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!

понедельник, 23 мая 2016 г.

Самодельная антенна из металлопласта для диапазона FM (87,5 – 108 МГц).


Фото 1.
 Несмотря на моду на спутниковые тарелки, я приверженец старины и для меня было и остаётся  признаком цивилизации наличие высоких шестов-антенн за линией горизонта, по которым в своих юношеских походах я мог найти посёлок или затерявшуюся на карте деревню. А поэтому ретро тематика продлена и на очереди сборка петлевого шлейфа-вибратора Пистолькорса. Александр Александрович Пистолькорс (1886 – 1996) – русский и советский учёный, профессор, доктор технических наук, изобретатель, внесший неоценимый вклад в теорию антенн.

Фото 2.
 Когда я подсоединил проволочную Т-образную антенну (полуволновой разрезной вибратор) к музыкальному центру, то неожиданно для себя и окружающих оживил его.
На фото 2 - проволочная антенна, которая была подвешена в мансарде в виде буквы Y и всей плоскостью направлена в сторону цивилизации. Приёмник принимал  около 40 музыкальных программ в режиме стерео, в отличном качестве: рок, джаз, классика, новости, поп-музыка, ретро, детское радио….  Такой хороший музыкальный центр должен стоять в студии, - решили хозяева и спустили его из мансарды на первый этаж. Но вместе с центром спустилась антенна, и упал уровень приёма и радиостанции стали приниматься с шумами и с искажениями. Отступать мне было некуда, пришлось сделать новую антенну.
 Наперёд скажу, что я не ошибся, когда из самых простых антенн выбрал именно эту. Прежде всего, она имеет лучшую помехозащищённость и, хотя её усиление равно 0 дБ (эталонное значение усиления этой конструкции, от которой идёт отсчёт коэффициентов усиления всех других типов антенн), с помощью ещё одного элемента, никак с ней не связанного, можно получить усиление 5 дБ. Но громоздить двухэлементную антенну не пришлось, несмотря на кабель длиною в 12 метров и отсутствие антенного усилителя, а также коэффициента усиления антенны. Самоделка отлично себя проявила, спрятавшись,  от скромности или сглазу под крышей из мягкой кровли, которая никак не повлияла на её параметры. Кстати крыша из шифера или ондулина тоже прозрачна для радиоволн, которые хорошо видят через этот материал антенну в этом диапазоне частот. 

Фото 3. На первом плане под крышей уже стоит телевизионная антенна и хорошо принимает все цифровые мультиплексные пакеты. На дальнем плане устроилась радиоприёмная антенна.
Все станции, от самого начала диапазона до конца, стали уверенно приниматься без шумов и искажений, а также исчезло, наверно, заметное только мне потрескивание, которое было слышно вначале с проволочной антенной, когда включалась много рожковая люстра с энергосберегающими лампами, способными излучать помехи.

                         Конструкция антенны.

Исходные данные.
Диапазон частот 87,5 -108 МГц. Среднее значение частоты 97,75 МГц. Длина волны 3 метра. Длина волнового U-колена с учётом коэффициента укорочения 1 метр. Зазор петлевого вибратора 4 см. Реально получившаяся петля имеет габаритные размеры 1350 х 110 мм.

Фото 4. Необходимые материалы.
Фото 5. Коаксиальный кабель 75 Ом.
 Мне потребовался металлопласт (алюминиевая трубка обтянутая пластиком) диаметром 16 мм и длиною 3 метра, продаётся на строительных рынках (45 руб./метр). Коаксиальный кабель РК-75. Его длина выбиралась из расчёта высоты конька дома и первого этажа, плюс запас 3 метра, что и составило 12 метров.  Да, ещё 1 метр кабеля на согласующий элемент в виде буквы U (волновое U-колено). Этот элемент (его ещё называют симметрирующим трансформатором)  обеспечивает симметрию поля в обоих плечах антенны, тем самым формирует диаграмму направленности антенны (это восьмёрка в горизонтальной плоскости), повышая её помехозащищённость.   Подсоединенный к антенне параллельно,  он уменьшает её волновое сопротивление до величины 75 Ом, и тем самым создаёт согласование с достаточно длинным коаксиальным кабелем снижения. Таким образом, коэффициент бегущей волны (КБВ) и коэффициент стоячей волны (КСВ) в этом случае стремится к единице, что является лучшим показателем антенно-фидерного устройства.
 На фото 5 коаксиальный кабель RG-6 или РК-75-4,9-322А по техническим характеристикам на частоте 200 МГц имеет затухание 9,3 дБ на 100 метров, то есть потери кабеля снижения в моём случае составляют всего 1 дБ, что вполне допустимо. Благодаря кабелю антенна расположена как можно выше от земли (под самым коньком крыши), где напряженность поля больше и обеспечивается наиболее эффективный приём. Отсутствие в этом месте электропроводки не наводит на антенну помехи.

Фото 6. Выставляю габаритные размеры 1350 х 110 и сгибаю металлопласт. Если делать неспешно, то изгиб получается ровным.
Фото 7. Здесь поторопился и получилось замятие. Это лучше, чем лопнувшая трубка. Этот брак не сказался на работоспособности антенны.
Фото 8. По центру вибратора отмеряю зазор 4 см и отпиливаю лишний металлопласт.
Фото 9. Зачищаю металлопласт в местах крепления коаксиального кабеля и просверливаю отверстия для крепежа.  Так как антенна будет установлена под прозрачной для радиоволн крышей, фиксирую петлевой вибратор на сухом деревянном бруске.                                                              
Фото 10. Закрепляю коаксиальный кабель 12 метров и волновое U-колено 1 метр с помощью винтов, гаек, шайб. Оплётки коаксиальных кабелей скручиваю вместе и пропаиваю.                                                                    
Фото 11. для надёжного крепления стягиваю оплётки коаксиальных кабелей металлической пластинкой. 
                                                                       Регулировка.

 Никакой регулировки не было. Некогда было. Собирался померить КСВ в диапазоне частот, но успел проверить только работоспособность антенны, подсоединив её к телевизору в том месте, где на покупные антенные усики с усилителем первый аналоговый телевизионный канал не принимался. Каково же было моё удивление, когда антенна на той же высоте, что и покупная с усилителем, чётко и без помех приняла первую программу телевидения (49,75 МГц) и ещё пару телевизионных программ выше по частоте (77,25 и 175,25 МГц), но только без наклонной сетки на изображении. Сетка на изображении – это признак либо внешних помех, либо самовозбуждения     антенного усилителя. После такой проверки работоспособности - регулировка антенны просто  бессмысленна.

         Второй элемент петлевого вибратора.

 Это рефлектор в виде трубки из того же металлопласта длиной 150 см, который необходимо установить параллельно за петлевым вибратором на расстоянии 54 см в целях увеличения  коэффициента усиления антенны. Благодаря этому элементу диаграмма конструкции становится однонаправленной (второй лепесток восьмерки, отражаясь от рефлектора и сливаясь с другим лепестком, образует вытянутый эллипс), за счёт этого  происходит прирост усиления и улучшается помехозащищённость антенны. Это особенно важно на границах районов, где приёмник благодаря высокой чувствительности одновременно принимает передачи от основного передатчика и от ретранслятора. Таким образом, благодаря направленным свойствам антенны можно исключить дублирование радиопередач по диапазону. Мне этот элемент не понадобился. Как показала практика, самодельные антенны работают лучше и усложнение их конструкции, вплоть до пятого элемента, нецелесообразно.

          Как расположить петлевой шлейф-вибратор? Горизонтально или вертикально?

