Антенны

Антенна для FM-передатчика

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Антенна для FM-передатчика

При постройке передатчиков всегда возникает вопрос — как сделать антенну. Многие люди пренебрегают этим вопросом и используют просто первый попавшийся отрезок какого-нибудь кабеля, который просто подпаян к выходу схемы передатчика. Такой подход может иметь место разве что в миниатюрных и маломощных передатчиках-жучках, где важно сделать всю конструкцию миниатюрной и незаметной, пусть даже и в ущерб дальности. При постройке же более мощных передатчиков, например, для связи с другом на некоторых расстояниях важно изготовить антенну правильно — болтающийся отрезок провода хоть и самый просто вариант, но далеко не самый эффективный, а в некоторых случаях даже пагубный, ведь он может привести к большому росту КСВ (коэффициент стоячей волны), таким образом, сигнал, посылаемый выходным каскадом передатчика в антенну будет отражаться и возвращаться назад, приводя к дополнительному нагреву выходного транзистора. По этой причине мощные передатчика строго-настрого запрещается включать без антенны — выходной каскад в этом случае может сгореть практически мгновенно, ведь весь сигнал вернётся обратно в транзистор, быстро его нагревая.

Более эффективной можно назвать дипольную антенну — она не сильно сложнее в изготовлении, не требует покупки каких-то дорогостоящих элементов, но зато может существенно увеличить дальность действия маломощного передатчика без каких-либо изменений в его схеме. Для сравнения, антенна в виде отрезка провода даёт усиление всего лишь 1.5 Дб, а представленная же в этой статье дипольная антенна уже 3-4 Дб, что значительно больше. Минусом такой антенны будет являться её массивность, в длину она будет около полутора метров, поэтому использование возможно только стационарное — прикрутить такую антенну к маленькому жучку конечно можно, но вот с маскировкой возникнут проблемы.

Для изготовления антенны в первую очередь потребуется найти коаксиальный кабель — подойдут варианты с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом, эти варианты встречаются чаще всего. Коаксиальный кабель представляет собой толстую медную жилу в изоляции, поверх этой изоляции стоит экранирующая медная оплётка, поверх которой также проложен слой изоляции. Казалось бы, обычный экранированный кабель для передачи звука устроен практически также и почему бы не использовать его — всё дело в волновом сопротивлении. Звуковые частоты являются довольно низкими, по мерках радиоволн (до 20 кГц), поэтому волновое сопротивление здесь не играет особой роли. Передатчик же работает на частоте около 100 МГц, что на несколько порядков больше, поэтому волновое сопротивление кабеля уже играет большую роль. Если использовать вместо коаксиального обычный звуковой экранированный кабель для подсоединения антенны, то эффективность новой антенны не просто снизится — она может не заработать вообще, ведь помимо волнового сопротивления определяющим параметром будет являться также и погонная ёмкость кабеля, у коаксиального кабеля она совершенно другая. Для использования с антенной подойдёт, например, кабель марки КВТ, который и использует автор, моток кабеля виден на фотографии выше. Длина кабеля от антенны до передатчика должна быть, по возможности, наименьшей, ведь при большой длине кабеля возрастают потери сигнала, конечная мощность уменьшается.

Общее устройство будет таким — один конец коаксиального кабеля подключается к выходу передатчика — центральная жила к выходу, а оплётка к земле передатчика. Соединения можно производить как просто с помощью пайки, делая всё как можно аккуратнее и не оставляя длинных «голых» участков кабеля без оплётки, так и с помощью специальных высокочастотных разъёмов, которые сперва нужно закрепить на концах кабеля и выходе передатчика. В этом случае антенну оперативно можно будет отключать от передатчика, например, на время грозы, чтобы не повредить схему передатчика статическим электричеством. Второй же конец кабеля будет подключаться к антенне — а вся антенная будет представлять собой два вертикальных вибратора, т.е. отрезка толстого медного провода, один из которых будет подключать к центральной жиле кабеля, а второй — к оплётке. Эти отрезки должны располагаться на одной линии, провод должен быть максимально выпрямлен. Для фиксации можно пользоваться только полностью диэлектрическими материалами, например, сухим деревом. Вместо отрезков медного кабеля можно использовать также алюминиевые трубки или полосы — они жёстко держат форму и к тому же имеют презентабельный внешний вид.

Несколько слов о длине вибраторов — она должна быть строго определённой, в зависимости от частоты, на которой работает передатчик. Для вычисления длины вибраторов в первую очередь нужно выяснить длину волны, соответствующую рабочей частоте. Для этого нужно поделить 300 на частоту в мегагерцах, например, для рабочей частоты в 94 МГц:

Длина волны=300/94 МГц, таким образом, полная длина волны составляет 3,19 м. Длина каждого вибратора должна быть равна четверти длины волны, т.е. 3,19/4=0,79 м, или 79 см. Кажется, что чётко вымерять эти сантиметры не имеет никакого смысла — но на самом деле это не так, и точность размеров антенны будет в значительной степени определять её эффективность. Расчёты можно подтвердить практическими замерами — изготовить несколько вибраторов с разными длинами в затем экспериментально определить, с какими будет наиболее далёкий приём сигнала.

На картинке выше показано место соединение конца коаксиального кабеля и двух вибраторов — автор просто припаял медные провода вибраторов к оплётке и центральной жиле коаксиального кабеля, а затем развёл вибраторы в разные стороны. Таким образом, общий размер антенны равен половине длины волны, или 158 см. Концы проводов вибраторов нужно заизолировать, чтобы предотвратить случайные касания и замыкания. Данный вариант антенны также является не самым совершенным — в ней используется всего один вибратор, соединённый с землёй передатчика, но можно также сделать их в количестве 3-х штук, расположенных конусом под углом 120 градусов друг относительно друга. Такую конструкцию уже придётся жёстко скреплять и просто так, «на коленке» её уже не сделать, однако, она даст дополнительный небольшой прирост в эффекивности. Дополнительно можно надеть на коаксиальный кабель несколько ферритовых колечек и расположить их поверх изоляции кабеля на расстоянии в паре сантиметров от его конца — в этом месте, где кабель заканчивается и соединяется с вибраторами. Это позволит отделить кабель от антенны, таким образом, сам кабель не будет становится излучателем и максимум сигнала будет приходится именно на антенну.

Дополнительно для повышения эффективности автор также использует согласующее устройство между передатчиком и антенной, которые позволяет согласовать волновое сопротивление антенны и выхода передатчика. Данное устройство является не обязательным, антенна прекрасно будет работать и без него, но эксперименты лишними не будут. Состоит это устройство из пары катушек эмалированного медного провода, намотанных проводом 0,5 мм на оправке диаметром 3,2 мм, количество витков 7-10, подбирается экспериментально по максимум излучения от антенны. Параллельно катушкам стоят конденсаторы на 10 нФ, конструкцию на небольшой текстолитовой плате можно увидеть на фотографии выше. Обратите внимание, что неправильно настроенное или собранное согласующее устройство может и снизить эффективность, поэтому перед его применением стоит померить уровень сигнала от антенны без него, для сравнения. Удачной сборки!

Источник

Теги

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть