Антенна двойной квадрат своими руками подробно. Антенна Харченко: расчет и изготовление

В г. Москва и Московской области с 15.01.2014 года эфирное цифровое телевещание ведётся только с DVB-T2 на ДМВ каналах 24, 30 и 34.

Для уверенного приема цифровых телевизионных каналов в городе Жуковском Московской области мной вначале использовалась активная комнатная антенна «Дельта», которая не всегда обеспечивала устойчивый прием радиосигнала внутри многоквартирного дома.

Лучшие результаты показала ранее опубликованная антенна «Тройной квадрат» . Вместе с тем, не были устранены некоторые неудобства с размещением комнатной антенны для уверенного приема сигнала. Для установки антенны на балконе, обращенном с сторону передающего центра, была изготовлена модификация рамочной антенны Харченко. Она плоская и легко разместилась на стене балкона. Антенна изготовлена из одножильного медного кабеля, приобретенного в магазине «Электромастер». Для ее создания понадобились, линейка, фломастер, плоскогубцы, 60-ваттный паяльник и полчаса свободного времени. Изоляция с медной жилы диаметром 4 мм была снята только в местах соединения провода и пайки телевизионного кабеля.

Расчет антены Харченко для приема DVB-T2

Сторона квадрата определяется просто. Она равна четверти длины волны (λ ) принимаемого радиосигнала.

Для первого мультиплекса (30-й канал) λ=300000/546(МГц)=549,45(мм). Соответственно сторона квадрата а= λ/4, а=549,45/4=137(мм) .

Данная антенна имеет коэффициент усиления (в сравнении с диполем) порядка 8...10 дБ, широкую полосу пропускания (уверенно принимает сигналы 24, 30 и 34 телевизионных каналов), не требовательна к точности изготовления и хорошо согласуется с коаксиальным кабелем, как 75 Ом, так и 50 Ом. Расстояние между точками а и б , куда подключаются центральная жила и оплетка телевизионного кабеля, около 10 мм. Коэффициент усиления антенны можно увеличить на 2...3 дБ, если снабдить ее рефлектором (из металлического листа или сетки), расположенным параллельно полотну антенны на расстоянии h=0,21...027 λ. Его размены должны превышать соответственно ширину и высоту полотна антенны на 5...10%. В связи с небольшой площадью балкона меня больше устроила «двойная восьмерка», но без рефлектора. Она обеспечила качественный прием телевизионного цифрового и аналогового сигналов в дециметровом диапозоне.

В качестве справочного материала в таблице приведены радиочастоты эфирных аналоговых и цифровых телеканалов, которые можно поймать на эфирную антенну в г.Москва и Московской области.

Успехов в техническом творчестве!

Цифровое телевидение вещается именно в диапазоне дециметровых волн. Поэтому использовать можно практически любую антенну ДМВ. Но мне понадобилась простая , легкоповторяемая и крепкая антенна ДМВ диапазона.
Такая чтобы ее можно было носить с собой, и при случае не жалко было отдать за небольшую сумму людям.

За основу была взята известная «восьмерка «, с той разницей, что я использовал ее без отражателя.
Материал для полотна антенны можно взять любой токопроводящий, подходящего сечения. Это может быть медная или алюминиевая проволока толщиной от 1 до 5 мм, трубка, полоска, шина, уголок, профиль… Я взял медную проволоку диаметром 3 мм. Легко паять, легко гнуть при сборке, легко выровнять если погнулась.
Наружная сторона квадрата 14 см, внутренняя чуть меньше — 13 см за счет того что середина двух квадратов не сходится, около 2 см от угла до угла.

Итак если вы делаете антенну не из проволоки, то так и отмеряете — верхние стороны по 14 см, боковые по 13.

Все размеры примерно. Не бойтесь обсчитаться или ошибиться. В наши планы не входит изготовить антенну соответствующую всем стандартам. Нам нужна простая, но рабочая лошадка. Суррогат, но надежный. Суррогат потому что:
1 . Размеры лично я точно не выдерживал.
2 . Рефлектор отсутствует.
3 . Кабель я брал 50 ом вместо 75 ом, но с густой оплеткой. Такой кабель друзья обычно использовали для автомобильных антенн для радиостанций 27 мгц.
Тем не менее антенна работает и весьма неплохо.

У цифрового сигнала есть особенность, он или есть, или его нет. При приеме аналогового телевидения, разные каналы показывали с разным уровнем помех, и при удалении просто увеличивался уровень снега на экране, до полного пропадания сигнала. В цифре сигнал практически одинаков на всех каналах и если прием есть, то есть все каналы.
Данная антенна проверена мною не на одном десятке телевизоров в нашем регионе.

Итак. Отмеряем кусок общей длиной 112 см и гнем проволоку. Первый участок 13 см + 1 см для петли (для прочности) . Второй и третий — по 14 см, четвертый и пяты — по 13 см, шестой и седьмой — по 14 см, и последний восьмой — 13 см + 1 см петля жесткости.

На двух концах зачищаем по 1.5 — 2 см, закручиваем две петли друг за друга, а после запаиваем место стыка. Это будет один контакт подключения кабеля. Через 2 см другой. Куда паять центральную жилу, куда оплетку, значения не имеет.

Расстояние между пайкам 2 см

Кабеля я взял около трех метров. В большинстве случаев хватает если делаете не для себя лично. Для себя отмеряете сколько нужно.

Кабель зачистил со стороны антенны на два сантиметра, к штеккеру — 1 см. Если штеккер такой как на фотографии. Можно брать любой, покрепче.

Зачистка кабеля

Штеккер зачистил надфилем и скальпелем.

После запайки оба места пайки заливаются клеем из пистолета. На штеккере, сначала горячий клей заливается на место пайки и в пластмассовый колпачок, с запасом, лишнее после можно убрать. Затем, пока не остыл клей все быстро собирается. Такой стык после зубами не разгрызешь. Надежно, в то же время эластично.

Пайка на самой антенне так же заливается клеем, но для жесткости конструкции берется каркас — любая крышка, коробка,…. Я взял крышку от 20-ти литровой бутыли для воды, коих у меня накопилось достаточное количество. Если делаете антенну как и я для массового производства, то материалы лучше сразу использовать распространенные, буквально валяющиеся под ногами для лучшей повторяемости антенны. Если антенна делается в единичном экземпляре для побыстрому склепать, то можно совсем ничего не заливать.

Получилась такая вот конструкция, которую можно прилепить где угодно — на карниз, на штору, на оконную раму. Для этого можно носить с собой кусок проволоки, пару саморезов, пару булавок…

Антенна в сборе

Если антенна помялась при переносе, она легко и без повреждений выравнивается. Это пожалуй самый главный ее плюс.
Такую конструкция я не всегда таскаю с собой, а только когда получаю конкретный заказ на подключение тюнера цифрового телевидения DVB-T2. Она легко умещается вместе с инструментом в моем рюкзаке.

Удобнее делать сразу несколько антенн одновременно. Занимает меньше времени.

Вот таким образом закрепил антенну мой друг, используя ее в качестве наружной. До вышки порядка 9 км. Прием уверенный несмотря на простоту антенны.

Радиоволны пронизывают пространство вокруг нас. Мы все уже привыкли к беспроводным технологиям, особенно к Wi-Fi, однако не всех устраивает покрытие домашних роутеров. Стены, деревья и прочие препятствия ослабляют сигнал. Если для квартиры качество связи вполне подходящее, то для загородного участка в несколько соток мощности роутеров явно недостаточно. Недалеко от дома, например в гараже, тоже хотелось бы пользоваться домашним интернетом без прокладки дополнительных кабелей или установки мощного оборудования. Да мало ли где может понадобиться усиление радиосигнала! В любом случае применение антенны будет простейшим и выгодным вариантом.

Используем опыт радиотехники

Простой кусок проводника, присоединённый к антенне, конечно, способен улучшить сигнал, но зачастую не сработает. А всё из-за свойств радиоволн. Телевизионная модель тоже не даст никаких результатов для Wi-Fi, поскольку рассчитана на работу с частотами телевещания. Чтобы создать правильную антенну, нужно знать длину волны сигнала, усиление которого планируется. Форму устройства стоит позаимствовать у радиолюбителей. Например, антенна биквадрат давно зарекомендовала себя как лёгкий в изготовлении и надёжный прибор усиления сигнала. Эти компактные устройства дают приличное усиление от 11 дБи и выше, тогда как встроенные в роутер аппараты мощностью не превышают 5 дБи.

Для людей, крайне далёких от электромагнитной части физики, расшифровать эти показатели можно как повышение скорости соединения по Wi-Fi в несколько раз, а также увеличение расстояния подключения. Антенна биквадрат является направленной, покрывающей сектор в 40-50° перед собой, что вполне подходит для подключения удалённого от основного жилища строения, а также для создания локальной беспроводной сети между стационарными станциями. Различные умельцы отмечают устойчивый сигнал на расстоянии от 400 до 2500 м, но это вряд ли понадобится, достаточно и нескольких десятков метров.

В магазин при деньгах или с паяльником в руках?

Всегда проще приобрести готовое фабричное изделие, однако цена такого устройства соразмерна стоимости нового роутера, да и исполнение не всегда надёжное. Недорогие модели с дружественного Востока довольно хрупкие, а контакты и соединения в них далеки от совершенства. Где взять хорошее устройство биквадрат? WiFi- антенна своими руками может быть собрана любым радиолюбителем. Для этого понадобится паяльник. Если вы знакомы с этим инструментом, то инструкция подскажет, что и как сделать.

Биквадрат - антенна, состоящая из двух квадратов, сделанных из проволоки или другого электропроводящего материала. Они расположены в одной плоскости и соединены определённым образом. Контур этот является основной рабочей деталью антенны, вибратором, предназначенным для приёма и передачи радиоволн. Изготовить такой элемент антенны лучше всего из куска одножильного силового медного провода сечением не менее 2 мм 2 .

