Антенна Харченко

С момента появления радиосвязи очень актуальным был вопрос использования антенны. В 1961 году инженер Харченко предложил конструкцию, состоящую из двух ромбов. С ее помощью он ловил американские передачи.

Антенна Харченко для WiFi

Эволюция

Антенна, придуманная Харченко, представляет собой двойной квадрат из толстой медной проволоки. Незамкнутыми углами квадраты соединяются между собой, и в этом месте к ним подключается телевизионный кабель. Для улучшения направленности сзади устанавливается решетка из токопроводящего материала.

Периметр каждого квадрата равен длине волны, на которую настроен приём. Диаметр провода для 1-5 телевизионных каналов должен быть около 12 см. Из-за этого для радиосвязи и телевидения метрового диапазона (1-12 каналы) она получается очень громоздкой. Для облегчения конструкции использовалась прокладка тремя проводами меньшего сечения, но все равно она имела большой вес и габариты.

Вторую жизнь зигзагообразная антенна, созданная Харченко, получила, когда появилось эфирное вещание в ДМВ диапазоне. Все помнят ромбы, круги, треугольники и другие самодельные фигуры в качестве ТВ антенны для приёма дециметровых волн, которые висели у многих людей на балконах и за окнами. Они были одним из признаков того времени.

В 2001 году профессор Тревор Маршалл (США) предложил использовать эту конструкцию в сетях Bluetooth и WiFi.

О том, какие устройства есть для этих целей, и как делается такая антенна своими руками, рассказывает эта статья.

Можно использовать один чертеж зигзагообразной антенны для всех диапазонов. Различия только в размерах.

L1 – внешняя сторона квадрата; L2 – внутренняя сторона квадрата; L3 – длина рамки; L4 – ширина рамки; L5 – зазор для подключения; D – высота стоек; B – ширина экрана; H – длина экрана

Антенны для телевизора

Телевидение метрового диапазона практически отсутствует, и зигзагообразная антенна Харченко для приема этих каналов не применялась из-за больших габаритов. Поэтому в этой статье рассказывается только о применении её для ДМВ и DVB-T2.

Улучшение приёма ДМВ

Для приёма ДМВ диапазона зигзагообразная антенна имеет следующие размеры:

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 141.8 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 135.6 мм;
• L3 (длина рамки) – 397.4 мм;
• L4 (ширина рамки) – 198.7 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 8.4 мм;
• D (высота стоек) – 65 мм;
• B (ширина экрана) – 565 мм;
• H (длина экрана) – 565 мм;
• диаметр проволоки – 9.6 мм;
• количество проволоки – 1166.9 мм.

Она получается достаточно широкополосной и не требует дополнительной настройки. Подключается с помощью куска телевизионного кабеля. Волновое сопротивление – около 50 Ом. Антенна хорошо согласуется с коаксиальным кабелем сопротивлением как 50, так и 75 Ом. Для улучшения широкополосности её можно изготовить не из проволоки, а из медной или алюминиевой полосы и соединить заклепками. Медную полосу можно дополнительно пропаять. Длина полосы считается между отверстиями для заклепок.

Если воспользоваться антенным усилителем, то второй квадрат не нужен, можно взять только один.

Улучшение приёма Т2

Цифровое ТВ DVB-T2 ведется на частотах ДМВ диапазона на каналах 21-69 способом мультиплекс. Следовательно, конструкция для Т2 нужна тех же размеров, что и антенна для цифрового телевидения диапазона ДЦВ. Однако современные телевизоры при слишком сильном сигнале блокируют его. Поэтому, если передатчик для T2 находится слишком близко, а вы хотите использовать старую рамку для DVB-T2, то может потребоваться более слабый усилитель для цифрового телевидения, придется отрезать один квадрат или снять экран с обратной стороны. Можно также сделать такое устройство для t2 своими руками или использовать антенну для цифрового ТВ, сделанную в виде круга, длиной 555 мм. Для цифрового ТВ этого достаточно.

Конструкции для интернета, 3g и мобильной связи

Для мобильной связи, Bluetooth, 3g и WiFi используются настолько короткие волны и высокие частоты, что всё устройство имеет в длину порядка 10 см и изготавливается по одному чертежу для всех диапазонов. Отличия только в размерах, которые можно рассчитать, используя онлайн-калькулятор. Можно также использовать её для мобильного телефона.

Зигзагообразная антенна своими руками

Сделать антенну самостоятельно нетрудно. Для изготовления необходимы:

• одножильный медный провод;
• паяльник;
• плоскогубцы;
• линейка;
• коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
• токопроводящий материал для экрана (фольгированный гетинакс, DVD или CD диск, банка из-под шпрот и т.п.);
• стойка, обеспечивающая правильное расстояние между антенной и экраном, например, крышка от пластиковой бутылки;
• клей.

Процесс изготовления можно разделить на несколько этапов:

1. Очищают провод от изоляции;
2. С помощью линейки размечают места сгибов;
3. Плоскогубцами сгибают проволоку в ранее отмеченных местах. Чем точнее была сделана разметка, и согнута проволока, тем лучше будет приём;
4. Лудятся места присоединения кабеля;
5. Лудится кабель, либо на кабель надевается штекер, к которому припаиваются кусочки провода длиной 10-15 мм;
6. Провод припаивается к антенне;
7. На кабель последовательно одеваются стойка и экран;
8. Вся конструкция проклеивается, например, силиконом.

