Как увеличить дальность передающей средневолновой антенны

Устроить в городских условиях передающую антенну средневолнового диапазона – задача не простая. Протяженная проволочная антенна будет всегда привязана к окружающим зданиям, поэтому универсального рецепта “правильной” антенны быть не может.

Часто случается в городских кварталах, когда соседствуют пятиэтажные длинные дома и 9-12-и этажные высокие башни.

Вот тут-то сам собой и напрашивается “Змей Горыныч” – сложенный втрое вертикальный четвертьволновый вибратор с емкостной нагрузкой на горячем конце.

В профиль антенна действительно напоминает трехглавого змея. Эта антенна – конструктивно, производная от “Треххвостки” с длинным снижением. Однако по физике работы, в отличие от треххвостки (она, по сути – наклонный луч), “Змей Горыныч” – это вертикал.

Конструкция

Конструкция ясна из рис. 1. Верхнее полотно тремя анкерами крепится либо к краю крыши (ограждение использовать нельзя), либо заходит на чердак через слуховые окна.

Противоположный конец верхнего полотна необходимо оттянуть как можно дальше и как можно сильнее, чтобы “головы змея” занимали бы положение максимально близкое к горизонтальному. Именно этот узел антенны испытывает самые большие нагрузки. Головы дракона выполняются из биметаллической проволоки БСМ-1-2,5 мм.

Главная оттяжка – либо из 5 мм стального троса, либо из 4-х миллиметрового биметалла БСМ-1. Чтобы оттяжка не резонировала на рабочей частоте (по закону подлости, она, ведь, точно окажется длиной 45-50 метров), ее разбивают орешковыми фарфоровыми изоляторами 50×70 мм на несколько частей по 10-15 метров.

Рис. 1. Самодельная передающая антенна на средневолновый диапазон 200м.

Снижение антенны дальним концом закреплено к стене через три изолятора 28×40 мм и оттяжку, чуть ниже половины высоты противоположного здания. Снижение выполняется из медного изолированного провода, сечением 2,5-4 мм2, перевитого втрое неплотным повивом. То есть, получается литцендрат из трех жил.

Можно перевить и 3 провода П-268. Такая сложность обусловлена большим ВЧ током, протекающим по снижению при работе антенны на передачу.

Закрепить оттяжку на стене здания на высоте пятого этажа можно, используя закладные петли из 4-х миллиметровой стальной проволоки, которые для того и предназначены, и по строительным нормам обязательно устанавливаются на стенах зданий.

Надо только очень внимательно посмотреть на стену. Если по каким-либо причинам таких петель в стене Вашего здания нет, то вполне допустимо сделать их самостоятельно, установив в стену с помощью перфоратора и гаечного ключа пару анкеров, которые сейчас в широкой номенклатуре продаются на строительных рынках.

Добраться до нужной высоты по ровной стене можно двумя способами:

  • договориться с верхолазами, которые висят на веревках и красят стены домов;
  • договориться с водителем подъемника “кошачья лапа” и самому установить анкера.

В обоих случаях цены вполне приемлемые. Только вот тут внимание! Анкеров надо ставить обязательно два на расстоянии около 25-30 см друг от друга.

Их петли надо соединить 4 мм стальной проволокой, сложенной вдвое, с небольшим провисом, и за ее середину привязать оттяжку, чтобы при натяжении усилие было направлено не столько на вытаскивание анкера, сколько на стягивание анкеров друг к другу. Тогда анкеры “закусят” и не выдернутся из стены: вот где сопромат пригодился!

Противовесы и заземление

Для любого вертикального Х/4 вибратора необходимо и то, и другое. В качестве заземлителя потребуется 3-х дюймовая стальная ржавая водопроводная труба длиной 3 метра. Впрочем, пойдет и оцинкованная.

С одного конца, отступив 30 мм, сверлим в ней крест-накрест 4 отверстия, диаметром 10 мм. К одному приболтим клемму с запаянным в нее проводом заземления, сечением не менее 16 мм2 (лучше 20), который пойдет к передатчику. К остальным трем болтим пять-шесть клемм, в которые запаяны 15-ти метровые куски проволоки БСМ-1, диаметром 4 мм.

Трубу надо вкопать вертикально в газончик около дома, напротив вашего окна, но не ближе трех метров от стены. Для этого покупаем на рынке садовый бур, диаметром 160 мм, надставляем ему ручку до трех метров и бурим скважину.

Пока Вы бурите, пусть жена растворит в двух ведрах воды килограмм медного купороса CuS04 (по полкило на ведро).

Когда “ямка” будет готова, опускаете в нее трубу (болтами кверху) так, чтобы она туда ушла полностью, вровень с землей. Засыпаем вокруг трубы землю, проливая ее для уплотнения раствором медного купороса. Расходовать раствор надо так, чтобы хватило пролить всю землю, что будет засыпаться в скважину.

По мере засыпания земли и проливания, утрамбовываем ее длинной рейкой. Верхнюю часть трубы (сантиметров 30-40) с хорошо затянутыми болтами (и с гроверами), неплохо было бы залить бетоном, сделав небольшой кубик 20×20 сантиметров, поднимающийся над землей около 10 см.

Заливку бетоном оголовка следует делать не раньше, чем через две-три недели, чтобы после нескольких дождей земля вокруг трубы осела, и ее можно было бы хорошо утрамбовать.

15-ти метровые лучи тоже надо прикопать, но уже горизонтально, чтобы они образовали “юбочку”, как показано на рис. 1. Будем надеяться, что размер газончика позволяет это сделать.

Два из них можно прикопать в противоположные стороны вдоль стены дома (не ближе трех метров), остальные равномерно распределить веером по газончику.

Прикопать эти провода желательно где-то на полметра. Для этого надо взять цепную пилу (можно электрическую или бензиновую), одеть на нее пришедшую в негодность цепь, пропилить землю от заземлителя по направлениям лучей и запихнуть в эти щели 15-и метровые провода, чтобы образовать “юбочку заземления”. Концы проводов желательно забить в землю с помощью штырей из арматуры, длиной по 0,5-0,7 м. Возни как раз на выходные.

Читайте также:  Светильники на открытую веранду

Таким образом, под антенной мы создаем “земляной пятачок” повышенной проводимости, и между ним и вибратором будет разворачиваться электрическое поле антенны.

Располагать же в городе полноразмерные противовесы, настроенные в резонанс, как минимум, три штуки по 50 метров, – представляется не реальным. Впрочем, если Вы сможете-таки их натянуть на высоте второго-третье-го этажа (где сами живете) к соседним домам через заросли деревьев, что растут во дворах, – это будет подвиг!

Здесь уж Вы сами определитесь, что для Вас лучше – либо земляная юбочка из пяти-шести проводников по 15 метров, либо полноразмерные противовесы (три-четыре штуки), настроенные в резонанс. Это дело вкуса. Если Вы остановитесь на юбочке, то разместить ее надо (в соответствии с рис. 1) между зданиями, закопав заземлитель посередине торцевой стены пятиэтажки. Ну, это в идеале, конечно. А там, как уж по месту получится.

Кстати! Поскольку “Змей Горы-ныч” по сути своей – вертикал, то он гораздо менее чувствителен к множественным, преимущественно горизонтальным интернет-воздушкам, которыми буквально замусорены все городские крыши. Главное, чтобы рядом с ним (в этом же проеме зданий) не висело воздушек.

Теперь представим себе вариант, что Вам неслыханно повезло, и прям перед Вашим окном, на пятом этаже пятиэтажки, на расстоянии 45-50 метров находится глухая стена (или угол) 14-и или 17-и этажной башни. О таком можно только мечтать, но мечты имеют тенденцию сбываться!

Картинка антенны не претерпевает принципиальных изменений, но “Змей Горы-ныч” может серьезно подрасти, и тут представляется возможным сделать одну хитрость. А давайте увеличим длину вибратора до 60-65 метров. Тогда три его части будут не по 18 метров, а по 20-22.

Вибратор становится удлиненным, и в его входном сопротивлении появится довольно большая индуктивная составляющая, которую легко скомпенсировать последовательной емкостью в точке питания.

В результате получим повышение активного входного сопротивления с 30 Ом до 70-110. – Меньше ток на выходе передатчика, выше КПД выходной колебательной системы. Это хорошо, но не главное. Главное то, что пучность тока в антенне поднялась выше над землей. И фазовый центр антенны сместился вверх.

При вещании из городской застройки это самое важное. Теперь наш сигнал при той же мощности станет слышно дальше. Собственно, изначально, за тем же самым и верхняя часть полотна антенны выполнена трехпроводной, с повышенной емкостью, чтобы сдвинуть пучность тока выше по антенне, а настройку ее в резонанс вести снизу, последовательной емкостью.

На закуску – заделка биметалла и троса в орешковые изоляторы (рис. 2).

Рис. 2. Заделка биметалла и троса в орешковые изоляторы.

ВАЖНО! В соответствии с Постановлением Правительства Москвы от 01.04.1997 г. №244-ПП, дополненным несложными расчетами, подводить к передающей антенне частотного диапазона до 3-х МГц, расположенной в непосредственной близости от жилых зданий, можно не более 100 Вт, если оба дома железобетонные, или не более 50 Вт, если дома кипичные или деревянные.

При превышении этой мощности, у вас, у вашей семьи, и у жителей ближайших к антенне квартир с течением времени может развиться весьма неприятное заболевание, которое современная медицина только учится лечить. Да и превращать смысл оставшейся жизни в работу на аптеку лишь ради трех латинских буквочек QRO и собственных амбиций, полагаю, не стоит.

Диполи

Антени різних діапазонів довжин хвиль

Коэффициенты усиления и эффективная площадь некоторых типов антенн

Двумя наиболее простыми примерами антенн являются полуволновой диполь (также называемый вибратором Герца, см. рис. 11, а) и четвертьволновая вертикальная антенна (антенна Маркони, см. рис. 11, б). Полуволновой диполь состоит из двух прямых коллинеарных проводников равной длины, разделенных небольшой щелью, на которую подается сигнал. Максимальная эффективность передачи сигнала достигается при длине антенны, равной половине длины волны. Вертикальная четвертьволновая антенна наиболее часто используется в автомобильных или портативных радиолах.

Полуволновой диполь характеризуется ненаправленной диаграммой излучения в одном измерении трехмерного пространства. В двух других плоскостях диаграмма по форме напоминает цифру "8" (см. рис. 12, а). Для излучения направленных сигналов могут использоваться более сложные типы антенн. Распространенный пример диаграммы направленности такой антенны представлен на рис. 12, б. В данном случае максимум мощности излучается в направлении оси х.

При проектировании антенн учитываются особенности распространения радиоволн соответствующего диапазона.

Основой антенны длинных и средних волн является вертикальный провод. Горизонтальные провода не могут быть использованы для излучения и приема в длинноволновом и в большей части средневолнового диапазонов. Причина этого заключается в том, что в связи с высокой проводимостью почвы и малой высотой антенны по сравнению с длиной волны в данном диапазоне горизонтальные провода и их зеркальное изображение образуют противофазную систему, которая не излучает и не принимает радиоволны под малыми углами к земной поверхности. Тем самым исключается появление поверхностных волн, без которых невозможна связь на длинных волнах и на значительной части средних волн.

Длина излучающего провода, а соответственно и высота антенны должны быть по возможности большими для увеличения сопротивления излучения. При малом сопротивлении излучения антенна работает с низким КПД

Для получения достаточно большой излучаемой мощности приходится возбуждать в антенне большой ток, а это связано с увеличением напряжения и опасностью перенапряжения в антенне. В связи с этим полоса пропускания антенны оказывается недостаточной для качественного воспроизведения всего спектра частот модулированного тока, так как при малом сопротивлении излучения затухание антенного контура имеет малую величину.

В длинноволновом и средневолновом диапазонах применяются только заземленные вертикальные вибраторы.

Читайте также:  Сколько нормальная температура у кошки

Потери в длинноволновых и средневолновых антеннах в основном определяются потерями в земле. Для уменьшения этих потерь применяют специальное заземление в виде одиночного провода или ряда проводов, зарытых в землю. Антенна в совокупности с системой заземления называется радиосетью.

В целях увеличения сопротивления излучения антенны вертикальный излучающий провод дополняют сетью горизонтальных или наклонных проводов, которые в совокупности с землей образуют значительную емкость. Это способствует более равномерному распределению тока в излучающем вертикальном проводе (как в элементарном вибраторе).

Таким образом, определился характер длинноволновых и средневолновых антенн как вертикальных заземленных проводов с горизонтальной частью. Вертикальные провода называются иначе снижением, агоризонтальные или наклонные — верхней частью или крышей антенны.

В зависимости от взаимного расположения снижения и верхней части антенны различают Г-образные (рис. 13,а), Т-образные (рис. 13, б) и зонтичные антенны (рис. 13, в).

Г-образные и Т-образные антенны состоят из ряда параллельных горизонтальных проводов, подвешенных на двух мачтах, и вертикального заземленного провода, причем в Г-образных антеннах вертикальный привод присоединяется к одному концу горизонтальной части, а в Т-образных антеннах — к ее середине. В зонтичных антеннах верхняя часть состоит из наклонных проводов, вследствие чего для подвеса антенны можно использовать одну мачту.

На рис. 14 показана многовитковая рамочная антенна

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10092 – | 7528 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к передающим антеннам в сетях синхронного радиовещания в диапазоне средних волн. Техническим результатом является уменьшение металлоемкости антенн с узкой диаграммой направленности. Сущность изобретения заключается в том, что направленная средневолновая антенна содержит по крайней мере два жестких вертикальных элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания. Для уменьшения металлоемкости введены вертикальные проволочные элементы и продольные проволочные элементы, причем вертикальные проволочные элементы подвешены к жестким вертикальным излучающим элементам посредством продольных проволочных элементов, к которым соответствующие вертикальные проволочные элементы прикреплены с образованием электрического контакта, а продольные проволочные элементы, соединенные с разными вертикальными элементами, скреплены друг с другом с помощью изоляторов; нижний конец вертикального проволочного элемента, находящегося возле одного из крайних жестких вертикальных излучающих элементов, подключен к источнику сигнала, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов соединены с землей. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2254647

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено, в частности, для использования в качестве передающей антенны в сетях синхронного радиовещания в диапазоне средних волн.

Известны средневолновые направленные антенны, содержащие по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента в виде металлических мачт или башен [1,2].

В этих известных антеннах вертикальные излучающие элементы изолированы от земли, для чего они установлены на опорных изоляторах, что дорого при сооружении и увеличивает трудоемкость при эксплуатации.

Известна направленная средневолновая антенна, содержащая по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания [3] (прототип).

Если требуется узкая диаграмма направленности, известная антенна получается металлоемкой и дорогой, т.к. в этом случае она должна содержать много жестких вертикальных излучающих элементов.

Предлагаемым изобретением решается задача уменьшения металлоемкости направленной средневолновой антенны.

Для достижения этого технического результата в известную направленную средневолновую антенну, содержащую по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания, введены вертикальные проволочные элементы и продольные проволочные элементы, причем вертикальные проволочные элементы подвешены к жестким вертикальным излучающим элементам посредством продольных проволочных элементов, к которым соответствующие вертикальные проволочные элементы прикреплены с образованием электрического контакта, а продольные проволочные элементы, соединенные с разными вертикальными элементами, скреплены друг с другом с помощью изоляторов; нижний конец вертикального проволочного элемента, находящегося возле одного из крайних жестких вертикальных излучающих элементов, подключен к источнику сигнала, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов соединены с землей.

На фиг.1 изображена направленная средневолновая антенна, содержащая два жестких вертикальных излучающих элемента и один вертикальный проволочный элемент, вид сбоку.

На фиг.2 изображена направленная средневолновая антенна, содержащая три жестких вертикальных излучающих элемента и четыре вертикальных проволочных элемента, вид сбоку.

На фиг.3 приведены диаграммы направленности антенны, изображенной на фиг.1: сплошная кривая – в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной.

На фиг.4 приведены диаграммы направленности антенны, изображенной на фиг.2: сплошная кривая – в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной.

Направленная средневолновая антенна (фиг.1) содержит по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента 1 в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания. Направленная средневолновая антенна (фиг.1) содержит также вертикальный проволочный элемент 2 и четыре продольных проволочных элемента 3. Продольные проволочные элементы 3 скреплены с жесткими вертикальными излучающими элементами 1 и с вертикальными проволочными элементами 2 с образованием электрического контакта. Продольные проволочные элементы 3, скрепленные с соседними вертикальными элементами (на фиг.1 с одним из жестких вертикальных излучающих элементов 1 и с вертикальным проволочным элементом 2) скреплены друг с другом с помощью изоляторов 4. Так осуществлена подвеска вертикального проволочного элемента 2 к жестким вертикальным излучающим элементам 1. К нижнему концу вертикального проволочного элемента 2 подключен источник сигнала 5 (фидер передатчика, при необходимости – с согласующим устройством). Другой провод источника сигнала 5 соединен с проводниками высокочастотного заземления, которое выполнено обычным для передающих средневолновых антенн образом и на фиг.1 не показано. Размеры жестких вертикальных излучающих элементов 1 и прикрепленных к ним продольных проволочных элементов 2 выбраны так, чтобы частота первого резонанса одного из них (на фиг.1 – левого) была несколько ниже рабочей частоты, а другого (на фиг.1 – правого) – несколько выше рабочей частоты. Для этого продольный проволочный элемент, прикрепленный к левому жесткому вертикальному излучающему элементу, выполнен большей длины, чем продольный проволочный элемент, прикрепленный к правому жесткому вертикальному излучающему элементу; при этом жесткие вертикальные излучающие элементы выполнены одинаковой высоты, что удобно конструктивно. Размеры продольных проволочных элементов 3, прикрепленных к вертикальному проволочному элементу 2, выбраны исходя из удобства согласования с источником сигнала 5. Расстояния между жесткими вертикальными излучающими элементами 1 и вертикальным проволочным элементом 2 – около четверти длины рабочей волны. Точные размеры длин элементов и расстояний между ними должны быть получены в каждом конкретном случае с помощью численного электродинамического моделирования с учетом величин поперечных сечений элементов и оптимизированы для получения желаемой диаграммы направленности.

Жестких излучающих элементов 1 может быть и больше двух, так, направленная средневолновая антенна, изображенная на фиг.2, содержит три жестких излучающих элемента 1, четыре вертикальных проволочных элемента 2 и двенадцать продольных проволочных элементов 3. Нижний конец вертикального проволочного элемента 2, находящегося возле крайнего жесткого вертикального излучающего элемента 1 (на фиг.2 – левого), подключен к источнику сигнала 5, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов 2 соединены с землей. Продольные проволочные элементы 3, соединенные с соседними вертикальными элементами (проволочными 2 или жесткими 1) скреплены друг с другом с помощью изоляторов 4. При суммарной длине скрепляемых продольных проволочных элементов, меньшей расстояния между соответствующими вертикальными элементами, для скрепления использованы также отрезки троса 6 (на фиг.2 справа). Резонансная частота левого (на фиг.2) жесткого вертикального излучающего элемента 1 несколько ниже рабочей частоты. Резонансные частоты остальных вертикальных элементов (жестких 1 и проволочных 2) несколько выше рабочей частоты и выше у тех из них, которые на фиг.2 расположены правее. Это достигается выбором длин продольных проволочных элементов. Направленная средневолновая антенна снабжена высокочастотным заземлением, обычным для средневолновых антенн. Точные размеры длин элементов и расстояний между ними должны быть получены в каждом конкретном случае с помощью численного электродинамического моделирования с учетом величин поперечных сечений элементов и оптимизированы для получения желаемой диаграммы направленности.

Направленная средневолновая антенна работает следующим образом (см. фиг.1 и 2). При подаче высокочастотного напряжения от источника сигнала 5 соединенный с ним вертикальный проволочный элемент 2 работает как активный вибратор, находящийся слева от него жесткий вертикальный излучающий элемент – как рефлектор, остальные жесткие вертикальные излучающие элементы 1 и вертикальные проволочные элементы 2 – как директоры. В результате обеспечивается направленное излучение. Направленность тем выше, чем больше число излучающих элементов, при этом излучающие свойства у проволочного излучателя не хуже, чем у жесткого, поскольку проволочный излучатель для увеличения эквивалентного поперечного сечения состоит из нескольких проводов. Металлоемкость же проволочного излучателя в десятки раз меньше, чем жесткого. Таким образом, металлоемкость направленной средневолновой антенны, изображенной на фиг.2, имеющей три жестких и четыре проволочных излучателя, примерно вдвое меньше, чем у аналогичной по электрическим характеристикам антенны, составленной только из жестких излучателей.

На фиг.3 приведены диаграммы направленности направленной средневолновой антенны, изображенной на фиг.1: сплошная кривая – диаграмма направленности в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной плоскости. На фиг.4 приведены диаграммы направленности направленной средневолновой антенны, изображенной на фиг.2: сплошная кривая – диаграмма направленности в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной плоскости. Диаграммы направленности построены по распределению токов по проводникам антенны, найденному с помощью численного электродинамического расчетного метода с учетом потерь в заземлении антенны. Как видно по фиг.3 и 4, сужена не только диаграмма направленности в горизонтальной плоскости, но также и в вертикальной плоскости, что повышает антифединговые свойства антенны.

1. Антенны для радиосвязи и радиовещания: В двух частях. Ч.2. Средневолновые и длинноволновые антенны. / С.П.Белоусов, Р.В.Гуревич, Г.А.Клигер, В.Д.Кузнецов. – М.: Связь, 1980. – 120 с.

2. Патент Японии №54106151, кл. H 01 Q 3/22; H 01 Q 5/00; H 01 Q 19/22, опубл. 20.08.1979.

3. Патент Японии №54106152, кл. H 01 Q 3/22; H 01 Q 5/00; H 01 Q 19/22, опубл. 20.08.1979.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Направленная средневолновая антенна, содержащая, по крайней мере, два жестких вертикальных элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания, отличающаяся тем, что в нее введены вертикальные проволочные элементы и продольные проволочные элементы, причем вертикальные проволочные элементы подвешены к жестким вертикальным элементам посредством продольных проволочных элементов, жесткие вертикальные элементы и вертикальные проволочные элементы скреплены с соответствующими продольными проволочными элементами с образованием электрического контакта, а продольные проволочные элементы, соединенные с разными вертикальными элементами, скреплены друг с другом с помощью изоляторов, нижний конец вертикального проволочного элемента, находящегося возле одного из крайних жестких вертикальных излучающих элементов, подключен к источнику сигнала, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов соединены с землей.

Классы МПК: H01Q19/00 Комбинированные конструкции из первичных активных антенных элементов и узлов со вторичными устройствами, например с квазиоптическими, выполняемые с целью формирования требуемой диаграммы направленности антенны
Автор(ы): Бузов А.Л. (RU) , Веревочников А.М. (RU) , Казанский Л.С. (RU)
Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие Самарский отраслевой научно-исследовательский институт Радио (ФГУП СОНИИР) (RU)
Приоритеты:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector