Антенное согласующее устройство

Классический тюнер Z-Match с добавлением диапазона 1,8 МГц

Этот тюнер может быть использован в диапазоне 1.8 – 30 МГц.

С1А, С1В – сдвоенный КПЕ 250-350 пФ макс. на секцию, изолированный от корпуса.

С2А, С2В – сдвоенный КПЕ 350-500 пФ макс. на секцию

SK1 – коаксиальный разъем 50 Ом

L1 – 5 витков провода 1,63 мм, внутренний диаметр 50 мм, зазор между витками около 4,2 мм, вокруг L2

L2 – 6 витков провода 1,63 мм, внутренний диаметр 38 мм, зазор между витками около 4,2 мм

L3 – 4 витка провода 1,63 мм, внутренний диаметр 38 мм, зазор между витками около 4,2 мм

L4 – 3 витка провода 1,63 мм, внутренний диаметр 50 мм, зазор между витками около 4,2 мм, вокруг L3

L5
– 12 витков провода 0,71-1,22 мм, внутренний диаметр на 10-12 мм
больше, чем у L6, с отводами через

каждые 3 витка, располагается у
«холодного» вывода L6

L6 – 37 витков провода 1,63 мм, внутренний диаметр 38 мм, с отводами от 17-го, 22-го и 27-го витков.

S1 – керамический переключатель, 3 положения, 4 направления

Количество
витков катушек зависит от выбранных КПЕ и подбирается при настройке.
Катушки закреплены

на каркасах и зафиксированы подходящим компаундом
(возможное конструктивное исполнение см. в

предыдущей статье. Прим.
перев.)

Для катушки L6 можно применить керамический или пластиковый каркас.

Автор
использовал отвод от 17-го витка в L6 и от 3-го витка в L5, но это
может меняться. L1/L2

монтируются под прямым углом к L3/L4 и L5/L6.

Перекрытие
по частоте зависит от минимальной и максимальной емкости КПЕ и катушек,
а возможный

импеданс согласуемой нагрузки зависит от соотношения витков
каждой пары катушек и опять же, от

КПЕ. Если минимальный КСВ получается
при максимуме C1, то необходимо уменьшить количество витков

у L1/L4/L5
соответственно выбранному диапазону.

Настройка Z-Match

Для ламповых выходных каскадов:

Емкостные антенны

Многодиапазонная антенна

Многодиапазонная антенна – устройство, позволяющее производить вещание во всех разрешенных для любителей диапазонах коротких волн. Благодаря данному свойству, многодиапазонки приобрели большую популярность и распространение.

Одна из многодиапазонок типа UA1DZ имеет следующую конструкцию:

• Вибратор длиной 9,3 м
• З-х метровая подставка;
• 4-5 оттяжек;
• 10-14 дополнительных гибких противовесов-оттяжек длиной 9,4 м.

Соединение таких антенн и передатчиков производят при помощи коаксиального кабеля на 50 Ом.

Основными недостатками, которыми обладают такие многодиапазонные конструкции, являются их громоздкость, высокая парусность и риск поражения молнией при установке на крыше высотного дома или другой многоэтажной постройки.

Вертикальная антенна (Ground Plane)

Вертикальные антенны типа Ground Plane – устройства, предназначенные для вещания на диапазонах от 14 до 24-28 Мгц. Основными составляющими таких вертикальных кв антенн являются 2-х метровая мачта, дюралевый вибратор длиной от 2 до 5 метров, 4-5 противовесов длиной 2,5-3 метра и питающий коаксиальный 50-ти омный кабель.

Устанавливают их как на крышах высоток, так и на фронтонах частных домов.

Укороченная дипольная антенна

Самое простое устройство данного вида на 7 мгц представляет собой конструкцию, состоящую из следующих частей:

• Разделенный на два 3-х метровых плеча проволочный вибратор с изоляторами и оттяжками на концах. В качестве изоляторов используют небольшие кусочки текстолита, для оттяжек применяют прочный бельевой капроновый шнур.
• Две удлинительных 140-ка витковых катушки из медного провода толщиной 0,5-0,6 мм;
• Центральный узел с трансформатором (балуном);
• Фидер – питающий коаксиальный кабель на 50 Ом.

Укороченная диполь

Используют такую укороченную диполь, как в стационарных, так и в полевых условиях, закрепляя ее на высоте от 3 до 4 метров.

На заметку. Для того чтобы произвести настройку такого устройства по резонансу, необходимо равномерно укорачивать длину расположенных горизонтальных или под углом плеч вибратора. После изменения длины плеча укорачивающая ее оттяжка крепится к ближайшему дереву или другой устойчивой опоре.

Выбор первого кв трансивера

При выборе первого передающего устройства (трансивера) начинающим радиолюбителям необходимо учитывать:

• Габариты и вес – радиостанция должна иметь такие размеры и вес, чтобы ее можно достаточно легко переносить в руках или походном рюкзаке.
• Функционал – для начинающего радиолюбителя достаточно трансивера, имеющего небольшое количество основных настроек (резонансная частота, мощность, КСВ);
• Надежность и наличие гарантии – как и любая другая аппаратура, коротковолновая радиостанция должна иметь гарантийный срок обслуживания;
• Возможность программирования аппаратуры с использованием персонального компьютера.

Трансивер

Не рекомендуют начинающим радиолюбителям приобретать дорогостоящие и очень сложные в эксплуатации, обслуживании коротковолновые радиостанции. Новичку, заинтересовавшемуся радиолюбительством, будет очень тяжело разобраться в такой аппаратуре, при утрате интереса к данному делу продажа такой дорогостоящей радиостанции за ту же сумму, что она была куплена, будет очень затруднительной.

Сопротивление и его особенности

В преимущественном большинстве случаев выходное сопротивление стандартно в современных широкополосных передатчиках составляет 500 м. При этом стоит отметить, что многие коаксиальные кабеля, использующиеся в качестве фидера, также отличаются стандартной величиной волнового сопротивления на уровне 50 или 750 м. Если же рассматривать антенны, для которых могут использоваться согласующие устройства, то в зависимости от конструкции и типа в них входное сопротивление имеет достаточно широкий диапазон величин, начиная от нескольких Ом и заканчивая сотнями и даже большим количеством.

Известно, что в одноэлементных антеннах входное сопротивление на резонансной частоте является практически активным, при этом чем больше частота передатчика будет отличаться от резонансной в те или иные стороны, тем больше появится реактивной составляющей индуктивного или же емкостного характера во входном сопротивлении самого устройства. В то же время многоэлементные антенны имеют входное сопротивление на резонансной частоте, имеющее комплексный характер за счет того, что в процесс образования реактивной составляющей свой вклад вносят различные пассивные элементы.

Если входное сопротивление относится к активным, его можно согласовать с сопротивлением, используя специализированное согласующее устройство для антенны. При этом стоит отметить, что потери здесь являются практически незначительными. Однако сразу после того, как во входном сопротивлении начнет образовываться реактивная составляющая, процедура согласования будет все более сложной, и нужно будет использовать все более и более сложное согласующие устройство для антенны, возможности которого позволят обеспечить компенсацию нежелательной реактивности, и располагаться оно должно непосредственно в точке питания. Если реактивность не будет компенсироваться, это негативно скажется на КСВ в фидере, а также существенно увеличит общие потери.

Другой вариант

Для такого примера можно рассмотреть еще один оптимальный способ согласования – при помощи кратного половине волны или же полуволнового коаксиального кабеля в принципе с любым волновым сопротивлением. Его включают между тюнером, располагающимся возле передатчика, и антенной. В данном случае входное сопротивление антенны, имеющее значение на уровне 110 Ом, переносится на нижний конец кабеля, после чего, используя антенное согласующее устройство, трансформируется в сопротивление 500 м. В данном случае предусматривается полное согласование передатчика с антенной, а фидер используется в качестве повторителя.

В более тяжелых ситуациях, когда входное сопротивление антенны является несоответствующим волновому сопротивлению фидера, которое, в свою очередь, не соответствует выходному сопротивлению передатчика, требуются согласующие устройства КВ антенн в количестве двух штук. В данном случае одно используется вверху, чтобы добиться согласования фидера с антенной, в то время как другое обеспечивает согласование фидера с передатчиком внизу. При этом нет никакой возможности сделать какое-нибудь согласующее устройство своими руками, которое можно будет использовать одно для согласования всей цепи.

Возникновение реактивности сделает ситуацию еще более сложной. В данном случае согласующие устройства КВ диапазонов позволят существенно улучшить согласование передатчика с фидером, обеспечив таким образом значительное облегчение работы оконечного каскада, но большего от них ждать не стоит. Из-за того, что фидер будет рассогласован с антенной, появятся потери, поэтому эффективность работы самого устройства будет заниженной. Активированный КСВ-метр, установленный между тюнером и передатчиком, обеспечит фиксацию КСВ=1, а между фидером и тюнером такого эффекта не получится добиться, так как присутствует рассогласованность.

Информация, умалчиваемая в пособиях по изготовлению самодельных антенн

В обзоре изготовления антенны Харченко упомянули, что для каждой частоты используют фиксированный диаметр провода. Чем больше длина волны, тем материал толще. Понятно, что при определенных условиях достать проволоку нужного диаметра уже не получается, потому конструируют из пластин либо создают несколько контуров. Что касается простых вибраторов, упоминали, что повышение толщины медной жилы расширяет полосу принимаемых частот. На чем и основан принцип действия фрактальных биконусных антенн, изобретенных более века назад.

Получается, что толщина провода вносит коррективы. Для длинноволновых антенн и рекомендуется применять антенные канатики. Данный материал подобен одножильной полевки. Прочный и тонкий антенный канатик не искажает характеристик, в отличие от обычной проволоки, толщина которой может оказаться значительной. Как подобный момент учитывать при конструировании. Длина полуволнового вибратора меньше идеальной расчетной. Исключительно в рассматриваемом случае обеспечивается точное попадание частоты в резонанс. Чем толще проволока, тем дальше уход. Что касается канатиков и тонкой проволоки, то в их случае длина составляет 97% расчетной. Теперь становится понятно, почему при ловле цифрового мультиплекса снимали оплетку.

Для радиостанций оставляли экран, в основном, для хороших эксплуатационных качеств. Внешняя изоляция кабелей прочная, и антенна для рации долговечна. Правда, длину следует брать меньше расчетной. Проще определить нужные размеры опытным путем, отрезая немного от кабеля и измеряя дальность приема. А теперь приведем таблицу, где даны длины полуволновых вибраторов и толщины проволоки. Цифры сведены в таблицу. По столбцам идут номера каналов, по строкам длины полуволновых вибраторов в зависимости от двух толщин медной проволоки, 1,5 мм и 4 мм.

Видно, что разница составляет 1 см до нескольких миллиметров и падает с ростом частоты. Это не удивительно, скорее поправка связана с уменьшающейся длиной волны. Поясним, что дело касается телевидения, укажем частоты для приведенных каналов.

Это несущие изображения, близкие к левой границе полосы канала. Звук располагается симметрично сверху. Соответственно, не окажется ошибкой настроить полуволновой вибратор на это значение. Тогда для серединной частоты антенна окажется чуть коротковата, что и требуется. Выше приведена точная таблица, ею руководствуемся для создания приемной системы телевещания. Что делать, если провод отличается по диаметру от указанного. Сообразно чуть изменить длину самодельной антенны. Кстати, не забывайте, что для телевидения полуволновой вибратор расположен горизонтально, а для радиоприемников – вертикально, этим учитывается поляризация сигнала. В первом случае антенна перпендикулярна направлению на станцию вещания.

Борьба с помехами радиоприему

В добавок ко всему, для борьбы с помехами и перегрузками можно использовать преселектор (антенный тюнер). Использование этого устройства позволяет до определенной степени подавить внеполосные помехи и сильные сигналы.

К сожалению, в городе все эти ухищрения могут не дать желаемого результата. При включении радиоприемника слышен только шум (как правило, шум сильнее на низкочастотных диапазонах). Порой начинающие радионаблюдатели даже подозревают свои радиоприемники в неисправности или недостойных характеристиках. Проверить приемник просто. Отключите антенну (сложите телескопическую антенну или переключите на внешнюю, но ее не присоединяйте) и отсчитайте показания S-метра. После этого выдвиньте телескопическую антенну или подключите внешнюю. Если показания S-метра значительно увеличились, значит с радиоприемником все в порядке, а вам не повезло с местом приема. Если уровень помех близок к 9 баллам или выше, то нормальный прием будет невозможен.

Поиск и устанение источника помехи

Увы, город полон “широкополосных” помех. Многие источники генерируют электромагнитные волны широкого спектра, как искровой разряд. Типичные представители: импульсные блоки питания, коллекторные электродвигатели, автомобили, сети электроосвещения, сети кабельного телевидения и Интернет, маршрутизаторы Wi-Fi, ADSL модемы, промышленное оборудование и многое другое.

Самый простой способ “поиска” источника помех – обследовать помещение с помощью карманного радиоприемника (не важно какого диапазона, ДВ-СВ или КВ, только не FM диапазона). Обойдя комнату можно легко заметить, что в некоторых местах приемник шумит сильнее – это и есть “место локализации” источника помех

“Шуметь” будет практически все, что подключено к сети (компьютеры, энергосберегающие лампы, сетевые провода, зарядные устройства и пр.), а также сама электропроводка.

Именно для того, чтобы хоть как-то снизить пагубное действие городских помех и стали популярны “супер-пупер” навороченные радиоприемники и трансиверы. Городской радиолюбитель просто не может комфортно работать на бытовой аппаратуре, которая достойно себя показывает “на природе”. Требуется большая избирательность и динамика, а цифровая обработка сигнала (DSP) позволяет “творить чудеса” (например, подавлять тональные помехи), недоступные аналоговым методам.

Конечно, самая лучшая КВ антенна – направленная (волновой канал, QUARD, антенны бегущей волны и т.д.). Но будем реалистами. Построить направленную антенну, даже простую, довольно сложно и дорого.

Z-Match для мощности 400 ватт

Для
больших мощностей переменные конденсаторы  должны быть с зазором около
0,5 мм, это обеспечит

напряжение пробоя 2 кВ и позволит работать с
мощностью 400 ватт. Были применены трехсекционные

конденсаторы  с
Смин=15пФ/Смакс=200 пФ на секцию. На диапазоне 160 метров приходится
подключать

дополнительные постоянные емкости с рабочим напряжением не
менее 750 В, лучше на 2 кВ, при этом

достигается согласование с
нагрузкой от 10 до 100 Ом. На остальных диапазонах сопротивления
нагрузки

может быть от 10 до 2000 Ом.

Схема приведена на рис.1. Данные катушек аналогичны приведенным в статье Z-Match.

На
рис.1 не показана переключаемая катушка 1,2 мкГн, она включается, как
показано на рисунке 2. Конструктивные

данные также аналогичны
приведенным выше.

На рис.3 показан тюнер в сборе.

Работа
с этим вариантом тюнера не отличается от первоначального варианта, но
на 14 МГц иногда приходилось использовать положение «3,5 МГц», с двумя
секциями КПЕ параллельно.____________________________________________________________________________________________

Как это реализовать?

Длина используемого отрезка кабеля должна рассчитываться по формуле А/4*0.66, где А представляет собой длину волны, а 0.66 является коэффициентом укорочения, использующимся для преимущественного большинства современных коаксиальных кабелей. Согласующие устройства КВ антенн в данном случае будут подключаться между 50-омным фидером и входом антенны, и если их свернуть в бухту диаметром от 15 до 20 см, то в таком случае он будет также выступать в качестве симметрирующего устройства. Фидер будет полностью автоматически согласовываться с передатчиком, а также при равенстве их сопротивлений, причем в такой ситуации можно будет полностью отказаться от услуг стандартного антенного тюнера.

Согласование кабеля 75 Om. с 50 Om. трансивером на УКВ.

144 Мгц.

На просторах
интернета удалось найти описание согласующих устройств, которые на мой
взгляд могут заинтересовать укавистов.

Кто автор установить

не удалось
пэтому я взял на себя смелость немного видоизменить статью, чтобы она
была более понятной. /UA9UKO/

Иногда при отсутствии кабеля с
нужным волновым сопротивлением возникает необходимость применить
коаксиальный кабель

имеющийся под рукой.

Рис 1.

На Рис 2 вид  на монтаж согласующего устройства.

Рис 2.

На Рис 3. внешний вид законченого блока.

Рис 3.

В
первом варианте как правило, для настройки хватает растяжения/сжатия
катушки. (При применении постоянных конденсаторов

емкостью 22 pF.)

Данные катушки: 

144/430 Mгц.  

На Рис 1. схема двухдипазонного согласующего устройства.

Рис 1.

На Рис 2. вид на монтаж.

Рис 2.

На Рис 3. вид законченного блока.

Данные катушек: 

144-

430- полувиток (синий провод) длиной 7 см. Диаметр 2mm.

Двухдиапазонный
вариант очень хорош для трансиверов имеющих один антенный разъем для
144 и 430 мгц.( FT-857D, FT-897D,

IC-706MKIIG, IC-7000).

                                                  Не претендуя на авторство !!!

Простой тюнер «Т» типа, на диапазоны 1,8-50 МГц.

Данные контурных катушек тюнера и комплектующих:

L-1 2,5 витка, провод AgCu 2 мм, наружный диаметр катушки 18 мм.L-2 4,5 витка, провод AgCu 2 мм, наружный диаметр катушки 18 мм. L-3 3,5 витка, провод AgCu 2 мм, наружный диаметр катушки 18 мм. L-4 4,5 витка, провод AgCu 2 мм, наружный диаметр катушки 18 мм. L-5 3,5 витка, провод AgCu 2 мм, наружный диаметр катушки 18 мм.L-6 4,5 витка, провод AgCu 2 мм, наружный диаметр катушки 18 мм.L-7 5,5 витка, провод ПЭВ 2,2 мм, наружный диаметр катушки 30 мм.L-8 8,5 витка, провод ПЭВ 2,2 мм, наружный диаметр катушки 30 мм.L-9 14,5 витка, провод ПЭВ 2,2 мм, наружный диаметр катушки 30 мм.L-10 14,5 витка, провод ПЭВ 2,2 мм, наружный диаметр катушки 30 мм.

Переменные
конденсаторы и галетный переключатель от Р-104 (блок БСН). При
отсутствии

указанных конденсаторов, можно применить 2-секционные, от
вещательных радиоприемников,

включив секции последовательно и изолировав
корпус и ось конденсатора от шасси. Так-же

можно применить обычный
галетный переключатель, заменив ось вращения на диэлектрическую

(стеклотекстолит).

Нужно ли это делать?

Попытка полноценной компенсации реактивности в нижнем конце фидера является безуспешной, поскольку ограничивается характеристиками самого устройства. Любые перестройки частоты передатчика в границах узких участков любительских диапазонов в конечном итоге не приведут к появлению значительной реактивной составляющей, вследствие чего зачастую не возникает потребности в ее компенсации. Также стоит отметить, что правильный проект многоэлементных антенн также не предусматривает большой реактивной составляющей имеющегося входного сопротивления, что не требует ее компенсации.

В эфире можно достаточно часто встретить различные споры о том, какую роль и назначение имеет согласующее устройство для антенны («длинный провод» или другого типа) в процессе согласования с ней передатчика. Некоторые возлагают на него достаточно большие надежды, в то время как другие просто считают обыкновенной игрушкой. Именно поэтому нужно правильно понимать, чем же действительно может на практике помочь антенный тюнер, а где его использование будет лишним.

Антенна — петлевой вибратор

Антенна более простой конструкции — петлевой вибратор, называемый также шлейф-вибратор Пистолькорса, показана на рис. 2. Оба плеча этого вибратора выполнены в виде короткозамкнутых шлейфов с длиной каждого, приблизительно равной 1/4 длины волны. Середина верхней неразрезанной части вибратора является точкой нулевого потенциала, что позволяет в этой точке крепить вибратор к металлической мачте без изоляции.

Рис. 2. Антенна — петлевой вибратор.

Петлевой вибратор выполняют из тех же материалов, что и разрезной. Радиус закругления концов петлевого вибратора не имеет значения. В точках питания концы трубок можно расплющить.

Коэффициент укорочения полуволнового петлевого вибратора значительно меньше зависит от диаметра трубки, лем коэффициент укорочения разрезного вибратора. Поэтому длина петлевого вибратора, выполненного из трубок диаметром 10…20 мм, практически остается неизменной. Механическое соединение петлевого вибратора с мачтой можно выполнять любым способом: сваркой, заклепочным или винтовым соединением без изоляции.

Входное сопротивление петлевого вибратора составляет 292 Ома, но обычно приближенно его считают равным 300 Ом. Некоторые из первых отечественных телевизионных приемников имели симметричный антенный вход с входным сопротивлением также 300 Ом, и с такими телевизорами петлевой вибратор мог соединяться симметричным высокочастотным кабелем КАТВ с волновым сопротивлением 300 Ом.

Для подключения к петлевому вибратору 75-омного коаксиального кабеля необходимо симметрирующе-согласующее устройство в виде полуволновой петли, которое показано также на рис. 2. Полуволновая петля уменьшает входное сопротивление антенны в 4 раза, ее выполняют из кабеля любой марки. Длина ’ петлевого вибратора В и длина петли в развернутом виде П для любого метрового канала приведены в табл. 2.

Таблица 2. Размеры антенны полуволновый петлевой вибратор.

Если разрезной вибратор узкополосный и может принимать сигналы только того канала, на который рассчитана его длина, то петлевой вибратор имеет более широкую полосу пропускания. Поэтому он может удовлетворительно принимать сигналы по двум-трем каналам, соседним по частоте. При этом необходимо иметь в виду, что второй и третий, пятый и шестой каналы не являются соседними по частоте, между ними значительный частотный интервал.

Вместо четвертьволнового короткозамкнутого шлейфа симметрирование полуволнового разрезного вибратора можно осуществить с помощью устройства на ферритовом кольце. Так же симметрирование и согласование с фидером петлевого вибратора можно выполнить без полуволновой петли с помощью такого же устройства на ферритовом кольце.

Такое симметрирование и согласование более компактно. Однако во втором случае сложнее герметизация, необходимая для наружной антенны во избежание попадания влаги. В то же время, шлейф или петля в герметизации не нуждаются.

Обе рассмотренные антенны (полуволновые разрезной и петлевой вибраторы) ориентируются по направлению на передатчик так, чтобы они располагались в плоскости, перпендикулярной этому направлению. Однако ориентирование должно контролироваться по изображению на экране телевизора, которое должно иметь максимальную четкость по горизонтали и устойчивую синхронизацию, контрастность же картинки не обязательно должна получаться максимальной. Лучше всего ориентировать антенну при приеме телевизионной испытательной таблицы.

Простейшие антенны в диапазоне дециметровых волн обычно не применяют, так как в этом диапазоне требуется получить от антенны ощутимое усиление из-за меньшей напряженности поля.

Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. — 100 и одна конструкция антенн.

Симметрирующие устройства для полуволновых вибраторов

Телевидение приняло за стандарт кабель 75 Ом. И волновое сопротивление полуволнового вибратора составляет 75 Ом. Согласование в данном случае не требуется. Но симметрирующее устройство собрать нужно. И покажем, как это сделать. Ниже приведен рисунок простейшего приспособления для этих целей. Сам он взят с сайта http://lib.qrz.ru/node/1033, где появился, как полагаем, благодаря одной из многочисленных книг на тему конструирования антенн. Приводим ниже таблицу с указанием длин а и б, а провод является отрезком коаксиального кабеля.

Разумеется, выдуманы и прочие разновидности антенн, некоторые годятся и в качестве комнатных. Полуволновой вибратор хорош простотой. Подобная самодельная антенна принимает цифровой мультиплекс, изготавливается из подручного материала. Длинные вибраторы ставят на растяжки и вешают между домами (прием телевещания). Часть конструкций достигают в высоту жилого многоквартирного дома. Неудивительно, что радиолюбители подобные ставят редко.

В эпоху СССР гражданам удавалось связаться с США. Длинные волны огибали земную поверхность и с трудом улавливались пеленгаторами спецслужб. Не скажем, использовались подобные методики диссидентами, но любители баловались, закрывая глаза на разрешенные для бытовой связи диапазоны.

Теперь читатели знают, как сделать антенну самостоятельно.