рамочная антенна на балконе часть 1

Балконный вариант приёмо-передающей антенны КВ диапазонов своими
руками. Конструкция выходного дня без выхода на крышу.

Хочу поделиться впечатлениями от своей новой антенны. Это вынужденный вариант антенны на лоджии, т.к. выхода на крышу нет. Её конструкция ясна из рисунка ниже.

Рис.1

«Косичка» имеет шаг скрутки примерно 2х80 мм. Скрутка применена для того, чтобы провода шли вместе рядом как один шнур без применения специальных мер их удержания. Особого значения это не имеет. При желании можно выполнить линию и по-другому.
Есть небольшой нюанс, связанный с собственной ёмкостью линии, которая оказывается подключенной к полотну рамки, понижая некоторым образом её резонансную частоту. Полная настройка и согласование всё равно осуществляется антенным тюнером, вгоняя её в резонанс на нужной частоте.

Рис.2

Кабель 50 Ом, примерно 5 метров, с ферритовой защёлкой от ПК (сразу после балуна), чтобы не было затекания ВЧ на поверхность кабеля и не было помех ТВ. Можно поставить и две защёлки на обоих концах кабеля.
Следует учитывать также и качество передатчика. Вторая гармоника излучаемого сигнала должна быть хорошо подавлена, иначе на частоте 1 канала ТВ при непосредственной близости телевизора от трансивера (у меня он стоит на расстоянии в 1 м) могут появиться помехи на изображении. Если помехи будут, то следует улучшить режим работы выходного каскада передатчика или поставить на выходе фильтр против TVI.
Следует заметить, что помехи могут быть только на диапазоне 10 м и только на первом канале ТВ. При работе телевизора на других каналах помехи никогда не возникали.

Длина кабеля принципиального значения не имеет, хотя наука рекомендует применять длины кабеля, кратные рабочей полволны с учётом укорочения в кабеле. Это условие выполняется только для однодиапазонной антенны. У нас антенна многодиапазонная, поэтому на более низких частотах электрическая длина кабеля будет всегда меньше полволны, т.е. в случае неполного согласования с антенной обязательно будет реактивная компонента, которую нужно будет всё равно скомпенсировать тюнером при настройке антенны.
Кабель подключен к автоматическому антенному тюнеру Z-100.

При указанных размерах эффективность такой антенны не уступает полноразмерному квадрату более 1 дБ на диапазоне 10 метров.
Далее я попробовал ее согласование на более низких диапазонах. Прогнал по КСВ по уровню 1.5 и получил 27,780 мГц до 29.7 мГц. На диапазоне 15 метров от 20.620 до 21,500 мГц. На 20 метрах от 13,7 до 14,7 мГц. На диапазоне 40 метров от 6.9 до 7.6 мГц. На 80 метров от 3,625 до 3,88 мГц. Само собой, строится и на всех промежуточных диапазонах с аналогичными результатами.

Что касается эффективности на диапазонах. Тут вопрос сложный, потому как балун у меня стоит «кривой». Но по первым прикидкам на 15 метрах 70%, на 20 метров порядка 50%. Более низкие диапазоны само-собой будет ещё ниже. Но на приём работают хорошо.

Антенна является полностью согласованной в полосе частот от 28,5 до 34,7 МГц (частота резонанса получилась 31,7 МГц) и применение тюнера здесь не требуется. Результат вполне адекватный в соответствии с размерами антенны.
Тюнер нужен при работе в диапазоне от 28,0 до 28,5 МГц. Это тоже понятно, т.к. антенна короче, чем нужно для работы на этом диапазоне. Однако, раз согласование получилось, то получается, что косичка (фактически это симметричный фидер с волновым сопротивлением порядка 200 Ом) повысила сопротивление антенны с величины стандартных для рамок примерно 100 Ом до 200 Ом, а затем трансформатор разделил это на 4 и получилось просто 50 Ом. Это отрадно.
При снижении частоты заметных субрезонансов нет ни на частотах 24 МГц, ни на частотах 21 МГц, ни на 18 МГц, ни на 14 МГц. Следовательно, антенна не является резонансной для этих частот. Без применения тюнера здесь никак не обойтись.
В процессе измерений выяснилось, что есть два субрезонанса вблизи частот 17,2 и 6,6 МГц. Выглядит это примерно так:

Наличие таких субрезонансов как раз и указывает на возможность попытаться использовать данную антенну как многодиапазонную. Естественно, что без наличия антенного тюнера это невозможно.
Эта антенна настраивается и в диапазоне 80 метров. На приём это заметно по увеличению силы принимаемых антенной сигналов. Однако на передачу антенна мало эффективна из-за резкого падения сопротивления излучения. Ниже по диапазону антенна уже не настраивается, делая диапазон 160 метров недоступным, хотя чего-то там и можно услышать, но примерно так же, как на кусок провода длиной 10 метров.
Но, тем не менее, эта антенна даёт возможность все-таки работать в эфире и на передачу в диапазонах от 40 метров и выше тем, кому установить полноразмерную антенну невозможно по объективным причинам недоступности выхода на крышу.

В дополнение к вышесказанному.
Моя рамка установлена в плоскости север-юг, т.е. по идее не должна принимать сигналы ни с севера, ни с юга. только с запада и с востока через весь дом. Ан нет! Доказательством тому служит связь с Сергеем, UA6AES, из Краснодара. Ответил сразу, правда рапорт дал 57, но если учесть, что у него 2 квадрата с горизонтальной поляризацией, а у меня квадрат с вертикальной, то мне и не следовало ожидать рапорта более хорошего! Важно, что он меня услышал и ответил. Хотя находился в зоне, откуда по идее никакого приёма и быть не должно. И вообще антенна работает нормально, если я кого-то слышу, то связь с ним могу установить однозначно.

Источник

Антенна RW3DKB на лоджии

Хочу поделиться впечатлениями от своей новой антенны на новом QTH. Я просто повторил свою конструкцию 10-12 летней давности. Это вынужденный вариант антенны на лоджии, т.к. выхода на крышу нет. Ее конструкция ясна из рисунка ниже.

Описание

Размеры антенны 3,36 х 1.5 х 3,36 х 1.5 м. Можно передвинуть провод так, чтобы «косичка» встала в середине горизонтальной части, поскольку углы рамки жестко не закреплены. В данном конкретном случае, поскольку провод антенны в полихлорвиниле и с шелковой изоляцией внутри, по углам рамки использованы 8 гвоздей для крепления, которые изогнуты полукольцом, чтобы провод не соскальзывал.

«Косичка» имеет шаг скрутки примерно 2х80 мм. Скрутка применена для того, чтобы провода шли вместе рядом как один шнур без применения специальных мер их удержания. Особого значения это не имеет. При желании можно выполнить линию и по-другому. Есть небольшой нюанс, связанный с собственной емкостью линии, которая оказывается подключенной к полотну рамки, понижая некоторым образом её резонансную частоту. Полная настройка и согласование всё равно осуществляется антенным тюнером, вгоняя её в резонанс на нужной частоте.

Кабель 50 Ом, примерно 5 метров, с ферритовой защелкой от ПК (сразу после балуна), чтобы не было затекания ВЧ на поверхность кабеля и не было помех ТВ. Можно поставить и две защелки на обоих концах кабеля.
Следует учитывать также и качество передатчика. Вторая гармоника излучаемого сигнала должна быть хорошо подавлена, иначе на частоте 1 канала ТВ при непосредственной близости телевизора от трансивера (у меня он стоит на расстоянии в 1 м) могут появиться помехи на изображении. Если помехи будут, то следует улучшить режим работы выходного каскада передатчика или поставить на выходе фильтр против TVI.
Следует заметить, что помехи могут быть только на диапазоне 10 м и только на первом канале ТВ. При работе телевизора на других каналах помехи никогда не возникали.

