РадиоКот >Лаборатория >Аналоговые устройства >
Рабочая антенна диапазона FM
Хочу поделиться своей конструкцией штыревой антенны диапазона FM. Делаю это потому, что сам очень долго искал и экспериментировал в поиске приемлемой и эффективной конструкции. Может быть мой рассказ поможет кому-то, кто также озабочен этой проблемой и затрудняется в ее решении.
Потребность сделать хорошую антенну FM диапазона появилась в связи с тем, что мой загородный дом находится в маленьком провинциальном городке-полудеревне – Хвалынске Саратовской области, удаленном от центров вещания на 70 – 150 км. Населенный пункт к тому же расположен на правом берегу Волги среди старых меловых гор и холмов, которые являются дополнительным препятствием прохождению радиоволн.
Но я не оставлял мысль сделать антенну, способную принять хотя бы несколько наиболее близко расположенных радиостанций, хотя местные аборигены говорили мне, что это бесполезно, приема радио у них нет, только по спутниковому ТВ.
Почитав специальную литературу и статьи в интернете, остановился на штыревой антенне с противовесами типа "Ground Plane" или сокращенно - "GP" как наиболее оптимальной и универсальной для приема в FM диапазоне, где большинство передач идет в вертикальной поляризации.
Антенну установил над крышей здания (на высоте примерно 12м от земли), где на первом этаже находятся гараж и мастерская, где я провожу много времени, а на втором – комнаты для игр детей. Дома же радио можно послушать и по Триколор ТВ.
Конструкция антенны представляет собой штырь длиной 1/4 длины волны вещания, который изолирован от мачты и противовесов. (фото.1 и 2). Противовесы установлены радиально к штырю под углом 135 градусов, чтобы обеспечить волновое сопротивление 50 ом. Фидерный коаксиальный кабель имеет также волновое сопротивление 50 ом.
Фото 1.
Фото 2.
В связи с тем, что я предполагал принимать радио в диапазоне 87 – 108 мГц, размеры штыря 0,75 м, что соответствует ¼ длины волны (3м) частоты этого диапазона 100мГц, вокруг которой сосредоточены интересующие меня станции вещания. Изменив длины штыря и противовесов, можно настроить антенну и на другую частоту.
Длина противовесов взята также 0,75м , так как противовесы должны быть длиной равной длине основного штыря. Оптимальное количество противовесов, обеспечивающее приемлемый КПД антенны – 12. При меньшем количестве КПД снижается, при большем – растет несущественно. Идеальная штыревая антенна имеет КПД 47 %. КПД антенны с тремя противовесами - менее 5 %, с 12-ю противовесами – около 19%.
Я испытывал антенну с тремя противовесами. Прием в моем месте был слабый, с приемлемым качеством – 2-3 станции. Пришлось делать усилитель сигнала. Прием улучшился до 5-6 станций с приемлемым качеством. Но меня и это не устроило. Поэтому, в конечном итоге, было решено изготовить другую антенну, ту, которую я сейчас описываю.
Теперь о конструкции антенны.
Штырь и противовесы выполнены из алюминиевой трубки диаметром 8 мм, которую я купил в гипермаркете «OBI» ( 7 двухметровых отрезков по цене около 100 руб. каждый).
Для монтажа штыря и противовесов знакомый токарь изготовил мне из алюминия несущую шайбу с хвостовиком внешним диаметром 22мм и сквозным внутренним отверстием 14мм, который вставляется в мачту из трубы д/у 25 (дюймовая, реальный внутренний диаметр 23мм) и фиксируется на мачте болтом М6 через радиальное резьбовое отверстие в мачте. В несущую алюминиевую шайбу с некоторым натягом запрессована текстолитовая ( или капролоновая) втулка с верхним буртом высотой 10мм наружным диаметром 14мм с осевым отверстем 8мм, в которое вставляется штырь, фиксируемый двумя диаметрально противоположными винтами М4 в резьбовых отверстиях отверстиях текстолитовой втулки. По диаметру алюминиевой шайбы просверлены 12 радиальных отверстий ( через 15 градусов) для противовесов. Противовесы фиксируются в отверстиях при помощи 12 винтов М4. (фото 3).
Фото 3.
Штырь делается длиной больше чем 0,75м с учетом того, что его нижний конец расплющивается на длине 10мм, где сверлится отверстие для винта крепления центральной жилы коаксиального кабеля, а также с учетом того, что он должен быть вставлен в текстолитовую втулку до упора в расплющенный конец так, чтобы выше алюминиевой шайбы его размер был 0,75м.
Противовесы также изготавливаются длиной большей, чем 0,75м с учетом того, что их согнутые под углом 45 градусов концы вставляются в радиальные отверстия несущей шайбы. В отверстиях они фиксируются от проворачивания, как я уже говорил, винтами М4.
Хочу обратить внимание, что трубка противовесов хрупкая и изгибать ее нужно на 45 градусов очень осторожно, желательно в гибочном приспособлении.
В нижнем торце полого алюминиевого хвостовика шайбы выполнено резьбовое отверстие М3 для крепления винтом с шайбой оплетки коаксиального кабеля. Так как шайба этого винта может выйти за наружный диаметр 22мм хвостовика в силу того, что ее диаметр больше толщины алюминиевой стенки, в мачте трубы на конце, где будет вставлен этот хвостовик я сделал сквозной пропил шириной примерно 7мм вдоль трубы на длине чуть больше длины хвостовика несущей алюминиевой шайбы.
Теперь ничего не препятствует, и можно вставить собранную антенну в мачту и зафиксировать ее болтом М6. Кабель снижения проходит внутри мачты.
Так как штырь антенны не имеет электрического контакта с мачтой, на нем при определенных условиях будет образовываться статический заряд. В лучшем случае он будет являться причиной помех в виде треска, в худшем – может привести к выходу из строя входного тракта приемника. Особенно во время близкой грозы.
Необходимо выполнить заземление конструкции.
Я это сделал следующим образом. Мачту соединил с контуром заземления здания (контур заземления должен иметь сопротивление менее 4 ом, тогда он считается эффективным и способным выполнять свою функцию) кабелем сечением 25мм2 См. фото 4.
Фото 4.
Штырь же антенны нельзя соединять с землей напрямую, антенна станет коротко замкнутой, и не будет работать. 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 рис10.3.
Длина шлейфа ¼ длины волны является расчетной и не учитывает коэффициент укорочения волны при прохождении в кабеле (коэффициент укорочения коаксиального кабеля). В моем случае применен кабель РК50-4-11, коэффициент укорочения которого 0,66. У другого кабеля он может быть другим, и его нужно уточнить по справочнику.
Таким образом длина шлейфа определяется:
L = 1/4 x 3м x 0,66 = 0,495м, где 3м – длина волны на частоте 100мГц.
Вот таким согласованным шлейфом я выполнил отвод статики со штыря антенны. Как практически это сделано видно на фото 5 и 6.
Фото 5.
Фото 6.
Тонкий желто-зеленый провод припаян к концу центральной жилы шлейфа и соединен с «землей» на одном болтовом зажиме на мачте, что и кабель заземления 25мм2 (см фото 4).
Антенна получилась очень удачной. Она обеспечивает прием с приемлемым или отличным качеством ( в режиме «стерео») около 20 радиостанций городов Самара, Тольятти, Сызрань (Самарской области), Балаково, Пугачев ( Саратовской области) без применения усилителя сигнала. На фото 6 приемник , на который работает антенна - Grundig Satellit 750. Пробовал также ее в работе с другими приемниками, меньшей чувствительности и избирательности, результат несколько хуже, но тоже приемлемый.
Фото 7.
Так что миф местного населения об отсутствии какого бы то ни было радиоприема в городе «деревенского типа» Хвалынск, где находится мой загородный дом, разрушился для меня безоговорочно и вчистую.
Все вопросы в
Форум.
|
Как вам эта статья?
|
Заработало ли это устройство у вас?
|
|
|
|
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
