О сайте

Всем доброго времени суток! Я, Вячеслав Юрьевич, или просто В.Ю. приглашаю Вас в свой блог. Почему блог так называется? Я дедушка и, как все деды, люблю поговорить о былом и поучить молодёжь. Читайте мои посты с советами обо всём, а особенно о здоровье.
До новых встреч!

воскресенье, 8 декабря 2013 г.

Самодельные конструкции антенн УКВ (FM) диапазона. Часть вторая.


                                                                                         Задание на каникулы.
 - Сколько баночек пива надо освободить, чтобы уровень сигнала на входе приёмника увеличился на 6 дБ?
 Совершенно верно,  двух баночек вполне хватит, чтобы  симметричный разрезной  вибратор с усилением в 0 дБ, состоящий из такого же  количества элементов,  увеличил уровень сигнала на входе приёмника на 6 дБ. Я не смогу до хруста в пальцах объяснить, почему так получается, причину найдёте в первой части повествования, однако хруст пальцев не помешает мне практически доказать, что так оно и будет.
 С системой из двух фазируемых полуволновых диполей, состоящих из двух одинаковых симметричных разрезных вибраторов, разнесённых на 0,25 длины волны, я ознакомился в справочнике «Любительская радиосвязь на КВ» под редакцией. Степанова. Выпуск 1156. 1991г.
Фото из справочника "Любительская
радиосвязь на КВ"
 Ведь если делать многоэлементную антенну типа волновой канал, чтобы получить однонаправленную диаграмму  и усиление, то в метровом  диапазоне  антенна получается очень громоздкой. Ставится задача, как из меньшего количества элементов, но вовсе не потому, что мне в последнее время не нравится пиво в баночках, получить антенну с усилением и с приемлемой диаграммой.  Чтобы убедиться, что такая антенна будет работать не только на КВ (декаметровом диапазоне), но и на радиовещательном участке  (87,5 -108 МГц) УКВ,  не только в роли передающей, но и приёмной антенны,  даже из-за стола не пришлось выходить, чтобы вращаться с вибраторами и бегать вокруг них по полю с измерительными приборами.


 Рис. 1.  Вы не поверите, я - в восемнадцатом веке. Сам Генрих Рудольф Герц аналогично проводил опыты с подобными вибраторами. Его знаменитый вибратор с искровым промежутком, благодаря которому были открыты радиоволны и природа их распространения, нисколько не изменился за века. Но у меня без искровых разрядов.  Антенна излучает радиоволны, а я, двигая вибратор, рефлектор и директор на столе,  добиваюсь максимального уровня сигнала по анализатору спектра или по измерительному приёмнику, принимая за отсчёт измерения одиночный вибратор.
 Всё очень просто. Я выбрал частоту 1 ГГц, и длина вибраторов равная 1,5 метров в метровом  диапазоне         (100 МГц) превратилась в 15 сантиметров в дециметровом диапазоне волн.  Всё получилось, правда, вместо 6 дБ вышло 5 дБ. Я даже начинаю догадываться, где потерялся 1 дБ, два кабеля соединённые вместе требуют дополнительного согласования, так как их волновое сопротивление уменьшилось в 2 раза.

                                  Справка. Согласно российскому стандарту.
коротковолновый  КВ диапазон, он же декаметровый имеет границы от 3 МГц до 30 МГц (от 100 м до 10 м).
 УКВ диапазон занимает границы от 30 МГц до 2000 МГц (2ГГц) и включает в себя:
метровые волны, интервал от 30 МГц  до 300 МГц (от 10 м до 1 м), и
отрезок дециметровых волн с  интервалом от 300 МГц до 2ГГц (от 1 м до 15 см).
Диапазон дециметровых волн лежит в пределах от 300 МГц до 3 ГГц (от 1 м до 10 см).

   Вывод – два фазируемых полуволновых диполя будут успешно работать в метровом                  (87,5 – 108 МГц) УКВ диапазоне, причём обладать направленностью, а сама антенна будет иметь усиление 6 дБ.
 Из практического опыта могу только сказать, что для приёмника можно использовать  антенну передатчика и не всегда можно делать наоборот, то есть антенну приёмника использовать в качестве антенны передатчика. Просто видел, как вспыхнула приёмная антенна на передатчике, так как её согласующее звено в виде катушки на феррите расплавило влагозащитный пластмассовый корпус в результате большой мощности передатчика.

