КВ антенна своими руками

В диапазоне КВ находится ряд частот для радиосвязи (например, 27 МГц, которые активно используются водителями), а также и вещание различных станций. Но телепередач здесь не имеется. Мы сегодня рассмотрим именно любительский ряд, который задействуется различными энтузиастами радиосвязи. Это частоты 3,7; 7; 14; 21 и 28 МГц из диапазона КВ, которые относятся (примерно), как 1 : 2 : 4 : 6 : 8. И это очень важно, как мы увидим далее, потому что становится возможным сделать антенну, которая ловила бы во всех этих диапазонах (вопрос согласования – дело десятое). Мы верим, что всегда найдутся люди, которые воспользуются информацией, ну, а в крайнем случае ловите радиопередачи. Сегодня наша тема – КВ антенна своими руками.

Конструкция КВ антенны

Мы разочаруем многих — не устаем это делать — сегодня речь опять пойдет про вибраторы. Давайте, наконец, заодно разберемся, откуда взялось это пошлое название. Как мы уже упоминали, все во Вселенной состоит из вибраций. Жизнь притягивает жизнь, и это движение. Чтобы дать волне жизнь, необходимы колебания. Изменения электрического поля порождает отклик в магнитном, так рождается частота, несущая информацию в эфир. Без движения поле мертво. Например, постоянный магнит никогда сам по себе не породит волну. В какой-то мере даже можно сказать, что электричество является мужским началом и существует только в движении. В то время, как магнетизм качество скорее женское. Впрочем, мы немного углубились в философию.

Конструкция КВ антенны

Итак, считается, что для передачи предпочтительно использовать именно горизонтальную поляризацию. Во-первых, диаграмма направленности по азимуту в этом случае не является круговой (о чем мы вскользь уже говорили), а значит, помех будет заведомо меньше. Но мы также знаем, что для связи обычно оборудуются различные объекты наподобие кораблей, авто, танков =) Им нельзя терять команды, приказы, слова. А если не тем бокам объект повернется, а поляризация горизонтальная? Вот поэтому мы и несогласны с очень известными и уважаемыми авторами, которые пишут, что вертикальная поляризация избрана для связи только за то, что антенна более простой конструкции. Даже если дело касается любителей, то речь идет скорее о приемственности, нежели о чем-то ином. (См. также: ДМВ антенна своими руками)

Добавим к этому, что при горизонтальной поляризации параметры Земли меньше влияют на распространение волны, да в придачу ко всему еще при вертикальной фронт терпит затухание, лепесток приподнимается до 5 – 15 градусов, что не является желательным при передаче на дальние расстояния. Именно для антенн (несимметричных) с вертикальной поляризацией так важно хорошее заземление. Более того, от этого напрямую зависит КПД всей антенны. В частности, лучше всего зарыть провода длиной порядка четверти волны в землю, и чем их больше, тем будет выше и КПД. Вот пример:

  • 2 провода – 12 %;
  • 15 проводов – 46 %;
  • 60 проводов – 64 %;
  • ∞ проводов – 100%.

КВ антенна

Более того, с увеличением числа проводов падает волновое сопротивление, приближаясь к идеальному (для этого типа вибратора) – 37 Ом. Заметьте, что это качество не стоит приближать к идеалу, потому что 50 Ом и согласовывать с кабелем не нужно (в связи применяется РК – 50). А это великое дело. Ну, и дополним пакет информации тем простым фактом, что при горизонтальной поляризации сигнал складывается с отраженным от Земли, давай прирост порядка 6 дБ. Вот столько минусов в случае с вертикальной поляризацией, но применяют именно ее (мы бы сказали, что с проводами заземления даже как-то интересно получилось).

Итак, устройство КВ антенн сводится к простому четвертьволновому или полуволновому вибратору. Вторые меньше по размерам и принимают хуже, зато вторые проще в согласовании. Ставятся такие мачты вертикально, на распорки, растяжки. Ну, а мы в свое время описывали конструкцию, которая вешается на дерево. Не каждый знает, но на расстоянии половины волны от антенны не должно быть никаких помех. Особенно это касается железных и железобетонных конструкций. Не спешите радоваться, что все в порядке, потому что на частоте 3,7 МГц это расстояние составляет… 40 метров. Каково? А сама антенна высотою до восьмого этажа. Так-то… Это если создавать четвертьволновой вибратор.

Не очень удобно возводить вышку для того, чтобы послушать радио, поэтому мы решили обратиться к старенькому способу ловли длинных волн. Внутренние магнитные антенны можно найти буквально во всех приемниках советских времен. Посмотрим, годятся ли они еще для своего прямого назначения…

Магнитная антенна КВ

Магнитная антенна КВ диапазона

Допустим у нас имеется надобность принять частоты от 3,7 до 7 МГц. Давайте посмотрим, можно ли на этот случай спроектировать магнитную антенну. Состоит она из сердечника круглого или квадратного (прямоугольного) сечения. В последнем случае ведется пересчет размеров по формуле:

do = 2 √ рс / π;

где do — диаметр круглого стержня, h и c — высота и ширина прямоугольного сечения.

Намотка ведется не по всей длине, собственно это как раз и нужно рассчитать, чего, сколько мотать и чем. Возьмем пример из старенького учебника по проектированию, попробуем рассчитать свою КВ антенну на случай частот от 3,7 до 7 МГц. Примем сопротивление входного каскада приемника 1000 Ом (на практике читатели измеряют входное сопротивление приемника самостоятельно), а параметр эквивалентного затухания входного контура, при котором достигается заданная избирательность, dэр равным 0,04. (См. также: Антенна для телевизора своими руками)

Антенна, проектированием которой мы занимаемся идет в составе резонансного контура. То есть это сразу получается каскад, наделенный некой избирательностью. Как все это спаять, думайте сами, мы просто следуем формулам. Для расчета понадобится найти максимальную и минимальную емкости подстроечного конденсатора из формулы: Cmax = K2 Cmin + Co (K2 – 1).

Здесь К – коэффициент поддиапазона, определяемый как отношение максимальной резонансной частоты к минимальной. В нашем случае это 7 / 3,7 = 1,9. Со выбирается из непонятных (согласно учебнику) соображений, и по примеру, приведенному там же, возьмем ее равной 30 пФ. Не думаем, что сильно ошибемся в этом плане. Пусть Cmin = 10 пФ, находим верхний предел подстройки:

Cmax = 3,58 х 10 + 30 (3,58 – 1) = 35,8 + 77,4 = 110 пФ.

Мы немного округлили, и, разумеется, можно взять переменный конденсатор и большего диапазона. В примере это от 10 до 365 пФ. Вычислим необходимую индуктивность для контура по формуле:

L = 2,53 х 104 ( K2 – 1) / (110 – 10) 72 = 13,47 мкГн.

Смысл формулы понятен, добавим, что 7 – это верхняя граница диапазона, выраженная в МГц. Выбираем сердечник катушки. На частотах нашего диапазона у сердечника должна быть магнитная проницаемость М = 100, выбираем феррит марки 100НН. Берем стандартный сердечник из него длиной 80 мм и диаметром 8 мм. Отношение l / d = 80 / 8 =10. Из справочников находится действующее значение магнитной проницаемости md. Для нашего случая это 41.

Находим диаметр намотки D = 1,1 d = 8,8, количество витков намотки определяется по формуле:

W = √(L / L1) D md mL pL qL;

коэффициенты из формулы определяются по графикам, приведенным ниже. На рисунках же смотрите и справочные данные, которые мы использовали выше. Ну, а марку феррита ищите в сети, не одним хлебом, как говорится, сыты! D берется в сантиметрах. У нас получилось, что L1 = 0,001, mL = 0,38, pL = 0,9. qL находится по формуле:

qL = (d / D)2 = (8 / 8,8)2 = 0,826.

Формулы и таблицы для расчётов

Подставляем все данные в конечную формулу для расчета количества витков ферритовой КВ антенны, получается:

W = √ (13,47 / 0,001) х 0,88 х 41 х 0,38 х 0,9 х 0,826 = 373 витка.

Этот каскад нужно будет завести на первый усилительный каскад приемника, минуя входной контур. Больше скажем, мы сейчас и рассчитали средства избирательности для диапазона от 3,7 до 7 МГц. Это не только антенна, но и входная цепь приемника одновременно. Поэтому следует еще рассчитать индуктивность связи с усилителем из условий обеспечения избирательности (берем типичные значения).

Lсв = (dэр — d) Rвх / 2 π fmin K2 = (0,04 — 0,01) 1000 / 2 х 3,14 х 3,7 х 3,61 = 0,35 мкГн.

Коэффициент трансформации составит m = √ 0,35 / 13,47 = 0,16. Находим число витков катушки связи: 373 х 0,16 = 60 витков. Намотку антенны ведем проводом ПЭВ-1 диаметра 0,1 мм, а катушку связи мотаем ПЭЛШО диаметром 0,12 мм.


Многих, наверное, интересует еще несколько вопросов. Например, что такое Со в формуле для расчета переменного конденсатора. Сам автор этот вопрос стыдливо обходит, это якобы некая начальная емкость контура. Если читателям не лень, просчитайте резонансные частоты параллельного контура, в котором имеется некая начальная емкость на 30 пФ. Мы, наверное, не слишком ошибемся, если порекомендуем поместить рядом с переменным конденсатором подстроечный вот именно такой емкости – 30 пФ. Им ведется доводка цепи. Затем еще многих интересует схема электрическая, куда войдет наша самодельная КВ антенна… Это параллельный контур, сигнал с которого снимается через трансформатор, образованный намотанными катушками. Сердечник общий.

Вот и готова КВ антенна своими руками. Такую можно найти в любом туристическом приемнике. Антенны КВ диапазона (а тем более СВ) были бы очень велики, если сделать их в виде типичного вибратора. Поэтому такие конструкции не применяются в портативной технике. Простейшие КВ антенны занимают много места. Правда, и прием на них лучше. В большинстве случаев назначение КВ антенны состоит в улучшении качества сигнала. Где-нибудь в квартире, на лоджии. Вот мы и рассказали, как сделать КВ антенну миниатюрных размеров. А вибраторы применяйте на даче, в поле, лесу, на открытой местности. Материал взят из одного справочника по конструированию. И хотя в книжке было много ошибок, результат вроде бы получился сносный.