Толщина зависит скорее от выбранных размеров антенны, количества креплений и условий использования. Это влияет лишь на прочность конструкции, а не на качество сигнала, так что подбирать лучше, исходя из планируемых размеров и наличия материала. Простейшая самодельная биквадрат-антенна собирается только из контура, присоединённого к коаксиальному кабелю, как показано на рисунке выше.

Дополнительные материалы и инструменты

Само собой, для улучшения качеств антенны потребуются дополнительные детали. В качестве рефлектора подойдёт пластина из любого электропроводящего материала, предъявляются требования лишь к износоустойчивости и прочности. Подойдут даже CD-диск или алюминиевая фольга, используемая в кулинарии для выпечки. Главное, закрепить её на ровном прочном основании из дерева или пластика, куда будут установлены остальные детали антенны. Дополнительно понадобятся крепежи из диэлектрика, чтобы жёстко зафиксировать антенну относительно рефлектора, а также сопротивлением 50 Ом.

Присоединить устройство к роутеру позволит специальный штекер, который придётся приобрести в магазине. В случае отсутствия разъёмов у роутера, как у большинства недорогих моделей, придётся разобрать его и припаять кабель прямо на плату. Помните, такие действия с роутером лишат его гарантии, и вся ответственность за такие действия ляжет целиком на вас. Остальные материалы можно подобрать по месту из того, что найдётся в кладовой у домашнего мастера.

Как понятно из вышеизложенного, обязательным инструментом является паяльник, немного припоя и флюса. Линейка с миллиметровыми делениями позволит соблюдать точные размеры изделия, а пассатижи или плоскогубцы потребуются для точного сгибания проволоки в контур. Нож и бокорезы (кусачки) понадобятся для работы с кабелем, а при сверлении отверстий нужна будет дрель или шуруповёрт и сверло.

Новички, возможно, столкнутся с трудностями при паянии, но помните, что мастерство приходит со временем. Выполнять все работы с разогретым паяльником нужно не спеша, соблюдая меры предосторожности и все необходимые этапы, чтобы не обжечься и произвести прочное соединение. Перед использованием электроприбора обязательно нужно проводить проверку на целостность корпуса, кабеля и вилки.

Защитите рабочее пространство стола от возможных повреждений расплавленным припоем или каплями горячего флюса, накрыв его деревянным щитом или специальным огнеупорным материалом. Не оставляйте нагретый паяльник без присмотра даже после его отключения. Разогретый прибор может привести к возгоранию поверхностей и предметов из легковоспламеняющихся материалов. Тем, кто держит паяльник в руках впервые, рекомендуется выполнить несколько соединений на остатках материала или кусках похожей проволоки, чтобы набить руку.

Немного формул

Перед началом работы произведём небольшой расчёт антенны биквадрат. Диапазон большинства Wi-Fi-роутеров, согласно стандарту IEEE 802.11n, составляет 2.4 ГГц. Применяя формулу соотношения длины волны, скорости и частоты, нужно разделить скорость света на частоту. 0,1249 м или 125 мм - это приблизительно нужный нам размер, значит, сторона квадратов антенны должна быть кратной именно этому расстоянию для работы в нужном диапазоне. Для небольшой антенны, описанной здесь, было выбрано расстояние в 32 мм. Само собой, кратное увеличение этого расстояния приведёт к улучшению сигнала на большей площади покрытия.

Оптимальный отражатель

Было множество идей, что использовать в качестве рефлектора, но для таких размеров оптимально подошла пустая монтажная плата размером 10 х 10 см. Во-первых, это упростило соединение оплётки коаксиального кабеля с рефлектором. Обычным припоем кабель плотно устанавливается в нужном месте. Во-вторых, жёсткость текстолита вполне удовлетворяет размерам изделия и позволяет отказаться от дополнительных крепежей. Проблемы при использовании модели таких размеров могут возникнуть в случае неточного соблюдения размеров, поэтому все действия производятся с помощью миллиметровой линейки.

Ход работы

Самодельная антенна биквадрат для wifi довольно проста в изготовлении. В центре монтажной платы или другого подходящего листа металла нужно высверлить отверстие согласно диаметру коаксиального кабеля или чуть больше. Кабель нужно зачистить от верхней изоляции на 2,5 см и аккуратно вставить в отверстие в плате. Верхнюю экранирующую оплётку или кожух кабеля пропаивают по всей окружности. Кабель должен плотно сидеть в плате редуктора, потому что кроме него в этой модели не предусмотрено креплений для антенны. Можно дополнительно использовать металлическую трубку для усиления конструкции, это особенно актуально, если вы задумаете увеличить размеры антенны.

Расположение антенны

Для биквадратного вибратора потребуется 256 мм медного провода. Можно выполнить маркером отметки на местах сгиба через каждые 32 мм и взять немного больше провода, чтобы отрезать лишнее в конце. А можно сгибать точно отмеренный кусок провода каждый раз ровно посередине. Концы его нужно аккуратно спаять и отвести от противолежащего угла на 2 мм, также можно оставить соединение концов на следующий этап.

Последним шагом будет пайка соединений биквадратного вибратора и кабеля. Следите за его расположением относительно рефлектора, расстояние между ними должно сохраняться около 15 мм на всей плоскости. Такой зазор вымерен различными испытателями опытным путём. При наличии оборудования можно собственноручно поискать оптимальное расстояние с лучшим коэффициентом для конкретной модели.

Совершенству предела нет

Направьте вашу антенну в сторону рабочей зоны и присоедините к роутеру, используя специальный штекер, или установите с помощью паяльника прямо на рабочую плату. Увеличение дальности сигнала Wi-Fi не заставит себя ждать. Что ещё можно сделать для увеличения мощности антенны, кроме увеличения размеров? Тех, кто уже сооружал что-либо подобное, может заинтересовать двойная или тройная антенна биквадрат. Своими руками умельцы добиваются усиления сигнала на 2 и 4 дБи больше, а это ощутимое улучшение.

Выполняется это увеличением количества квадратов и, соответственно, площади отражателя (металлического редуктора). Умельцы также создают дугообразные или круговые антенны на базе биквадрата, основное правило при изготовлении которых - чёткое соблюдение расстояния в 15 мм от рефлектора на всей площади устройства. Также стоит упомянуть, что пересечения проводов должны быть изолированы, чтобы не было соединений проводника.

Места, где устанавливается антенна биквадрат, могут быть самыми разнообразными. Чаще всего такие изделия монтируют на окнах или снаружи здания. Для защиты от непогоды маленькой модели, вроде описанной выше, прекрасно подойдёт пластиковый контейнер. Усиление сигнала, полученное благодаря биквадрат-антенне, соответствует моделям фабричного производства, а порою превосходит их.

Касались ранее конструкций Wi-Fi антенны направленного действия. Биквадратные, баночные самодельные раритеты. Люди с завидным постоянством ищут шанс получить конструкцию получше. Упоминалось: вместо традиционной проволоки лучше взять провод ПВ1 аналогичного сечения, уберегающий установленную антенну от непогоды. Плата с двухсторонним фольгированием, которую часто рекомендуют использовать рефлектором, не очень хорошо переносит непогоду, не защищена ничем, снабдить конструкцию специальным корпусом проблематично. Возрастет ветровая нагрузка на изделие. Сегодняшний обзор посвящен методам улучшения конструкции. Вай фай антенна своими руками для любой непогоды!

Важно! Попробуйте для защиты использовать термоусадочную пленку. Оденьте рефлектор «шубой», подуйте феном. Скоро текстолит плотно обтянется полимерной пленкой.

Биквадратные антенны Wi-Fi

Вайфай антенна, построенная по биквадратной схеме, сформирована заземленным рефлектором, излучателя вида восьмерки с прямыми (90 градусов) углами. Получается нечто, напоминающее ультрамодные очки с тонкой перемычкой посередине. Нижняя половина сажается на землю, верхняя - на сигнальную жилу кабеля РК – 50.

Правда, антенна для Вай фай будет размерами поменьше. Сторона квадрата по средней линии медной жилы излучателя равна 30,5 мм. Итак, восьмерка отстоит от рефлектора на 1,5 (половина длины стороны квадрата) см и параллельна пластине. В нашем случае плата гетинакса плоха тем, что сложно достать. Рефлектор — просто пластина проводящего электрический ток металла. Сгодятся жесть, сталь, алюминий. Учитывая размер излучателя, можно изготовить рефлектор Вай фай антенны, воспользовавшись лазерным компакт диском (DVD) 5,25 дюйма.

Биквадрат Харченко

Внутренний отражающий слой алюминия создан, чтобы лазерный луч не терял энергию на поверхности. Кроме того в центре имеется дырочка под N-коннектор. Осталось вскрыть защитную пластиковую оболочку, посадить отражающий слой на экран кабеля РК – 50. Обратите внимание: если N-коннектор не будет отстоять с излучателем на 1,5 см от рефлектора, условия приема ухудшатся. Необходимо добиться указанного положения, подкладывая тонкие металлические шайбы или по месту.

Напоминаем: биквадратная восьмерка гнется от середины поворотом на 90 градусов. В точку вернутся оба конца кабеля ПВ1 1х2,5. Толщина проволоки составляет 1,6 мм диаметром, между центрами жилы сторона квадрата равняется 30,5 мм. Концы сажаются на экран коннектора, объединяются с рефлектором (компакт-диск), серединная часть послужит целям снятия сигнала. Диаграмма направленности устройства резко сужается, снабжена одним главным лепестком, который направим на источник сигнала. Если дело происходит в комнате, придется экспериментально найти отраженный луч, располагаемый практически в любом направлении.

Рефлектор защитит от соседских помех, усилит мощность. Блокирует эффект многолучевости, мало полезного приносящего аппаратуре. Самодельная антенна Вай фай принимает только из узкого сектора. Благодаря этому, соединим сетью дома, стоящие напротив, что было бы невозможно с поставляемой в комплекте точки доступа.

Обратите внимание: в иных случаях входного разъема на корпусе для подключения антенны может и не быть. Такие точки доступа снабжены встроенными контурами из металла, ведущими прием радиоволн. Традиционно выглядят замысловатыми плоскими фигурами с внутренней стороны корпуса. Придется антенну встроенную отпаять.

Рядом может стоять конденсатор, емкость служит целям компенсации коэффициента сжатия контура. Встроенная антенна невелика, бессильна образовать полноценное устройство приема радиоволн. Дефект нейтрализуется подстроечным конденсатором.

Элемент не нужен, потому что полноразмерная антенна для Вай фай роутера не нуждается в компенсации. Цепи включения самоделки рвите выше конденсатора. Выполняя монтаж, нельзя пользоваться типичным паяльником на 100 Вт. Сожжет электронные компоненты платы. Потребуется маленький паяльник, снабженный жалом-иглой, мощностью 25 Вт.

Вес компакт диска маленький, ветровая нагрузка невысокая, в противовес громоздкой конструкции и никого снизу не убьет падающей платой гетинакса. Рекомендуется избегать размещать изделия на солнце, но в нашем случае записанная информация не играет великой роли. При желании N-коннектор загерметизируйте, продлив срок службы паяного соединения. Используется специальный гель-компаунд, применяемый при монтаже печатных плат. Подобные выпускает компания Аллюр (Санкт-Петербург). Пару слов объяснят, как сделать Вай фай антенну своими руками мощнее.

Биквадратные антенны Вай фай – не предел, убежим от соседей

Пролог: 2 недели, никак не мог найти в чем причина, потом перевернул антены в вертикальную и получил 20 мбит на 5 км, вместо горизонтальных 4.

Вампиреныш, участник форума Локальные сети Украины (орфография скопирована).

Прежде чем купить Вай фай антенну, подумайте: теория показывает, что излучатели, расположенные рядами, диаграмму направленности сужают, в направлении перпендикулярном линии, вдоль которой выстроить элементы. В переводе на русский означает: если наши с другом дома разделены 100 метрами, ширина сектора обзора антенны для реализации канала связи Вай фай едва превышает 15 градусов. Полезная мощность будет направлена на окно товарища (причинит вред только обитателям квартиры!). Чтобы реализовать схему, используйте двойную биквадратную антенну. Можно увеличить скорость, если на ДР подарить такую же другу!

Как сделать Вай фай антенну, чтобы не мешала соседям. Защититься от непрошеных гостей можно, изменив канал, поляризацию. Найдено три способа защиты канала конфигурацией антенны:

1. Выбор частоты.
2. Выбор направления (сужение диаграммы направленности).
3. Выбор поляризации.

Обычно, когда имеется Вай фай, предоставляемый провайдером, величины задает поставщик связи, клиенту остается подчиниться, но если имеется собственное оборудование, расклад получается иной. Можем поставить антенну на вертикальную поляризацию, если у соседей используется горизонтальная. Наше оборудование перестанет видеть друг друга. Можно сделать в одностороннем порядке или договориться. Антенны понадобятся наподобие биквадратной, комплектные отставьте.

На горизонтальной поляризации работает телевидение, на вертикальной — связь. Просто традиция, штырь рации удобно держать перпендикулярно земле, когда говоришь. В этом контексте выгодно использовать вертикальную поляризацию, обычно стоит в роутерах. Предлагаем простое правило:

• Расположите с другом напротив антенны на окнах одинаково. Обеспечивается пространственная совместимость, являющаяся подвидом электромагнитной. Выпущены микроволновки, телефоны, гора оборудования частоты 2,4 ГГц, создающая помехи. Располагайте антенны одинаково, вертикально, горизонтально, наклонив. Экспериментально ищите положение, при котором скорость наибольшая.

Обещанная новинка: конструкция из четырех квадратов, выстроенных рядком. Диаграмма направленности станет узкой в направлении перпендикулярном строю. Медная проволока или одножильный провод сечения 2,5 мм 2 длиной 50 см. Рекомендуем взять с запасом. Если стандартная биквадратная Вай фай антенна для ноутбука представляет собой синфазную решетку двух рамок, в нашем случае рамок четыре.

Рамка для двойной биквадратной антенны

При движении волны ток в соседних квадратах направлен противоположно по контуру. За счет этого эффект от воздействия поля складывается. Теперь надо получить четыре синфазных квадрата. Находим середину проволоки, делаем изгиб на 90 градусов. Вымеряем 30 мм, делаем изгибы с каждой стороны в противоположную сторону. Отступаем в два раза больше, опять гнем в первом направлении. Получится большая буква W. Еще 30 мм – загибаем края книзу под 90 градусов. Готова одна половина.

Вторую делаем по образу и подобию, чтобы концы вернулись в точку начального изгиба. Обратите внимание, не зря рекомендуем пользоваться проводом с оболочкой полихлорвиниловой – два имеющихся в фигуре перекрестия изолированы взаимно.

Излишек проволоки обрезаем, чтобы концы не доставали до первого изгиба два-три миллиметра. Вай фай антенна для компьютера требует рефлектора, сойдет добрый кусок фольгированного текстолита или стандартная ровная жесть. Используем N-коннектор для соединения.

Излучатель отстоит от рефлектора на 1,5 см по площади. Концы сажаем на землю, середину – на сигнальную жилу (кабель для Вай фай антенны РК – 50). Чтобы укрепить края фигуры, используйте керамическую или пластиковую трубку. Для фиксации, электрической изоляции применяйте клей, герметик. Уличному варианту рекомендуется подыскать пластиковый корпус. Расстояние между самодельной антенной и приемником берите поменьше.

Следующая встреча обсудит Вай фай радиоприемник.

Направленная антенна «двойной квадрат» впервые была описана в литературе в 1948 г. и с тех пор продолжает привлекать к себе внимание со стороны радиолюбителей.

Антенна «двойной квадрат» (рис. 2-56), имеющая оптимальные размеры, обеспечивает коэффициент усиления по отношению к обычному вибратору 8 дб , что соответствует усилению, даваемому трехэлементной антенной «волновой канал». С практической точки зрения антенна «двойной квадрат» даже превосходит трехэлементную антенну «волновой канал», так как имеет большую направленность в вертикальной плоскости и пологий угол вертикального излучения, что особенно важно при установлении дальних связей. Антенна «двойной квадрат» обычно изготовляется из тонкого медного провода или, лучше, из антенного канатика и не требует дорогостоящих металлических трубчатых конструкций. Несколько сложнее изготовление несущей конструкции антенны.

На рис. 2-56 изображена схема антенны «двойной квадрат» в двух видах, в которых она обычно выполняется. Основным элементом является вибратор в виде проволочного квадрата с длиной стороны λ/4 и общей длиной 1λ. На расстоянии А от 0,1λ до 0,2λ помещается второй такой же квадрат, снабженный дополнительным четвертьволновым шлейфом, благодаря которому этот элемент антенны действует как рефлектор. Элементы антенны располагаются или вертикально (рис. 2-56, а ), или же на одной из сторон квадрата (рис. 2-56, б ). Не изменяя конструкции антенны, перенося точку питания, можно добиваться вертикальной или горизонтальной поляризации поля. Обе антенны (рис. 2-56) имеют горизонтальную поляризацию поля.

Антенна «двойной квадрат» излучает в одном направлении, т. е. обратное излучение сильно ослаблено. Направление основного излучения перпендикулярно плоскости антенны и направлено в сторону от рефлектора к вибратору. Максимальное усиление антенны, как указывают многие авторы, при расположении рефлектора на расстоянии 0,2λ от вибратора лежит в пределах от 10 до 11 дб (измерения, проведенные радиолюбителем G 4ZU , при указанных размерах дали величину коэффициента усиления, равную 8 дб ).

Входное сопротивление собственно вибратора лежит в пределах от 110 до 120 ом . При подключении пассивных элементов (рефлекторов или директоров) входное сопротивление в зависимости от расстояния до пассивного элемента уменьшается до 45-75 ом . Таблица 2-12 содержит значения входных сопротивлений и коэффициентов усиления различных видов антенн «двойной квадрат». Приведенные данные получены радиолюбителем W 5DQV.

Получаемые входные сопротивления антенны позволяют использовать для ее питания обычный коаксиальный кабель, что, как правило, и делается. Следует помнить, что при отсутствии симметрирующего устройства диаграмма направленности антенны несколько косит. На этот недостаток, однако, не обращают внимания, так как величина коэффициента усиления от этого не меняется, а только несколько ухудшается диаграмма направленности. Для того чтобы понять, как действует антенна «двойной квадрат», необходимо рассмотреть распределение тока по длине вибратора. На рис. 2-57 показано четыре примера распределения тока по длине элемента антенны «двойной квадрат»; направление тока обозначено стрелками. В точках питания А действуют те же соотношения, что и в случае полуволнового вибратора; вибратор питается в пучности тока, и обе половины его возбуждаются синфазно (стрелки, указывающие направление тока, имеют одинаковое направление). Во внешних точках В и D расположены узлы тока, и в них происходит изменение направления тока (см. указатели тока). При рассмотрении квадрата, изображенного на рис. 2-57, а и б , видно, что стороны А и С возбуждаются синфазно, а стороны В и D - в противофазе. Таким образом, поляризация электрического поля в направлении перпендикуляра к плоскости антенны горизонтальная, так как горизонтальные стороны квадрата возбуждаются синфазно. На рис. 2-57, б питание производится со стороны вертикального элемента квадрата и обе вертикальные стороны квадрата возбуждаются синфазно, а горизонтальные стороны - в противофазе; следовательно, в данном случае поляризация поля вертикальная. При питании антенны «двойной квадрат» в отношении поляризации поля справедливо следующее правило: если питание антенны производится со стороны горизонтального элемента, то поляризация поля горизонтальная, если питание антенны производится со стороны вертикального элемента, то поляризация поля вертикальная.