Рис. 2. Фазируемые полуволновые диполи.
 При решении вопроса, какую же конструкцию вибраторов выбрать, я столкнулся с проблемой изготовления симметрирующе-согласующих устройств, ведь если речь идёт о симметричном вибраторе и сложении полей, то такие устройства должны обязательно существовать.  Если на частоте 1 ГГц они вполне компактны, то есть имеют маленькие размеры, то на частоте 100 МГц их суммарная длина составит 3 метра.  Куда девать эти свисающие концы? Скрутить в клубки, а клубки спрятать в коробочках?
                                                                                                                                                      ***

         Макет антенны из двух фазируемых разрезных диполей для нескольких телевизионных каналов дециметрового диапазона.
  Эта часть добавлена во время подготовки к зимним новогодним торжествам. После зачистки судаков крышечкой от пивной бутылки и установки на лоджии с помощью уровня ровной поверхности для ёмкостей под рыбное заливное, у меня осталось некоторое время  для отдыха.
 По приборам всё получается, но хочется убедиться, как реально будет работать антенна. Я не удержался и сделал её макет на участок дециметрового диапазона телевизионного вещания, учитывая тот факт, что симметрирующе-согласующие звенья вполне соизмеримы с антенной на этой частоте. Чтобы не рекламировать пиво в баночках, заменил их медной трубкой, приобретённой на строительном рынке (медь обладает лучшей электропроводностью, идеальный материал после золота).  Диаметр трубки 1,2 см, отрезанного метра хватит на целых две антенны, а это целых восемь баночек, одному не управиться их освобождать, здесь помощник нужен. Не буду говорить, какой  телевизионный канал взял за среднюю частоту расчёта, напомню, что антенна не широкополосная,  но основной размер минимального элемента у меня равен 11 см, это длина элемента диполя, расстояние между ними, длина звена U-колена и отрезок кабеля сложения.

Фото 1. Самое трудное это распаять
коаксиальные кабели.



Фото 3. Согласующие звенья убираю
 в трубку.
Фото 2. Фиксирую вибраторы
 с помощью пустотелых
 пластмассовых корпусов
 шариковых ручек и стяжек на деревянном основании.





Фото4. В качестве подставки использую
стеклянную вазу.

















                                                   Протоколы испытаний.
Место испытаний. Городские условия, плотная застройка, первый этаж. Антенна в центре комнаты удалена от окна.
  Выводы. Данная антенна положительно отличается от одиночного вибратора  в зависимости от принимаемого канала. Крупнозернистый шум меняется на мелкозернистый, чёрно-белое изображение становится цветным, пропадают кадровые срывы.  Таким образом, в сравнение с одиночным вибратором на практике она обладает усилением.
                                             *** 
 Всё это хорошо, но вопрос остаётся открытым, до сих пор ещё не сделана антенна с усилением на метровый диапазон.                                         
 Нет, видимо не зря я делал детекторные приёмники, принимал участие в строительстве загородного дома и в ремонте квартиры, потому как ситуацию разрешило строительное правило (ударение на и). Это благодаря ему получилась антенна, состоящая из неразрезного вибратора с компактным согласующим устройством. Правда само правило  в конструкции антенны служило рефлектором, то есть отражало волны от активного вибратора, выполненного из старого алюминиевого карниза для штор, и такая антенна в удобном измерении, уменьшенная до размера стола, тоже показала усиление 5 дБ (соотношение вперёд-назад, согласно справочнику составляет 15 дБ). То, что вибратор с отражателем реально добавляет усиление,  было даже заметно на слух при использовании детекторного приёмника  УКВ (FM) диапазона  ещё в первой части поста.
 Теперь осталось сделать антенну из двух фазируемых полуволновых  неразрезных диполей.  Если сослаться на справочник, то диаграмма направленности такой антенны более острая (соотношение вперёд-назад составляет 40 дБ), а реальное усиление на 1 дБ больше, чем у предыдущей двухэлементной антенны. Такая антенна имеет лучшую помехозащищённость и это особенно скажется при приёме телевидения на четыре баночки (два вибратора) в дециметровом диапазоне волн в условиях городской застройки, так как антенна с более острой диаграммой направленности  лучше будет подавлять искажения, присущие отражённым волнам  от близлежащих домов.

Рис. 3. Вариант антенны на 100 МГц.
 Заметно повысить усиление антенны за счёт дополнительных вибраторов, называемых директорами, у меня не получилось, ни в дециметровом диапазоне с помощью приборов, ни с уже готовой антенной в метровом  радиовещательном  диапазоне УКВ (FM), где в качестве индикатора сигнала использовался детекторный приёмник. Поэтому я не буду навязывать вам применение директоров, хотя уверен, что в теории там всё нормально.  Для меня важен практический результат, и превращать антенну в жёрдочки для птиц нет никакого желания. Давно уже заметил, что в профессиональных антеннах эти жёрдочки (директоры) особо не используют, в крайнем случае, оставляют одну для равномерного распределения нагрузки веса птиц.

