J антенны расчет – Двухдиапазонная J-антенна на высокочастотные KB диапазоны | RUQRZ.COM

Расчёт J-антенны. Калькулятор для расчёта антенны. — HelpSet.ru

Собственно сделал J-антенну за 2-3 часа. Были подручные материалы: хлам проводов, гофра, паяльник, припои, пластмассовая водопроводная трубка, колпачёк от зубной пасты, герметик, изолента, провлока, инструменты. Ещё докупил кабель SAT50 с фольгой от спутниковых тарелок (30м=900руб и 10 осталось:) ) и разъёмы PL-УГОЛPL-SMA (мама) (3шт=450руб). Сама антенна из толстой медной проволоки — растянута как U или J «на шаблоне» на сотовом поликарбонате в пазах, который вставлен в трубку. После спайки всё прокрасил НЦ-лаком (от старой машины, закрашивал сколы). И всё это в гофре и в гофре. Залито силиконом и клеем и жвачкой, изолентой. Больше ни каких вложений!!! Трудности были, скажем так «руки-ноги«: Получение разрешения ДЕЗа (3 часа=3инстанции) до получения ключей от крыши и собственно монтаж антенны «на» и «под» крышей (1час) — там не развернёшься, да и приходилось туда-сюда бегать. Кабель в гофре и убран в мачту под крышу. Т.е. никому не мешает! Итог: через 7 часов и я уже мог разговаривать. Собственно, сам калькулятор. ВНИМАНИЕ: В калькуляторе расчёт — начала частоты диапазона по КСВ<=1,5. (Если вы будете работать ВЫШЕ РАССЧЁТА на +5…+15MHz то, КСВ=1, проверено, станция холодная)

И 1Вт на передачу хватает «открыть» репитер (и не один!) на 5 модуляция 9 несущая. Антенна получилась супер! Компактная, водо, снего и птице защищённая, выдержала дождик и грозу. Не даром я не выкидывал всякий хлам в виде пластмассочек и феничек (пригодится в хозяйстве и пригодилось. А жена на меня смотрела квадратными глазами — зачем я всякий мусор собираю, колпачки от паст и прочее 🙂 ) — они все ушли на постройку антенны (всё что «под рукой» было)! Ниже, приведены фотки, сборки и установки антенны на крышу. Теперь в планах поиграться, подумать и сделать home-радиосоту типа транка, что бы можно было звонить через станцию и принимать звонки и плюс как ретранслятор её использовать — но это совсем другая история.

Здесь был: 3a13656 МСК. (Спасибо: «Московскому Автоканалу» и UA6HJQ за калькулятор Японской J-антенны)

Posted Under


Расчет элементов J-образной антенны — Антенны КВ

Особенно простой способ питания полуволновой вертикальной антенны заключается в том, что к высокоомному нижнему концу излучателя подключается замкнутая четвертьволновая линия «B» и по ее длине ищется сопротивление, соответствующее волновому сопротивлению кабеля питания. Так как по длине L/4 линии сопротивление изменяется от десятков тысяч ом в точке нижнего конца излучателя (максимум напряжения) до нуля в точке замыкания согласующей линии (минимум напряжения), то, таким образом, можно согласовать с антенной коаксиальный кабель и ленточный кабель УКВ с любым волновым сопротивлением, а также двухпроводную линию питания с воздушной изоляцией и волновым сопротивлением 600 Ом. 
 

Преимуществом такого способа питания антенны является то, что нижний замкнутый конец L/4 согласующей линии «B» может быть заземлен и, кроме того, антенна может служить одновременно хорошим молниеотводом. 

Оптимальное согласование линии питания с антенной (размер «С») ищется следующим образом: к излучателю (в районе верхней точки согласующего шлейфа) подключается неоновая лампочка и точка подключения кабеля питания перемещается до тех пор, пока не наступает наиболее яркое свечение лампочки. 

Рекомендуется четвертьволновую согласующую линию «B» делать несколько длиннее расчетной длины и использовать подвижный замыкающий мостик. Затем антенну возбуждают с помощью расположенной поблизости вспомогательной антенны, подключенной к передатчику. При этом к четвертьволновой линии не подключают линии питания и, меняя расположение замыкающей перемычки, добиваются максимального свечения неоновой лампочки, включенной в точке соединения нижнего конца излучателя с четвертьволновой согласующей линией. Таким образом, излучатель и согласующая линия оказываются настроенными в резонанс с рабочей частотой. Затем вспомогательную антенну отключают от передатчика и вертикальный излучатель подключают к линии питания, согласование которой осуществляется описанным выше способом. Настроенный таким образом излучатель является прекрасной антенной для установления дальних связей. Антенна имеет круговую диаграмму направленности при условии, что она монтируется на достаточно большой высоте. 

Литература: К.Ротхаммель. Антенны. М.Энергия. 1979г.

Н. Большаков (RA3TOX)
источник: www.cqham.ru


Поделитесь записью в своих социальных сетях!

При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!


инструкции по созданию варианта J и Франклина

Поговорим о двух разновидностях антенн. Обе состоят в некоем родстве, авторы сочли логичным обсудить конструкции в одном обзоре. Речь пойдет о j-pole и антенне Франклина. Рассмотрим внешний вид, предпосылки для выбора, нюансы реализации предпочтенной концепции. Разберёмся, как сделать антенну, постараемся преподнести материал, собранный из многочисленных источников, с комментариями.

J-антенна

Уже писали про упомянутые разновидности антенн. J – исторический предок Франклина, хотя дату изобретения в точности источники не приводят. Указанный тип антенны изобретен немцами – не исключено, фашистами. Известно, что нынешнюю форму конструкция приобрела в 1943 году, изначально создавалась для военных дирижаблей. Именовалась Zeppelin. J – сокращение от длинного слова. Кстати, российским читателям со специализированных форумов, факт генезиса аббревиатуры прекрасно известен, знатоки называют J-антенны дирижаблями.

J-антенна

J-антенна

Смысл устройства: в нижней части вибратора длиною 5/8 волны (точный расчет смотрите ниже) идет согласующая линия. Распределение токов по J-антенне таково, что сопротивление меняется от:

  • десятков тысяч Ом в верхней части, где разрыв;
  • до нуля в нижней части, где линия замыкается на вибратор.

За счет перемены создаются предпосылки для достижения точного согласования. Если для распространенных среди обывателей антенн приходится изготавливать четвертьволновые трансформаторы, то J соединится со шлейфом напрямую – с навыками настройки изделия. Люди опытные говорят, что лучше пользоваться КСВ-метром, как делают радиоинженеры. Ротхаммель упоминает об использовании для аналогичных целей низковольтного светодиода либо лампочки. Указанное устройство подключается параллельно ненагруженному шлейфу. В идеальной точке подключения свечение ярче, нежели в прочих местах.

До согласования антенну следует возбудить произвольным передатчиком через эфир. Напоминаем, что в радиовещании принята вертикальная поляризация, антенну располагайте должным образом (отвесно). Для согласования достаточен короткий отрезок шлейфа в пределах метра, на конец которого уже подключайте лампочку. Смотрится логично, но Ротхаммель тоже умный малый, не беремся перечить.

Настройка J-антенны ведется сравнительно простым образом, согласно указанным постулатам Ротхаммеля.

Поговорим о внешнем виде антенны и параметрах. Представьте букву U с прямыми углами либо перевернутую букву П. Высота составляет 21502/f см, где f – частота в МГц. Для 300 МГц получается 72 см. Теперь одну ножку срежем до длины 7132/f см, получается примерно четверть волны. Антенна готова. Осталось правильно запитать кабелем. На 671/f см от верхней грани нижней горизонтальной перемычки припаиваем кабель питания жилой на вибратор, экраном на четвертьволновый отрезок. Про выбор места говорили ранее. Каково сопротивление для указанных условий?

J-антенна разработана для связи, поляризация вертикальная. Следовательно, шлейф имеет сопротивление 50 Ом. Получается, что для телевизора антенну следует развернуть горизонтально, пайку вести чуть выше. Как искать точное место стыковки, уже обсудили. Теперь о конструкции.

Оба штыря делаются по традиции из медной трубки. Расстояние в 640/f см дается между ближайшими гранями. Измерения ведите штангенциркулем. Материал для изготовления антенны собственноручно: трубки из тормозной системы авто, старые кондиционеры и холодильники и проч. Допустимо вести пайку, обжимать муфтами, гнуть, паять. Обратите внимание на два момента:

Самодельная антенна J

Самодельная антенна J

  1. Не всегда J-антенна работает в точности, как задумано. Порой хочется чуть изменить частоту. Это актуально для каналов WiFi модемов и роутеров. Для этого франкоязычный канадец с индийскими корнями Питю Наги предлагает каждый из двух штырей оборудовать подстроечными элементами. Что касается короткой линии, на вершине трубки монтируется гайка, куда вкручивается стопорный болт. От силы вкручивания элемента зависят характеристики антенны. На конце вибратора гайка ставится в стенку трубки. Из окончания вытягивается изрядный кусок стальной упругой проволоки. Этим изменяется частота. В месте стыковки проволоки (наподобие телескопической конструкции) возникает отражение сигнала. Потому трубку разорвем небольшим отрезком плотного пластика, оборванные концы соединим линией из прежней трубки половины длины волны. Получится согласующее устройство, своеобразный мостик к антенне Франклина.
  2. У J-антенны несомненный плюс, помимо указанных для работы на крыше дома. Нижнюю часть заземлите, получится отличный громоотвод. Это не влияет на работу оборудования, зато защитит домашний приемник от грозы. Ловлю каналов возможно не прерывать на время непогоды.
  3. Учтите, что медь в условиях попадания влаги агрессивна по отношению к прочим металлам. Возникнет электрохимическая коррозия. Только оцинкованная сталь противостоит медному натиску. Возьмите на заметку при выборе крепежа.
Мульти антенна

Мульти антенна

Сделать антенну самостоятельно по указанной схеме сумеет большинство читателей, согласование ведется относительно простыми методами. Остался вопрос с толщиной трубки, но он не акцентируется в литературе, а подстроечные элементы помогут получить максимальный эффект. Разумеется, нужен сильный источник волны, чтобы провести согласования. Причём не получится использовать вольтметр вместо лампочки, частота относительно высокая. Полагаем, что истинные радиолюбители соберут подстроечный прибор собственными руками из усилителя, выпрямителя и любого индикатора, включая китайские мультиметры.

Усиление J-антенны лучше полуволнового вибратора, по утверждениям очевидцев.

Антенна Франклина

Франклин работал на Маркони, не был президентом США. Однако изобретений в начале 20-го века выдал немало. Среди прочего – подстроечный конденсатор. В 1924 году изобрел знаменитую антенну, по которой сегодня строятся китайские штыри для WiFi. Отличие: равноплечая конструкция лишилась одной половины, а согласующие шлейфы загнулись в катушки. Подобную конструирует ZikValera в выложенном видео. Пример расчета приведен в первом томе Ротхаммеля на странице 232.

Антенна Франклина

Антенна Франклина

Представьте волновой вибратор, с концами, увенчанными двумя согласующими шлейфами, каждый по половине волны. Устройство оканчивается еще одним разорванным вибратором, с плечами, в сумме равными длине волны. В результате получается антенна Франклина, сигнал с устройства снимается по центральной линии, а сопротивление излучения зависит от точки входа шлейфа. Для понимания привели скромный рисунок, где показана антенна Франклина.

Полагаем, что из указанного изображения уже понятно, как согнуть из проволоки нужную форму. Размеры велики, целесообразно антенны Франклина использовать в диапазоне ДМВ и выше, хотя в сети полно конструкций на гораздо более низкие частоты. Приготовьтесь отрядить специальный столб во дворе под конструкцию, либо создать распорки приличной длины на крыше.

У антенны Франклина хорошее усиление (благо, размер немалый) 3,2 дБ. Для указанной на рисунке конструкции в точке подвода шлейфа посередине сопротивление излучения составит 300 Ом. Если добавить по вибратору с каждой стороны, станет 500 Ом. Усиление превысит 5 дБ. Добавим, что ширина линии согласования некритична. К примеру, 7 мм на длине волны 32 см.

Отметим два недостатка конструкции:

  1. Питание нужно вести в идеале двухпроводной линией, хотя любители паяют кабель, как показано на рисунке. Никто не жалуется.
  2. Начиная делать антенну собственноручно, убедитесь, что сумеете точно выравнять плечи. Они лежат чётко по одной линии, согласующие участки возможно чуть гнуть (китайцы вообще делают катушки, учитывая индуктивность при изготовлении антенны).

Расчет антенны Франклина не считается простым делом, в исходном виде не всегда получается использовать указанный тип устройств. Рекомендуется копировать китайские модели, измерить которые поможет штангенциркуль. В этом случае самодельная антенна гарантированно показывает хорошие характеристики. Даже на форумах коллинеарные линии не изучены толком. Это явно не лучший путь сделать простую антенну.

Полуволновые антенны с резонаторным питанием

Григоров Игорь Николаевич, а/я 68, 308015, Белгород РОССИЯ Включите javascript, чтобы увидеть email
Включите javascript, чтобы увидеть email rk3zk (at) antennex.com

Радиолюбители широко используют для работы на УКВ полуволновую антенну с резонаторным питанием. Согласование высокого входного сопротивления полуволнового излучателя с относительно низким волновым сопротивлением коаксиального кабеля осуществляется с помощью четвертьволнового резонатора. Резонатор имеет высокое выходное сопротивление на своем конце, которое зависит от конструкции резонатора, и нагрузки на его конце. Вдоль резонатора сопротивление уменьшается по синусоидальному закону, от максимального на его конце, до нуля на дне резонатора. Это позволяет использовать для питания полуволновой антенны, подключенной к концу четвертьволнового резонатора коаксиальный кабель любого волнового сопротивления.

Четвертьволновый резонатор, обеспечивающий согласование полуволновой антенны с коаксиальным кабелем часто выполняется из двухпроводной линии. Такое построение упрощает конструкцию антенны и облегчает ее наладку. Полуволновая антенна с резонаторным питанием по своему виду напоминает латинскую букву «J». Вследствие этого в различной радиолюбительской литературе эту антенну часто называют «J-антенна».

Необходимо отметить, что «J» антенна появилась в мире в середине двадцатых годов двадцатого века. Первоначально она использовалась для работы на коротких волнах. Примерно до 50 годов, J-антенна еще использовалась в профессиональной радиосвязи. В наше время эта антенна используется только радиолюбителями. Радиолюбители разработали множество различных конструкций «J» антенны, которые могут быть использованы как для полевой работы, так и для стационарных антенн. В этой главе мы рассмотрим наиболее используемые радиолюбителями «J» антенны.

Простая J-антенна

Простая J-антенна с непосредственным подключением коаксиального кабеля к четвертьволновому резонатору показана на рис. 1. Как известно, классическая J — антенна имеет длину излучающей части «А» равную L/2. Эта часть, представляет собой полуволновой вибратор. Входное сопротивление полуволнового вибратора с любого его конца высокое, и в зависимости от практической конструкции излучателя, может составить около тысячи ом в диапазоне 145 МГц. Для питания J-антенны используют подключение коаксиального кабеля к части четвертьволнового резонатора «В».

Рисунок 1. J-антенна с непосредственным подключением коаксиального кабеля к четвертьволновому резонатору

Это наиболее распространенный способ питания J-антенны. Он часто используется при построении стационарных J-антенн выполненных из толстого провода. На конце коаксиального кабеля должен быть установлен высокочастотный дроссель. Это необходимо для предотвращения излучения оплетки коаксиального кабеля, и для устранения влияния оплетки коаксиального кабеля на работу четвертьволнового резонатора.. Высокочастотный дроссель для диапазона 145 МГц может быть выполнен в виде катушки из коаксиального кабеля, содержащей 10 -15 витков, намотанных на каркасе диаметром 20-50 мм, как показано на рис. 2. В настоящее время радиолюбители предпочитают использовать в качестве высокочастотного дросселя 10-20 ферритовых колец, надетых на коаксиальный кабель в месте питания J-антенны, как это показано на рис. 3. Магнитная проницаемость этих ферритовых колец некритична.

Рисунок 2. Простой ВЧ — дроссель Рисунок 3. ВЧ — дроссель на основе ферритовых колец

Подключение коаксиального кабеля к антенне во время настройки можно довольно просто произвести с помощью “крокодилов” , как это показано на рис. 4, и найти оптимальные точки подключения коаксиального кабеля.

Рисунок 4. Определение точек подключения коаксиального кабеля

Но на самом деле не все так просто! Радиолюбители, которые выполняли J — антенны, знают, сколько труда и времени требует определение точки подключения коаксиального кабеля к резонатору. Кажется, что антенна уже настроена, и сдвиг точки подключения кабеля должен привести к улучшению КСВ антенны, а на практике происходит обратное!

