Зенитная антенна своими руками

Зенитная антенна своими руками

Антенны магнитная рамка являются антеннами зенитного излучения (АЗИ) или (NVIS). К антеннам NVIS также относятся антенны типа «багажник» и «загнутый штырь» (информация о них в конце статьи). НО. Для того, чтобы правильно понимать как работают антенны NVIS на коротких волнах, нужно знать следующее. Короткие волны распространяются как поверхностной волной (от 80 до 90 км, в зависимости от рельефа местности и мощности радиостанции), так и отражённой волной (отражение от ионосферы).
Многие производители антенн NVIS лукавят, когда объявляют в характеристиках своих антенн рабочий диапазон, что антенны работают как АЗИ от 2 до 30 МГц. На самом деле антенны работают как АЗИ только на низкочастотных участках КВ диапазона, на частотах 2 — 4 МГц (зависит от времени суток и времени года), выше по частотам эти антенны работают как простые укороченные антенны, проверено на практике, читать подробнее.
Как такового обзора антенн АЗИ (NVIS), выпускающихся в мире, не будет. Хватит рекламировать чужую продукцию. Я дам небольшую информацию о принципе работы этих антенн, примерный расчёт на эффективсть их работы, информацию о своих антеннах. Поэтому, если вы будете понимать, что могут дать антенны типа «багажник» или «загнутый штырь» на частотах 2 — 4 МГц, то это убережет вас лишних расходов, и даст возможность получить надёжную радиосвязь.

Антенны серии «МРВ».

Антенны серии «МРВ» — магнитная рамка, разработка и производство — Россия.

Малогабаритное коротковолновое АФУ серии «МРВ» относится к укороченным антеннам АЗИ (NVIS).
Антенны «МРВ-4,0», «МРВ-3,2», «МРВ-1,9» можно выделить в разряд стационарных, а «МРВ-1,9М» — к мобильным. В горизонтальном положении антенна типа «Магнитная рамка» имеет определённый угол излучения и соответственно «мёртвые зоны» (ниже приводится рисунок диаграммы излучения антенн типа «Магнитная рамка»).

В июле 2018 года разработал и провёл испытания мобильного варианта антенны «МРВ-1,9М» (автомобильная, судовая). Результаты превзошли все мои ожидания. Работает шикарно — на скорости 100 км/час, нет замираний и провалов связи, а в условиях города, при движении под тролейбусной контактной линией, сигнал корреспондента не терялся.
В разделе Продукция (небольшой видеоролик).
А конце октября 2018 года испытал при поездке по маршруту Москва — Новороссийск — Москва. Испытания были продолжены в декабре 2019 года, при поездке в Ленинградскую область (Москва — Тосно, Лодейное поле, Приозерск), на скоростной трассе скорость (разрешённая 130 км/час), проведение радиосвязей на любительских диапазонах.
В связи с повышенным интересом к моим антеннам со стороны разных НИИ и организаций, работающих в сфере разработки и производства КВ оборудования и антенн, я закрываю на сайте доступ к информации, касаемой о детализации самих антенн.

Диаграмма направленности антенн серии «МРВ»

Когда антенна «МРВ» установлена вертикально, то в горизонтальной плоскости диаграмма имеет вид «восьмёрки» и близка к круговой, это позволяет ослабить сигналы помех в ближней зоне вращением антенны, минимальный сигнал имеет угол 5-7 градусов (рисунок № 1). В вертикальной плоскости антенна «МРВ» излучает одинаково хорошо при всех углах. Это делает антенну «МРВ» отличной антенной как для трасс ближнего и дальнего действия, работает как АЗИ только на низкочастотных участках КВ диапазона, проверено в 2015 году, во время испытаний в Тверской области на трассе Тверь-Калязин, и в 2018 году, в Астрахани на трассе Астрахань-населнный пункт, в 150 км от Астрахани. В этом положении антенны поляризация — вертикальная.

Горизонтально установленная антенна «МРВ» имеет круговую диаграмму направленности (в горизонте). Вертикальный угол излучения определяется высотой антенны (h) над землей. На соответствующей высоте эта конфигурация обеспечивает превосходную антенну с низким углом (только) для работы DX. В этом положении антенны поляризация — горизонтальная.

Теоретические расчёты немецкого инженера Кристиана Каферлина — разработчика антенн «АМА» и мои многочисленные практические испытания показывают, что антенны серии «МРВ» работают как антенны зенитного излучения на нижних участках КВ диапазона.

Диаграмма излучения антенн серии «МРВ»

Излучение антенн типа «Магнитная рамка» происходит не как у классических рамочных антен — перпендикулярно полотну антенны, а вдоль полотна и работу магнитных рамок не нужно сравнивать с работой классических антенн. Электромагнитный сигнал в основном состоит из магнитной составляющей, электрическая составляющая ничтожно мала и ею пренебрегают — отсюда и название «Магнитная рамка». Красным цветом показан минимум излучения, он равен 5 — 7 градусов и он наблюдается только в ближней зоне (длина волны). Проводил испытания на радиотрассах Москва — Ростов-на-Дону и Москва — Саратов, юстировал антенну на корреспондента и поворачивал боком, сигнал не изменялся, как у меня, так и у корреспондентов. Рисунок 1.

Антенна «МРВ-1,0» — Россия, может использоваться как мобильная, так и стационарная антенна — не требует больших площадей и высоких мачт. Применение, для проведения радиосвязей на высоких частотах КВ диапазона, и на «Гражданском диапазоне» (СиБи), неплохие результаты показала на частоте «Дальнобойщиков» (27 135 кГц). Рабочий диапазон от 13,5 МГц до 29,5 МГц.
Фото Владимирова П.А.

Антенна «МРВ-1,9» — Россия, может использоваться как стационарная антенна — не требует больших площадей и высоких мачт, а также для работы с транспортного средства, но только с коротких остановок. Рабочий диапазон от 3,5 МГц до 12,5 МГц.
Фото Владимирова П.А.

Антенна «МРВ-1,9М» — Россия, мобильный вариант. Применение — работа на НЧ участках КВ диапазона в движении с транспортного средства Рабочий диапазон от 3,5 МГц до 12,5 МГц.
Фото не показываю. Есть уважительные причины. «Охотников халявы» у нас к сожалению очень много.

Небольшой видео ролик.
Москва — Кувшиново (Тверская обл.) — 270 км,
Москва — Талдом (Московская обл.) — 120 км.

Антенна «МРВ-3,2» — Россия, стационарная антенна — не требует больших площадей и высоких мачт. Применение — работа на НЧ участках КВ диапазона от 2,2 МГц до 8,5 МГц.
Фото Владимирова П.А.

Антенна «МРВ-4,0» — Россия, стационарная антенна — не требует больших площадей и высоких мачт. Применение — работа на НЧ участках КВ диапазона от 1,8 МГц до 7,2 МГц. В апреле 2016 года проводил испытания на частотах ГМССБ (Глобальная морская система связи при бедствии). Вдали видна 40 метровая штыревая антенна.

Фото Владимирова П.А.

1 декабря 2018 года в Новороссийске, где смонтирована антена «МРВ-4,0», был штормовой ветер, со скоростью 35 м/сек. Антенна стоит и работает.

Из опыта общения с Заказчиками.

Я общался со специалистами связи одной крупной компании, которая приобрела около пяти десятков комплектов автомобильных антенн типа «багажник», так вот на сегодня рабочими остаются только около 5 комплектов, у остальных «мозги слетели», денег потрачено много, а в результате страдает радиосвязь и люди.

Одной компании были предоставлены, для испытаний две антенны «Круг» (РИМР), киловаттные, а отзывы о работе антенн не «лестные». А денег стоят такие антенны около 0,75 млн.р.

В другую компанию приехали специалисты из НИИ, где проводили испытания своих антенн. И местные радисты предложили провести сравнительные испытания с моей антенной «МРВ-3,2». На антенну из НИИ оценка еле-еле 2 балла, на мою антенну оценка 5 баллов. И теперь эти «специалисты из НИИ» пытаются у меня заполучить конструкторскую документацию на антенны серии «МРВ».

И ещё один «эпизод» — одной фирме поручили разработать что-то связанное с системой АЗИ, и они ко мне, мол давай сотрудничать, выкладывай свои наработки.

И последнее, звонит один человек, мы хотим купить три антенны, «МРВ-4,0», «МРВ-3,2» и «МРВ-1,9», мол они подходят для нас. Я спросил, а вы кто, и оказалось, что это ещё один НИИ.

В качестве рекламы! Сравнивая порядок цен и учитывая положение о импортозамещении, вывод делайте сами.
Вместо одной антенны типа «багажник» или «загнутый штырь», можно иметь две антенны типа «МРВ-1,9».

Одним словом, каждый идет своим путём, путём проб и ошибок. Но лучше учиться на чужих ошибках, а для этого необходимо из всего материала выбирать правильно. Есть организации, которые купили сперва одну антенну, а потом берут ещё.

Немного из истории антенн зенитного излучения. (Информация приведенная ниже из сети интернет, примечания автора — мои испытания на практике.)

Большую работу по исследованию NVIS на о. Цейлон с привлечением местных радиолюбителей провел английский коротковолновик G3BGL/VS7PS в начале 50-х годов прошлого века. Его результаты были использованы при организации тропической радиовещательной службы в диапазонах 120, 90, 60, 49, 41 и 31 м. В последующие годы неоднократно появлялись публикации по использованию NVIS для целей радиосвязи на расстояниях от 0 до 400 км без «мёртвых зон».

Первыми использовали такой тип распространения радиоволн военные, в целях тактической радиосвязи на КВ. Не случайно во всех странах диапазон частот 2 — 8 МГц часто называют «военным» и все остальные являются пользователями на вторичной основе. Указанный диапазон также широко используют МЧС, пограничники и береговая охрана, лесоохрана и речники. Радиосвязь на коротких волнах незаменима там, где расстояния не так уж и велики, но дальности действия обычных УКВ радиостанций уже не хватает.

Примечание автора. В августе 2018 года были смонтированы две антенны МРВ-3,2 в Астраханской области на удалении 150 км друг от друга (это работа отражённой волной, поверхностная только 80-90 км). После завершения монтажа на второй точке стали проверять радиосвязь. На частоте 4 МГц (с хвостиком) радиостанция из Астрахани еле пробивалась (на фоне шумов эфира нечитаемый сигнал), значит перескакивает. Время 15 часов. Я стал проверять на радиолюбительских диапазонах. На частоте 7,090 МГц услышал рабуту радиолюбителя из Воронежской области (г. Павловск), вызываю — оценка моего сигнала с плюсами, мы его принимали также. Перешел на частоту 3,685 МГц, работает радиолюбитель из Тамбова — оценки сигнала отличные в оба конца. Тогда я предложил сделать проверку с Астраханью на частотах ниже 3 МГц — и в результате наш сигнал оценили на 4 балла, сигнал корреспондента у нас был на 5 баллов.
Для наглядности привожу картинку из одной «умной» книги (1,2,3,4,5,6 — частоты, от верхнего до нижнего участка КВ диапазона):

Из теории распространения радиоволн известно, что ионизированные слои полностью характеризуются высотой максимума электронной концентрации h и критической частотой fкр — максимальной частотой отражающейся волны при вертикальном зондировании (рис. 1). Критическая частота зависит только от электронной концентрации в слое и определяется простой формулой:
fкр в квадрате = 80,8 N, где N — число электронов в 1 м3.
Так, например, если в летний полдень концентрация электронов в слое Е достигла 1012 электронов/м3, то fкр = 9.106 Гц или 9 МГц.

При увеличении частоты сигнала вертикально падающие волны перестают отражаться, но полого падающие волны еще отражаются. При этом вокруг передатчика образуется «мертвая зона», в которой сигнал не слышен. На больших же расстояниях сигнал может быть достаточно сильным. Максимально применимая частота (МПЧ) — та, при которой еще отражаются волны, посланные антенной передатчика в направлении на горизонт. На частотах выше МПЧ слой вообще перестает отражать волны, посланные с поверхности Земли, и они уходят сквозь ионосферу в Космос. МПЧ обычно в несколько раз выше fкр. Связь тоже очень простая:
(МПЧ/fкр)2 = 1 + R/2h, где R — радиус Земли (6300 км) .

Для выше приведенного примера, если h = 90 км, то МПЧ = 2,5fкр или 22,5 МГц. В этих условиях сильной дневной ионизации для NVIS связей подойдет диапазон 7 МГц, а для дальних связей — 21 МГц.

Из выше приведенной информации ясно, что для NVIS пригодны волны с частотами ниже критической. А насколько ниже? Здесь надо учитывать поглощение волн в ионосфере. Теория говорит, что поглощение в ионосфере увеличивается с понижением частоты. Так, например, средние волны днем полностью поглощаются слоем D (h = 70 км), критическая частота которого недостаточна для отражения, и волне приходится дважды его пронизывать при отражении от слоя Е (h = 90. 120 км, ночью выше). Таким образом, для уменьшения поглощения надо выбирать частоту как можно ближе к fкр, но немного ниже ее.

Критические частоты слоя Е и вышележащего слоя F (h = 200. 250 км) очень сильно зависят от времени суток, времени года и солнечной активности. Все эти факторы определяют электронную концентрацию в слое, а следовательно и fкр. Так, например, расчеты, проведенные американскими радиолюбителями для трассы Сакраменто — Рено (210 км) на западном побережье США показывают, что критические частоты могут изменяться от 2 до 14 МГц. Чаще же всего они лежат в области 2. 7 МГц, понижаясь ночью и возрастая днем.

Примечание автора. Самый нижний слой ионосферы D , располагаемый над Землей на высоте от 50 до 90 км. Образуется только в дневные часы, когда концентрация электронов в ионосфере достаточно высока, ночью слой D исчезает. Он играет существенную роль при организации связи на частотах 3-8 МГц — отсюда это понятие «дневное» и «ночное» прохождение.

Антенны для NVIS, в шутку называемые «нагревателями облаков», должны излучать преимущественно вверх. Они очень плохо подходят для дальних связей, зато создают повышенную напряженность поля в ближней зоне, на расстояниях от 30 (где прямая поверхностная волна уже затухает) до 300 км. Оптимальная ДН NVIS-антенны показана на рис 2.

Схематичное изображение распространения сигнала от антенны зенитного излучения в горной местности. Я проверял в «невысоких» горах — недалеко от Геленджика, в апреле 2016 года. Ниже видео ролик.

Радиосвязь на магнитную рамку в районе Геленджика.

Далее будут встречаться фотографии антенн типа «багажник», но если внимательно рассмотреть конструкцию, то можно представить как загнутый к земле «штырь» с противовесами. И в придачу эти антенны снабжаются автоматическими «тюнерами». Некоторые модели тюнеров могут согласовать и гвоздик, вот только будет ли радиосвязь.

Загнутый штырь с заземлением.

В своей практике я имел опыт сравнить в работе свою антенну «МРВ-1,9» (на фотографии она стоит слева), с антенной фирмы «Moonraker» VL2-30. «МРВ» выиграла по приему и передаче 3 балла.

Значит если распрямить излучатель любой раскладушки получим четвертьволновый штырь (1/4 лямбда), отсюда и расчёт: 0,78+0,78+1,9=3,46 м, а противовесом служит «багажник» = 1,9 м, а это значит если расположить горизонтально, то плолучим полуволновый диполь (1/2 лямбда): 3,46+1,9=5,36 м, и отсюда длина волны такой «антенны» будет 300/10,72=27,98 МГц) — (Barrett-2018), т.е. эффективно эта конструкция может работать на частоте 28 МГц и выше. Это к разговору о «гвоздике», который должен работать на частотах 2-3 МГц. Даже армейские АЗИ имеют полотно излучателя намного больше.

Армейские антенны зенитного излучения называются «тактическими», и обеспечить связь в радиосетях батальон-полк-дивизия. А вот 200-500 км не всегда.

Антенна зенитного излучения радиостанции средней мощности «Р-140»
Советский Союз.

Антенна зенитного излучения тактической КШМ Р-142Н «Деймос»
Советский Союз.

Для проведения радиосвязи необходимо антенну «юстировать» на корреспондента, т.е. проводить манёвры автомобилем. В 2015 году в Ногинском спасательном центре проводил сравнительные испытания с моей антенной «МРВ-1,9», читать отчёт .
На втором фото «МРВ-1,9» вместо штатной АЗИ. Так как диаграмма направленности антенны круговая — то «юстировать» не нужно. Но работа только с коротких остановок. P.S. в настоящий момент разработана автомобильная антенна «МРВ-1,9М», которая позволяет работать в движении.

Антенна зенитного излучения тактической КШМ Р-145БМ «Чайка»
Советский Союз.

Малогабаритная
КВ антенна «МРВ-1,9»

Диапазон: 3,5 — 12,5 МГц;
Диаметр излучателя — 1,9 м;
Подводимая мощность: 150 ватт;
Диаграмма направленности: круговая;
Излучение: АЗИ;
Высота установки: 2 метра.

Комплект поставки:
Антенна «МРВ-1,9» — 1 к-т;
Стеклопластиковая мачта (2 м.) — 1 шт;
Коаксиальный кабель с разъемами — 28 м;
Кабель управления с разъемами — 28 м;
Пульт управления — 1 шт.;
Растяжки по 5 м с карабинами — 4 шт.

Малогабаритная
КВ антенна «МРВ-3,2»

Диапазон: 2,3 — 8,5 МГц;
Диаметр излучателя — 3,2 м;
Подводимая мощность: 150 ватт;
Диаграмма направленности: круговая;
Излучение: АЗИ;
Высота установки: 2 метра.

Комплект поставки:
Антенна «МРВ-3,2» — 1 к-т;
Стеклопластиковая мачта (2 м.) — 1 шт;
Коаксиальный кабель с разъемами — 28 м;
Кабель управления с разъемами — 28 м;
Пульт управления — 1 шт.;
Растяжки:
1-й ярус по 5 м с карабинами — 4 шт.;
2-й ярус по 10 м с карабинами — 4 шт.;

Малогабаритная
КВ антенна «МРВ-4,0»

Диапазон: 1,8 — 7,2 МГц;
Диаметр излучателя — 4,0 м;
Подводимая мощность: 150 ватт;
Диаграмма направленности: круговая;
Излучение: АЗИ;
Высота установки: 2 метра.

Комплект поставки:
Антенна «МРВ-4,0» — 1 к-т;
Стеклопластиковая мачта (2 м.) — 1 шт;
Коаксиальный кабель с разъемами — 28 м;
Кабель управления с разъемами — 28 м;
Пульт управления — 1 шт.;
Растяжки:
1-й ярус по 5 м с карабинами — 4 шт.;
2-й ярус по 10 м с карабинами — 4 шт.;

Адрес для переписки:
109145, Москва, а/я 1.
Телефон:
+7 (915) 169-88-27
Skype:
mrv1-9.

Источник