Фото 1. Трёхдиапазонная
телевизионная антенна
метровых и дециметровых волн.
 Увеличение же количества антенн, например до двух, путём построения этажности увеличит коэффициент усиления только на 3 дБ, а при 4-х этажной антенне коэффициент усиления возрастёт только на 6 дБ.

Фото 2. Увеличение этажности,
до двух антенн, обеспечит
прирост усиления на 3 дБ.







 Практичней будет установить непосредственно в антенну селективный усилитель.

 Но это уже друга тема.


9 комментариев:

  1. Анонимный24 мая 2014 г., 18:27

    Вот как пиво располагает к иследовательской деятельности! А я вот думаю, что, если банки будут с пивом, то результаты по эффективности усиления антенны могут быть, ну, совершенно другими. А,кстати, такой вариант не пробовался? Я живу на удалении от передающей антенны (ретранслятор) где-то в 40 км. Проблема с приемом в УКВ диапазоне очень актуальна. Сидя на балконе 8-го этажа с пивом расслабляюсь и, слушаю по ширпотребному приемнику "vitek" единственную в нашем городке радиостанцию. Ребята на радиостанции конечно пытаются ублажить всех (спасибо им за это), но в репертуре только музон в перемежку с рекламой. У себя в гараже соорудил антенну "двойной квадрат". Поднял над крышей метра на три и, слушаю радиостанций этак 5-6 в самый плохой день для прохождения УКВ. А, бывает и до 10-15 радиостанций, но это, как я понимаю, связано с облаками и "авророй" или еще с какими-то происками "небесной канцелярии". Но это в гараже (от дома до гаража около километра по прямой). Но вот дома, на балконе - н и ч е г о, кроме местной молодежной радиостанции, а ведь нутром чую - и на балконе могу принимать то, что в гараже. Но, горадить "двойной квадрат" на балконе напряжно и, по соображениям возможных вопросов от всяких там ...ну, я думаю, понятно кого, не хочется. Разрезной вибратор (конструкция не очень выделяющаяся на фоне стены 9-ти этажного дома) наверное самый лучший вариант. Да еще в купе с антенным усилителем! Думаю, это и будет решением моей проблемы. В любом случае надо попробовать, ведь дорогу осилит идущий и пьющий пиво. Разве не так? Решено! Дед, а тебе спасибо, что подтолкнул. А какое пиво ты предпочитаешь?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Попробуй обычную ТВ антенну (синфазная решетка) с усилителем. Внизу перед телевизором где ТВ кабель соединяется с блоком питания цепляешь проводок под зажим центральной жилы ТВ кабеля, а другой конец проводка либо наматываешь на штыревую антенну приемника, либо вставляешь в гнездо музыкального центра. На муз. ценре иногда требуется и второй проводок от экрана ТВ кабеля в зависимости от станции). Прием шикарный в стерео. Сала Украине!!!

      Удалить
  2. Пиво сильно подорожало и превратилось в напиток. Синтетику избегаю, тем не менее, раз в неделю позволяю себе Балтику 7.
    В первой части статьи описаны антенны УКВ диапазона, а также в блоге есть статьи о самодельных антенных усилителях на эти частоты. Смотрите рубрику РАДИОЛЮБИТЕЛЮ.
    Желаю удачи!

    ОтветитьУдалить
  3. Да и ещё. VITEK приёмник, который обладает плохой чувствительностью, избирательностью, качеством сборки. Попробуйте MASON R1551. У меня на даче, при дальности в 90 км он уверенно принимает радиостанции из Москвы и через 20 км, через несколько МГц эти же радиостанции с ретранслятора, причём на обычную штыревую антенну. Её лучше расположить горизонтально, направив на передатчик или ретранслятор.

    ОтветитьУдалить
  4. это все забавно а квадраты и элементов по пять полноразмерные кто желает попробовать 84959718421 г москва сергей почта piratskiy2011@mail.ru

    ОтветитьУдалить
  5. самаделки это конечно интересно,но когда руки ростут не с правильного места,то что делать? )))
    я вот чтоб не парить мозг: взял польскую решетку установил в нее усилок на транзисторах (тоже польский) мощностью на 250 км и поставил на чердак дома под крышу из шифера, направив приблизительно на вышку цифрового тв. Думал работать не будет, но нет, все "крутится вертится" )). Четко принимаю 9 стандартных бесплатных цифровых каналов. Сделал разводку хитрую на 2 тв приемника и смотрим 2 телека с разными каналами от одной антенны ). Кроме этого, эта же антенна принимает 2 радиоканала. Почитал все ваше и думаю "зачем изобретать опять колесо?".

    ОтветитьУдалить
  6. уважаемый! вы заблуждаетесь! медь имеет более лучшую электропроводность чем золото!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте. Полностью с вами согласен. Правда, по тексту электропроводность меди сравнивается с электропроводностью алюминия, а себестоимость материалов с золотом.

      Удалить