Антенна для своими руками вертикальной поляризации

10.13. Антенны вертикальной поляризации.

10. 13. Антенны вертикальной поляризации

Практически любая антенна для приема радиоволн с горизонтальной поляризацией может осуществлять прием радиоволн с вертикальной поляризацией. Для этого ее следует повернуть по отношению к поверхности земли из обычного положения на 90°. Например, вибраторы антенн типа «Волновой канал» необходимо установить перпендикулярно поверхности земли. Однако существует ряд особенностей установки антенн на мачте в случае приема радиоволн с вертикальной поляризацией.

В связи с тем что фидер приемной антенны, провод заземления и металлическая мачта, на которой она установлена, расположены обычно перпендикулярно поверхности земли, в них наводятся токи от приходящей вертикально поляризованной волны. Эти токи создают вторичное электромагнитное излучение (поле), которое изменяет электромагнитное поле, наведенное в точке приема вертикально поляризованной антенной телевизионного передатчика. Это может привести к искажению диаграммы направленности приемной антенны, изменению ее входного сопротивления и другим нежелательным явлениям. Установка приемной антенны на мачте, прокладка фидера и провода заземления требуют принятия мер, устраняющих или снижающих влияние металлических частей на поле антенны, которая принимает вертикально поляризованные волны.

Если мачта антенны деревянная, несущую стрелу можно крепить к ней в центре тяжести антенны. Однако фидер и провод заземления нельзя прокладывать по мачте, подводя их непосредственно к активному вибратору. Для прокладки

фидера и провода заземления необходим так называемый «хвостовик», который отдалит вертикальные части фидера и заземления от антенны (рис. 10. 50). Длина «хвостовика» должна выступать за рефлектор антенны на расстояние не менее 1/10 средней длины волны принимаемого канала.

Если мачта металлическая, стрелу антенны необходимо отдалить от мачты с помощью деревянной вставки на расстояние не менее 1/3 средней длины волны канала (рис. 10. 51). Прикрепить металлическую стрелу антенны к металлической мачте можно в центре тяжести, отстранив антенну от нее на расстояние не менее 1/3 средней длины волны канала (рис. 10. 52). Такой способ крепления используется для многоэлементных антенн типа «Волновой канал».

Источник

УКВ антенна с вертикальной поляризацией

Вертикальная поляризация радиоволн нередко используется в радиолюбительской связи на ультракоротких волнах, а в последнее время находит все более широкое применение и для передачи телевизионных программ. Создание направленных многоэлементных «волновых каналов» с вертикальной поляризацией сопряжено с определенными трудностями. Они обусловлены в первую очередь тем, что вертикальная металлическая мачта, поддерживающая антенну, находится в плоскости поляризации волны и может существенным образом исказить характеристики антенны.

На рисунке показана четырехэлементная антенна с вертикальной поляризацией, предназначенная для работы в любительском диапазоне 144 МГц. Ее особенность — использование в качестве активного элемента так называемой «J-антенны», которая представляет собой полуволновый вибратор, питаемый с одного из концов (в данном случае — с нижнего) через четвертьволновое U-колено.

В целом такое сочетание напоминает латинскую букву J, откуда и пошло название антенны. Такой излучатель легко согласуется с наиболее распространенным несимметричным коаксиальным кабелем, но самое главное его достоинство состоит в том, что нижняя точка U-колена находится под нулевым потенциалом и может быть заземлена. Применительно к данной антенне это обозначает, что нет необходимости вводить в мачту какие-либо изолирующие вставки и отделять собственно активный элемент от мачты. Иными словами, мачта антенны может быть цельнометаллической, а это удобно не только с конструктивной точки зрения, но и обеспечивает высокую механическую прочность антенны в целом.

Активный элемент является последним коленом мачты, поэтому он выполнен из достаточно толстой дюралюминиевой трубки диаметром 12 мм. Для директоров и рефлектора использована трубка диаметром 6 мм. Несущая траверса выполнена из диэлектрика (например, из фиберглассового и стеклотекстолитового прутка диаметром 10. 12 мм). Для повышения механической прочности траверса подтянута к вершине антенны двумя растяжками (показаны на рисунке пунктиром) из нейлонового шнура. Кроме того, для лучшей балансировки антенны в вертикальной плоскости рефлектор удален от активного элемента на расстояние примерно 0,2L.. Это несколько больше оптимального (по коэффициенту усиления антенны) расстояния между этими элементами, составляющего 0,16L..

