Антенна типа «швейцарский двойной квадрат». Антенна двойной квадрат

Антенна двойной квадрат WiFi для ёжика

Хочу поделиться своим опытом, потому что мне самому очень нравится то, что у меня получилось и, думаю, многие хотели бы сделать то же самое, но не знают как подступиться.

Итак, для установки внешней антенны сперва нужно научиться разбирать наш любимый EEE-PC (смотри соответствующие разделы вики). Если с этим проблемм нет, то можно подумать и о, собственно, самой антенне.Мой выбор был длинным и извилистым. Сначала я хотел сделать обычный диполь, но полноразмерный, а не ту скрепку,которая стоит внутри. И подогнать все размеры точно чтобы антенна работала идеально. Однако вскоре я наткнулся в сети на так называемую баночную антенну.Это антенна-волновод, а баночная она потому что народ делает ее из жестяных банок из под разных продуктов - нужна банка около 96мм диаметром, расчет длины и точки установки самой излучающей части внутри банки рассчитывается одним из калькуляторов, которых я в сети нашел несколько.А потом я нашел еще лучшую вещь - спиральную антенну! Она имеет даже большее усиление чем баночная антенна, причем оно растет практически линейно с ростом числа витков спирали, кроме того, баночная антенна довольно чувствительна к точности исполнения и промах в 1 миллиметр может стоить весьма дорого, в смысле работоспособности антенны, тогда как спиральная антенна очень широкополосная, это значит, что ее можно сделать буквально «на глаз» - она все равно будет работать, а чтобы промахнуться достаточно сильно, чтобы антенна стала работать плохо, нужно постараться очень хорошо. И уж, было, собрался я мастерить спиральную антенну, как вдруг заприметил еще один тип антенн - двойной квадрат или биквадрат. Он несколько хуже спирали тем, что усиление «всего» 10дБ (до 12 в теории) и все (сравнивается с обычным диполем, уровень которого взят за 0дБ - поэтому всего - в кавычках), тогда как достаточно длинная спираль может давать усиление 16 или даже 20дб. Казалось бы - чего я тогда стал смотреть в сторону биквадрата. А дело в том, что размер спиральной антенны на 16дБ будет порядка 40 сантиметров в длину и около 4 диаметром, а отражатель в ее торце - пластина 15х15 см. Представьте себя на улице или в кафе с еее-шкой и такой трубой, обмотанной спиральным проводом, тыкающего ей в разные углы и что-то высматривающего на экране! Как минимум у виска пальцем крутить будут. В то время как двойной квадрат имеет размеры всего 6х10х1,5см.Вот и получается, что если нужно создать соединение по воздуху на несколько километров, но стационарное, то лучше подойдет спиральная, а для мобильности больше подходит плоский двойной квадрат.

Теоретические изыскания

Дальше, по стольку, по скольку я не люблю полагаться на авось, я промоделировал проект антенны в широко извесной в узких кругах программе MMANA-GAL, ссылки на которую любой яхухоль или гухухоль предоставит вам пачками. С теории и начну.Для тех, кто первый раз сталкивается с антеннами, скажу, что в основном нас интересуют два параметра - чувствительность (или усиление), которая показывает, как уже отмечалось выше, во сколько раз мощность сигнала, выдаваемая нашей суперской антенной больше мощности выдаваемой некоей эталонной антенной при том же уровне внешнего сигнала. Сравнивают или с абстрактным изотропным излучателем (который излучает во все стороны с одинаковой силой) или с диполем, форма диаграммы направленности которого в свободном пространстве является тором (бубликом)). И выражают это в децибелах. Второй параметр характеризует качество сопряжения антенны и приемника (вернее кабеля, подключенного к антенне, а сопротивления приемника и кабеля равны, т.к. они имеют стандартное значение точно выдержанное при изготовлении - в радиоприемных устройствах это 50Ом, в видеотехнике чаще бывает 75Ом). Так вот, если выходное сопротивление антенны (которое зависит от ее устройства) не равно сопротивлению кабеля, то появляется отраженный от места соединения сигнал, который в приемник уже не пойдет, значит все вместе будет работать хуже, чем могло бы при точном согласовании сопротивлений. Параметр, который характеризует качество согласования называется Коэффициент стоячей волны (КСВ) - чем он ближе к 1 тем лучше согласование и тем больше раскрывается потенциал антенны в тракте приема сигнала.Мне пришлось немного поработать над размерами антенны, чтобы добиться максимума, сюда привожу характеристики уже оптимизированной антенны. На диаграмме внизу видно что антенна довольно сильно направлена - кому как, а мне это хорошо. Там же приведены основные численные параметры.На следующем графике - КСВ. Видно что настроена антенна на середину используемого диапазона, а имеет хорошие показатели (ксв<1,5) более чем в двукратной полосе частот - отличная антенна!

Изготовление

Ну, теория-теорией, неплохо было бы перейти к практике.Сначала я сделал антенну так, как многие, выкладывавие свои результаты в сети - на лист текстолита, в центре напаивается отрезок трубки, к нему припаевается проволочная рамка, а внутрь продевается коаксиальный кабель, который оплеткой контактирует с этой трубкой, а центральная жила припаевается к другой точке проволочной рамки. Потом покрутил это в руках и понял, что медная проволочка вещь хлипкая и положив антенну в сумку, можно оттуда же вынуть кусок неработающего металла. К тому же как ни старайся, а согнуть проволоку очень точно - почти не возможно.Подумал я и решил, что нужно просто на просто вытравить контур рамки на другом куске текстолита. Сказно-сделано! Нарисовать два квадрата в спринте - дело минутное. Можно это сделать вообще чем угодно, главное, чтобы сторона квадрата получилась равной 31,5мм (можно и 31 и 32, но тогда частота настройки антенны немного сдвинется), я советую сделать точно. Ширину дорожек можно взять порядка 1,5мм, хотя я сделал 1 мм, при стороне квадрата 31мм и все прекрасно работает, просто антенна получилась на 20МГц более высокочастотной. Да, делал я плату с применением фоторезистивной технологии, но если нарисовать ее прямо маркером по линейке - будет так же хорошо.Надо отметить, что выходное сопротивление антенны сильно зависит от расстояния между экраном и самой рамкой. Я нашел оптимум в 13,5мм (по рассчету), учитывая что в текстолите скорость света несколько меньше чем в вакууме, нужно делать где-то 13мм между слоями фольги рамки и отражателя.Вот что у меня получилось:

Фольга антенны имеет серый цвет, потому что она посеребренная. Все делпется очень просто - главное иметь фиксаж, в котором отфиксировалось уже много фотографий - который уже выливать пора. Только делать этого не надо! Достаточно намочить салфетку этим фиксажем и потереть медь - она покрывается слоем серебра. Сверху нужно покрыть каким-нибудь лаком (только не вздумайте «серебрянкой» покрасить!) для защиты от окисления - отражатель провалялся месяца два без покрытия - вон что с ним стало. Две пластины крепятся друг к другу на винтах - на передней поверхности видны гайки. Между пластинами лежит 20мм слой поролона. Это сделано с целью иметь возможность поиграть расстоянием между отражателем и рамкой, но думаю, до этого так и не дойдет - некогда, да и то, чем можно проконтролировать изменения в уровне сигнала слишком неточно чтобы полагаться на это. Тем кто будет собирать, советую склеить на диэлектрических стойках и не париться.

Дальше встала проблема, от которой погибло не одно прекрасное начинание. В общем это исполнение, а конкретно все уперлось в разъемы. Недели две я с этим мучался, хотел купить вайфайныя же разъемы по 60 рэ за штуку, но, слава богу, не купил! Потому что оказалось, во первых, что они есть только на кабель и только папы, а во вторых, что есть прекрасные радиочастотные 50-омные разъемы производства СССР! Нашел на местном рынке.Вот они в упаковке! Самих их не видно, да и ладно - они в разборе там.

Монтаж

Разобрав, и внимательно осмотрев корпус, нашел единственное пригодное для установки разъема место - между разъемом сетевухи и усб по левой стороне. Убедился что разъем не упирается в плату, просверлил, доработал надфилем до нужной (овальной, чтобы разъем не прокручивался!) формы и вуаля! Разъем не мешает - можно подключать хоть все вместе - и витую пару и антенну и флешку в усб. Общий вид с подключенной антенной смотри вверху страницы. Антенна соединена с разъемом кабелем РК-50 (как мне сказали на том же рынке, хотя сам кабель валяется у меня с незапамятных времен - еще антенн на 10 хватит ;)) Конечно, если придираться, то выступающий разъем не есть гуд - можно зацепиться, вытаскивая из сумки, а приложив достаточно старания, наверное и выломать, но так с дури и не такое можно сделать! Просто нужно об этом помнить и все. У меня проблемм не возникло. К тому же есть еще вариант - сделать разъем утопленным - если изловчиться сделать внутрь корпуса крепление - скобу. Может со временем подумаю об этом…

Испытания

Так как же оно работает.Я описывал свои прогулки с новой антенной в форуме - в теме WiFi. У меня нет под рукой лаборатории, где бы можно было измерить точно, но последняя проверка показала, что на расстоянии около 100 метров от источника с новой антенной сигнал или максимален (по показаниям Atheros client utility) или близок к таковому, а если ее отключить то он падает почти до нуля (остается только одна внутренняя антенна - изначально их две, но одну я, естественно, отпаял чтобы вывисти провод на внешний разъем). Если покрутить антенной, то направленность тоже прекрасно видно, хотя и не всегда - в городском лабиринте столько отражений, что сигнал можно ловить со многих сторон. Имеются некоторые непонятки с поляризацией - как я не поворачивал, сигнал не меняется - толи на точках доступа стоит круговая поляризация, толи две антенны в разной… в общем у меня одинаково.Остается вопрос о механическом креплении антенны - одновременно держать ее в руках и лазить по сети оказалось не совсем удобным ;) Думаю сделать на присоске к верхней крышке ноута…

Статья получилась несколько сумбурной, так что если что - спрашивайте.Удачного вардрайвинга ;)

Небольшая поправка от старого радиолюбителя.

Антенна предложная автором статьи на самом деле не «двойной квадрат(двойной квадрат)», а «двойной зигзаг Харченко(двойной зигзаг)» -с уважением perm.cry

www.eee-pc.ru

2-20. Антенна «двойной квадрат» | RadioUniverse

Простой, но мало известной проволочной направленной антенной, излучающей в обе стороны, является так называемый «двойной квадрат» (рис. 2-50).

Двойной квадрат в основном применяется в диапазоне 10 м,так как при этом вполне достаточна высота мачты, равная 9 м. Основание антенны при этом оказывается на высоте почти 2 м над поверхностью земли, что вполне достаточно для нормальной работы антенны. Входное сопротивление большое (пучность напряжения), и поэтому питание антенны производится посредством настроенной линии передачи или же по линии, согласованной с помощью четвертьволнового шлейфа. При использовании настроенной линии передачи «двойной квадрат», рассчитанный для 10 м, может быть также использован и в диапазоне 20 м в качестве антенны с вертикальной поляризацией поля. Общая длина стороны двойного квадрата равняется 1λ и может быть рассчитана по формуле $$l[м]=\frac{292,5}{f[Мгц]}.$$

На рис. 2-50 приведены размеры антенны для диапазона 10 м; для диапазона 21 Мгц сторона двойного квадрата равна 13,80 м.

Описываемые до сих пор проволочные направленные излучатели имели двустороннюю диаграмму направленности. Концентрация излучаемой энергии в каком-то одном направлении приводит к значительному увеличению коэффициента усиления антенны. Антенна, излучающая преимущественно в одном направлении, называется однонаправленной антенной. Отношение мощности, излучаемой в прямом направлении, к мощности, излучаемой в обратном направлении, будем называть обратным ослаблением.

Описанный выше двойной квадрат при наличии второго такого же излучателя в качестве пассивного рефлектора (к пассивному рефлектору э. д. с. не приложена; ток в нем возбуждается полем активного вибратора) превращается в однонаправленный двойной излучатель (рис. 2-51). Вибратор питается в точках XX по настроенной линии передачи, пассивный элемент располагается на расстоянии 0,4λ (приблизительно) от вибратора и может быть настроен как рефлектор или же как директор. Настройка пассивного элемента производится переключением элементов схемы L, С, подключенной к зажимам пассивного элемента. Значения L, С1, и С2 следует определять из практических экспериментов. Целесообразно стороны пассивного элемента сделать несколько короче по сравнению со сторонами вибратора. Настройка производится следующим образом: при разомкнутом ключе К с помощью С1 пассивный элемент настраивается как директор, т. е. так, чтобы основное излучение происходило в направлении от вибратора к пассивному элементу; затем при замкнутом ключе К с помощью С2 пассивный элемент настраивается как рефлектор, т. е. так, чтобы направление основного излучения в горизонтальной плоскости изменилось на 180°. Полученные настройки конденсаторов фиксируются. Ключ К может иметь дистанционное управление с помощью реле.

www.radiouniverse.ru

3.7.2. Поворотные направленные антенны | RadioUniverse

Поворотная направленная антенна позволяет: максимум диаграммы направленности направлять на корреспондента, при необходимости ослаблять помеху, направив на нее один из глубоких минимумов диаграммы направленности.

Простыми в изготовлении, надежными в эксплуатации и позволяющими получить хорошие характеристики направленности являются антенны «волновой канал». Такая антенна представляет собой несущую траверсу, на которой укреплены полуволновые диполи (рис. 3.28). На один из них подается напряжение питания, а остальные являются пассивными элементами. Необходимое соотношение фаз токов в диполях волнового канала достигается подбором расстояний между элементами их длин. По расположению относительно активного элемента пассивные носят название рефлекторов и директоров. Рефлекторы располагаются за активным элементом, а директоры перед ним. Использование более чем одного рефлектора в радиолюбительской практике крайне редко, число директоров может быть достаточно велико.

Простота изготовления и высокая надежность антенн типа «волновой канал» обусловлены тем, что они могут быть выполнены в виде цельнометаллической конструкции — элементы крепятся к металлической траверсе точно по их центру, где напряжение равно нулю и никакой изоляции не требуется.

Питание активного элемента цельнометаллической антенны осуществляется с помощью у- или fi-согласователей, схемы и конструкция которых показаны на рис. 3.29 и 3.30. Эти устройства обеспечивают согласование симметричного диполя — активного элемента антенны— с несимметричным коаксиальным кабелем. [5-согласователь содержит только один подстроеч-ный конденсатор С1, который компенсирует индуктивное сопротивление петли питания диполя. Подбор величины связи осуществляется перемещением подвижной перемычки. Q-согласо-ватель имеет фиксированную длину петли связи с диполем, и связь регулируется конденсатором С2. Конденсатор С1, как и в -у-согласователе, компенсирует индуктивность петли связи.