Длина кабеля принципиального значения не имеет, хотя наука рекомендует применять длины кабеля, кратные рабочей полволны с учетом укорочения в кабеле. Это условие выполняется только для однодиапазонной антенны. У нас антенна многодиапазонная, поэтому на более низких частотах электрическая длина кабеля будет всегда меньше полволны, т.е. в случае неполного согласования с антенной обязательно будет реактивная компонента, которую нужно будет всё равно скомпенсировать тюнером при настройке антенны.
Кабель подключен к автоматическому антенному тюнеру Z-100.

Вариант без балуна

Окончательно проверяют уже на полной мощности 100 Вт. На эту антенну, кстати, мне удавались связи не только со Штатами, но и Японией. А самая дальняя была с Аргентиной, южной её оконечностью. Там до Антарктиды уже рукой подать.

Результаты

Первое же включение на диапазоне 10 метров сразу дало связь с Берлином, DM5BB. Он сообщил, что на свою магнитную рамку диаметром 900 мм, установленную на балконе, он выполнил DXCC! Это намек для тех, кто не верит в магнитные рамки.
Затем навалились московские ребята в количестве 9 человек и разговор пошел про эту антенну. Всех интересовала её эффективность и диапазонность.

При указанных размерах эффективность такой антенны не уступает полноразмерному квадрату более 1 дБ на диапазоне 10 метров. Далее я попробовал ее согласование на более низких диапазонах. Прогнал по КСВ по уровню 1.5 и получил 27,780 мГц до 29.7 мГц. На диапазоне 15 метров от 20.620 до 21,500 мГц. На 20 метрах от 13,7 до 14,7 мГц. На диапазоне 40 метров от 6.9 до 7.6 мГц. На 80 метров от 3,625 до 3,88 мГц. Само собой, строится и на всех промежуточных диапазонах с аналогичными результатами.

Что касается эффективности на диапазонах. Тут вопрос сложный, потому как балун у меня стоит «кривой». Но по первым прикидкам на 15 метрах 70%, на 20 метров порядка 50%. Более низкие диапазоны само-собой будет ещё ниже. Но на прием работают хорошо.

В дополнение к выше сказанному...

Как уже упоминалось, моя рамка установлена в плоскости север-юг, т.е. по идее не должна принимать сигналы ни с севера, ни с юга. только с запада и с востока через весь дом. Ан нет! Доказательством тому служит связь с Сергеем, UA6AES, из Краснодара. Ответил сразу, правда рапорт дал 57, но если учесть, что у него 2 квадрата с горизонтальной поляризацией, а у меня квадрат с вертикальной, то мне и не следовало ожидать рапорта более хорошего! Важно, что он меня услышал и ответил. Хотя находился в зоне, откуда по идее никакого приема и быть не должно. И вообще антенна работает нормально, если я кого-то слышу, то связь с ним могу установить однозначно.

Немного новой информации об антенне на лоджии.

Поскольку стали поступать вопросы по реализации такой антенны радиолюбителями, пришлось провести более полный анализ её особенностей для лучшего понимания её свойств и возможностей.
Прежде всего, нужно понимать, что в основе этой многодиапазонной антенны лежит обычная рамочная антенна диапазона 10 метров, только не квадратная, а прямоугольная.
Вот я и решил проверить, что из себя представляет, так сказать, «базовый вариант» этой антенны. Прежде всего, следовало измерить КСВ самой антенны без дополнительных подстроечных элементов. Отключил тюнер и прогнал КСВ, начиная с верхних частот. Трансивер был включен напрямую к кабелю. Балун тоже остался на месте. Внутренности балуна представлены на фото ниже.

Вот что получилось в результате моих измерений.

Исходный КСВ был очень большим и по мере снижения частоты стал снижаться до удобоваримых значений 3 и менее. Ниже в таблице 1 приведены значения частот, внутри которых КСВ не превышал величины 3.

При выходном 50 Ом значение КСВ =3 означает, что сопротивление нагрузки либо в 3 раза больше, т.е. 150 Ом, либо в 3 раза меньше, т.е. 16 Ом. Поскольку на ВЧ антенна практически полноразмерная, то применим первый вариант (на пониженных частотах возможен и второй вариант). Данные замеров следующие:

На рис. 4 приведен график зависимости КСВ от частоты.

По графику видно, что антенна полностью согласована в полосе частот от 28,5 до 34,7 МГц (частота резонанса получилась 31,7 МГц) и применение тюнера здесь не требуется. Результат вполне адекватный в соответствии с размерами антенны. Тюнер нужен при работе в диапазоне от 28,0 до 28,5 МГц. Это тоже понятно, т.к. антенна короче, чем нужно для работы на этом диапазоне. Однако, раз согласование получилось, то получается, что косичка (фактически это симметричный фидер с волновым сопротивлением порядка 200 Ом) повысила сопротивление антенны с величины стандартных для рамок примерно 100 Ом до 200 Ом, а затем трансформатор разделил это на 4 и получилось просто 50 Ом. Это отрадно. При снижении частоты заметных субрезонансов нет ни на частотах 24 МГц, ни на частотах 21 МГц, ни на 18 МГц, ни на 14 МГц.

Следовательно, антенна не является резонансной для этих частот. Без применения тюнера здесь никак не обойтись. В процессе измерений выяснилось, что есть два субрезонанса на частотах 17,2 и 6,6 МГц. Выглядит это примерно так:

Анализируя эти данные, получается, что субрезонансы кратны примерно половинной частоте резонанса антенны и одной четвертой от резонансной частоты. К сожалению, первый субрезонанс оказался выше диапазона 14 МГц. Это и понятно, т.к. и в диапазоне 10 метров резонанс также находится несколько выше, чем желательно для захвата начала диапазона с телеграфным участком. А во второй субрезонанс все-таки попал диапазон 7 МГц. Наличие таких субрезонансов как раз и указывает на возможность попытаться использовать данную антенну как многодиапазонную. Естественно, что без наличия антенного тюнера это невозможно.

Применяя антенный тюнер, нам удается внести в полотно антенны дополнительную реактивность, что и позволяет реализовать многодиапазонность, настраивая её в резонанс на требуемой частоте. Но, поскольку реальные размеры антенны заметно меньше требуемых, эффективность антенны будет зависеть от соотношения сопротивления излучения антенны к сопротивлению потерь. Эта антенна настраивается и в диапазоне 80 метров. На прием это заметно по увеличению силы принимаемых антенной сигналов. Однако на передачу антенна мало эффективна из-за резкого падения сопротивления излучения. Ниже по диапазону антенна уже не настраивается, делая диапазон 160 метров недоступным, хотя чего-то там и можно услышать, но примерно так же, как на кусок провода длиной 10 метров. По теории с понижением частоты сопротивление излучения будет падать, что неизбежно приводит к снижению эффективности в сравнении с полноразмерными. Это неизбежное зло, с которым приходится считаться.

Но, тем не менее, эта антенна дает возможность все-таки работать в эфире в диапазонах от 40 метров и выше тем, кому установить полноразмерную антенну невозможно по объективным причинам недоступности выхода на крышу. Понизить полосу частот можно только одним способом – увеличивая периметр антенны. Для этого её нужно выносить на изоляторах за пределы лоджии хотя бы на 1 метр. Это даст прибавку + 3 метра к периметру антенного провода и улучшит параметры антенны на НЧ диапазонах.

На фото выше представлена конструкция примененного мною балуна. Самодельная конструкция исполнения такого балуна представлена на втором фото.

Какие общие выводы можно сделать?

1. Потери в малоразмерных по сравнению с длиной волны антеннах есть всегда. Потери связаны в первую очередь с тем, что с ростом длины волны падает сопротивление излучения антенны. Заметное падение начинается после того, как периметр антенны станет меньше, чем 0,25 лямбда. В нашем случае периметр чуть менее 10 м, т.е, граничная длина волны в таком случае 40 м. Все, что выше должно работать вполне прилично. И чем меньше длина волны, тем лучше. Поэтому на 10-ке антенна практически ни в чем не уступает полноразмерному квадрату. Но есть и ещё один момент, связанный с соотношением периметра и рабочей длины волны. Если на 10-ке максимум излучения лежит в перпендикуляре к плоскости рамки, то по мере увеличения длины волны происходит разворот максимума диаграммы направленности в плоскость рамки, а минимум лежит в перпендикулярной плоскости. Антенна имеет пространственную ориентацию, а не стреляет во все стороны. Это нужно иметь ввиду.

Источник

Установка балконной кв антенны

Балконная антенна является наилучшим вариантом в том случае, если установка уличного аналога на крыше здания по каким-либо причинам невозможна. Дело в том, что крыша многоквартирного дома является общедомовым имуществом и находится в ведении управляющей компании.

Поэтому доступ к ней может быть ограничен, а для установки антенны следует получить разрешение управляющей организации (что не всегда удаётся). Единственным вариантом уличного размещения принимающего устройства в этом случае остаётся балкон.

Преимущества уличных антенн перед комнатными

Балконные КВ антенны могут использоваться как для приёма сигналов телевизионных и радиостанций, так и для передачи таковых. Также с помощью балконной КВ антенны можно устанавливать связь между любительскими радиостанциями.

Как давно замечено, антенны, вынесенные на улицу, работают гораздо эффективнее своих комнатных аналогов. Это связано с целым рядом физических особенностей распространения радиоволн в пространстве. Распространение радиоволны в замкнутом помещении значительно отличаются от их движения на открытом пространстве.

Внутри помещения могут возникать помехи, поэтому балконная антенна принимает сигнал намного лучше

Внутри помещения, вследствие многократного их отражения от стен и предметов происходит эффект интерференции – наложения волн друг на друга. При этом часто наблюдается хаотичное усиление или уменьшение сигнала, в результате чего возникают помехи.

Влиять на качество приёма комнатных антенн могут самые незначительные, казалось бы, факторы – место установки ТВ или радиоприёмника, перемещение людей по комнате и т.д.

Также стены здания существенно гасят радиосигнал, особенно это касается монолитных железобетонных или панельных домов: входящая в конструкцию стен и перекрытий металлическая арматура создаёт экран, мешающий нормальному распространению радиоволн. Всех этих недостатков лишены антенны, установленные на открытом пространстве – вне помещений.

Однако установка принимающего устройства на крышах в последнее время значительно ограничена ввиду того, что они находятся в ведении управляющих компаний.

Несанкционированная установка тв-антенны может привести к нежелательному конфликту с эксплуатирующей организацией.

Как итог – всё больше жильцов современных многоэтажек размещают принимающие антенны на собственных балконах и лоджиях.

Особенности работы коротковолновых антенн

Коротковолновую антенну сегодня можно либо приобрести в специализированных магазинах, либо смастерить своими руками. Правда, для того, чтобы созданное вами устройство отлично работало, следует обладать некоторыми познаниями в радиоэлектронике.

Короткие волны также именуются декаметровыми из-за длины волны в 10 – 100 м. Диапазон частот декаметровых волн составляет от 3 до 30 мегагерц. Главная их особенность состоит в том, что при отражении от ионосферы и земли КВ-волны несут минимальные потери. Как следствие они способны распространяться на достаточно большие расстояния, сохраняя хороший сигнал.

Среди особенностей КВ-волн можно отметить, что качество их приёма может зависеть от некоторых факторов:

Все перечисленные факторы особенно заметно влияют на работу балконных антенн. Поэтому устанавливая принимающие КВ конструкции на свой балкон, следует быть готовым к некоторым особенностям их работы. Коротковолновые антенны также не могут использоваться для установки связи с космическими аппаратами из-за того, что КВ-волны не могут проникать сквозь ионосферу земли.

По этой причине такие устройства невозможно использовать для приёма сигнала от телевизионных спутников. Во время приёма сигнала в короткометровом диапазоне могут возникать некоторые проблемы также из-за того, что КВ-волны распространяются по различным траекториям. Как следствие – возникновение «замирания» или кратковременного исчезновения сигнала.

Но несмотря на все эти мелкие неудобства, коротковолновые устройства дают массу преимуществ, главное из которых – возможность приёма качественного сигнала от удалённых радиостанций и возможность устойчивого общения между удалёнными друг от друга радиолюбителями.

Сборка и монтаж коротковолновой антенны

Если вы имеете некоторый опыт в радиомеханике, то вполне возможно создать коротковолновую антенну своими руками. Допустим, нам нужно принимающее устройство на 7 МГц.

Для его создания в первую очередь нам понадобится ферритовая трубка. Найти её можно в отработавших свой век компьютерных клавиатурах или мониторах. В находящихся там кабелях ферритовая трубка используется для подавления помех.

Как было замечено неким радиолюбителем, подобные ферритовые трубки реагируют на волны КВ диапазона реактивным импедансом (ёмкостным и индуктивным сопротивлением) силой в диапазоне нескольких сотен Ом. Подробнее о сборке и монтаже простой антенны смотрите в этом видео:

Данные свойства ферритовых трубок позволяют создать своими руками КВ антенну на балкон. Из данной трубки собираем широкополосный трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1. Это будет основным элементом нашей будущей балконной антенны. В радиотехнике такой трансформатор обозначается английской аббревиатурой BALUN – от balanced-to-unbalanced transformer, что переводится как «сбалансированный – несбалансированный трансформатор».

Чтобы определить рабочий диапазон получившегося балуна, нагружаем его вторичную обмотку через 50-омный резистор высокочастотным мостом. Если диапазон не соответствует нужному нам (7 МГц), то берём другую трубку, пока не получим необходимый показатель частоты.

После этого заменяем резистор на две половинки диполя. В итоге у нас получается диполь полуволновой длины, лишённый центрального изолятора. В ферритовую трубку же продевается в виде петли питающий коаксиальный кабель.

Крепление КВ-антенны на балконе

Форма КВ-антенны может быть самой различной. Наиболее распространены:

При этом нижняя часть «квадрата» (а если быть точнее – прямоугольника) соединяется с перилами ограждения, создавая контур заземления. Верхняя часть представляет собственно улавливающее полотно антенны. Общая длина его должна быть не менее семи метров. Для этого придётся смонтировать конструкцию, идущую по периметру проёма лоджии, вдоль её потолка и боковых стен. О том, как крепить антенну на балкон, смотрите в этом видео:

Если перила вашей лоджии лишены металлических поручней, нижнюю, «холодную» часть конструкции, будет необходимо заземлить на любую металлическую часть балконной арматуры. Если ничего металлического в конструкции лоджии найти не удалось, допустимо будет «найти» арматурный металл с помощью перфоратора. Другой вариант – провести провод заземления в квартиру и подключить его к контуру заземления электрической проводки.

При подключении заземления соблюдайте осторожность, во избежание короткого замыкания, либо поражения электрическим током.

Но поскольку уж вы взялись за самостоятельное изготовление такого достаточно сложного технического устройства, как КВ-антенна, то перепутать «землю» с «фазой» в схеме электропроводки вы вряд ли сможете.

В итоге мы получаем вполне надёжно работающую принимающую – передающую антенну, работающую в коротковолновом диапазоне на частоте 7 МГц. Основное её преимущество – это отличная работа в любом районе города, несмотря на наличие большого количества фоновых шумов. Ведь основное предназначение таких конструкций – улучшение качества приёма радиоволн.

Источник