Как сделать антенну своими руками

Пришла пора рассказать один важный вещь. А именно, зачем мы сдирали обмотку кабеля при конструировании простейшего несимметричного вибратора для приема цифрового телевидения, когда показывали, как сделать самую простую антенну. Напомним, что в этих целях кусок коаксиального кабеля выбранной длины зачищался от изоляции, снабжался f-разъемом и втыкался в приставку. Расположить его нужно было горизонтально и по возможности перпендикулярно направлению прихода сигнала. Такая простейшая конструкция хорошо берет в городах. Но обратите внимание, что в рациях мы рекомендовали использовать оплетку, замыкая ее на жилу у основания при стыковке с платой. Почему? Мы уже рассказали, как сделать антенну своими руками, наверное, для любого случая, а теперь перейдем к тонкостям.

О чем часто умалчивается в пособиях по изготовлению самодельных антенн

В обзоре про то, как своими руками сделать антенну Харченко, мы упомянули тот факт, что для каждой частоты следует использовать строго определенный диаметр провода. Чем больше длина волны, тем материал толще. Понятно, что при некоторых условиях достать проволоку нужного диаметра уже не получается, поэтому конструируют из пластин, либо создают несколько контуров. Что же касается простых вибраторов, то мы упоминали, что повышение толщины медной жилы расширяет полосу принимаемых частот. На чем и основан принцип действия фрактальных биконусных антенн, изобретенных более чем 100 лет назад.

Самодельная антенна

Получается, что толщина провода вносит свои коррективы? Да, это на самом деле так. Вот поэтому для длинноволновых антенн и рекомендуется применять антенные канатики. Это нечто вроде одножильной полевки. Прочный и тонкий антенный канатик почти не искажает характеристик в отличие от обычной проволоки, толщина которой, к тому же, может быть значительной. Как этот момент учитывать при конструировании? Длина полуволнового вибратора всегда немного меньше идеальной расчетной. Только в этом случае обеспечивается точное попадание частоты в резонанс. Чем толще проволока, тем дальше уход. Что же касается канатиков и тонкой проволоки, то в их случае длина должна составлять порядка 97% от расчетной. Теперь становится понятно, почему при ловле цифрового мультиплекса мы снимали оплетку.

Почему же для радиостанций оставляли экран? В основном для хороших эксплуатационных качеств. Внешняя изоляции кабелей очень прочная, поэтому антенна для рации будет долговечной. Правда в этом случае следует длину брать меньше расчетной. Проще всего определить нужные размеры опытным путем, отрезая понемногу от кабеля и измеряя дальность приема. А теперь приведем таблицу, где не только даны длины полуволновых вибраторов, но и толщины проволоки. Данные сведены в таблицу. По столбцам идут номера каналов, по строкам длины полуволновых вибраторов в зависимости от двух толщин медной проволоки, 1,5 мм и 4 мм.

Определение длины полуволновых вибраторов

Видно, что разница каждый раз составляет от 1 см до нескольких миллиметров и падает с ростом частоты. В этом нет ничего удивительного, скорее всего поправка связана с длиной волны, которая также уменьшается. Поясним также, что дело касается именно телевидения, укажем частоты для приведенных каналов.

Читайте также:  Установка спутниковой антенны самостоятельно

Частоты для каналов

Это несущие изображения, близкие к левой границе полосы канала. Звук же располагается почти симметрично сверху. Соответственно, не будет ошибкой, если настроить свой полуволновой вибратор именно это на это значение. Тогда для серединной частоты антенна окажется чуть коротковата, что нам и требуется. Как бы то ни было, выше приведена достаточно точная таблица, ею можно руководствоваться для создания приемной системы телевещания. Что делать, если провод отличается по диаметру от указанного? Сообразно чуть изменить длину самодельной антенны. Кстати, не забывайте, что для телевидения полуволновой вибратор располагается горизонтально, а для радиоприемников – вертикально, этим учитывается поляризация сигнала. Кроме того в первом случае антенна должна быть перпендикулярна направлению на станцию вещания.

Согласование и симметрирование самодельных антенн

Тем, кто привык пользоваться покупными антеннами, необходимо выучить еще два вопроса. А именно:

  1. Симметрирование самодельных антенн.
  2. Согласование антенн с кабелем (фидером).

Начнем именно со второго вопроса, потому что он более очевиден. В каждой линии волна двигается, отражаясь от стенок. При этом есть некоторый угол переотражения. Собственно, и длина волны в линии меняется, но это не так важно в нашем случае. Само сопротивление меди не играет столь большой роли, потому что волна бежит в диэлектрике, хотя и активная составляющая накладывает свои ограничения. Суть в том, что энергия отражается экраном, поэтому ей некуда деваться из линии.

Согласование антенны с кабелем

Разумеется, чем выше проводимость металла, тем потери будут меньше. То есть идеальный коаксиальный кабель должен иметь золотое напыление. Кстати, другой тип линий – волноводы – подобным качеством как раз обладает. Потому и стоят они очень дорого.

Когда волна бежит внутри линии, то отражается от любых препятствий. Проще всего это проиллюстрировать на примере оборудования для исследования высоковольтных линий. Специальный фургон с аппаратурой посылает в кабель электрический сигнал звуковой частоты. Тот отражается от любой муфты, но поскольку обычно у ремонтников имеется карта, такие неоднородности никого не интересуют. Зато обрыв, как белая ворона в стае, заметен на фоне регулярных источников отражения. Из этого примера понятно, как важно, чтобы линия была однородной. Вот согласование как раз и преследует цели исключения помех движению сигнала. Но, как правило, речь идет о такой неоднородности, как неодинаковые волновые сопротивления участков линии.

Да, это тоже для волны представляется неоднородностью. Самый лучший — но все же слабый пример — это представить канал, по которому течет вода. Лишь только русло чуть сужается, образуется круговорот. Вот только волне в линии все равно «сужается» или «расширяется» канал, она в любом случае частично поворачивает назад. Причем это процесс может повторяться многократно: волна, как маятник, начинает бегать туда и сюда, постепенно затухая. Такие процессы снижают качество приема. Не так просто добиться согласования. Каждая антенна имеет некое волновое сопротивление, которое должно быть в точности, как у линии. Давайте посмотрим, что это за термин.

При излучении волна испытывает на себе некоторое сопротивление. Соответственно, теряется часть мощности. Именно это сопротивление и называется волновым.

Отличие его от обычного активного в том, что волновое сопротивление зависит от длины волны (частоты сигнала). Измеряют его обычно при помощи генератора и высокочастотного вольтметра. Совершенно так же, как обычное. Вот это сопротивление и должно быть равно для радио 50 Ом, а для телевещания – 75 Ом. Сообразно кабелю. Понятно, что на практике это далеко не всегда получается. Для этого собирают различные согласующие устройства, например, четвертьволновые трансформаторы. Они передают энергию почти без потерь, а точная настройка антенны ведется по КСВ метру. В частности, в случае полуволновых вибраторов можно укорачивать плечи и смотреть, изменились ли к лучшему параметры.

Не менее важным является и симметрирование антенны. Это играет роль на метровых и декаметровых волнах, с ростом частоты эффект снижается. Но все наши 12 каналов (вместе с FM-радио) попадают в диапазон, а значит, вопрос лишним не является. Сам диполь с двумя плечами является устройством симметричным, а кабель – несимметричная линия. В результате образуется разность потенциалов, искажающая диаграмму направленности, усиливающая уровень боковых лепестков. Кроме того за счет токов, наведенных на оплетке самой линии появляется не только паразитное излучение, но и паразитный прием. Если для радио это не так страшно, то в случае с телевидением есть все шансы получить вместе с полезным сигналом часть стороннего. Особенно  такие эффекты мешают в крупных городах с сильным уровнем помех.

Симметрирующие устройства для полуволновых вибраторов

А теперь хорошая новость! Все телевидение приняло за стандарт кабель 75 Ом. Вторая хорошая новость в том, что волновое сопротивление полуволнового вибратора также составляет порядка 75 Ом. То есть согласование в этом случае не требуется. А вот симметрирующее устройство собрать нужно. И мы покажем, как это сделать. Ниже приведен рисунок простейшего приспособления для этих целей. Сам он взят с сайта http://lib.qrz.ru/node/1033, где появился, как мы полагаем, благодаря одной из многочисленных книг на тему конструирования антенн. Приводим, ниже таблицу, на которой указаны длина а и б, а сам провод является отрезком того же коаксиального кабеля.

Таблица расчётов

Сборка симметрирующего устройства

Разумеется, есть и другие разновидности антенн, некоторые годятся даже в качестве комнатных. Полуволновой вибратор хорош своей простотой. Такая самодельная антенна отлично принимает цифровой мультиплекс, изготавливается из подручного материала. Наиболее длинные вибраторы можно ставить на растяжки и даже вешать между домами (прием телевещания). Теперь читатели знают, как сделать антенну самостоятельно.