Рекомендуемые данные для у- и Я-согласователей приведены в табл. 3.6, где указаны их характеристики для диапазонов 10, 15, 20, 30 и 40 м. Уже на диапазоне 40 м создать радиолюбителю достаточно надежную антенну «волновой канал» чрезвычайно трудно, а для более длинноволновых диапазонов — невозможно. Приведенные в табл. 3.6 диаметры труб активных элементов антенн «волновой канал» предполагают их изготовление из твердого алюминиевого сплава (например, Д16Т) при толщине стенок 1,5 .. 2 мм. Антенны для диапазонов 10 и 15 м можно выполнить из элементов одинакового диаметра. На более длинноволновых диапазонах целесообразно сделать элементы составными: на диапазоне 20 м из двух диаметров труб (32 в центре диполя, 26 мм на его концах), а на диапазонах 30 и 40 м целесообразно аналогично применить два-три диаметра труб для диполей.

Для предотвращения разрушения элементов антенн типа «волновой канал» из-за их вибраций под влиянием ветра внутрь труб следует свободно уложить пеньковую (очень шероховатую) веревку толщиной около 1/3 внутреннего диаметра самой тонкой из труб элемента антенны. Трение этой веревки о стенки труб антенны исключают возникновение «флаттера».

Простейшей антенной «волновой канал» является 2-элементиая. Лучшие результаты у такой антенны можно получить при использовании пассивного элемента, работающего в качестве директора (рис. 3.31). Рекомендуемые данные антенны (рис. 3.31) приведены в табл. 3.7. Толщина стенок траверсы 2 ... 2,5 мм.

Диаметр труб, из которых изготавливаются диполи, соответствуют диаметрам активного элемента, приведенным в табл. 3.6. Двухэлементная антенна «волновой канал», выполненная в соответствии с табл. 3.6 и 3.7, не требует регулировки размеров элементов и расстояния между ними. После установки антенны необходимо только отрегулировать у-или £2-согласо-ватель до получения минимума КСВ в кабеле (для питания антенны можно применить коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50, 75 или 100 Ом).

Рассмотренная антенна дает усиление около 5 дБ и обеспечивает отношение вперед-назад около 15 дБ и вперед-вбок около 30 дБ.

Значительно лучшие характеристики имеет 3-элементная антенна «волновой канал» (рис. 3.32). Следует отметить, что с увеличением числа элементов у антенн «волновой канал» дополнительный выигрыш в основной характеристике (усилении) растет достаточно заметно при переходе от двух элементов к трем, а уже появление четвертого и последующих элементов такого заметного увеличения не дают. Поэтому 3-элементная антенна «волновой канал» наиболее популярна у радиолюбителей-коротковолновиков.

Рекомендуемые размеры 3-элементных антенн «волновой канал» приведены в табл. 3.8.

Для придания прочности траверсе она растягивается через подпорку над активным элементом (рис. 3.32). Высота подпорки 0,5 ...1 м. Растяжка разбивается на три — четыре изолированных отрезка. Как и 2-элементная, 3-элементная антенна «волновой канал», выполненная точно по рекомендуемым размерам, требует после установки только регулировки согласования.

Полноразмерный 3-элементный волновой канал (с размерами в соответствии с табл. 3.8) имеет усиление до 8 дБ, отношение вперед-назад — до 25 дБ, вперед-вбок — около 40 дБ.

Еще более высокие характеристики имеют антенны «волновой канал» с большим числом элементов. Хорошо зарекомендовавшие себя на практике 4-и 5-элементные антенны этого тина для диапазона 20 м имеют размеры:

Большой интерес представляет изготовление на одной траверсе антенн «волновой канал» на несколько диапазонов. Пример такой антенны показан на рис. 3.33. На антенне «волновой канал» на диапазоне 20 м, выполненной точно по табл. 3.8, дополнительно установлены антенны на диапазоны 10 и 15 м. Для этого в точке крепления директора установлена подпорка высотой 1260 мм, в точке крепления активного элемента — высотой 1340 мм, а в точке крепления рефлектора — высотой 1420 мм. Над активным элементом натянут диполь длиной 2X2,5 м (центр его соединен с распоркой, а концы отсечены изоляторами). Он является рефлектором антенны на диапазон 10 м и директором антенны на 15 м. Активный элемент антенны диапазона 10 м растянут над директором и имеет длину 2-2,13 м. Активный элемент диапазона 15 м растянут над рефлектором и имеет длину 2x3 м. Питание активных элементов 10 и 15 м диапазона выполнено простым подключением коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом (основная антенна на 20 м питается по отдельному кабелю через Й-согласователь). При указанных размерах антенны КСВ в кабелях питания атенны диапазона 10 м не более 1,25 в полосе 28 000—28 700 кГц и возрастает до 1,8 на частоте 29 700 кГц. В кабеле питания антенны диапазона 15 м КСВ может быть до 1,35. Направление излучения антенн диапазонов 10 и 15 м совпадает с направлением излучения основной антенны. Отношение вперед-назад около 10 дБ, вперед-вбок - около 30 дБ. В описанной конструкции введение антенн 10 и 15 м диапазона не ухудшает электрических характеристик основной антенны и одновременно улучшает ее механическую прочность.

Устанавливать на одну траверсу антенны диапазонов 20 и 10 м нельзя, так как элементы антенны диапазона 20 м, резонируют и на диапазоне 10 м. А вот совместить таким образом антенны на диапазоны 10 и 15 или на 15 и 20 м можно. На рис. 3.34 приведена антенна, совмещающая 5-элементный волновой канал на диапазон 20 м с 4-элементным волновым каналом на диапазон 15 м Считая от левого (по рис. 3.34) конца антенны, элементы имеют следующие размеры: 3-й директор на 20 м — 9,46 м, 2-й директор на 15 м - 6,31 м, 2-й директор на 20 м — 9,55 м, 1-й директор на 15 м — 6,51 м активный элемент на 15 м — 6,76 м, 1-й директор на 20 м — 9,73 м, рефлектор на 15 м—7,11 м, активный элемент на 20 м — 10,2 м, рефлектор на 20 м - 10,84 м. Расстояние между элементами, начиная с 3-го директора на 20 м: 2,57; 1,29; 1,31; 1,7; 0,65; 1,45; 1,6 и 3,66 м.

На рис. 3.35 приведена антенна, совмещающая 4-элементный волновой канал на диапазон 15 м и 3-элементный — на 10 м. Считая от левого (по рис. 3.35) конца антенны, элементы имеют следующие размеры: 2-й директор на 15 м — 6,46 м, 2-й директор на Юм — 4,88 м, 1-й директор на 15 м — 6,57 м, активный элемент на 10 м — 5,12 м, активный элемент на 15 м — 6,9 м, рефлектор на 10 м — 5,19 м и рефлектор на 15 м — 7,38 м. Расстояние между элементами, считая от 2-го директора на 15 м: 0,95; 0,95; 0,56; 0,915; 1,03 и 1,03 м.

Как и обычные горизонтальные диполи, антенны «волновой канал» для работы с дальними корреспондентами должны быть подняты на достаточно большую высоту - минимальное расстояние от антенны до проводящей поверхности (крыши, земли) 0,5 к, но действительно хорошие результаты получаются при увеличении высоты до к.

Необходимость очень высоко поднимать поворотную направленную антенну отпадает при выполнении ее элементов в виде замкнутых контуров, образующих двухэтажные антенны с хорошей диаграммой направленности в вертикальной плоскости. Простейшая из таких антенн — квадрат (рис. 3.36). Оптимальная высота подъема ее центра над проводящей поверхностью 0,5 к.

