В этой статье рассмотрим антенны которые используются в современных УКВ радиостанциях. Поговорим об их длине, конструкции, проведём анализ эффективности антенн и отметим некоторые их особенности, у разных фирм. Речь идёт о радиолюбительских диапазонах 144/430МГц.
Портативные радиостанции обычно комплектуются укороченными антеннами. Делается это исходя из соображений разумной эффективности и размеров. К примеру, длина ¼λ антенны на 145МГц примерно 50см. Что многовато для удобного ношения радиостанции в кармане или на поясе. Укороченные антенны (‘резинки’) имеют длину в пределах 11-20см., это позволяет сохранить приемлемые габариты, но с потерей эффективности.
В подавляющем большенстве современных носимых радиостанций используют разьёмы BNC или SMA. У обоих есть недостатки и достоинсва. С помощью переходника можно использовать антенну с разьёмом SMA в станции с BNC гнездом и наоборот.
Выдвижные
Один из образцов, на фотографии четвёртая снизу. Есть целый класс антенн которые могут менять длину, как и антенны многих вещательных радиоприёмников. Отличает их низкая механическая прочность. Они требуют аккуратного обращения. В то же время, они позволяют мгновенно получить резонанс на нужной частоте, а не использовать несколько антенн или одну с компромисной длиной. В некоторых случаях этот плюс перевешивает все остальные минусы.
Сильно укороченные
На фотографии третья сверху. Это антенны которые начала выпускать фирма Даймонд, а потом подхватили и другие. Длина этого класса антенн не превышает 5-7см. Эффективность конечно низкая, но они востребованы для связи на небольшие расстояния (до 1км) в условиях прямой видимости. Радиостанция с антенной 5см. напоминает больше сотовый телефон и не так сильно привлекает внимание окружающих.
Тонкие или толстые
Выпускаемые антенны для портативок можно разделить на два класса, есть антенны очень лёгкие и тонкие в прямом смысле слова (четвёртая сверху). Есть антенны более толстые, они тяжелее и немного прочнее.
Разницу между ними я ощутил на совственном лице, когда на высоте 3000м погода испортилась, дул сильный ветер, а в это время нужно было связаться с отставшими членами группы. Использовалась радиостанция VX-800 с тонкой антенной длиной 40см. Антенна хлестала меня по лицу из-за сильного ветра и остановить её было невозможно. Я не рекомендую тонкие антенны для туристов, потому что их болтает даже при слабом ветре. Что сказывается негативно не только на лице, но и на качестве связи. hi.
Полноразмерные
На 144МГц длина антенны ¼λ составляет 50см. На 430МГц длина 17см. Полноразмерные антенны для УКВ радиостанций продаются отдельно. Их отличает максимальная эффективность при небольших габаритах, а значит и большая дальность связи. Такие антенны востребованны у туристов, в радиоэкспедициях, у спасателей. Во всех случаях когда дальность связи должна быть максимальной и при этом нужна мобильность.
Антенны длиной около 40см (для 144МГц) также можно считать полноразмерными, так как небольшое укорочение почти не сказывается на дальности связи и такие конструкции остаются достаточно эффективными.
Полноразмерные антенны эффективны там где ‘резинки’ работают плохо, в лесу, в горах, на больших расстояниях и т.д.
‘Резинки’ от известных фирм
Казалось бы чем могут отличаться ‘резинки’ у разных фирм? На первый взгляд вроде однаковые. Однако отличия есть и довольно существенные. Об этом и поговорим:
На радиостанциях YAESU используют не самые удачные антенны, всмысле применяемых материалов. Например, с одной стороны, антенны у таких радиостанций как VX-3, FT-60, FT-50, хорошо настоены, имеют чёткий резонанс в любительских диапазонах. С другой стороны, материал которым обтянута антенна, просто дерьмо. После недолгой эксплуатации в обычных условиях антенны теряют свою форму, лопаются даже на небольших сгибах. Эффективность антенн, на некоторых моделях, явно недостаточна из-за небольшой длины и соответственно низкого КПД. Резиновые элементы в самих радиостанциях YAESU-VERTEX также вызывают нарекания. Видимо фирма экономит на чём только может.
Знакомство с антеннами применяемыми в портативках ICOM оставило более приятное впечатление, хотя тоже не без недостатков. Длина 20-22см (для 144МГц) на многих моделях, вполне разумный компромис между КПД и размерами, это хорошо заметно при работе в эфире. Резонанс у некоторых антенн бывает сдвинут в район 146МГц, что вполне терпимо. Оболочка которой покрыты антенны сделаны из довольно прочного материала, который хорошо держит долгую эксплуатацию. Это порадовало.
Была такая фирма STANDARD, делала неплохие радиостанции. Есть у меня с 90-х годов, C-568 этой фирмы, где я её только не таскал и что удивительно антенна не полопалась, надписи все видны, резиновые заглушки на местах. Вот хороший пример для подражания.
Неплохие антенны поставляет со своими радиостанциями фирма ALAN. Из тех что я проверил (например антенна от ALAN CT-180, на фото шестая сверху) имели чёткий резонанс, хорошее покрытие, гнулись без последствий. Также ALAN делает полноразмерные штыри с разьёмом BNC и длиной 50см. (на фото третья снизу). Антенна сделана так что колпачек на конце снимается, полотно можно укоротить и таким образом точно настроить на нужную частоту.
Противовес
На большенстве радиостанций с укороченными или полноразмерными антеннами противовес всегда давал положительный эффект. На фото (самый нижний) показан противовес для диапазона 144МГц, он просто цепляется крокодилом за антенный разьём, под углом 90 градусов относительно антенны. С противовесом, появляется чётко выраженная направленность, поэтому станцию нужно ориентировать на корреспондента.
Избегайте своими руками делать антенны на рации для автомобилей по той простой причине, потом оборудование сложно настроить. Штатные устройства у основания содержат узел, напоминающий гайку, позволяющий водителю настроить прибор на используемую волну. Для ручных моделей дело обстоит иначе. Антенна для рации своими руками быть сделана может, однако для крупных предприятий, покупающих частоту, возникнут проблемы. Государственный комитет следит за проданным товаром, чтобы потребители избегали взаимных помех. Железные дороги не пересекаются с судоремонтными заводами. Иногда требуется промышленникам связь, каждый начнет оборудование улучшать, найдем ситуацию: абоненты услышат друг друга. Работая на разных предприятиях. Спросите ГКРЧ: дадут рекомендации, быть может, достаточно будет продемонстрировать специалистам в действии доработку для оценки влияния на соседние домены связи.
Связь и антенны раций
Неоднократно говорили: в обыденности чаще используются линейная, круговая поляризация, последняя – преимущественно на спутниках. Не исключение рации. Горизонтальную поляризацию забрало телевидение, оставив вертикальную радиовещанию… рациям. Логично. Когда держим рацию, антенна расположена вертикально. Виден сигнал, отраженный местностью, повернутый на фиксированный угол. Благодаря эффекту, туповатый военный демонстрирует “нарушение” законов физики… Идеальный прием ведется вертикально стоящей антенной. Не верите – делайте наоборот!
Прочитавшие обзоры про самодельные антенны, будут поражены, но не удивлены. Опять несимметричные четвертьволновые вибраторы, изготовленные из куска стандартного коаксиального кабеля. Поляризация, частоты, почему нечто должно меняться. Однажды сказали: телевизионную антенну из кабеля можно ставить вертикально, ловить радио, найдись таковое на нужной волне…
Родная антенна рации. Внутри набалдашника медная спираль, кончик которой крепится в районе вершины. У некоторых раций просто можно добраться до завитков, у прочих – проблема нерешаемая. Почему спираль?
Согласно курсу электродинамики распространения радиоволн, антенна излучает в направлении оси, волна будет поляризована кругом, согласно направлению завивки. Только если длина витка близка значением длине волны. Рассматриваемый контекст предполагает цифру полметра и выше, о близости забудьте.
Представление о диаграмме направленности дает программа MMANA. Доброжелатели любезно забили туда антенну рации (145 МГц), избегая менять параметры, посмотрели поле (открыв приложение):
- В вертикальной поляризации вышел по азимуту ровный круг. Понятно, тело человека диаграмму исказит! Действительно, спиралька излучает вертикальную поляризацию почти ровно. Уровень составляет – 3 dBi.
- Горизонтальной поляризации формой напоминает восьмерку, уровень намного ниже. Если держать рацию со спиральной антенной по горизонтали, прием ухудшится, нуля не достигнет.
По углу места с горизонтальной поляризацией образуется полукруг, с вертикальной – вдоль оси провал. Полезный сигнал вверх не излучается. Пусть человек с рацией заберется на дерево. И оба держат приборы вертикально, прием будет обусловлен только горизонтальной составляющей, а также отраженным сигналом. Вот какие антенны используют рации… Неудивительно, что любителей грызет желание изменить конструкцию. Посему используются спирали.
На деле — и на файле MMA — антенна состоит из спирали, немалую роль играет колпачок. Задумка ясна. В реальных условиях связь должна вестись по всем направлениям, четвертьволновый вибратор неспособен обеспечить заданные требования. Почему четверть. Полуволновой вибратор более длинный. Габариты имеют значение. Спирали начали вить не от полноценной жизни. Просто длинная антенна для рации слишком великая роскошь. Карман проткнет, рукой замучаешься держать, ветреная погода вырвет. Приходится идти на жертвы. Напомним, по вертикальной поляризации диаграмма направленности демонстрирует подобие тора, типично. Горизонтальная добавляет нечто вроде гантели (грубое приближение), формирующей недостающие углы, участки пространства. На прием и передачу диаграмма направленности одинакова.
Будем конструировать рации, убирая необычные свойства приема по всем направлениям. Энергия устремится в направлении тора. Дальность вещания возрастет. Если переоборудовать обе рации, получим дополнительный выигрыш ценой утраты окончательно приема (передачи) сверху-снизу. Напоминаем, диаграммы направленности на прием и передачу одинаковые (идентичны).
Увеличим дальность радиостанции, переделав антенну
Вывод очевиден: хотим увеличить дальность — видели диаграмму направленности заводской антенны — нужно мощность направить на вертикальную поляризацию, в тор. Как сделать, ясно, однако на горизонте маячит один вопрос – волновое сопротивление антенны рации. Знаете значение? Говорили, как померить! Если длина фидерной линии питания кратна половине длины волны, сопротивление антенны передается на выход без изменения. Эффект используем для измерения.
Используются различные приборы (ВЧ-генератор). Задумавшимся взять такой, скажем: гетеродин телевизора способен выдать похожую частоту, другое дело настроить. Поговорим отдельно. Понадобится высокочастотный вольтметр, обычный для целей измерения непригоден. Прибор измеряется напряжением ВЧ генератора в подвешенном состоянии, шкалу калибруют, чтобы показывала 100%. Собирают схему последовательно соединенных:
Подключают генератор к цепи, измеряют напряжение резистора. Крутят регулировку, пока начнет стрелка показывать 50%. Сопротивление переменного резистора становится равным волновому сопротивлению антенны. Необходимо брать неиндуктивное сопротивление (у которого отсутствует собственная индуктивность). Самодельная антенна рации по возможности должна повторять электрические параметры заводской. Волновое сопротивление берется близким исходному. Процесс измерения читателям понятен.
Выбор конструктора невелик: два глобальных семейства. Кабели волновым сопротивлением 50, 75 Ом. Первый применяются связью, второй – телевидением. Антенна портативной рации делается из того, который ближе номиналом измеренному значению. Четвертьволновый вибратор (лишенный спирали) обладает сопротивлением 35 Ом. Параметры покупной антенной предугадать сложно. Практикам проще изготовить две антенны для рации, используя кабель разного сорта. Затем каждую испытать на местности, оценивая характер изменений.
Изготовление антенны рации
Кратко напомним процесс изготовления антенны для рации. Рассматривали цифровое телевидение, WiFi, 3G. Аудитория портала ВашТехник знает, как сделать антенну для рации. Копируйте смело методики. Прежде нужно знать частоту. Точнее – лучше. Рации имеют несколько каналов, частоты прописаны паспортом. Выберите канал, задавая размеры антенны.
Пусть частота равна 435 МГц. Находим длину волны по школьной формуле, деля скорость света на указанную величину: 299792458 / 435000000 = 689 мм. Чтобы изготовить четвертьволновый вибратор, необходимо число поделить еще на 4, получим – 172,25. Длина антенны для рации составит 17 см. Постарайтесь точнее выдержать миллиметры. Экран можно не счищать. Будет приемной поверхностью, увеличится полоса. Руки чешутся – счистите, как кожуру, оплетку, диэлектрик вокруг главной жилы оставьте.
Старая антенна выпаивается, под новую готов хомут. Осталось заделать на место, наслаждайтесь связью. Антенна для рации своими руками сделана. Кстати, если нет желания снимать экран, запаяйте вместе с жилой в одну связку при монтаже на микросхему. Расширение диапазона считаете лишним – экран лучше снимите. Первый и второй варианты наделены достоинствами, цельный кабель прочнее. Лучше оставить как есть. Антенна для рации прослужит дольше. Позаботьтесь приклеить симпатичный колпачок-наконечник, чтобы медь перестала окисляться. Прощаемся ровно до следующего раза.
Копируйте заводские конструкции. Рации предприятий ломаются. Адаптеры остаются, приборы выбрасывают. Неоценимый шанс радиолюбителя проявить себя. Антенна покрыта резиной, легко обдираемой. Либо используйте аксессуар сломанного изделия. Процесс копирования напрямую не запрещен, исключая изделия, защищенные патентами. Дело касается промышленного выпуска продукции с целью сбыта, получения фиксированной прибыли за счет выполнения указанных действий.
Спиральная антенна предназначена дня установки на радиостанции личного пользования в носимом варианте. По сравнению со штыревой телескопической антенной спиральная имеет меньшие размеры по длине, что создает неоспоримые преимущества при использовании радиостанции в условиях города. Несмотря на малые габариты, эта антенна имеет большую гибкость без нарушения электрического контакта, чего не скажешь о телескопической антенне, которая нередко теряет межколенный контакт и требует более бережного отношения. Но, самое главное, — эффективность антенны типа "спираль" по напряженности поля в 1,2 — 1,5 раза превосходит штыревую антенну с типовым размером 525 мм.
Результаты экспериментальных данных при двух вариантах связи — со штыревой и спиральной антеннами — показывают явные преимущества последней. Так, при выходной мощности передатчика 0,2 Вт и чувствительности приемника 1,5 — 2,0 мкВ дальность уверенной связи между однотипными радиостанциями в условиях города со спиральными антеннами составила 1,4 км, что на 0,5 км больше, чем со штыревыми.
Материалом заготовки антенны служит полиэтилен или любой другой, используемый для производства высокочастотных кабелей. На рис.1 приведены размеры и конструкция такой заготовки.
Формовка резьбового соединения в простейшем случае производится методом нагрева заготовки в корпусе разъема типа СР-50-74ФВ.
Размещение обмоток на заготовке показано на рис.2. Обмотка I содержит.80 витков провода, намотанного виток к витку на участке длиной 34 мм. Обмотка II содержит 29 витков провода, располагаемого равномерно по длине намотки 150 мм. Обе обмотки выполнены проводом марки ПЭВ-2 0,4 мм. Закрепляется конец намотки методом вплавления провода в полиэтилен.
Настройка антенны в резонанс ведется методом отмотки или домотки одного-двух витков провода со стороны разъема. Резонанса добиваются при максимальной отдаче мощности передатчика, что регистрируется прибором напряженности поля или любым анализатором спектра на расстоянии не менее 2 метров. По окончании настройки антенну необходимо поместить в гибкий влагонепроницаемый кожух.
Общий вид антенны в сборе показан на рис.3.
Радиолюбитель 5/92, с.14
Оценить статью
- Техническая грамотность
Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.
Комментарии (1) 
| Я собрал ( 0 ) | Подписаться
| Я собрал ( 0 ) | ПодписатьсяДля добавления Вашей сборки необходима регистрация
Очень плохо, когда перепечатывают статью , а фамилия автора теряется. Обновите ее, уж так и быть.(Сушко С.А. UA9LBG)
Спиральная антенна была разработана мной дня установки на носимую радиостанцию «Вика» одного из производителей радиостанций Cи –Би диапазона 27МГц г. Свердловска еще на заре открытия гражданского диапазона.
По сравнению со штыревой телескопической антенной, предлагаемая антенна имеет меньшие размеры по длине, что создает неоспоримые преимущества при ее эксплуатаии в условиях города. Несмотря на малые габариты, эта антенна имеет большую гибкость без нарушения электрического контакта, чего не скажешь о телескопической антенне, которая нередко теряет «межколенный» контакт и требует более бережного отношения. Результаты экспериментов со штыревыми (525мм.) и спиральными антеннами показывают явные преимущества последних. Так, при выходной мощности АМ передатчика 0,2 Вт и чувствительности приемника 1,5 мкВ в условиях города, дальность уверенной связи между однотипными радиостанциями, со спиральными антеннами составляла 1,4 км, что на 0,5 км больше, чем со штыревыми телескопическими антеннами. Тем не менее, нужно помнить, что сильно укороченные спиральные антенны с поперечным излучением имеют высокую добротность и узкополосны. Предлагаемая вниманию радиолюбителей антенна имеет полосу пропускания порядка 50кгц по уровню -3дБ. Входное сопротивление антенны около 30 Ом, что необходимо учитывать при корректировке выходного сопротивления контура оконечного каскада Cи-Би станции.
Антенна состоит из двух частей, из спирального излучателя и удлиняющей катушки L1. Они намотаны сплошным проводом ПЭВ-2 0,4 мм на общей заготовке (рис.1), материалом которой служит полиэтилен или любой другой материал. Автор использовал изоляцию ВЧ кабеля. На рис.1 приведены размеры и конструкция такой заготовки. Подготовка заготовки заключается в том, что из нее нужно удалить центральную жилу. Лучше всего это делается предварительным нагревом центральной жилы разобранного кабеля низковольтным напряжением (1,5-3,0 В) с большим током короткого замыкания. Формовка резьбового соединения в простейшем случае производится методом нагрева заготовки непосредственно в корпусе разъема типа СР-50-74ФВ. Разобранный разъем устанавливается на электроплиту, нагревается, и в него вплавляют заготовку. После остывания она легко вывинчивается из разъема.
Удлинительная катушка L1 имеет сплошную намотку, и для середины Си-Би диапазона (20 канал) содержит 80 витков при длине намотки 34мм. Cпиральная часть антенны содержит 29 витков провода, располагаемого равномерно по длине намотки 150 мм. Начало катушки L1 просовывается в высверленное отверстие в заготовке, а конец cпиральной антенны закрепляется методом вплавления провода в полиэтиленовую заготовку. Настройка антенны в резонанс ведется методом отмотки или домотки одного-двух витков удлинняющей катушки L1. Резонанса добиваются при максимальной отдаче мощности передатчика, что регистрируется прибором напряженности поля или любым анализатором спектра на расстоянии не менее 2 метров. По окончании настройки антенну необходимо закрыть термоусадочной трубкой, учитывая то обстоятельство, что резонанс антенны немного уйдет вниз по частоте.