Рассуждения о поляризации поля становятся несколько менее наглядными при рассмотрении квадрата, стоящего на одной из своих вершин (рис. 2-57, в и г). Если обозначить направления токов, как показано на рис. 2-58, то становится ясным, что и в этом случае поляризация поля квадрата, стоящего на одной из его вершин, определяется вполне однозначно. Из рис. 2-58 видно, что поля от горизонтальных составляющих тока от всех четырех сторон складываются в фазе, а от вертикальных составляющих находятся в противофазе. Отсюда следует, что поле излучения квадрата в этом случае имеет горизонтальную поляризацию. При питании в точках В или D поляризация поля вертикальная. В середине стороны квадрата, находящейся против точки питания, имеется узел напряжения, и поэтому эта точка может быть заземлена. На рис. 2-59 показано несколько вариантов питания квадрата с заземлением узла напряжения в случае горизонтальной и вертикальной поляризации. С теоретической точки зрения совершенно безразлично, в какой точке подключать линию питания - к точке А или С в случае горизонтальной поляризации или к точке В или D в случае вертикальной поляризации. Место подключения линии питания на практике определяется из конструктивных соображений. В диапазоне УКВ обычно используют полностью металлические конструкции, для чего точки A и С заземляют (рис. 2-60, а и б ).

Излучатель антенны «двойной квадрат» можно рассматривать как параллельное включение двух полуволновых вибраторов, расположенных на расстоянии λ/4. Отсюда следует, что «двойной квадрат» имеет ярко выраженную направленность в вертикальной плоскости (пологий вертикальный угол излучения).

На практике стремятся так выбрать общую Длину питаемого элемента антенны, чтобы он без дополнительных корректировок был бы настроен на рабочую частоту. В первых публикациях конструкции антенны «двойной квадрат» общая длина проводников питаемого элемента составляла 0,97λ, т. е. учитывался коэффициент укорочения. В последнее время ряд авторов указывает, что резонанс антенны наступает при общей длине излучателя 1,00λ - 1,02λ. Этот факт объясняется тем, что в случае излучателя в виде квадрата не проявляется укорачивающее действие емкостного краевого эффекта, который имеет место на открытых концах прямого вибратора. Для вычисления резонансной длины излучателя антенны «двойной квадрат» в коротковолновом диапазоне справедлива следующая приближенная формула: $$l[м]=\frac{302}{f[Мгц]}.$$

Для дополнительных корректировок длины излучателя можно воспользоваться следующим приемом: общая длина проводника выбирается несколько меньше требуемой и по обе стороны от точек питания включаются изоляторы, которые перекрываются короткозамкнутыми шлейфами, как показано на рис. 2-61, а . Уменьшая или удлиняя шлейфы, добиваются точной настройки излучателя. На рис. 2-60, б изображен этот же способ настройки излучателя, но использующий только один изолятор и один шлейф. Сказанное выше, разумеется, справедливо и по отношению к квадрату, расположенному на одной из своих вершин.

На расстоянии 0,2λ, располагается рефлектор. Это расстояние выбрано в результате практических экспериментов; отклонение от него в обе стороны приводит к уменьшению коэффициента усиления антенны и изменению входного сопротивления. Настройка рефлектора может производиться или по максимальному излучению в прямом направлении, или по минимальному излучению в обратном направлении. Следует отметить, что эти настройки не совпадают. Обычно радиолюбители настраивают рефлектор на наибольший коэффициент усиления в прямом направлении. По сравнению с настройкой на максимальный коэффициент усиления в прямом направлении настройка на максимальное обратное ослабление значительно более критична и более резко выражена, поэтому ее следует проводить очень осмотрительно. При некотором уменьшении коэффициента усиления может быть получено обратное ослабление порядка 30 дб . В качестве элемента настройки почти всегда используется двухпроводная линия с подвижным короткозамыкающим мостиком (рис. 2-56) Часто длина рефлектора выбирается равной длине излучателя; в этом случае линию выбирают такой длины, чтобы пассивный элемент работал в качестве рефлектора, а с помощью короткозамыкающей перемычки проводят точную настройку. Однако с электрической точки зрения лучше, если рефлектор имеет размеры, несколько превосходящие размеры излучателя; при этом регулировочная линия может быть выбрана очень короткой или может совсем отсутствовать, если размеры рефлектора выбраны такими, что он представляет собой замкнутый квадрат, настроенный на работу в качестве рефлектора. Для того чтобы определить оптимальные размеры рефлектора, в каждом отдельном случае требуется провести много экспериментов, поэтому при описании конструкций антенн «двойной квадрат» будут даваться уже проверенные экспериментально размеры их элементов, не требующие дополнительных корректировок.

В диапазоне коротких волн почти все антенны «двойной квадрат» состоят из двух элементов - излучателя (вибратора) и рефлектора. Антенны этого типа, использующие, кроме рефлектора, еще и директор, не получили распространения, так как незначительное увеличение коэффициента усиления антенны не идет ни в какое сравнение с усложнением конструкции и увеличением расхода материалов, необходимых для построения трехэлементной антенны.

Ширина полосы пропускания антенн «двойной квадрат» больше, чем у антенн «волновой канал», и перекрывает целиком любительские диапазоны 10, 15 и 20 м при условии, что антенна настроена на середину диапазона. Диаграмма направленности этой антенны, с точки зрения радиолюбителей, также обладает некоторыми преимуществами по сравнению с диаграммой направленности антенны «волновой канал». В горизонтальной плоскости диаграмма направленности имеет относительно широкий основной лепесток, излучение в стороны сильно ослаблено, а в обратном направлении имеются два небольших боковых лепестка, величина которых определяется качеством настройки рефлектора. Кроме этого, антенны «двойной квадрат» имеют узкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости, что определяет преимущество этого типа антенны по сравнению с другими антенными системами. Антенну «двойной квадрат» также желательно подвешивать как можно выше над поверхностью земли, хотя влияние земли в этом случае сказывается меньше, чем в случае антенны другого типа. Желательно, чтобы точка питания была по крайней мере на высоте λ/2 от поверхности земли при общей высоте конструкции 1λ, при этом влияние земли практически не ухудшает диаграммы направленности.

Несущая конструкция антенны может быть выполнена в самых разнообразных вариантах. Однодиапазонная антенна «двойной квадрат» для диапазонов 10 и 15 м может иметь деревянную несущую конструкцию из планок и брусков, усиленных железными полосами. Антенна для диапазона 20 м обычно имеет несущую конструкцию, выполненную для уменьшения веса и улучшения ее механической прочности из бамбуковых трубок. Различные варианты выполнения несущих конструкций будут описаны в разделе, посвященном многодиапазонным антеннам «двойной квадрат».

На рис. 2-62 изображена простая конструкция «двойного квадрата», стоящего на одной из своих вершин. Такая же конструкция может быть использована и для антенны, расположенной на одной из своих сторон. Для увеличения механической прочности антенны используются растяжки из синтетических материалов. Если несущая конструкция изготовляется из бамбуковых или синтетических трубок, то антенный провод может укрепляться на них без изоляторов В таблице 2-13 приведены размеры «двойного квадрата».

Расстояние между проводниками линии настройки рефлектора некритично и может изменяться от 5 до 15 см . В графе «Длина стороны настроенного рефлектора» приведены размеры рефлектора, не требующего дополнительной настройки, т. е. в этом случае рефлектор представляет собой замкнутый квадрат. Диаметр медного одно- или многожильного проводника не имеет в данном случае никакого значения с точки зрения влияния на электрические характеристики антенны; из механических соображений он выбирается равным 1,5 мм .

Первые конструкции «двойного квадрата» имели элементы, выполненные в виде шлейфовых проводников. При этом входное сопротивление увеличивалось по сравнению с однопроводным элементом в 4 раза, незначительно увеличиваются коэффициент усиления и полоса пропускания антенны. Радиолюбителем W 8RLT был описан такой «двойной квадрат» для диапазона 10 м (рис. 2-63). Общая длина проводника, расположенного в виде двух витков, равна 2λ, так что длина стороны равна λ/4. Питание может осуществляться в режиме бегущей волны по линии, имеющей волновое сопротивление 280 ом (УКВ кабель). Однако W 8RLT предлагает питать антенну по настроенной линии с волновым сопротивлением от 300 до 600 ом .Для рефлектора не имеет существенного значения, изготовлен ли он в виде простого квадрата или же в виде шлейфового квадрата, так как отражающее действие его при этом не изменяется. Поэтому более поздние конструкции используют шлейфовый излучатель и обычный рефлектор. В таблице 2-14 приведены все размеры антенны «двойной квадрат», изображенной на рис. 2-62.

Расстояние между проводниками линии настройки рефлектора может быть взято от 10 до 15 см .

При этом следует отметить, что размеры, приведенные W 8RLT, в свете сегодняшних взглядов выбраны несколько короче требуемых, что, очевидно, объясняется питанием антенны по настроенной линии, с помощью которой, как известно, можно в некоторой степени компенсировать неточность, допущенную при выборе размеров излучателя. Поэтому размеры, приведенные в табл. 2-14, следует рассматривать только как приблизительные. Рефлектор конструируется в виде простого квадрата, а питание осуществляется с помощью согласованной линии с волновым сопротивлением, равным 300 ом .

Отличные результаты, получаемые при работе с антенной «двойной квадрат», естественно, привели бы к созданию целого ряда конструкций, которые в большей или меньшей мере являются развитием принципов, заложенных в основе действия «двойного квадрата».