Антенна типа «квадрат» представляет собой два полуволновых диполя, части которых, каждая длиной 0,25 X, расположены горизонтально, а оставшиеся части отогнуты под прямым углом и соединены между собой, обеспечивая фазирование диполей для максимального излучения вдоль горизонта. В горизонтальной плоскости «квадрат» имеет такую же характеристику, как и обычный диполь; вдоль плоскости «квадрат» излучения отсутствует, перпендикулярно его плоскости оно максимально и одинаково в обоих направлениях. При показанном на рис. 3.36 питании «квадрата» он изучает электромагнитные волны с горизонтальной поляризацией. Иногда используют «квадраты» с питанием посередине вертикальной части (конструктивно это менее удобно). Такая антенна будет иметь вертикальную поляризацию.

Одноэлементные антенны типа «квадрат» иногда применяются радиолюбителями в качестве эффективных антенн на длинноволновые диапазоны. На диапазонах 10, 15 и 20 м широко используются многоэлементные «квадраты», имеющие однонаправленную диаграмму в горизонтальной плоскости. Очень хорошие результаты достигаются уже при применении только двух квадратов — радиолюбители называют такую антенну «двойной квадрат» (рис. 3.37),— ее можно выполнить и для диапазона 30 м. Квадраты антенн, представленные на рис. 3.37, и 3.36, отличаются разворотом рамки на 45°. Это никак не отражается на характеристиках антенны.

«Двойной квадрат» имеет наилучшие характеристики при использовании второго элемента в качестве рефлектора. Элементы «двойного квадрата» выполняют из медного (можно изолированного, что улучшит его стойкость к воздействию атмосферы) провода диаметром 2,5 ... ... 3 мм. Распорки элементов должны быть выполнены из изоляционного материала. Для этого радиолюбители с успехом используют бамбуковые палки, сосновые шесты. Можно выполнить распорки и из металлических труб, разбив горизонтальные распорки изоляторами на 4—5 равных частей. У всех металлических распорок на концах должны быть установлены изоляторы.

Питание активного элемента двойного квадрата производится коаксиальным кабелям с волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель необходимо разместить в вертикальной плоскости, проходящей через ось антенны.

Оба элемента двойного квадрата (рис. 3.37) имеют одинаковые размеры. Для того, чтобы второй элемент работал рефлектором, он удлинен отрезком двухпроводной линии регулируемой длины.

Рекомендуемые размеры антенн «двойной квадрат» приведены в табл. 3.9.

Для настройки антенны «двойной квадрат» ее необходимо развернуть рефлектором на мощный источник сигнала с горизонтальной поляризацией (например, на антенну ближайшей любительской радиостанции). К выходу кабеля подключают приемник, имеющий S-метр, который настраивают на частоту контрольного сигнала. Перемычку регулировочной линии перемещают до достижения минимума показаний S-метра.

После настройки рефлектора целесообразно проверить КСВ в фидере. Он должен иметь минимум (обычно при значении КСВ не более 1,5) на центральной частоте рабочего диапазона. Если минимум КСВ смещен, необходимо изменить общую длину активного элемента. После этого необходимо снова уточнить настройку рефлектора. Хорошо отрегулированная антенна «двойной квадрат», центр которой поднят над проводящей поверхностью не менее чем на 0,5 А,, имеет усиление при проведении дальних связей до 10 дБ (т. е. лучше, чем трехэлементный волновой канал), ослабление излучения назад 15 ... 20 дБ, вбок 30 ...40 дБ. Еще более высокие характеристики имеют трехэлементные квадраты. Выбор размеров и регулировка таких антенн дело очень сложное — настройка пассивных элементов влияет на активный элемент и друг на друга.

Можно уверенно рекомендовать для повторения тройной квадрат для диапазона 20 м (рис. 3.38), отработанный и длительное время с успехом эксплуатировавшийся известным советским коротковолновиком А. Ф. Камалягиным (UA4IF).

Активный элемент и директор антенны UA41F не имели peг улировочных элементов, так как их длина была тщательно подобрана: общая длина активного элемента 21, 48 м, директора — 20,8 м. Рефлектор имел общую длину 22,2 м и подстраивался двухпроводной линией длиной 0,4 м. Питание активного элемента кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом.

Показанная на рис. 3.38 высота антенны над крышей меньше 0,5 к Но это конструктивный размер, так как антенна была установлена над крышей из непроводящего материала.

Антенны с элементами типа «квадрат» можно сделать многодиапазонными. Так как элементы одного назначения разных диапазонов легко при этом расположить в разных плоскостях, влияние антенн одного диапазона на другой оказывается значительно меньшим, чем у антенн «волновой канал» с расположением всех элементов на общей траверсе. Удобная конструкция антенны «двойной квадрат» на диапазоны 10,15 и 20 м приведена на рис. 3.39.

Каждая из антенн (рис. 3.29) имеет размеры, соответствующие табл. 3.9. Все активные элементы питаются отдельными коаксиальными кабелями, каждый рефлектор настраивается своей регулировочной линией. Конструктивно 3-диапазонная антенна «двойной квадрат» выполнена на восьми изоляционных распорках, скрепленных в центре на жестком металлическом креплении. Такая антенна оказывается достаточно прочной при дополнительной ее растяжке между концами распорок изоляционным шнуром (или проводом, разбитым через 1 м изоляторами).

Антенны из элементов типа «квадрат» получили свое развитие в антеннах из элементов измененной формы. Элементы такой антенны можно выполнить в виде треугольников. Хотя при равной общей длине проводника элемента площадь квадрата больше, чем у треугольника, эффективность антенн, выполненных из треугольных элементов, практически такая же, как и у выполненных из квадратных. Антенна «двойной треугольник» изображена на рис. 3.40. Ее достоинство в том, что она полностью выполнена из труб и проводов без применения изоляционных несущих материалов. Оба элемента антенны рис. 3.40 представляют собой равносторонние треугольники. Верхние горизонтальные стороны этих треугольников изготовлены из провода диаметром 3 ... 5 мм, остальные — из труб, жестко укрепленных на концах металлической траверсы. Диаметры труб элементов и траверсы такие же, как рекомендованные для двухэлементной антенны «волновой канал». Данные -у-согласователей должны соответствовать табл. 3.6. Рекомендуемые размеры антенны «двойной треугольник» приведены в табл. 3.10.

В отличие от антенны «двойной квадрат», «двойной треугольник» (рис. 3.40) не имеет элемента настройки рефлектора и отношение усиления вперед-назад определяется только точностью выполнения размеров элементов антенны.

Y-согласователь регулируется по минимуму КСВ на середине рабочего диапазона частот. Для питания антенны «двойной треугольник» с "у-согласователем можно использовать коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50, 75 или 100 Ом.

Еще одна модификация антенны «двойной квадрат» с исключением изоляционных распорок — антенна «птичья клетка». Во всех известных пособиях но антеннам для радиолюбителей размеры этой антенны приведены ошибочно; из-за сильного влияния элементов антенны друг на друга (участки с максимальными токами активного элемента и директора расположены в непосредственной близости) для нормальной работы общая длина рамок должна быть существенно больше величины X, которая указывается в описаниях этой антенны.

На рис. 3.41 приведена конструкция антенны «птичья клетка» для диапазона 20 м. Антенна выполнена из вертикальной трубы диаметром 80 мм и высотой 12,2 м. Сверху этой трубы и на высоте 7 м над основанием с помощью текстолитовых стержней укреплены по четыре дюралевые трубки диаметром 20 мм. Длина изолирующих отрезков текстолита по 40 мм. В плане между трубами диаметром 20 мм углы равны 90°. Концы этих труб соединены медными проводами диаметром 3 мм. Наверху трубы, отходящие от вертикальной трубы, соединены попарно перемычками так, что образуются два рамочных элемента, согнутых под углом 90°. Горизонтальные трубки поддерживаются сверху растяжками. Один из этих элементов питается снизу коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом, а другой настраивается как директор с помощью конденсатора с максимальной емкостью 250 пФ.

При точной настройке директора отношение усиления вперед-назад достигает 25 дБ. Антенна «птичья клетка», выполненная в соответствии с рис. 3.41, имеет более узкую диаграмму в горизонтальной плоскости, чем антенна «двойной квадрат». Но, в отличие от последней, имеет два паразитных лепестка в заднем направлении, расположенных симметрично между направлениями «назад» и «вбок». Ослабление усиления в этих лепестках по сравнению с усилением вперед — около 7 дБ

www.radiouniverse.ru

Увеличиваем сигнал WI-FI на 2.5 км - Антенна биквадрат (BiQuad) » Полезные самоделки

Сегодня мы хотим тебе предложить конструкцию простой, недорогой и надежной антенны, которую можно собрать практически из подножного хлама!

Частоты работы Wi-Fi и WiMAX абсолютно идентичны и равняются 2.4-2.7 ГГц. Отличие кроется в кодировке сигнала и мощности передатчика, но для нашей антенны это совершенно неважно. Чтобы изготовить антенну, нам требуется знать длину волны. По формуле из курса физики ее довольно просто рассчитать. Достаточно разделить скорость света в вакууме на частоту волны. Не будем утруждать тебя долгими вычислениями. Скажем лишь, что ее длина составляет приблизительно 124 мм при 2.4 ГГц (начало рабочей частоты) и 111 мм в конце диапазона на частоте 2.7 ГГц. Чтобы создать антенну, работающую одинаково на всем диапазоне частот, мы сделаем сторону квадрата равной 30.5 мм, что составляет четвертьволновой диапазон.

Немного теории

Антенна состоит как бы из двух частей: рефлектора и резонатора. Резонатор - это сам двойной квадрат со стороной в четверть длины волны, а рефлектор - это металлическая часть, к которой все крепится. Естественно, что среди радиолюбителей этот простой и доступный вариант антенны используется уже не первый год, а сама эта система придумана очень давно. Данная антенна способна дать усиление от +6 до +10 дБ. Некоторые источники также сообщают, что если ее использовать вместе с параболическим зеркалом (обычной спутниковой тарелкой), то можно добиться усиления до +20 Дб. Для WiMAX это означает халявный Интернет на даче.

Изготовление

Начнем с резонатора. Для него тебе потребуется медная проволока диаметром 1.5-3 мм. Ее ты можешь достать где угодно, ибо в наше время это совсем не дефицит. Кроме нее тебе могут пригодиться молоток, пассатижи, паяльник, припой, линейка, канифоль или паяльный флюс, желательно ЛТИ-120, и руки, растущие из нужных мест. Надеемся, ты достаточно хорошо усвоил школьный курс геометрии и знаешь, как должен выглядеть квадрат. Сначала мы берем кусок проволоки длиной 244 мм и размечаем его через каждые 30.5 мм. Затем ты должен взять плоскогубцы и изгибать проволоку под углом в 90 градусов на каждой засечке. Следи, чтобы отклонения в разные стороны были минимальны и проволока не перегибалась никуда в другую сторону. Для простоты смотри чертеж.

Как только у тебя получился один квадрат, сделай второй, максимально на него похожий, с другого конца. Угол между сторонами квадратов должен составлять 90 градусов. У тебя должен получиться замкнутый контур. Концы проволоки можно спаять вместе. Далее откладываем в стону резонатор и принимаемся за рефлектор. Его можно изготовить вообще из чего угодно: из стенки корпуса от компа, старой завалявшейся железки, автомобильного номера…

Однако мы рекомендуем использовать для этого плату из фольгированного текстолита. Во-первых, там используется медь, сопротивление которой ниже, чем у железа, а во-вторых, текстолит способен выдерживать практически любые погодные условия, что позволяет вывешивать антенну прямо на улице. Для данной антенны желательно использовать одностороннюю плату 120х100 мм, однако, как показывает практика, 100х100 мм тоже вполне подходит. Тут нам понадобится еще и дрель. Также тебе потребуется высокочастотный разъем N типа в сборе. Ты должен измерить диаметр выбранного тобой разъема и просверлить по центру платы дырку для его вывода. Разъем вставляется с пустой стороны, а его выход - с фольгированой. После просверли еще дырочки маленьким сверлом по креплениям разъема и привинти его к плате. Подобные винтики несложно найти в любом хозяйственном магазине. К внутренней части разъема и к самой плате мы припаиваем по два куска той же проволоки так, чтобы расстояние от рефлектора до конца любой из них составляло 2.5 см. Далее ты должен взять резонатор и припаять его к этим ножкам. Постарайся сделать так, чтобы рефлектор и резонатор были параллельны друг другу. Изготовление антенны закончено, и мы приступаем к подключению и настройке

Подключение и настройка

Само собой, тебе потребуется как-то подключить готовый девайс к модему. Учти, все, что ты делаешь с гарантийным оборудованием, ты делаешь на свой страх и риск! Редакция не несет за это никакой ответственности.

Для начала сними верхнюю крышку модема. Делать это надо аккуратно, желательно тонкой отверткой или скальпелем. Начиная с одного конца, около разъема USB, затем, медленно поддевая крышечку, продвигайся дальше, пока она не откроется с одной стороны .Потом повтори ту же процедуру, но с другого конца. Сняв крышку, ты увидишь два маленьких разъема, заклеенных защитной бумажкой. Сними и ее! Если положить модем портом USB вниз, то нам нужен левый разъем. К правому даже не прикасайся! Теперь у тебя два пути: или покупать фирменный пикдейл (переходник), или сделать свой. Мы выбрали второй вариант, взяв антенный переходник от маленького горелого ТВ-тюнера и немного его модифицировав удалением внутреннего пластикового кольца. Но если у тебя подобной вещи нет, то лучше купи фирменный.. После тебе нужно подключить его к проводу. Провод следует использовать RG-6U, как наиболее подходящий по волновому сопротивлению. Чем меньше будет длина самого провода, тем меньше будут потери сигнала. В данном случае мы надели на один из концов провода обычный телевизионный штекер, идеально подходящий к нашему самодельному пикдейлу. На второй была водружена прикручиваемая часть высокочастотного разъема для подключения к антенне. После этого все соединяем вместе. У фирменного пикдейла есть специальное крепление к модему, мы же использовали скрепку и две канцелярские резинки. Несмотря на то, что выглядит конструкция достаточно хлипкой, она держится у нас в редакции вот уже четыре месяца.

Далее следует подвесить антенну на улице. Мы использовали мачту от активной телевизионной антенны и ее крепление. После этого надо подвести кабель к модему и собрать все воедино. Далее мы вылезаем на карниз (будь осторожен, не свались вниз!) и настраиваем антенну на точку доступа. Делается это просто: ты крутишь антенну потихонечку во все стороны и следишь за уровнем сигнала. Найдя точку, где сигнал будет максимальным, ты закрепляешь антенну как можно сильнее и забываешь про ее существование. Нам удалось добиться сигнала в 15 дБ там, где модем без антенны ловил 3-4, иногда 5 дБ. Практика показала, что у радиолюбителей такая антенна добивала на 2.5км.

Результаты

Нам удалось достичь хорошего сигнала в месте, где по карте WiMAX провайдера приема быть не должно вообще. Методом проб и ошибок нами была сделана антенна, по своим характеристикам не уступающая фирменным, имеющимся в продаже. К тому же она очень универсальна и подходит как для Wi-Fi, так и для WiMAX. Разница только в типе подключаемого оборудования. За время тестирования были и сбои, и неполадки, однако не по вине антенны. Единственной проблемой была ворона, которая чуть не скинула всю конструкцию с 12-го этажа. Сигнал получился стабильным, и скорость соединения возросла в разы. Единственной бедой было то, что мы лишились гарантии на модем. Хотя она, скорее всего, и не понадобится.

Успехов тебе, радиолюбитель!

Антенна биквадрат (BiQuad) версия№2

Это моя измененная конструкция антенны. А изготовил антенну я полностью из алюминия. Так как он не паяется, я крепил все на болты. Антенна полностью соответствует размерам. На практике я её не применял, но посоветовавшись с радиолюбителями и с теми, кто изготовлял такие антенны, сказали, что должно работать!

www.freeseller.ru

Антенна двойной квадрат

Одной из лучших направленных антенн является антенна типа "Двойной квадрат", которую справедливо окрестили "королевой DX" . Как все "проволочные" антенны, она проста в изготовлении своими силами и не требует дорогостоящих материалов. Ниже описывается опыт изготовления антенн "Двойной квадрат" Си-Би диапазона в домашних условиях. При ее расчете использовались сведения, почерпнутые из книги К.Ротхаммеля "Антенны", широко известной радиолюбителям. Технические характеристики: - коэффициент усиления по отношению к антенне типа "GP" длиной 5/8 λ - 8-9 дБ, - полоса частот (по уровню КСВ =1,6) - от 26,600 до 27,900 МГц, - поляризация - вертикальная, - отношение усиления в направлениях вперед-назад - более 20 д6. Сравнение характеристик антенны GP 5/8 λ и описываемой антенны проводилось при связи на расстоянии 50 км, т.е. при малых углах излучения по отношению к горизонту, что наиболее важно для проведения дальних связей поверхностной волной. Конструкция антенны показана на рис.1. Траверса длиной 220 см изготовлена из двух стальных труб диаметром 30 и 24 мм с толщиной стенок 3 мм. Одна труба вдвигается в другую для удобства транспортировки. В собранном виде трубы траверсы скрепляются сквозными болтами. На концах траверсы приварены крестовины из отрезков двухдюймовой трубы. Для крепления к мачте в середине траверсы приваривается стальной стакан диаметром 60 мм длиной 25 см. Распорки антенны (8 шт.) длиной 190 см изготавливались из круглых палок из орешника. На концы распорок туго насажены отрезки пластмассовой трубки длиной 10 см с отверстиями на концах, через которые пропускается канатик. Сами распорки закрепляются в крестовинах с помощью зажимных винтов. Использовался канатик, изготовленный из оплетки кабеля, диаметром около 3 мм.

Рис.1 Длина канатика вибратора (включая шлейф)- 11 м 2 см. Длина канатика рефлектора (включая шлейф)- 11 м 30 см. Рекомендуется предусмотреть некоторый запас длины канатика, который можно будет удалить после настройки антенны. Кабель питания 50 Ом подключается к середине боковой стороны вибратора. Расстояние между точками подключения центральной жилы и оплетки кабеля равнялось 7 см. Конструктивно узел запитки вибратора выполнялся в виде пластмассовой коробочки, заполненной герметиком для защиты места заделки кабеля от осадков. От вибратора кабель идет горизонтально до крестовины, затем вдоль траверсы до мачты и далее вдоль мачты вниз. Настроечные шлейфы имеют длины: у вибратора - 10 см, у рефлектора - 50 см. Перемычки при настройке присоединялись накруткой, а после окончания настройки пропаивались. Настройку начинают с вибратора. Регулируя длину шлейфа, добиваются минимума КСВ на средней частоте диапазона. Длину шлейфа рефлектора настраивают, добиваясь максимального усиления антенны. Для этого любой генератор располагают как можно дальше перед антенной ( не ближе 20 м), на выход кабеля подключают приемник со стрелочным S-метром и добиваются максимума показаний. Есть положительный опыт построения антенн этого типа на основе несущей конструкции, выполненной целиком из дерева. Это существенно снижает ее вес, что облегчает ее подъем на мачту, кроме того, более легкую антенну легче сделать вращающейся. При изготовлении конструкции из дерева следует принять меры для защиты ее от атмосферных воздействий. Несущую траверсу и крестовины рекомендуется промазать горячей олифой или лаком для пола. Некоторые радиолюбители обматывают всю деревянную конструкцию бинтом, пропитанным нитролаком или нитрокраской. Это несколько утяжеляет конструкцию, но делает ее более долговечной. При этом можно использовать обычные сосновые рейки. Данная антенна, как, впрочем, и все антенны, является "игрушкой ветра", поэтому все винтовые соединения нужно выполнять с использованием пружинных шайб, чтобы избежать их разбалтывания. Все резьбовые соединения нужно защитить от коррозии оконной замазкой или пластилином. Конструкция антенны показана на рис.2. На рис.3 показаны конструкции узлов крепления траверсы к мачте и опор к траверсе. Антенна 'двойной квадрат

Рис.2 Рис.3 Пластины можно изготовить из дюралюминия, текстолита, фанеры, т.е. любых материалов, обеспечивающих необходимую механическую прочность. Проволока, из которой изготавливаются вибратор и директор, может быть медной, диаметром 1,0 - 2,0 мм. Еще лучше использовать антенный канатик. Для крепления вибраторов на опорах можно использовать фарфоровые ролики-изоляторы, которые шурупами закрепляются на рейках опор. Вибратор и рефлектор антенны настраиваются шлейфами, поэтому нужно предусмотреть возможность крепления шлейфов на опорах, например так, как показано на рис.4. направленная антенна

Рис.4 Для 20 канала сетки С, т.е. для частоты 27,200 МГц длина провода вибратора равна 11,1 м. Одна сторона квадрата равна 2,77 м. Длина одной опоры вибратора получается равной 1,96 м. Длина траверсы должна составлять 0,2 λ, что дает размер 2,22 м. Длина провода рефлектора должна быть несколько больше, что обеспечивается выбором длины шлейфа при настройке. Длину настроечных шлейфов рекомендуется выбрать в пределах 0,7 - 0,8 м, а расстояние между проводами шлейфов - равным 5-15 см. королева dx

Рис.5 На рис.5 приведена электрическая схема антенны. Описанная антенна имеет вертикальную поляризацию, ее ожидаемое усиление составляет 8-11 дБ. Для получения расчетной диаграммы направленности точка питания антенны должна быть расположена на высоте большей или равной половине длины волны (т.е. 5,5 м) от земли. Для получения горизонтальной поляризации необходимо запитать "квадрат" не с боковой, а с нижней или верхней вершины. Все остальные размеры при этом сохраняются. В этом случае даже близко расположенные вертикальные металлические мачты не будут сильно искажать ее диаграмму. Если есть возможность натянуть в направлении корреспондента горизонтальный капроновый шнур на высоте более 6 м, "двойной квадрат" можно сделать и без распорок, подвесив вершины рамок к шнуру и растянув проводники рамок капроновыми шнурами или рыболовной леской.

r4f.su

Russian HamRadio - KB антенны направленного действия. Квадраты.

Квадраты.

Многим радиолюбителям, не имеющим возможности вращать свою антенну, можно рекомендовать простую конструкцию антенны “двойной квадрат”, направленную в определенную сторону. Такая конструкция была предложена Рудольфом Бэчером (WA3J YI) и не требует большого числа дефицитных материалов, что позволяет легко установить ее на крыше или в полевых условиях.

Для установки данной антенны достаточно иметь мачту высотой 12—15 метров и четыре деревянных (или бамбуковых) распорки, которые растягивают рамки антенны и фиксируются капроновым шнуром в разные стороны.

Используя данный принцип, можно относительно быстро собрать эффективную антенну для направленной работы в соревнованиях типа ARRL, AA-DX и др., разместив не две, а три или четыре рамки.

По данным автора, антенна состоящая из двух элементов имела коэффициент усиления в сторону основного излучения не хуже 6 дБ, и соотношение вперед-назад было лучше 20 дБ. Антенна FIXED DIRECTION QUAD показана на рис. 1

Новозеландский радиолюбитель ZL2BDA предложил конструкцию антенны “двойной квадрат” для диапазона 20 метров, усиление которой чуть меньше, чем у полноразмерного “квадрата”, а фактические размеры антенны немного превышают размеры обычного “двойного квадрата” для диапазона 10метров (рис.2).

Антенна питается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. Обе рамки имеют одинаковые размеры.

Напряжение питания директора сдвинуто по фазе примерно на 135 градусов и подается через двухпроводную фразирующую линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Ровно посредине линия перекрещивается. Катушки L1 и L2 наматываются на каркасах из диэлектрика диаметром 45 мм и содержат соответственно 30 и 25 витков провода, диаметром 1 мм. Шаг намотки — 2,4 мм. На рисунке также показан еще один вариант выполнения этой антенны. По данным автора следует, что при одинаковом удалении катушек индуктивности L1 и L2 от земли, нижний вариант является более эффективным. Настраивают антенну с помощью гетеродинного индикатора резонанса.

Резонансная частота вибратора должна быть — 14250 кГц, а резонансная частота директора 14050 кГц. По данным ZL2BDA КСВ антенны во всем диапазоне перекрываемых частот не превышает — 2.

Используя этот же принцип можно реализовать “ZL MINI QUAD” на диапазоне 40 М с размерами несколько превышающими габариты полноразмерного “двойного квадрата” на диапазон 20 м.

Конструкция гибридного “двойного квадрата” показана на рис. 3.

В данной конструкции вместо рамочного директора, используется горизонтальный пассивный элемент, как у антенны типа YAGI.

Антенна рассчитана для работы на диапазоне 20 М. Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Изменяя размеры вибратора, антенну настраивают на резонансную частоту. График КСВ гибридного квадрата показан на рис. 4.

По данным автора этой конструкции Ральфа Волпе (WB8VCS) усиление антенны около 7 дБ по сравнению с полуволновым диполем, а соотношение излучения вперед-назад колеблется от 12 до 20 дБ.

Американский радиолюбитель Кэм Пирс (K6RU) разработал и сконструировал вращающуюся двухэлементную антенну для диапазонов 40 и 80 М, которая выполнена на базе имеющегося волнового канала. См. рис. 5.

Удлинив траверсу на 2,44 м с каждой стороны и укрепив на них горизонтальные планки из бамбука (или стеклопластика) длиной 4,87 М, автор разместил на них два элемента типа “дельта”. Длина шлейфа вибратора для диапазона 40 м равна 2,32 метра.

Настраивают антенну сначала по минимальному значению КСВ на резонансной частоте, изменяя при этом длину шлейфа вибратора, а затем добиваются максимального соотношения излучения вперед-назад, подбирая длину шлейфа рефлектора.

Вибратор 40-метрового диапазона может использоваться как вертикальный излучатель на диапазоне 80 м.

Настраивается вибратор с помощью переменного конденсатора емкостью около 500 пФ., включенного в разрыв центральной жилы питающего коаксиального кабеля.

Оплетка кабеля должна быть присоединена к противовесам длиной, равной 1/4

l на диапазон 80 м.

Используя метод емкостной настройки, можно получить вращаемый вариант антенны на 80 м, настроив соответственно рефлектор. По данным автора антенна хорошо себя зарекомендовала при проведении дальних QSO.

Переключаемая антенна типа Delta Loop для диапазона 40 м показана на рис. 6. Эта антенна разработана радиолюбителем Тони Депрато (WA4JQS). Она имеет общий рефлектор и излучает в две противоположные стороны. По данным автора антенна имеет следующие характеристики: усиление — 10 дБ, соотношение излучения вперед-назад — 25 дБ. Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом через четвертьволновую линию, выполненную из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, при этом следует учитывать коэффициент укорочения, равный 0,66 для данного кабеля.

Ниже приводятся расчетные данные для всех элементов антенны и фразирующей линии:

Элемент Длина

Вибратор: 984/7,05 - (фут.) - 42,54 м

Рефлектор: 1030/7050 - (фут.) - 44,53 м

Директор № 1 и № 2

Директор № 1 и № 2: 935/7050 - (фут.) - 40,42 м

Длина фразирующей

линии: 246x0,66/7050 - (фут.) - 7,02 м

Используя принцип конструкции антенны WA4JQS, радиолюбитель Пол Кайсел (K7CW) разработал антенну, которую можно рекомендовать для успешного участия в международных соревнованиях.

Автор использовал свою систему для диапазона 40 м. Способ выполнения антенны показан на рис. 7.

По данным автора, антенна показывала отличные результаты в переключаемых направлениях излучения.

Многие радиолюбители не имеют возможности поставить в своих условиях полноразмерный двойной квадрат на 40 м или даже на 80 м диапазон.

Существует несколько способов уменьшения размеров рамок, используя принцип емкостного укорочения.

На рис. 8. показаны методы выполнения емкостной настройки рамок антенны с укороченными размерами.

Используя данный принцип емкостной настройки, радиолюбитель Роджер Спаркс (W7WKW) сконструировал антенну типа “двойной квадрат” для диапазона 40 м.

Размеры рамок и способ выполнения емкостной настройки показаны на рис. 9.

Настраивают антенну изменяя длину отрезков “А”, длина которых для вибратора составляет — 3 м, а для рефлектора 3,9м.

Добившись минимального значения КСВ на резонансной частоте антенну настраивают по максимальному соотноше-нию вперед-назад.

По данным автора величина соотношения излучения вперед-назад не хуже 12 дБ, достигая значения 30 дБ со стороны некоторых корреспондентов.

Следует заметить, что изменение длины отрезков “А” на 30 см ведет к изменению резонансной частоты на 100 кГц.

Наиболее минимальной значение КСВ получается при использовании коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

Дополнительное применение согласующего устройства также ведет к снижению КСВ.

Данная антенна имела выигрыш в два балла по сравнению с вертикальным четвертьволновым излучателем. Расстояние между элементами такое же, как и у обычного “двойного квадрата” и составляет 6 метров.

Для тех, кто хотел бы сконструировать антенну типа “двойной квадрат” для диапазона 80 метров, английский радиолюбитель G3FPQ сконструировал антенну, используя метод емкостной настройки.

Размеры рамок антенны G3FPQ чуть больше размеров рамок для обычного “двойного квадрата” на 40-метровый диапазон. Размеры рамок антенны G3FPQ и способ выполнения емкостной настройки показан на рис. 10.

Настраивают антенну, изменяя длину емкостных элементов, расположенных параллельно вертикальным сторонам рамок.

Расстояние между рамками — 0,15/\ и равно 12 м, при этом входное сопротивление антенны составило 30 Ом.

Ширина полосы излучения при значении КСВ не хуже 2 составила 90 кГц.

По данным автора, соотношение излучения вперед-назад было не хуже 30 дБ.

Прежде чем перейти к описанию многодиапазонных и многоэлементных антенн типа “двойной квадрат” авторы считают необходимым предложить еще одну конструкцию антенны типа “двойной квадрат”, которая называется “Экспандер Квад” или X-Q т. е. квадрат с увеличенными размерами.

На рис. 11. показан чертеж антенны, а в таблице размеры самой антенны

Усиление антенны типа X-Q — 9,5 дБ по отношению к полуволновому диполю.

Наибольшее значение усиления достигается при расстоянии между элементами равному 0,125/\, при этом соотношение излучения вперед-назад больше 22 дБ.

Входное сопротивление антенны очень большое и лежит в пределах 2000—4500 Ом, поэтому для запитки антенны несимметричным коаксиальным кабелем следует применять четвертьволновую линию передачи, запитанную через полуволновой трансформатор, выполненный из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Питающий коаксиальный кабель также

имеет волновое сопротивление 75 Ом.

Настраивают антенну X-Q в два этапа. Вначале проверяют значение КСВ на резонансной частоте, затем, изменяя длину шлейфа рефлектора (директора) добиваются максимального значения соотношения вперед-назад. Минимальное значение КСВ на резонансной частоте достигается подбором электрической длины четвертьволновой линии.

Возможно и другое выполнение питающей линии антенны типа X-Q. Описание многодиапазонных и многоэлементных антенн типа “двойной квадрат” авторы решили начать с описания конструкции В. Швыдкого (UH8CT), которая получила широкое распространение среди наших радиолюбителей.

Автор поставил перед собой задачу изготовить механически прочную и эффективную конструкцию.

В основу положена конструкция типа “еж”, но здесь шесты не сходятся в одной точке, а разнесены по вертикали на расстояние 2 метра.

Это позволило уменьшить длину шестов и тем самым повысить жесткость конструкции антенны.

Механическая прочность антенны также увеличена применением деревянных распорок 3,4.

Конструкция антенны показана на рис. 12.

1 — мачта дюралюминиевая длиной 3,8—4 м, наружный диаметр 60 мм,

2 — шест деревянный (бамбук, стеклопластик) длиной 3,9 м,

3 — распорка деревянная длиной 3,8 м,

4— стойка деревянная длиной 2,6 м,

5 — муфта стальная (по диаметру мачты),

6 — уголок стальной 35x35x5 мм.

Расположение рамок и расстояние между ними показаны на рис. 13.

Для того чтобы соблюсти строго установленный угол при приваривании уголков к муфтам рекомендуется пользоваться приспособлением, показанном на рис. 14.

рис. 14

Б — предварительная разметка заготовки для муфт, А — схема сборки.

Все рамки выполнены из медного провода диаметром 2—3 мм.

Рамки диапазона 14 мГц укрепляют непосредственно на шестах, а рамки других диапазонов растянуты капроновым шнуром.

Размеры рамок и шлейфов приведены в таблице.

Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Во избежание перекоса диаграммы направленности желательно применить симметрирующий трансформатор, который выполняется на ферритовых кольцах.

Настраивают антенну общепринятым способом, добиваясь максимального соотношения излучения вперед-назад. Желательно повторить несколько раз настройку, что исключит возможные неточности в настройке элементов. При соблюдении всех размеров рамок и расстояний между ними значение КСВ в фидере получится приемлемым без дополнительных регулировок.

Данная антенна хорошо себя зарекомендовала как в соревнованиях, так и при проведении дальних радиосвязей.

Исходя из оптимальных расстояний рефлектор-вибратор и вибратор-директор радиолюбителем И. Зельдиным (UB5LCV) была разработана конструкция четырехэлементной антенны типа “квадрат” для диапазонов 21 и 28 мГц.

Поскольку длина рамок подбирается с помощью шлейфов в процессе настройки, то на рис. 15. даны только расстояния между элементами. Приблизив рефлектор к вибратору, удалось получить соотношение излучения вперед-назад — 28 дБ.

Настраивается антенна по общепринятой методике.

На рис. 16. показана антенна типа “двойной квадрат”, состоящая также, как и антенна UH8CT из трех элементов на диапазон 20 м, четырех элементов на диапазон 15 м и пяти элементов на диапазон 10 м.

Размеры рамок даны в таблице.

Четырех элементная антенна типа “квадрат” для диапа-зонов 20 и 15 м и пятиэлементная — для диапазона 10 м показана на рис. 17.

Размеры рамок приведены в таблице.

Являясь хорошей конструкцией для диапазона 20 и15 м, антенна показанная на рис 18.

По мнению авторов не может иметь такие же характеристики для диапазона 10м, в виду того, что расстояния между элементами не будут оптимальными для этого диапазона.

Размеры рамок приводятся в таблице.

Данная антенна названа “MONSTER” (рис. 19).

При своих больших размерах она имеет оптимальные расстояния между элементами, что дает возможность достичь очень хороших результатов и характеристик на диапазонах 20,15 и 10 м.

Соотношение излучения вперед-назад на всех диапазонах не хуже 32 дБ, а усиление составляет 10,5 дБ по отношению к полуволновому диполю на диапазонах 20 и 15 м и 11 дБ на диапазоне 10м.

Антенна нуждается в многократном повторении процедуры настройки элементов и только после этого можно достичь отличных результатов в ее работе.

qrx.narod.ru

Антенна типа «швейцарский двойной квадрат»

Схема антенны показана на рис. 5.137а. Антенна состоит из двух параллельных квадратов со сторонами длиной λ/4, расстояние между которыми составляет от 0,07λ до 0,1λ. Средние части горизонтальных элементов изогнуты под углом 45°.

Точка пересечения горизонтальных элементов антенны соответствует узлу напряжения, что позволяет в этой точке крепить элементы к несущей мачте антенны.

Питание антенны осуществляют с помощью коаксиального кабеля и омега-трансформатора. Внешнюю жилу (экран) кабеля соединяют с точкой пересечения горизонтальных элементов антенны. Средняя жила кабеля соединена с омега-трансформатором, выполненным из отрезка провода диаметром 2—3 мм в изоляции, размещенного на расстоянии 0,002λ от диполя. Концы провода подключены к диполю в точке изменения его диаметра от 22 мм до 19 мм (см. рис. 5.137г).

Конструктивное решение отдельных узлов антенны показано на рис. 5.137б, в, д.

Настройка антенны осуществляется изменением длины вертикальных отрезков. Обычно настройку осуществляют на средней частоте диапазона, добиваясь максимального отношения F/B. Настройку по KстU проводят с помощью изменения длины шлейфа омега-трансформатора и его расстояния от диполя.

Рекомендуемые размеры элементов антенны типа «швейцарский двойной квадрат» приведены в табл. 5.23.

ТАБЛИЦА 5.23. Размеры элементов антенны типа «швейцарский двойной квадрат»

Средняя частота, МГц	28,50	21,20	14,15	7,05
Высота, м	2,95	3,96	5,94	11,94
Ширина рефлектора, м	3,08	4,17	6,25	12,52
Ширина директора, м	2,79	3,76	5,64	11,20
Расстояние между квадратами, м	1,05	1,40	2,10	4,26

www.radiouniverse.ru

Каталог товаров