U-колено образовано отрезком дюралюминиевой трубы диаметром 12мм, которая в нижней своей части присоединена к мачте (активному элементу) с помощью широкой дюралюминиевой пластины, а в верхней — с помощью диэлектрической распорки. Питают антенну коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Точки подключения кабеля к U-колену определяют по, минимуму коэффициента стоящей волны.

Примечание
Указанные в статье размеры антенны соответствуют рабочей частоте 147 МГц. Для изготовления антенны на другие частоты все ее размеры следует изменить пропорционально отношению f/147 (f — требуемая рабочая частота в МГц). Подробнее о J-антенне можно прочитать в книге К. Ротхаммеля «Антенны», МРБ, вып. 637. М., «Энергия», 1967.

Источник

Вертикальные КВ. антенны. Для радиолюбителей.

Вертикальные КВ. Антенны. Посмотреть и сделать.

Вертикальные КВ. антенны. Передающая антенна на любительской радиостанции играет очень важную роль.

При применении небольших мощностей (до 100 W) . Основные достижения радиостанции часто можно отнести счет антенны. Среди наших радиолюбителей значительным распространением пользуется антенна с питанием бегущей волной, так называемая одномерная «американка».

Такая антенна проста по своей конструкции и имеет очень не плохие результаты, но она имеет значительный недостаток — направленное излучение перпендикулярно к своей плоскости. Для любителя-коротковолновика, стремящегося dx’aM во всех направлениях, этот недостаток является значительным.

На радиостанции UA3AF была проведена серия опытов с различными антеннами по обеспечению равномерного излучения во все стороны. Хорошие результаты в дальности и громкости во стороны дало применение именно вертикального луча, равного длине полуволны.

[журнал Радио 1947 07]

Вертикальные КВ. антенны. Антенны вертикальной поляризации

Для излучения и приема радиоволн применяют специальные устройства, называемые антеннами. Передающая антенна преобразует энергию токов высокой частоты, вырабатываемых передатчиком. В энергию свободных радиоволн и распределяет ее определенным образом в пространстве. Приемная антенна преобразует энергию свободных радиоволн, приходящих с определенных по отношению к ней направлений, в энергию токов высокой частоты на входных элементах приемного устройства. Читать далее книгу Антенны вертикальной поляризации, скачать

Рассмотрены некоторые вопросы распространения радиоволн вертикальной поляризации, даны общие характеристики антенн, их параметры и основные определения, необходимые для восприятия материала, описаны методы питании антенн вертикальной поляризации, приведены конструкции, параметры и характеристики слабонаправленных и направленных антенн вертикальной поляризации. Для подготовленных радиолюбителей.

Антенны с вертикальной поляризацией.

Для осуществления дальней связи в коротковолновом диапазоне пространственными радиоволнами предпочтительнее использовать антенны горизонтальной поляризации. Однако в некоторых случаях для радиолюбительской связи используются и антенны с вертикальной поляризацией. Особенно часто такие антенны применяются, когда, нет возможности разместить горизонтально расположенные антенны, занимающие много места.

В качестве антенн с вертикальной поляризацией в радиолюбительской практике применяются антенны вертикальные, а также вертикальные с горизонтальной частью, обычно Г- образного типа.

В радиолюбительском коротковолновом диапазоне горизонтальная часть антенны оказывается на высоте, соизмеримой с длиной волны, поэтому общее поле излучения обусловливается и вертикальным, и горизонтальным участками антенны.

[Из книги — Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Антенны. 1992.(Массовая радио библиотека; Вып. 1173) ]

В популярной форме дается представление об антенной технике. Основное внимание уделяется физической стороне явлений, а также практическому выполнению и электрическим характеристикам антенных устройств, в частности антенн для радиолюбителей. Рассматриваются особенности работы антенн различного назначения и в разных диапазонах волн. Для широкого круга радиолюбителей. Скачать

Вот такая история, азы. И теперь многие радиолюбители применяют вертикальные КВ. антенны на своей радиостанции. Уже с новыми технологиями. Азы, или законы вроде одни, но у каждого получается по разному. Читаем и изучаем далее антенны.

Источник

Антены GP 1/4, 1/2, 5/8 своими руками

В Си-Би диапазоне наибольшее распространение получили антенны с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что Си-Би радиостанции широко используются для связи с подвижными объектами, а на автомобиле весьма сложно разместить эффективную антенну горизонтальной поляризации. По той же причине в качестве базовых выбираются антенны с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, одинаково хорошо работающие в любом направлении.

GP с длиной l/4

Наиболее широкое применение в этой группе получили антенны типа «Ground Plane» или сокращенно — «GP», показанные на рис. 10.2.

Антенна имеет штыревую конструкцию, удобную для размещения как на крыше здания, так и на автомобиле. Она проста и, в то же время, достаточно эффективна. Длина штырей (l/4) для работы в диапазоне 27 МГц зависит от диаметра трубок и указана в табл.1

Таблица 1. Длина элементов антенны GP

Для нормальной работы антенны она снабжается тремя противовесами, которые можно выполнить из трубки или антенного канатика. Длина противовесов выбирается равной, или на 2,5% больше 2/4l. Для Си-Би диапазона можно принять ее равной 275 см. Входное сопротивление антенны зависит от угла между противовесами и мачтой: чем меньше этот угол (противовесы прижаты к мачте), тем больше сопротивление. Для получения входного сопротивления 50 Ом угол выбирается равным 30-45 градусов. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет максимум под углом 30 градусов к горизонту. Усиление антенны примерно равно усилению вертикального полуволнового диполя. Наилучшая работа обеспечивается при высоте мачты около 6 м.

Эта антенна наиболее широкополосна из всех вариантов GP. Если после установки минимум КСВ антенны оказывается несколько выше или ниже частоты 20 канала сетки С, длину штыря необходимо соответственно увеличить или уменьшить. После настройки антенны в резонанс минимума КСВ на средней частоте добиваются изменением угла установки противовесов.

Недостатком данной конструкции является отсутствие соединения штыря с мачтой, что требует дополнительных мер по грозозащите и защите от статического электричества. Наиболее простым способом защиты является использование короткозамкнутого шлейфа из кабеля длиной l/4, подключенного к фидеру с помощью тройника. Шлейф обеспечивает соединение центральной жилы фидера с заземленной оплеткой по постоянному току и не влияет на согласование антенны. Схема подключения шлейфа приведена на рис.3

Длина шлейфа рассчитывается с учетом коэффициента укорочения используемого кабеля и составляет около 2 м.

GP с длиной l/2

На рис. 10.4 приведена конструкция полуволновой антенны GP длиной l/2. По сравнению с вышеописанной антенной она имеет вдвое большую длину штыря, что предъявляет повышенные требования к обеспечению ветровой прочности конструкции. Антенна не нуждается в противовесах, роль которых выполняет мачта, а ее диаграмма направленности в вертикальной плоскости сильнее прижата к горизонту, что улучшает условия радиообмена с удаленными корреспондентами. Поскольку антенна имеет высокое входное сопротивление, кабель подключается к ней через согласующий высокочастотный трансформатор. Основание штыря соединяется с заземленной мачтой через согласующий трансформатор, что автоматически решает проблемы грозозащиты и статики. Усиление антенны по сравнению с полуволновым диполем составляет около 4 дБ.

Типовые данные согласующего трансформатора:

Диаметр каркаса — 30мм
Диаметр провода — (ПЭВ-2) 1мм
Число витков — 6
Отвод от 1.5 — витка
считая от (холодного) заземленного
вывода катушки
Кабель подключается центральной
жилой к отводу.
Полотно антенны подключается к «горячему»
выводу катушки.

GP с длиной 5/8l

Наиболее эффективной для дальних связей является GP длиной 5/8l. Ее конструкция показана на рис. 10.5. Она несколько длиннее полуволновой антенны, а кабель фидера подключается к согласующей индуктивности, расположенной в основании вибратора. Этот тип антенны требует использования не менее трех противовесов длиной (0,1-0,2)l, расположенных в горизонтальной плоскости. Антенны этого типа узкополоснее полуволновых, в связи с чем они требуют более тщательной настройки. Настройку на средней частоте обеспечивают как изменением длины штыря, так и регулировкой величины согласующей индуктивности. Нужное входное сопротивление достигается выбором точки подключения кабеля к согласующей катушке. Усиление этой антенны составляет 5-6 дБ, максимум диаграммы направленности расположен под углом 15 градусов к горизонту. Штырь этой конструкции также заземлен на мачту через согласующую катушку. Примерные данные согласующей катушки для волнового сопротивления кабеля 50 Ом:

диаметр каркаса — 18 мм,
диаметр провода — 1,5 мм,
число витков — 22,
шаг намотки -2,5 мм,
отвод — от 9-го витка,
считая от заземленного конца катушки.

Установка антенны на крыше может сильно влиять на ее характеристики. Общими рекомендациями являются следующие:

• основание антенны желательно располагать не ниже 3 м от плоскости крыши;
• вблизи от антенны не должно быть металлических предметов и конструкций (например телевизионных антенн, проводов и т. п.);
• устанавливать антенну желательно как можно выше;
• для нормальной работы станции ближайшая базовая Си-Би антенна не должна быть расположена ближе 200 м.

Эффективность работы антенны на передачу тем выше, чем меньше омические потери в ее элементах. Поэтому наилучшим материалом для элементов антенн являются медные трубки, однако приемлемым компромиссом можно считать применение алюминиевых (дюралевых) трубок (из-за высокого удельного веса и низкой прочности меди).

При необходимости расширения полосы частот диаметр трубок увеличивают, или используют трубки с ребристой наружной поверхностью. Поскольку ток, протекающий по штырю антенны, уменьшается к ее верхнему концу, диаметр верхней части штыря можно уменьшить без ухудшения ее параметров. Одним из наиболее простых средств расширения полосы частот длинных штыревых антенн является применение втулки с четырьмя усами длиной около 100 мм и диаметром 4-5 мм, закрепляемой в верхней части штыря (рис. 10.6). При этом резонансная частота антенны понижается и длину штыря придется несколько уменьшить. При работе антенны на передачу по ней протекают довольно большие токи, поэтому необходимо обеспечить очень хорошее соединение всех элементов между собой и позаботиться об их защите от коррозии.

В настоящее время в продаже имеются Си-Би антенны заводского изготовления (рис.10.7) как отечественные, так и импортные, легкие, изящно выполненные. Как свидетельствует опыт их эксплуатации, в соединениях элементов, которые осуществляются самонарезающими шурупами, под действием ветра достаточно быстро теряется электрический контакт. Более надежной является конструкция штырей со стяжными хомутами. Практически все варианты промышленных антенн требуют дополнительной герметизации, предотвращающей попадание воды внутрь трубок, на согласующие трансформаторы, катушки и заделку кабеля, что приводит к необратимым последствиям.

Рис. 10.8 Антенна GP без мачты

Если на крыше Вашего дома есть достаточно высокая лифтовая будка, телевизионная антенна или пристройка высотой больше 5 метров, то антенну GP можно установить, используя капроновый трос-растяжку (рис. 10.8) без мачты. Кроме капронового шнура и кабеля РК-50 потребуется еще 4 изолятора любого типа. Конец кабеля длиной 2,7 м освобождается от внешней изоляции и оплетки, оплетка расплетается и скручивается в 4 примерно одинаковые «косички». К ним присоединяются противовесы. Противовесы можно сделать из любого медного (в крайнем случае даже алюминиевого) провода, который прикручивается (или припаивается) к «косичкам». Длина противовесов должна быть 2,7 м. На концах противовесов закрепляются изоляторы, которые прикрепляются к проволочным или капроновым оттяжкам. Конец освобожденного от оплетки участка кабеля за полиэтиленовый изолятор прикрепляется к капроновому шнуру так, чтобы он не оторвался порывами ветра. Противовесы разводятся в стороны равномерно по кругу, оттяжки закрепляются на крыше (например, привязываются к кирпичам). Постарайтесь длину оттяжек подобрать так, чтобы между проводом противовеса и вертикалью был угол около 45°. Места соединений и место выхода кабеля из оплетки тщательно герметизируют пластилином, чтобы под оплетку не попала вода.

Эта антенна по своим характеристикам полностью соответствует классической антенне GP длиной l/4. Такую антенну очень удобно устанавливать в полевых условиях между двумя деревьями, нужно только заранее заготовить кабель и противовесы с оттяжками, а в качестве изоляторов на концах противовесов сгодятся даже короткие сухие палочки (см. рис. 10.9), т. к. на частоте 27 МГц это неплохой изолятор.

Источник