Антенна для коротких волн своими руками

Приемные антенны КВ диапазона

Диапазон частот 1-30 МГц традиционно называется коротковолновым. На коротких волнах можно принимать радиостанции, расположенные за тысячи километров.

Какую антенну выбрать для коротковолнового приёма

Независимо от того, какую антенну вы выберите, лучше всего, чтобы она была внешней (на улице), наиболее высоко расположена и находилась подальше от линий электропередач и металлической крыши (для снижения помех).

Почему внешняя антенна лучше комнатной?

В современной квартире и многоквартирном доме находится множество источников электромагнитного поля, которые являются настолько сильным источником помех, что зачастую приемник принимает одни помехи. Естественно, что внешняя антенна (даже на балконе) будет меньше подвержена действию этих помех. Кроме этого, железобетонные здания экранируют радиоволны, а следовательно внутри помещения полезный сигнал будет слабее.

Всегда используйте коаксиальный кабель для связи антенны с приемником, это также снизит уровень помех.

Тип приемной антенны для приема на коротких волнах

На самом деле, на КВ диапазоне тип приемной антенны не критичен. Обычно бывает достаточно провода длинной 10-30 метров, а коаксиальный кабель можно подключить в любом удобном месте антенны, хотя для обеспечения большей широкополосности (многодиапазонности), кабель лучше подключать ближе к середине провода (получится Т-антенна с экранированным снижением). В таком случае оплетка коаксиального кабеля к антенне не подключается.

Проволочные антенны

Хотя более длинные антенны могут принять больше сигналов, они также будут принимать больше помех. Это несколько уравнивает их с короткими антеннами. Кроме этого, длинные антенны перегружают (появляются “фантомные” сигналы по всему диапазону, так называемая интермодуляция) бытовые и портативные радиоприемники сильными сигналами радиостанций, т.к. у них небольшой динамический диапазон по сравнению с любительскими или профессиональными радиоприемниками. В этом случае в радиоприемнике надо включить аттенюатор (переключатель установить в положение LOCAL).

Если вы используете длинный провод и подключаетесь к концу антенны, то лучше будет использовать для подключения коаксиального кабеля согласующий трансформатор (балун) 9:1, т.к. антенна “длинный провод” имеет высокое активное сопротивление (порядка 500 Ом) и такое согласование снижает потери на отраженный сигнал.

Трансформатор для антенны длинный провод 9:1

Согласующий трансформатор WR LWA-0130, соотношение 9:1

Активная антенна

Если у вас нет возможность повесить внешнюю антенну, то можно использовать активную антенну. Активная антенна – это, как правило, устройство, сочетающее в себе рамочную антенну (или ферритовую или телескопическую), широкополосный малошумящий высокочастотный усилитель и преселектор (хорошая активная КВ антенна стоит свыше 5000 рублей, правда для бытовых радиоприемников нет смысла приобретать дорогую, вполне подойдет что-то вроде Degen DE31MS). Для снижения помех от сети лучше выбрать активную антенну, работающую от батареек.

Смысл активной антенны в том, чтобы как можно сильнее подавить помеху и усилить полезный сигнал на уровне РЧ (радиочастоты), не прибегая к преобразованиям.

Кроме активной антенны можно использовать любую комнатную, которую сможете сделать (проволочную, рамочную или ферритовую). В железобетонных домах комнатную антенну надо располагать подальше от электропроводки, ближе к окну (лучше на балконе).

Магнитная антенна

Магнитные антенны (рамочная или ферритовая), в той или иной мере, при благоприятном стечении обстоятельств, позволяют снизить уровень “городского шума” (вернее будет сказать, повысить соотношение “сигнал-шум”) за счет своих направленных свойств. Более того, магнитная антенна не принимает электрическую составляющую электромагнитного поля, что также снижает уровень помех.

Магнитная рамочная антенна

К слову сказать, ЭКСПЕРИМЕНТ – это основа радиолюбительства. Внешние условия играют в распространении радиоволн существенную роль. Что хорошо работает у одного радиолюбителя, может совсем не работать у другого. Самый наглядный эксперимент распространения радиоволн можно провести с телевизионной дециметровой антенной. Вращая её вокруг вертикальной оси можно заметить, что наиболее качественное изображение не всегда соответствует направлению на телецентр. Это связано с тем, что радиоволны при распространении отражаются и “смешиваются с другими” (происходит интерференция) и наиболее “качественный” сигнал приходит с отраженной волной, а не с прямой.

Заземление

Не стоит забывать о заземлении, хотя бы через трубу отопления. Для этого нужно напильником зачистить до металла небольшой участок трубы и хомутом прижать провод заземления.

Не стоит заземлять радиоприемник на защитный провод (PE) в розетке. Особенно “любят” заземление старые ламповые радиоприемники.

Борьба с помехами радиоприему

Для борьбы с помехами и перегрузками можно использовать преселектор (антенный тюнер). Использование этого устройства позволяет до определенной степени подавить внеполосные помехи и сильные сигналы.

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

Поиск и устранение источника помехи

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

Самый простой способ “поиска” источника помех – обследовать помещение с помощью карманного радиоприемника (не важно какого диапазона, ДВ-СВ или КВ, только не FM диапазона). Обойдя комнату можно легко заметить, что в некоторых местах приемник шумит сильнее – это и есть “место локализации” источника помех. “Шуметь” будет практически все, что подключено к сети (компьютеры, энергосберегающие лампы, сетевые провода, зарядные устройства и пр.), а также сама электропроводка.

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

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

Источник

Записки программиста

Простая антенна начинающего коротковолновика

Поработав некоторое время в эфире, а также почитав про прохождение, антенны, согласующие устройства и всякое такое, я составил лучшее представление о том, что мне нужно от антенны. Было решено с учетом накопленных знаний и опыта сделать новую антенну, которая лучше подходила бы под мои текущие ограничения и интересы. Также хотелось получить как можно более дешевую и простую антенну, чтобы ее могли повторить другие начинающие радиолюбители.

Постановка задачи

В последнее время я использовал многодиапазонную дельту. Антенна верой и правдой прослужила мне больше года, давая выход на все КВ-диапазоны от 10 до 40 метров, и, с заметной потерей эффективности, даже на 80 метров. Было произведено множество QSO самыми разными видами связи, в том числе некоторое количество межконтинентальных, все с хорошими рапортами. В целом, получилась нормальная антенна.

Так в чем же ее проблемы:

• Нижняя часть полотна антенны проходит на уровне человеческого роста. То есть, практически вплотную к антенне могут находится родственники или соседи. В дневное время приходится либо постоянно смотреть в окно, либо работать на передачу с пониженной мощностью;
• Антенна расположена близко к дому, в связи с чем имеет высокий уровень шума и собирает внезапные импульсные помехи. Разница по сравнению с диполем, расположенным в 10 метрах от того же дома, заметна невооруженным взглядом;
• Не очень понятна диаграмма направленности и поляризация антенны на каждом из диапазонов. Результаты моделирования расходятся с наблюдаемыми данными, тем же входным сопротивлением. Мне хотелось бы примерно представлять, в какую сторону и с каким усилением идет сигнал;
• Неизвестные потери в согласующем устройстве и балуне 1:4. Видео How much power is your QRP antenna coupler losing, снятое Peter Parker, VK3YE, наглядно демонстрирует, что типичные потери в согласующем устройстве могут составлять порядка 1 dB, или 20% мощности;
• Для смены диапазона приходится крутить ручки. Эту проблему можно решить при помощи автотюнера mAT-30. Но тогда антенна будет привязана к ограниченному числу совместимых с ним трансиверов, чего хотелось бы избежать. Кроме того, автотюнер — это лишние провода. Также, напомню, при использовании данного автотюнера Yaesu FT-891 снижает выходную мощность пропорционально КСВ;
• Полоса антенны могла бы быть шире. При этом зимой полотно антенны может прогибаться под тяжестью снега, из-за чего меняется входное сопротивление. Как результат, только что согласованная антенна через десять минут может стать вообще не согласованной. Проявляется только во время снегопада;
• Антенна была выполненна из провода П-274М. Это достаточно толстый провод черного цвета. Хотелось бы, чтобы антенна поменьше бросалась в глаза. Так, на всякий случай;
• Такое чувство, что я сработал почти со всеми, с кем мог сработать на эту антенну. Новых корреспондентов удается найти довольно редко. Стоит сказать, что сейчас мне интереснее всего работать в телеграфе, и иногда в SSB. Новый корреспондентов хватает в FT8, но мне не очень интересно в нем работать;

Согласно журналу, 75% радиосвязей за все время работы в эфире я провел в диапазонах 20 и 40 метров. Я был готов пожертвовать остальными диапазонами, оставив лишь два самых часто используемых мной на практике. Для выхода на прочие диапазоны я всегда могу развернуть какую-то временную антенну.

Подготовительные работы

Простых и в то же время эффективных антенн не так много — это диполь, вертикал и рамочная антенна. Местом под две независимые антенны я не располагаю, поэтому нужна одна антенна на два диапазона. Многодиапазонную рамку сделать можно, но довольно хлопотно. Вертикал, чтобы рядом с ним не ходили люди, нужно ставить на крышу. Крыша у дома металлическая, что хорошо для вериткала. Но мне не хочется карабкаться на крышу посреди зимы, если с антенной что-то случится. Таким образом, остается диполь.

Многодиапазонный диполь можно сделать, используя либо две пары плеч, либо трапы, либо балун 1:4. Я остановился на первом варианте, поскольку он самый простой. Питать антенну было решено при помощи кабеля RG-213, поскольку это дает небольшие и заранее известные потери, а кабель можно использовать любой удобной длины. Таким образом, предстояло сделать балун по току 1:1.

Когда я делал балун в прошлый раз, он получился тяжелым и дорогим, поскольку я использовал ферритовое кольцо FT240-31. Было решено намотать балун на более дешевом и легком кольце с близкой начальной магнитной проницаемостью, и посмотреть, что из этого выйдет. В качестве кольца я выбрал М1500НМ3, 45 х 28 х 12. Кольцо обладает достаточным диаметром, чтобы на него можно было намотать кабель RG-58. Но я захотел использовать бифилярную обмотку, просто потому что никогда раньше не использовал ее в балунах.

На следующем фото изображен сам балун и то, как измерялась зависимость импеданса обмотки от частоты:

Импеданс, а также КСВ на эквиваленте нагрузки 50 Ом, получились следующими:

График, аналогичный первому, только для кольца FT240-31, ранее приводился в посте Антенный анализатор FAA-450 (EU1KY). Видно, что М1500НМ3 справляется похуже. Тем не менее, на частотах от 1 МГц до 14 МГц мы видим активное сопротивление более 500 Ом, а значит балун неплохо подавляет синфазные токи. Отмечу, что при использовании вместо бифилярной обмотки кабеля RG-58 график будет таким же.

Куда сильнее меня беспокоил КСВ. Видно, что на 14 МГц балун начинает вносить существенную реактивность. Рабочая версия заключалась в том, что эта реактивность будет скомпенсирована длиной плеч самой антенны. Также балун был проверен на эквиваленте нагрузки при подаче несущей с мощностью 100 Вт. В балуне нигде ничего не перегревается. Это свидетельствует в пользу того, что балун работает правильно.

Окончательный вид балуна получился таким:

Я заметил, что в кольцо с намоткой идеально вставляется труба ПВХ диаметром 20 мм. Ее я и использовал в качестве каркаса. Снизу в трубку вставляется разъем SO-239, сверху крепится петелька. Петелька была отрезана от решетки-гриль с помощью ножниц по металлу. Решетка была куплена новая и оказалась слишком маленькой для мангала, вот и лежала без дела. С тем же успехом можно использовать толстую медную проволоку или любые другие доступные материалы. Держится все на эпоксидном клею.

В качестве эксперимента была сделана антенна inverted-V на самый сложный для балуна диапазон, 20 метров. Антенна была поднята на телескопической удочке на высоту 7 метров. Длины плеч я сделал ровно по 5 метров, и с перовой попытки попал почти куда нужно:

Выглядит так, как если бы теория о компенсации реактивности подтверждалась. Было проведено несколько тестовых радиосвязей как в телеграфе, так и в SSB. Все они прошли без проблем. Таким образом я убедился, что балун работает как надо даже в диапазоне 20 метров.

Окончательное решение

Так выглядит антенна на два диапазона:

Результаты похожи на те, что были получены при изготовлении fan dipole из двухпроводной линиии. На этот раз плечи были расположены почти в одной плоскости, что не сильно повлияло на свойства антенны. Интересно, что графиком КСВ в диапазоне 20 метров можно манипулировать, регулируя расстояние между плечами с земли. Чем ближе плечи друг к другу, тем ниже по частоте будет резонанс на 20 метрах. «Бонусные» диапазоны на этот раз получить не удалось. На диапазонах, отличных от 20 и 40 метров, КСВ не опускается ниже значения 5.

В отличие от предыдущей версии антенны, здесь мы имеем существенно меньшие потери в линии запитки. К тому же, линия может быть произвольной длины. Провода и леска использовались те же, что в прошлый раз. Это делает антенну не сильно заметной на фоне неба. Ближе к земле леска была обклеена изолентой. Это сделано для того, чтобы кто-нибудь случайно на нее не налетел. Также изолента дает леске дополнительную защиту от трения о забор в случае сильного ветра.

С выбором мачты я немного прогадал. На eBay была куплена телескопическая удочка длиной 20 метров. Я надеялся, что смогу использовать под мачту метров 15. Но оказалось, что в этом случае нужно как минимум два яруса оттяжек, иначе мачта сильно гнется на ветру. А мои родственники без энтузиазма относятся к идее натянуть веревок по всему двору. В итоге высоту пришлось ограничить 10-ю метрами, а удочку закрепить лишь у основания, примотав ее к забору. По прошлому опыту мне известно, что такая конструкция выдерживает сколь угодно сильный ветер, даже при использовании куда более тонких удилищ.

Fun fact! Как альтернативный вариант, мачту можно спаять из медных труб. Трубы желательно выбрать потолще, диаметром не менее 20 мм. Такую мачту саму можно использовать в качестве элемента антенны.

Чтобы секции удочки не схлопывались на ветру, я закрепил их армированным скотчем. Чтобы со временем скотч не отклеился, и чтобы под него не затекла вода, сверху он был покрыт лаком Plastik 71. Изоляция места соединения коаксиального кабеля с балуном выполнена по тому же принципу, только вместо армированного скотча применено несколько слоев изоленты.

Важно! Не используйте лак в виде спрея. При неудачном дуновении ветра лак попадет в глаза вам или проходящим неподалеку людям.

Десять метров — это очень удачная высота для inverted-V на диапазон 20 метров. Антенна хорошо подходит для проведения дальних связей. Для диапазона 40 метров высота составляет λ/4. Диаграмма направленности при этом оставляет желать лучшего. Многие радиолюбители скажут, что такая антенна вообще ни на что не годится, поскольку она «излучает в зенит». Но я рискну поспорить.

Во-первых, даже если так, антенна для дальних связей у нас уже есть. Почему бы не настроить вторую так, чтобы она лучше подходила для ближних связей? Во-вторых, на самом деле, даже при такой высоте антенна может посоревноваться в усилении под углами 20-30 градусов с вертикалом:

Настоящая проблема заключается не в самом усилении, а в том, что сигналы от дальних станций могут быть перекрыты сигналами от ближних. Но если мы говорим о телеграфе, то две станции, одновременно использующие одну частоту — явление редкое. Телефон же все равно не является лучшим видом связи для DX.

В-третьих, в книге Propagation and Radio Science за авторством Eric Nichols, KL7AJ убедительно показано, что радиоволны не отражаются буквально от поверхности земли. На самом деле, радиоволны проникают под землю, и существенно глубже, чем принято думать. Таким образом «отражение» происходит под землей. В результате низко подвешенный inverted-V работает лучше, чем должен, потому что его эффективная высота от земли получается больше.

Важно! С этой антенной обязательно используйте дроссель для защиты от статического электричества. Дроссель требуется правильно заземлить.

Результаты тестирования при помощи WSPR на мощности 5 Вт обнадеживают:

Здесь мы видим, что мой сигнал принимали в принципе во всем мире, как на 20 метрах, так и на 40 метрах.

И действительно, с этой антенной нередко удается провести дальние связи. В диапазоне 20 метров по расстоянию пока ведут Япония (7500 км) и США (8600 км). В диапазоне 40 метров мне удалось провести QSO с радиолюбителями из Бразилии (12100 км), Австралии (12500 км), а также Новой Зеландии (16150 км). Дело было во время контекста CQ WPX CW 2020. Все радиосвязи — в телеграфе.

Такой вот занимательный результат. Хотя, казалось бы, ДН антенны на 20 метрах лучше и уровень шума в этом диапазоне намного ниже. UPD: Позже в диапазоне 20 метров были проведены не менее дальние связи, чем в диапазоне 40 метров.

Заключение

Получилась просто нормальная антенна, лишенная всех названных в начале статьи недостатков. Я пользуюсь ею один месяц. Мачта держится, леска не рвется, соседи не жалуются. Антенна рекомендуется для повторения и использования начинающим коротковолновикам.

Если после прочтения статьи у вас остались вопросы, не стесняйтесь задать их в комментариях. Также было бы интересно узнать, в каких радиолюбительских диапазонах вы обычно работаете, какую антенну используете в качестве основной, и какие радиосвязи удается провести.

Источник