Подключение коаксиального кабеля к четвертьволновому резонатору расстраивает последний относительно его первоначальной или расчетной частоты настройки. Это уменьшает эффективность работы «J»-антенны, приводит к увеличению КСВ в фидере питания. Для устранения этого явления необходимо проводить подстройку четвертьволнового резонатора в резонанс на окончательном этапе настройки антенны. На практике это вызывает определенные затруднения. В итоге, часто J –антенна имеет КСВ в фидере питания в пределах 1,5:1, хотя, при тщательной настройке этой антенной системы, реально достижим КСВ в фидере питания антенны 1,1:1.

На конце J — антенны, даже при мощности радиостанции 0,5 ватта, будет высокое напряжение, достаточное, чтобы вызвать ожог, поэтому необходимо принять меры по предотвращению случайного касания к концу антенны. Можно использовать J — антенны длиной кратной L/2, L, 1,5L, 2L. При экспериментальной проверке оказалось, что применение антенны длиной ? увеличивает силу сигнала по сравнению с полуволновой J-антенной на 1,5 дБ, а при использовании антенны длиной 1,5L сила сигнала выросла чуть более 2 дБ по сравнению с полуволновой антенной. В табл. 1 приведены длины вибратора для выполнения J- антенны длиной L/2, L, 1,5L, 2L.

Таблица 1. Длины вибратора J — антенны длиной L/2, L, 1,5L, 2L
L/2 L L(1,5)
1050 мм 2080 мм 3120 мм

J — антенна может работать на третьей гармонике, т.е. антенна, настроенная для работы в диапазоне 145 МГц будет работать на диапазоне 430 МГц. Это делает ее незаменимой при работе «cross band», например, через репитеры или радиолюбительский спутник.

Направленная J-антенна

На основе J-антенн можно строить направленные антенны. В этом случае рефлектор и директор размещают около J-антенны , как это показано на рис. 5 на традиционном для них расстоянии. В зависимости от длины полотна активной части J — антенны можно использовать полуволновые или волновые рефлектор и директор. Определение точек питания четвертьволнового резонатора для направленной J-антенны аналогично как для простой J-антенны. На конце коаксиального кабеля необходимо использовать высокочастотный дроссель.

Рисунок 5. Направленная J-антенна Полевая J-антенна с комбинированным питанием

При использовании переносной радиостанции из удаленных мест, той укороченной антенны, которая идет в комплекте с радиостанцией, часто недостаточно эффективной для работы. В этом случае совместно с радиостанцией будет успешно работать полуволновая антенна, которая не требует «земли» для своей работы и имеет усиление значительнее большее (до 10 дБ) по сравнению с короткой «резинкой». Полевая антенна, используемая совместно с переносной УКВ радиостанцией, должна легко устанавливаться, легко переноситься, не требовать дополнительной настройки в полевых условиях работы.

Такая J — антенна может быть выполнена из пластикового ленточного кабеля волновым сопротивлением 450 Ом. «Земля» четвертьволнового резонатора припаяна к «земле» антенного разъема. Подключение выхода передатчика сопротивлением 50 Ом к четвертьволновому резонатору выполнено на расстоянии 67 мм от «земли» разъема. Нерабочая жила из ленточного кабеля вытаскивается, в вершине кабеля делается отверстие, через которое привязывается леска. С помощью этой лески антенна может быть растянута в пространстве, подвешена к ветке, к карнизу и т.д. Схема переносной J — антенны из ленточного кабеля показана на рис. 6. При переноске J — антенна может быть свернута, и просто спрятана в карман.

Рисунок 6. Переносная J — антенна из ленточного кабеля

J -антенна при изготовлении ее точно по размерам не требует наладки, и эффективно работает в УКВ диапазоне 145 МГц с низким КСВ. J — антенну возможно подключать к трансиверу через коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. Связь выхода передатчика с четвертьволновым резонатором в этой антенне комбинированная. Она осуществляется как через магнитное поле петли, так и через подключение к части резонатора.

При ее практическом выполнении антенны желательно использовать двухпроводную ленточную линию волновым сопротивлением 450 Ом. При использовании линии с другим волновым сопротивлением возможно придется изменить точку подключения петли связи к четвертьволновому резонатору. В настоящее время в специализированных магазинах можно приобрести двухпроводные линии передачи с любым стандартным волновым сопротивлением.

Для изготовления J -антенны можно использовать самодельную открытую линию. В этом случае соотношение между расстоянием относительно ее проводником и диаметром проводов, составляющих линию должно быть равно 20 (рис. 7). При использовании самодельной открытой линии без пластиковой изоляции длина четвертьволнового резонатора должна составлять 48 см.

Рисунок 7. Двухпроводная линия передачи

Следует отметить, когда J -антенна выполняется из двухпроводной линии передачи в пластиковой изоляции, то четвертьволновый резонатор должен иметь длину L/4 с учетом коэффициента укорочения в линии, а вибратор должен иметь L/2 (L и т.д.) в свободном пространстве. Недопустимо оставлять вторую жилу кабеля свободной около основного полотна антенны, ее всегда необходимо удалять. В противном случае эффективность работы антенны уменьшится. Возможно параллельное соединение проводников линии J-антенны для выполнения вибратора как это показано на рис. 8. В этом случае полоса пропускания антенны немного расширится. Это упростит настройку антенны.

Рисунок 8. Параллельное соединение проводников линии J-антенны

J-антенна на основе ленточного кабеля является одной из самых простых в выполнении и эксплуатации. Эта антенна позволят работать радиолюбителям из альтернативного QTH, при использовании переносных радиостанций.

Ленточные J — антенны

Мной была выполнена экспериментальная J -антенна из алюминиевой фольги используемой для пищевых продуктов. Эта антенна показала себя эффективной в работе и несложной в настройке. Это позволяет рекомендовать к повторению конструкцию ленточной J – антенны. Описанию ленточной J – антенны будет посвящен следующий параграф.

Ленточная J -антенна была выполнена по размерам, приведенным на рис. 9. На широкую фольгу, предназначенную для приготовления пищи, заранее была наклеена липкая лента типа “Скотч”. Затем при помощи ножниц была вырезана антенна в соответствии с размерами, показанными на рис. 9. После этого полотно антенны было еще раз укреплено лентой типа “Скотч”.

Рисунок 9. Ленточная J — антенна

Секция “А” этой антенны, длиной равной 1 метр, представляет собой излучатель антенны. Четвертьволновой резонатор, выполненный на секции «В», изначально был взят с резонансной частотой немного большей необходимой. Это было сделано для того, чтобы впоследствии была возможность осуществить его настройку с помощью емкостной пластины. Часть «С», длиной равной 1 метр, представляет собой «землю» ленточной J — антенны. Хотя, теоретически, J — антенна вполне может работать без части «С», следовательно, без «земли», но ее наличие улучшает работу антенны. Изменение длины части «С» в процессе настройки позволяет в небольших пределах регулировать значение КСВ и в конечном итоге достигнуть малого значения КСВ в фидере питания антенны.

Как известно, для точного выполнения частей антенны “А”, “В”, “С”, необходимо знать их коэффициент укорочения. Во всех книгах по антеннам, которые были у меня, коэффициент укорочения проводников антенны был приведен только для цилиндрического проводника. Ленточная антенна является плоской антенной, поэтому к ней неприменим коэффициент укорочения для цилиндрических антенн. Также зависит коэффициент укорочения проводников антенны от места расположения антенны, от влияния на нее посторонних проводящих предметов. Мной был принят коэффициент укорочения ленточной антенны первоначально равный 1. Поскольку ленточная антенна располагается в легко доступном месте, ее подстройка осуществляется очень просто, обрезанием части фольги вибратора. Следовательно, нет необходимости выполнять антенну точной длины с учетом коэффициента укорочения.

При определении точек питания ленточной J – антенны я сначала пытался идти традиционным путем ее настройки, подключая коаксиальный кабель к четвертьволновому резонатору с помощью широких «крокодилов». Но через некоторое время экспериментов четвертьволновой резонатор антенны был окончательно испорчен «крокодилами», которые действительно «покусали» фольгу. Стоит в связи с этим заметить, что большие проблемы составляет и пайка алюминиевой фольги, которая понадобилась бы впоследствии для подключения коаксиального кабеля к четвертьволновому резонатору.

Через некоторое время я оставил попытки непосредственного подключения коаксиального кабеля к резонатору и решил применить индуктивную связь коаксиального кабеля с резонатором. Действительно, во многих частотно — разделительных УКВ — фильтрах резонаторного типа, установленных в промышленных УКВ – ретрансляторах, используется индуктивная связь с резонаторами. Почему бы и для ленточной J -антенны не применить ее!

Мной был проведен ряд экспериментов по нахождению оптимальных размеров петли связи коаксиального кабеля с четвертьволновым резонатором. Описание их проведения заняло бы большой объем, поэтому я привожу на рис. 10 готовую конструкцию петли связи. На коаксиальный кабель были надеты 10 ферритовых колец, которые представляли собой высокочастотный дроссель. Этот дроссель препятствует изучению оплетки коаксиального кабеля. На практике это снижает КСВ в фидере антенны и облегчает согласование петли связи с четвертьволновым резонатором. Петля связи была закреплена внизу четвертьволнового согласующего резонатора, как показано на рис. 11.

Рисунок 10. Петля связи ленточной J – антенны Рисунок 11. Расположение петли связи ленточной J — антенны

J — антенна из фольги, выполненная согласно рис. 9, была наклеена на стену комнаты. Первоначальная настройка антенны заключается в определении длины излучающего вибратора (часть антенны “А”). Для этого измеряя КСВ в фидере антенны в месте подключения коаксиального кабеля к передатчику, и постепенно укорачивая вибратор антенны, добиваются минимального значения КСВ на частоте 145 МГц. Вибратор можно понемногу обрезать сверху острой бритвой, можно просто скатывать его верхний конец в рулон , как это показано на рис. 12. С помощью укорочения вибратора (часть антенны “А”) достигают первоначального минимума КСВ фидере антенны. Этот минимум КСВ может находиться лежать в пределах 2-3. Не нужно бояться этого высокого значения КСВ, нам необходимо достигнуть только его минимума.

Рисунок 12. Укорочение вибратора скатыванием

Следующий этап настройки антенны — подстройка четвертьволнового резонатора в резонанс на частоту 145 МГц. С помощью кусочка фольги, наклеенного на скотч, как производят подстройку резонатора. Фольга играет роль настроечного конденсатора резонатора. Чем ближе к вибратору антенны этот кусочек фольги, тем большую емкость он вносит в резонатор, и тем ниже его частота настройки. Чем ближе к дну резонатора кусочек фольги, тем меньшую емкость он вносит в четвертьволновый резонатор, и тем выше его частота настройки. Реально, с помощью этого кусочка фольги можно менять частоту настройки резонатора в относительно широких пределах. На рис. 13 показан процесс настройки четвертьволнового резонатора.

Рисунок 13. Процесс настройки четвертьволнового резонатора

Перемещением фольги вдоль резонатора, добиваются минимума значения КСВ в фидере антенны. Это довольно легкая подстройка антенны, она не вызывает затруднений. Кусочек фольги двигают с помощью длинной диэлектрической палки, на которую он первоначально прикреплен. Найдя точку положения настроечного кусочка фольги на резонаторе соответствующему минимальному значению КСВ в фидере, с помощью скотча приклеивают этот кусочек фольги на этом месте резонатора.

С помощью настройки четвертьволнового резонатора в резонанс, легко удается достигнуть снижения КСВ в фидере антенны от первоначального значения 2-3 до значения, лежащего в пределах 1,5. Затем, небольшим изгибанием уголков фольги, как показано на рис. 14, дальнейшим небольшим изменением длины вибратора антенны, и, изменением длины земляного вибратора «С», достигают дальнейшего снижения КСВ. В зависимости от желания и упорства радиолюбителя, легко можно достигнуть значения КСВ в фидере лежащем пределах 1,2:1. Может, для снижения КСВ придется немного изменить положение петли связи коаксиального кабеля с четвертьволновым резонатором, или немного изменить ее размеры. Но это возможно лишь в том случае, если есть желание достигнуть значения КСВ в кабеле практически близкого к 1:1.

Рисунок 14. Подстройка четвертьволнового резонатора

После полной настройки антенны, длина части «А» была равна 85 см, длина части «С» была равна 87 см. Настроечный кусочек фольги располагался на расстоянии 23 см от дна четвертьволнового резонатора. КСВ антенны был 1,2:1, полоса работы антенны при увеличении КСВ до 1,6:1 составляла от 142 МГц до 146 МГц. Антенна обеспечивала превосходную работу, большую дальность связи по сравнению со штатной антенной УКВ радиостанции.

Ленточная антенна может быть заклеена обоями, в этом случае она будет полностью невидима постороннему наблюдателю. Для работы совместно с этой антенны петлю связи можно располагать в заранее обозначенном месте.

Антенна из фольги может располагаться на чердаке. Она там может быть просто подвешена за верхний конец вибратора. Антенна может быть использована и для работы в полевых условиях. В этом случае коаксиальный кабель может проходить вдоль «земляного» вибратора. Если фольга антенны с обоих сторон будет обклеена скотчем, то антенна будет представлять собой механически прочную, защищенную от погодных воздействий, конструкцию. В этом случае антенну можно использовать и под воздействием атмосферных условий. В этой конструкции J -антенны мной был использован коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом.

J-антенна — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

J- антенны представляют собой обычные полуволновые штыревые антенны[1]. Впервые использовались в 1909 году для  дирижаблей,[2] где свешивались с его хвоста. Четвертьволновый кусок антенны представляет собой резонатор, предназначенный для настройки согласования антенны с питающим кабелем.   

J-антенны по своей конструкции напоминают латинскую букву J и представляют собой всенаправленные полуволновые антенны. Согласование сопротивлений антенны с питающей линией достигается путем перемещения запитки  вдоль резонатора до тех пор, пока не сравняются импедансы. Будучи полуволновой антенной, она формирует сплюснутую к земле диаграмму направленности[3].

J-антенна излучает или принимает электромагнитные волны вертикальной поляризации. Плечи резонатора антенны должны быть расположены в вертикальном положении.

Коэффициент усиления и диаграмма направленности[править | править код]

Диаграмма направленности антенны в Е-плоскости относительно  диполя.

Усиление подобных всенаправленных антенн в максимуме диаграммы направленности составляет около 2.2 дб.[4].

На основе подобных J-антенн можно делать направленные антенны. Для направленных антенн рефлектор и директор закрепляют около J-антенны на противоположных местах от вибратора. Направление излучения антенны будет происходить в сторону директора, который имеет длину, меньшую, чем вибратор и рефлектор.

J-антенны обычно изготовляют из металлических труб,  коаксиального или двухжильного кабеля.[5]

Варианты J-антенн

Возможны разные варианты конструкции антенн — с согнутым диполем, удлиненным диполем и др. [6].

Удлиненные антенны дают прирост усиления около 1, 5 дБ. за счёт сжимания диаграммы в вертикальной плоскости.

Диаграммы направленности J-антенн разных вариантов в Е-плоскости

По диаграммам направленности антенн видно, что максимальное усиление  достигается в удлиненных антеннах.

В настоящее время J-антенны используются в основном в радиолюбительских целях. Нижняя часть антенны может быть заземлена и использоваться, как молниеотвод. Заземление не влияет на работу приемо-передающего оборудования и характеристики антенны, но защитит приемник от удара молнией. С такими антеннами можно работать и в грозу.

Расчет рупорной антенны — 3G-aerial

horn antenna calculatorУ анонима старшего поколения при слове горн сразу возникает ассоциация с пионерским горном, мальчишем-плохишем и злобным буржуином. К чему эта лирика? А вот к чему. Я не скажу, что наши калькуляторы идеальны. Но мы хотя бы стараемся усовершенствовать их, в том числе с вашей, уважаемый аноним, помощью в комментариях. В буржунете же, наряду с весьма серьезными материалами, сплошь и рядом встречаются откровенно топорные калькуляторы. Это же относится и к калькулятору рупорной антенны, ссылка на который приведена в конце этой статьи.

Можно отметить несколько недостатков «буржуинского» калькулятора, которые мы постарались исправить здесь:

  • Оптимальное соотношение размеров раскрыва — 3:2, в западном калькуляторе — квадратный раскрыв;
  • Стандартное соотношение сторон прямоугольного волновода 2:1, как у нас, так и на Западе. В Horn Designer выбрано соотношение 3:2;
  • Расчет коаксиально-волноводного перехода в западном калькуляторе выполнен, мягко говоря, не корректно;

 Основная статья, посвященная конструкции антенны — здесь. Схематическое изображение антенны:

horn антенна схема

 Штырь коаксиально-волнового верехода высотой h припаивается к центральному выводу разъема, который располагается точно по центру широкой стороны волновода на расстоянии l1g/4 от задней стенки волновода и на расстоянии l2 от горловины рупора.

ВВЕСТИ ДАННЫЕ:

Исходный код Javascript:
Copyright ©2015 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн

Схематическое изображение раскроя волновода и антенны:

horn антенна схема

Калькулятор рассчитывает, так называемый, оптимальный рупор с соотношением сторон раскрыва 3:2. Размеры волновода подобраны так, чтобы в нем существовал одномодовый режим распространения электромагнитной волны h20.

Ссылки по теме:

 

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *