Антенна УКВ-FM диапазона

Популярные статьи в базе ответов при технической поддержке и сервисном обслуживании.

Вопрос: «Необходима внешняя FM антенна. Пожалуйста подскажите как её изготовить на эти частоты или лучше где можно приобрести готовую?»

Немного теории. Не все равно, как ориентирована Ваша приемная антенна. Дело в том, что у радиоволн существует понятие — поляризация. Короче, все передающие антенны для радиовещания расположены вертикально, то есть радиоволны имеют вертикальную поляризацию. Приемная антенна должна иметь такое же расположение. Для телевидения поляризация горизонтальна, и такие антенны здесь не рассматриваются.

Теперь о маленьких антеннах, которые продаются для установки внутри салона автомобиля. Мало того, что ее размер меньше необходимого, так еще и расположили ее горизонтально! Получается, что сначала сделали все, чтоб антенна стала плохо принимать, а потом попытались все это скомпенсировать усилителем. В городе это не сильно заметно, прием возможен даже и при неработающем усилителе. Но вот уже километров за 15 простой штырь длиной 70 cm превосходит все эти штучки с красивыми этикетками.

В основе излучателя лежит четвертьволновой 1/4 λ или полуволновой 1/2 λ вибратор. Среди радиолюбителей существует мнение, что более эффективным является излучатель в 5/8 λ, но на этом диапазоне направление приема и излучения происходит под очень большим углом к горизонту, что сводит на нет все дополнительные усилия.

Целую теорию можно изложить и о кабеле, которым подключается антенна к радиоприемнику. Но с этой информацией можно ознакомиться на специальных страницах этого сайта, а сейчас хочу отметить, что на УКВ диапазоне желательно применять гибкий телевизионный кабель. Идущий, например, к автомобильным антеннам толстый штатный ВЧ высокоомный кабель нужен лишь для приема на средних и длинных волнах.

Отличие содержимого, посвященная антенностроению, на этом сайте в отличии от содежимого на других, радиолюбительских, состоит в том, что все конструкции предназначены для работы с 75-Омной техникой в отличии от связной 50-Омной. Это связано прежде всего с тем, что подавляющее большинство бытовой приемной техники расчитано именно для работы с 75-Омным или 300-Омным кабелем.

Первое: подключите телевизионную антенну к Вашему радиоузлу и прием будет хороший. (Конечно при условии что сигналы ТВ и радио приходят с одного направления)

Второе: Итак, сегодня у нас — самая простая антенна — коаксиальный диполь из куска кабеля. Изготавливается при помощи подручных средств за 5 минут, необходимые материалы - N (нет, N мало, возьмем M) метров коаксиального кабеля (обычный "антенный" кабель для ТВ).

Берем кабель и на одном из его концов снимаем примерно 75 см внешней изоляции, осторожно, чтобы не повредить внешнюю оплетку. Затем осташуюся на оголенной части кабеля оплетку выворачиваем наизнанку, надевая ее "чулком" на нетронутую часть кабеля.

Если оплетка плотная и не выворачивается, то вместо этого нужно взять 75 см медной трубки, надеть на кабель и припаять к оплетке ниже оголенной части. Оплетку сверху срезать.

Получится, как на рисунке во вложении. Антенна готова. Ставим на улице и повыше, оставшийся кабель проводим в помещение, снабжаем нужным разъемом и подключаем к музыкальному центру.

Третье: Вот тут есть несколько простых антенн.

Четвёртое: Можно применить трех- или пятиэлементную антенну типа «Волновой канал» для 5 ТВ канала. Остается только подобрать место и высоту установки.

Настройка антенны

Прежде всего антенна должна быть настроена в резонанс на принимаемой частоте. Настройка осуществляется либо изменением ее размеров, либо изменением ее электрических параметров при помощи дополнительных реактивных элементов – емкостей или индуктивностей.

Настройка осуществляется либо контролем напряженности поля на разных частотах при подаче сигнала на антенну от генератора, либо при помощи гетеродинного индикатора резонансов (ГИР).

О согласовании волновых сопротивлений

Любая волна, будь то звуковая или электромагнитная, распространяется в среде или передается в линии, характеризующуюся таким параметром, как волновое сопротивление. При переходе волны из одной среды в другую (то же самое, что изменение волнового сопротивления между двумя средами) на границе двух сред часть волны отражается, что приводит к потере передаваемой мощности.

Конечно, идеальным случае является равенство волнового сопротивления всех элементов цепи передачи сигнала, что практически довольно трудно реализовать. Для решения таких проблем применяются так называемые трансформаторы сопротивлений. В акустике такими трансформаторами являются рупоры и материалы с переменной плотностью, например в виде резиновых клиньев или многослойных покрытий. Такие устройства согласуют высокое входное/выходное сопротивление громкоговорителя или звукопоглощающей стены с низким сопротивлением воздуха.

В радиотехнике применяются резонансные и нерезонансные трансформаторы. Первые реализованы в виде линий или отрезков кабелей определенной длины, включенные определенным образом, вторые выполнены как трансформаторы с ферритовыми сердечниками или без сердечников, в которых выполнено определенное соотношение количества витков обмоток.

О согласовании в радио

Для того, чтоб антенна эффективно принимала, необходимо, чтобы ее выходное волновое сопротивление равнялось волновому сопротивлению кабеля, а то, в свою очередь, равнялось входному сопротивлению радиоприемника.

О согласовании входа тюнера с кабелем

Если Вы используете готовый радиоприемник промышленного изготовления, то и имеете минимум проблем. Практически все автомагнитолы расчитаны на использование 75-Омной УКВ антенны. Аудиостойки (RACK) могут иметь уже как 75-ти так и 300-Омный вход. Модели более высокого класса имеют различные входные гнезда для УКВ и средневолнового тюнеров.

Снижение (кабель между антенной и радиоприемником) предпочтительно выполнять коаксиальным проводом из-за его широкого распространения. Да и конструкции антенн, описанных на этом сайте, предусматривают 75-ти Омный кабель. Если радиоприемник имеет 75-ти Омный вход, до достаточно снабдить кабель соответствующим раз'емом. Если же вход 300-Омный, то можно применить четверть-волновой трансформатор, конструкция которого приведена на рисунке 1

Если в Вашем распоряжении есть кольцо из высокочастотного феррита (например ВЧ20), то можно намотать трансформатор (см. рис. 2) с соотношением витков 1 : 2. При этом коэффициент трансформации сопротивления составит Zin : Zout = 1 : 4.

Более совершенна конструкция трансформатора содержит сердечник специальной формы — трансфлюктор. Такой сердечник изображен на 3-м рисунке. Как правило материал сердечника позволяет его применять на очень высоких частотах – в дециметровом диапазоне. Типовая схема намотки приведена на рисунке 4. Такая конструкция обеспечивает дополнительное симметрирование 300-Омного выхода.

Принцип работы такого трансформатора попытаюсь объяснить позже.

Все трансформаторы, как правило, наматываются в два провода, причем провода делаются разного цвета. После намотки выводы распиваются согласно схеме. Как правило, количество витков каждой обмотки – 3.

Теперь о проектировании входного устройства.

Стабильными параметрами обладает обычный каскад с общей базой. Считается, что входное сопротивление такого каскада лежит в пределах 60…80 Ω. В этом случае достаточно между антенной и входом включить низкодобротный полосовой фильтр. Настраиваемый колебательный контур при таком низком сопротивлении неэффективен. Достоинство – простота. Главным же недостатком такого схемного решения является перегрузка входных цепей сигналами мощных станций и, как следствие, взаимная модуляция. Кроме того в низкоомных цепях затруднена работа системы АРУ.

При высокоомном входе подразумеваетя наличие на входе тюнера перестраиваемого резонансного контура. При таком схемном решении устранены все недостатки, присущие каскаду с общей базой, а недостатком становиться усложнение входной части.

Согласование антенны с контуром может осуществляться либо методом трансформаторной связи при помощи дополнительной антенной обмотки (см. рис. 5 и 6) или методом емкостной связи, показанной на рисунке 7.

Более подробно о способах подключения антенны описаны в разделе FrontEnd сайта.

Существует большое количество способов согласования. Как правило такие цепи являются элементами конструкции антенн, поэтому они рассмотрены в описаниях антенн раздела УКВ антенны сайта.

По существу основная масса антенн представляет собой полуволновой, а реже волновой вибратор. Сопротвление излучению вибраторов быо расчитано еще в 1918-м году (Van der Pol. Jahrbuch der drahtlosen Telegraphie. 1918, Bd. XIV №2. S 146–152) и составляет для полуволнового вибратора

Z_Σ = 73,08 Ω

а для волнового вибратора

Z_Σ = 200 Ω

Немного информации о кабелях можно получить здесь