Готовая антенна

Подключение кабеля к антенне

Улучшение приёма WiFi и Bluetooth

WiFi передается, как и другие виды беспроводной связи, радиоволнами. Поэтому для улучшения работы WiFi-роутера или других устройств также можно использовать эту конструкцию. По отзывам, если в качестве экрана использовать параболическую тарелку (как вариант можно выгнуть из консервной банки), то усиление достигает 31 дБ. При использовании самодельного отражателя его кривизна подбирается опытным путем. Для этого на аппарате, на который передается сигнал, нужно установить программу, показывающую уровень сигнала и, меняя кривизну экрана, следить за ним.

Расчет производится на частоту 2445 МГц.

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 30.8 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 29.6 мм;
• L3 (длина рамки) – 84 мм;
• L4 (ширина рамки) – 43 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 1.9 мм;
• D (высота стоек) – 13.6 мм;
• B (ширина экрана) – 122 мм;
• H (длина экрана) – 122 мм;
• диаметр проволоки – 2.5 мм;
• количество проволоки – 256.6мм.

В качестве экрана можно использовать кусочек фольгированного гетинакса для печатных плат. Для механической прочности экран припаивается к оплетке провода.

В качестве экрана можно использовать CD или DVD диск. На диске есть тонкий слой фольги, на котором записывается информация. В этом случае сделать антенну можно в боксе для CD дисков.

Устанавливают антенну Харченко горизонтально. Это связано с поляризацией сигнала.

Bluetooth использует те же частоты, что и WiFi. Поэтому нужна антенна диапазона WiFi и тех же размеров.

Подключение к роутеру

Если в роутере есть разъем для подключения внешней антенны, то к концу кабеля припаивается штекер и вставляется в разъем.

Если его нет, то для подключения нужно вскрыть модем и припаять кабель к плате. Чем короче провод, тем лучше. Мощность роутера небольшая, и потери в кабеле имеют иногда решающее значение.

Подключение к ноутбуку

В ноутбуках WiFi платы встроенные для мобильности и уменьшения габаритов. Поэтому внешней антенны нет, а внутренняя – маломощная. Чтобы подключиться к ней, необходимо разбирать ноутбук и точно знать, где она расположена. Но существует альтернативный вариант с использованием USB WiFi-адаптера с антенной. Разделав ее, можно найти центральную жилу и экран. К ним соответственно припаивается коаксиальный кабель. Идеальным вариантом будет установка прямо на адаптер с целью уменьшения потерь в кабеле.

Улучшение приёма 3g

Современный мобильный интернет использует стандарт 3g с частотой сигнала 2100 мГц и длиной волны 143 мм. Следовательно, размеры будут следующие:

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 37.1 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 35.5 мм;
• L3 (длина рамки) – 104 мм;
• L4 (ширина рамки) – 52 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 2.2 мм;
• D (высота стоек) – 17 мм;
• B (ширина экрана) – 148 мм;
• H (длина экрана) – 148 мм;
• диаметр проволоки – 2.5 мм;
• количество проволоки – 305.4 мм.

Конструктивно антенна 3g не отличается от конструкции для WiFi.

Подключение к модему 3g

Эффективнее всего подключить кабель внутри роутера, но для этого нужно быть специалистом в области ремонта аппаратуры мобильной связи. Для всех остальных можно предложить другой способ.

Соединение беспроводным способом

Для этого отрезается два куска медной или латунной фольги, шириной 45 и 27 мм и длиной достаточной, чтобы обернуть модем и спаять края. С широким отрезком так и поступаем, припаиваем к нему центральную жилу кабеля и одеваем на модем. Вместо широкого куска фольги можно зачистить 15-20 см провода и плотно обмотать модем. Узкий кусок сгибается полукругом и припаивается к оплетке кабеля. Опытным путем подбирается взаимное положение для лучшего приема.

Подключение к модему с помощью фольги

Подключение путем намотки провода

Дополнительная информация. Если антенну подключить прямо к модему, без кабеля, а сам модем подключить с помощью USB-удлинителя, то можно избежать потерь в кабеле.

Подключение к смартфону или планшету

Необходимо зачистить кусок кабеля и центральной жилой обмотать 10-15 витков вокруг телефона. Можно также взять кусочек латунной или медной фольги, припаять к нему центральную жилу кабеля и вставить между задней крышкой и чехлом.

Улучшение приёма 4g

Мобильный интернет стандарта 4g использует частоту 2600 мГц с длиной волны 115 мм. Следовательно, размеры будут такими:

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 28.9 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 27.6 мм;
• L3 (длина рамки) – 81 мм;
• L4 (ширина рамки) – 40.5 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 1.7 мм;
• D (высота стоек) – 13.2 мм;
• B (ширина экрана) – 115 мм;
• H (длина экрана) – 115 мм;
• диаметр проволоки – 2 мм;
• количество проволоки – 237.9 мм.

Антенна для сотового телефона

Мобильная связь работает в двух диапазонах. Какой именно вам нужен, можно узнать на сайте своего оператора.

Сравнительные характеристики

«Двойной» Bi-Quad (двойной биквадрат)

Двойной биквадрат – это тоже антенна Харченко. Своими руками она делается аналогично обычному биквадрату. От обычного биквадрата она отличается тем, что в вершинах квадратов вместо углов расположены дополнительные квадраты. Размеры этих квадратов точно такие же, как и основные. Поэтому дополнительный расчет не нужен,  можно взять расчет для обычного биквадрата. Расчет для антенны Харченко можно найти в этой статье или воспользоваться для расчёта программой онлайн-калькулятора. Провода в месте пересечения изолируются друг от друга.

Двойной биквадрат можно продолжить по той же схеме. Те, кто хотят его изготовить, легко посчитают длину провода. Это даёт дополнительное усиление.

Антенна двойной биквадрат

С помощью небольших самодельных направленных антенн можно принимать сигнал на расстоянии до 2 километров. Эти самоделки – хорошая замена дорогим решениям.

Видео