однако на практике такое упрощение часто приводит к появлению тока на внешней стороне оплетки кабеля, и он становится ненужной составной частью антенной системы. Антенна Inverted V является абсолютно симметричной, поэтому при ее питании коаксиальным кабелем настоятельно рекомендуется применять симметрирующее устройство.
Ранее уже указывалось, что максимум излучения антенны приходится на те места, в которых протекает большой ток. У одних антенн (например, у четвертьволнового вертикала) — это нижняя часть, т.е. непосредственно у точки питания. В верхней части антенны ток слабее, и поэтому эта часть антенны не играет большой роли в излучении. Если изготовить верхнюю часть антенны из проволоки и разместить ее горизонтально, то излучающие свойства антенны существенно не ухудшатся:
Такая антенна получила название Inverted L (в русскоязычной литературе широко применяется другое название — Г-образная антенна). Антенна Inverted L излучает преимущественно под низкими углами к горизонту. Для этой антенны справедливо правило: «Чем выше вертикальная часть антенны, тем лучшими являются ее DX-свойства». Поэтому следует всегда стремиться вертикальную часть антенны размещать как можно выше. Ориентировочная полная длина такой антенны составляет 39 м.
Если на местности имеются высокие деревья, то их можно использовать при установке антенны Inverted L. Кроме того, современные фибергласовые шесты — весьма подходящий опорный материал для такой антенны.
Для антенны Inverted L, как и для любого другого четвертьволнового излучателя, обязательно требуются противовесы длиной 38—41 м — в зависимости от частоты настройки антенны и условий размещения противовесов. Если они закопаны в землю, то чем больше противовесов, тем лучше. А вот число противовесов, изолированных от земли (а тем более, располагающихся над ней), может быть значительно меньше—двух-четырех проводов будет вполне достаточно.
Несколько улучшить работу системы противовесов может металлический прут (прутья), закопанный(ые) в землю на глубину 2—3 м.
Полное сопротивление этой антенной системы в идеальных условиях составляет 38 Ом. В действительности оно несколько выше, поэтому имеется возможность запитать антенну Inverted L 50-омным коаксиальным кабелем.
Если увеличить длину четвертьволнового вертикала или антенны Inverted L до 50 м, то тем самым увеличится ее активное сопротивление в точке питания (примерно до 50 Ом). Правда, это приведет к тому, что антенна перестанет быть резонансной, и реактивная составляющая полного входного импеданса будет иметь индуктивный характер. Для компенсации этой реактивности достаточно установить в точке питания конденсатор переменной емкости с максимальной емкостью около 500—600 пФ. Здесь вполне подойдет даже конденсатор от старых ламповых приемников, который может не иметь большой диэлектрической прочности, т.к. он служит для электрического укорочения антенны, чтобы получить резонанс системы в диапазоне 160 м. Подстройкой емкости конденсатора переменной емкости антенну настраивают в резонанс в выбранном участке диапазона.
Еще одной популярной антенной диапазона 160 м является Sloper «слопер». Название «слопер» (от англ. slope — наклон) характеризует как форму установки антенны (под наклоном к земле), так и вид ее излучения (под наклоном к горизонту). На низкочастотных KB диапазонах слопер представляет, собой эффективную, относительно малогабаритную DX-антенну, которая успешно используется многими радиолюбителями. Токоведущая часть системы находится высоко и удалена от мешающих объектов на земле, а поляризация излучения — преимущественно вертикальная.
Следует различать четвертьволновый:
и полуволновый слопер:
Для установки любой из этих антенн достаточно одной мачты. При этом нижний конец антенны, по требованиям техники безопасности, должен заканчиваться на высоте 2—3 м над землей.
В направлении натянутого провода слопер имеет небольшое усиление (по некоторым данным оно составляет 2—3 дБ), в то время как с тыльной стороны наблюдается ослабление сигнала. Следовательно, рекомендуется устанавливать слопер в предпочтительном направлении.
Четвертьволновый слопер (рис.выше) имеет длину около 40 м (38,51 м для частоты 1,85 МГц, 37,5 м — для 1,9 МГц). Заземленная мачта играет роль противовеса. Такая антенна запитывается 50-омным коаксиальным кабелем. Внутренний проводник кабеля соединяется с проволочным излучателем, а оплетка кабеля — с мачтой.
Согласно опытным данным, настройка четвертьволнового слопера не так уж и проста. Нередко, чтобы настроить систему на требуемую частоту и добиться полного входного сопротивления около 50 Ом, требуются основательные затраты времени и сил. Дело в том, что резонанс антенны зависит от размеров мачты, проводимости почвы, длины излучателя, угла его наклона к земле и т.д. Исходя из этого, угол наклона излучателя и его высота над землей являются решающими факторами при формировании полного входного сопротивления антенны.
Многие четвертьволновые слоперы начинают работать сразу после установки, так что не стоит бояться браться за изготовление этой антенны. Следует помнить, что она изготавливается для долговременной эксплуатации, и, однажды ее настроив, потом можно наслаждаться ее работой.
Полуволновой слопер (рис. выше) фактически является классическим полуволновым диполем, установленном под наклоном к земле. Такая антенна выгодно отличается от четвертьволного слопера стабильно предсказуемыми параметрами, поэтому кропотливая настройка, как это имеет место с четвертьволновым слопером, не требуется.
Общая длина полуволного слопера составляет около 77 м для частоты 1,85 МГц (75 м — для частоты 1,9 МГц).
В полуволновом слопере осознанно отказываются от применения симметрирующего устройства, т.к. оно, скорее всего, нивелировало бы позитивные свойства этой антенны. Дело в том, что при несимметричном питании диаграмма направленности диполя слегка «косит», характеристика излучения искажается в направлении «горячего» плеча, которое соединено с внутренним проводником коаксиального кабеля. Этот эффект можно использовать для дополнительного «прижима» излучения к земле.
Еще одним преимуществом полуволнового слопера является то, что его можно оптимально «подогнать» к имеющимся местным условиям. Для этого «холодный» конец антенны пускают через направляющий ролик и натягивают вертикально вниз (обычно на расстоянии 1—2 м от здания или мачты):
Ролик закрепляют на самой высокой точке. Тем самым, можно менять длину антенны и оптимально «вписать» ее в местные условия.
При установке описанных антенн следует иметь в виду, что очень редко антенна резонирует на расчетной частоте, поэтому, как правило, антенна нуждается в точной настройке. В этой связи полезно знать, что длину четвертьволного излучателя следует изменить на 208 см, чтобы достичь сдвига резонанса на 100 кГц. В полуволновом диполе для этого потребуется изменить длину на 416 см, а в антенне Delta Loop — на 832 см.
Что еще почитать по теме:
U-образная антенна диапазона 160 метров | RUQRZ.COM
В поисках способа увеличить полосу пропускания проволочных антенн нашел на полках старую-престарую книгу «The ARRL Antenna Anthology» под редакцией M.Andedrson WB1FSB. С народной мудростью о том, что новое — это хорошо забытое старое никто не спорит. Тем более было интересно посмотреть что считалось прогрессивными идеями почти 40 лет назад: книга 1978 года. Два варианта исполнения, предложенные в этой книге, различаются разве что только схемой подключения фидера. Перевёрнутая U — это гибрид П-образного штыря и петлевого вибратора в зависимости от проводящих свойств земли, соответственно ожидается достаточно широкий диапазон входных сопротивлений.
В варианте K8CRJ выполнено индуктивное согласование, позволяющее согласовывать сопротивления фидера и антенны. K8RRH Обе индуктивности одинаковы и имеют по 10 витков диаметром 80 мм медного провода.
В варианте K8RRH всё гораздо проще. Конструкция ясна из рисунка и рассчитана на тех, у кого есть две высокие точки подвеса, но мало территории. Соответственно эта же проблема становится перед радиолюбителем при развёртывании противовесов. Они должны быть четвертьволновыми и располагаться по возможности прямолинейно и под прямыми углами. На практике это редко бывает выполнимо. Поэтому можно рекомендовать способ «выкладывания» лабиринтов из противовесов так как делают бедные на приусадебные площади. Прямого упоминания о достижения значений SWR нет, сказано только что антенны позволяют успешно работать в диапазоне 1800-2000 кГц с приемлемым уровнем согласования.
В варианте K8CRJ вериться легко, а вот с версией K8RRH не всё так однозначно. Прямое включение фидера, так как на рисунке из книги, обязательно потребует подстройки длины верхней части. Оно понадобиться в любом случае, потому что «угадать» резонансную длину при таких размерах и такой полосе пропускания будет трудно. Но даже после того, как полотно будет настроено в резонанс, дополнительные меры скорее всего всё равно понадобятся.
Этот вариант согласования почти всегда даёт исключительно хороший результат. Для еще более экономных радиолюбителей есть вариант вообще без конденсатора. Но при этом вертикальный проводник может оказаться слишком длинным по конструктивным соображениям (его придётся закреплять на фиксированном расстоянии от полотна самой антенны, плюс значения КСВ равное 1 получить скорее всего не удастся.
В любом случае эти хорошие предложения достойны того, чтобы с ними ознакомиться. Эффективность антенны в основном зависит от длины верхней горизонтальной части. Чем она длиннее, тем больше КПД антенны.
Но самые интересные свойства этой антенны — теоретически более низкий уровень локальных помех за счёт двух вертикальных участков токи в которых текут в противофазе. То есть ЭДС локальных электрических помех самоуничтожаются. Конечно расстояния между ними до полуволны (180 градусов) не дотягивает, но эффект однозначно должен быть.