 Если спросили меня об этом лет 30 назад – ответил бы, не задумываясь. Раньше всё было просто и понятно. Передающие антенны телевизионных и радиовещательных передатчиков имели горизонтальную поляризацию, и поэтому вибраторы приёмных антенн располагались в горизонтальной плоскости. Далее от центра вещания передатчики ретрансляторов меняли поляризацию и в прилегающих областях приёмные антенны ставились вертикально и  далее в аналогичном порядке с чередованием, чтобы не было взаимных помех, как между ретрансляторами, так и между центральным вещанием и ретрансляторами.
 Сейчас в Москве и в ближайшем Подмосковье более половины радиостанций в диапазоне FM (87.5 – 108 МГц) имеют вертикальную поляризацию.  Кроме горизонтальной поляризации, несколько передатчиков передают сигнал с круговой поляризацией. Если расположение антенны приёмника не будет совпадать с поляризацией антенны передатчика, то в общем тракте усиления потеряется от 6 до 16 дБ, а это значит, что часть станций опять начнёт шуметь и выдавать нелинейные искажения. Часть потому, что мощности радиовещательных передатчиков лежат в интервале от 0,1 до 7 кВт, их антенны расположены на разных высотах, да и расстояние до самих передатчиков различно.
 Свою антенну я закрепил горизонтально потому, что это положение совпало с горизонтальной поляризацией моих любимых радиостанций (их всего несколько) и рейтинг их достаточно высок, так как по моим (и не только по моим) практическим наблюдениям при горизонтальной поляризации дальность радиосвязи больше. Но самодельная антенна хорошо принимала радиостанции и с другим видом поляризации, может потому, что расстояние было не слишком большое, около 80 километров, возможно потому, что антенна находилась достаточно высоко, под самым коньком крыши.
 Поэтому каждый сам вправе решать, в какой плоскости расположить антенну и нередко располагают под углом 45 градусов к вертикали. Так сказать ни тем и ни этим.
              Но есть ещё один вариант - это использование двух вибраторов.
 Воплощение этого варианта придётся осуществить самостоятельно, так как он для тех, кто находится в 100-километровой зоне неуверенного приёма и испытывает необходимость принимать радиостанции с разной поляризацией, где положение вибратора заметно влияет на работу приёмного устройства. Целесообразность радиоприёма в хорошем качестве связана с определёнными затратами, поэтому  разделит вариант на отдельные варианты.
1.1.  Антенны можно расположить в одной плоскости, на некотором расстоянии, перпендикулярно друг другу. Такое удобно сделать под коньком крыши с мягкой кровлей, как в моём случае. Каждый вибратор имеет свой кабель, который протянут к музыкальному центру, и коммутируется с антенным входом центра обычным переключателем (сделать такое на этих частотах реально).

Рис. 1.
  В случае выносной антенны, которая крепится на шесте, вибраторы целесообразно совместить. Получается крест, поднятый над домом.  Я уверен, что такая конструкция вряд ли кого-то заинтересует, хотя находит практическое применение.
1.2.   Используется один коаксиальный кабель снижения, а коммутация антенн происходит через электрическое реле, установленное  рядом с вибраторами.  Управление антеннами (подача питания на реле), которое устанавливается рядом с музыкальным центром  можно сделать по коаксиальному кабелю.
1.3.   Соединить антенны параллельно с использованием четвертьволновых трансформаторов, сделанных их отрезков коаксиальных кабелей.

Рис. 2. - 1 и 2 петлевые вибраторы одинакового размера. 3 и 4 волновые U- образные симметрирующие трансформаторы одинаковой длины 1 м. 5 и 6  коаксиальные кабели РК 75 Ом. Кабель 5 имеет длину на 508 мм больше кабеля 6.  Коаксиальный кабель снижения -7.  8 - согласующий кабель РК 50 Ом длиной 508 мм. 9 и 10 монтажные платы из фольгированного стеклотекстолита для распайки коаксиальных кабелей.  

Конечно будут потери при согласовании, но их можно восполнить рефлекторами, трубками из того же металлопласта длиною в 150 см, расположенных параллельно, каждая за своей петлёй на расстоянии  54 см.

13 комментариев:

  1. про поляризацию интересно - всегда считал, что тв сигнал идёт в горизонтальной, а фм (про укв не уверен) - в вертикальной. А регионы разделяются путём разноса по частотам.

    И да - интересно было бы увидеть вариант антенны отличный от классического полуволнового вибратора, но меньшей по габаритам, но высоко эффективной по приёму :)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Не по теме. Как я понял вы имеете какое-то отношение к автору сайта dombelka.ru. С недавнего времени этот сайт не работает. Известно ли вам планирует автор сайта возобновить его работу или как можно с ним связаться. Спасибо.

      Удалить
    2. Добрый день! Сайтом заниматься нет времени. Если что почта: bbdip@yandex.ru

      Удалить
  2. Нереально поймать сачком больше, чем сетью. Секрет сверхдальнего радиоприёма на гвоздик легко разгадать. В этом случае ломанная металлическая крыша, являясь отражателем, собирает и концентрирует поле в одной точке подобно локатору. Из практического опыта могу сказать, что чем меньше габариты антенны для этой частоты, тем более она узкополосная и даже удачный антенный усилитель с минимальным коэффициентом шума не спасёт положение.

    ОтветитьУдалить
  3. 1 тв канал был на 49.75-56.25Мгц. Неужели изменили?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Вы совершенно правы. Частоты телевизионных каналов не изменились и Первый канал на своей частоте (49,75 МГц). В 2015 году была пересортица программ, она то и сбила меня с толку. Вторая программа ТВЦ вещала на третьем телевизионном канале 77,25 МГц (несущая частота изображения). Третья программа была на шестом канале Россия 2, Спорт (175,25 МГц).
      Спасибо за комментарий. Сейчас исправлю текст.

      Удалить
  4. Да.. вот точно такую, но в резонансе на 69,8 - Европа +, потом М-радио в 1990 -1993 году использовал в г. Твери для приёма из Москвы ~160 км, ставил на балконе 5 этаж. Улица в сторону Москвы. На УКВ блок от Аэлиты 102 + стереодекодер из журнала радио. Неплохо ловило. Правда стерео только с шипением - в мороз :)

    ОтветитьУдалить
  5. Анонимный21 июня 2016 г., 21:12

    Хочу слушать УКВ ФМ вещание на расстоянии 150 км,какую антенну Вы мне порекомендуете,и нужен ли будет антенный усилитель?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Прочитай предыдущий комментарий. Какая этажность? Какого класса приёмник (какая у него чувствительность)?

      Удалить
    2. Есть 7 элементная антенна для этого диапазона (чертеж), очень эффективная, так же есть схема антенного усилителя тоже для этого диапазона. Если интересуешься еще, обращайся.

      Удалить
  6. Добрый день. Скажите пожалуйста, подойдет ли данная конструкция для детекторного УКВ приемника? Хотим с сыном собрать, но теоретических знаний маловато. Спасибо.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте. Да, конечно подойдёт такая конструкция, тем более, что в процессе изготовления её можно усовершенствовать (переделать в антенну «волновой канал» или, что тоже самое в «Уда–Яги»), добившись от неё усиления, что важно для детекторного приёмника. На всякий случай напомню, что детекторный приёмник на этих частотах будет функционировать на расстоянии не более 6км от передатчика. Учитывая маленькое сопротивление антенны (50 -75 Ом), необходимо предусмотреть её неполное включение в колебательный контур во избежание его шунтирования, что может отразиться на его добротности.

      Удалить
    2. Ага... Понятно. Значит отпадает, т.к. хотя мы и в Щелковском районе, но до Балашихи больше 6 км. Большое Вам спасибо за консультацию. Будем думать что бы нам собрать для начала. Успехов Вам.

      Удалить