Антени за CB радиостанции. CB антените са кръгли Как да удължите щифта на CB антена
Искам да ви разкажа за моя метод за създаване на CB антена с лека основа от въдица от фибростъкло. За да поставим цялата съвпадаща верига вътре във въдицата, нека вземем най-"компактната" схема от гледна точка на съгласуващата намотка.
Обърнете внимание на кондензатора C1, работното му напрежение трябва да бъде поне 500 волта, като се има предвид, че няма да използваме повече мощността на предавателя 10 вата.
По принцип можете да закрепите въдицата към мачтата с обикновени найлонови връзки, но аз предлагам по-надежден метод. Заваряваме заедно метална лента и ъгъл с произволно удобни размери, както е показано на снимката по-долу.
Като основа на страничното разширение ще се използва водопроводна тръба, към която са заварени нашите ъгли. Впоследствие тази тръба ще бъде вкарана в мачтата и завинтена там.
Сглобяваме съвпадащата схема чрез окачване. Като излъчващ елемент ще използваме дебел меден многожилен проводник.
Фиксираме сглобената конструкция вътре във въдицата по всякакъв възможен начин. След като предварително сте изрязали прозорец в основата за регулиране на SWR. Самата пръчка се захваща за стеблото с помощта на скоби за кола.
За да се получи по-широка работна честотна лента, малък капацитивен товар може да бъде прикрепен към върха на антената.
Ние настройваме КСВ на средна честота от 27.200 MHz чрез компресиране и разтягане на навивките на намотката.
След окончателната настройка на антената, трябва да запечатате прозореца за "настройка" с електрическа лента и да го напълните с лепило, също така запълнете ставите на коленете с лепило.
Инсталираната антена на ниска надморска височина показа добри резултати при работа на дълги разстояния.
Радиостанциите C - B често се използват в страната и на терен. Освен това понякога C-B радиостанция се закупува само за да се осигури комуникация с лятна къща, с място за риболов или на туризъм.Тъй като физическите размери на C-B антените в 27-MHz честотната лента са сравнително малки, като правило , условия, няма проблеми с инсталирането на антена в пълен размер.
Основният критерий, който в този случай трябва да се ръководи, е удобството при инсталиране на антената и целите, за които ще бъде предназначена антената. Сега нека да преминем към разглеждането на практичните дизайни на тези антени.
Проста селска четвъртвълнова вертикална CB антена в диапазона 27 MHz. По мое мнение най-добрата антена, която може да се инсталира в страната, е вертикална четвърт вълна. Такава антена има много предимства пред другите видове.
Той излъчва радиовълни, които са предимно вертикално поляризирани, което е оптимално за комуникация с автомобилни и преносими радиостанции C - B от 27-MHz обхват.
Вертикалната поляризация на вертикалната антена е кръгла, така че може да осигури радиокомуникации във всички посоки, което често се изисква от нея. Например, осигурете радиокомуникация с града, с маршрута, по който колата се движи до вилата, с място за риболов или лов.
Ориз. 1 показва разположението на една четвърт вълна вертикална C-B антена. Нека разгледаме по-подробно дизайна на тази антена. Състои се от ламбда/4 електрически щифт, свързан към централната сърцевина на коаксиалния кабел и четири противотежести. Щифтът може да бъде с диаметър 5-40 mm, точната дължина за няколко диаметъра на щифта е посочена на тази снимка.
За производството му е удобно да се използва алуминиева или медна тръба. Например, две ски щеки, които имат надежден електрически контакт помежду си, работят перфектно с медни водопроводни тръби, които наскоро се появиха в продажба.
Фиг. 1. Дизайн на антената 27MHz.
Противотежестите могат да бъдат позиционирани към щифта на антената под ъгъл от 90 до 140 градуса. В зависимост от ъгъла, под който са разположени противотежестите спрямо антената, зависи входният импеданс на антената.
Четвърт вълнова камшична антена, инсталирана на височина най-малко 0,3 L спрямо земята и оборудвана с четири четвърт вълнови противотежести, има входен импеданс от около 20 ома, когато противотежестите са разположени под ъгъл от 90 градуса спрямо антената. Съпротивлението на антената се увеличава до 40 ома, когато противотежестите са разположени под ъгъл от 120 градуса спрямо антената, и до 50 ома, когато противотежестите са разположени под ъгъл от 135 градуса спрямо антената (виж L.1).
Разбира се, за предпочитане е да се използват противотежести, разположени под ъгъл от 135 градуса спрямо щифта на антената, в този случай антената има входен импеданс от 50 ома, който е оптимално съгласуван с коаксиален кабел с вълнов импеданс от 50 ома.
Увеличаването на височината на инсталацията на антената леко влияе върху естеството на входния импеданс на антената. Намаляването на монтажната височина на антената води до увеличаване на входния импеданс.
Това се дължи на поглъщането на реактивното поле, съществуващо в близост до антената, от реалната земя.В резултат на това енергията на предавателя се изразходва за нагряване на земята и не се използва за радиовръзка. Трябва да се избягва ниска инсталация на вертикална антена, в противен случай, за да се запази ефективността, броят на противотежестите на антената трябва да се увеличи до няколко десетки (L.2).
В края на коаксиалния кабел е желателно да се монтира високочестотен дросел (наричан още блокиращ дросел), който ще предотврати преминаването на високочестотен ток към външната обвивка на кабела. Това може да се случи, ако по някаква причина съпротивлението на външната обвивка на коаксиалния кабел е сравнимо със съпротивлението на противотежестите.
В този случай външната обвивка на кабела ще служи като излъчваща част на антената, което ще доведе до повишаване на нивото на смущения по време на работа на антената за предаване и загуба на високочестотна енергия в обекти около нея коаксиален кабел. Най-простият дизайн на блокиращия дросел е 10-30 феритни пръстена, плътно поставени в края на коаксиалния кабел, пропускливостта на пръстените няма значение.
Вместо феритни пръстени можете да използвате феритни тръби, които са инсталирани на кабелите на компютърните монитори. При монтиране на феритни пръстени на коаксиален кабел, съпротивлението на участъка, върху който са монтирани пръстените, за високочестотни токове се увеличава значително, в резултат на което високочестотният ток от коаксиалния кабел ще тече в елементите на антената, и не към външната обвивка на коаксиалния кабел.
Ориз. 2 показва графика на входния импеданс на антената, показана на фиг. 1. Фиг. 3 показва КСВ на тази антена по отношение на коаксиален кабел с характерен импеданс 50 ома, а на фиг. 4 показва модела на вертикална поляризация на тази антена.
Програмата MMANA показва диаграмата на излъчване на антената в хоризонталната равнина като разрез на обемната диаграма от равнините X-Y по ъгъла на максималното излъчване. Във вертикалната равнина диаграмата на излъчване на антената е разрез от равнината X-Z на нейната обемна диаграма на излъчване.
На фиг. 1, която изобразява вертикална антена, показва разположението на тези секционни равнини. При изчисленията беше прието, че тази антена е разположена на височина 3 метра над реалната земя (проводимост е 5 mS/m, диэлектрическа проницаемост e = 13). Тези графики са изчислени с помощта на програмата MMANA (вижте L.2).
Във всички случаи на изчисление се приема, че диаметърът на щифта е 20 mm, диаметърът на противотежестите е 4 mm, а антената е изработена от мед.
Раздел. 1 показва дължината на оста на вертикална антена, монтирана на 3 метра над реалната земя и оборудвана с четири 270 cm противотежести, поставени под ъгъл от 135 градуса спрямо антенния вал, при който тя резонира на 27 MHz.
Моля, обърнете внимание, че промяната на височината на монтажа на антената, броя на противотежестите, техния ъгъл на наклон води до промяна в резонансната честота на антената. Резонансната честота на антената ще намалее, ако използвате щифт или противотежести в пластмасова изолация (вижте L.1).
Антената може да бъде настроена на резонансната честота чрез удължаване/скъсяване на щифта на антената (някои методи за удължаване/скъсяване на щифта на антената са дадени в L.2), както и с помощта на противотежести на антената. Входният импеданс на антената може да се регулира чрез промяна на ъгъла на наклона на противотежестите спрямо щифта на антената.
Както се вижда от фиг. 3, при SWR в коаксиален кабел с характерен импеданс 50 ома<1,5 антенна со штырем диаметром 20 мм обеспечивает достаточно широкую полосу пропускания, равную 1700-кГц. Это позволяет работать антенне в трех сетках каналов Си - Би диапазона, и подходить менее строго к ее настройке.
По-нататъшното увеличаване на диаметъра на пръта води до разширяване на честотната лента на антената, а намаляването на диаметъра на пръта води до стесняване на честотната лента на антената.
Фиг.4. Диаграмата на излъчване на домашна антена е 27 MHz във вертикална поляризация.
Ориз. 5 показва зависимостта на честотната лента на антената, описана по-горе (щифт с дължина, съответстваща на таблица 1, 4 противотежести с диаметър 4 mm, разположени под ъгъл от 135 градуса спрямо щифта, височина на монтаж над реалната земя на 3 метра) за стойност на SWR в коаксиален кабел, равна на 1,5:1 и 2:1.
Както може да се види от тази фигура, дори "тънка" антена с вибратор с дебелина 5 mm ще осигури напълно приемлива работа в 27-MHz C-B лента, особено ако се съсредоточите върху SWR в коаксиалния кабел на антената, равен на 2: 1 , а именно тази стойност на SWR може да издържи 99% от търговските трансивъри C-B.
Напълно възможно е да се произведе вертикална антена с щифт, състоящ се от вибратори с различна дебелина, например от ски щека с диаметър 16 mm и дължина 1,5 метра и парче тел от електропреносна линия с дебелина 4-6 мм и приблизителна дължина 1,2 метра. Програмата MMANA ви позволява да изчислявате параметрите на такива така наречени "заострени" антени.
Английската дума (в този случай би било по-точно да се каже американска) „tap“ тук може да се преведе като „част от антена с различен диаметър.“ В случай на такава комбинирана антена е необходимо да се използва дизайн, който осигурява надежден електрически контакт между секциите.Например, в този случай вибратор с по-малък диаметър е занитен във вибратор с по-голям диаметър, вибратор с по-малък диаметър е плътно завинтен към вибратор с по-голям диаметър, или се използва адаптерна вложка между вибратори с различни диаметри.
За да инсталирате камшична вертикална антена, можете да използвате естествени или изкуствени възвишения. Например, сухо дърво или било на покрива може да се използва като мачта.
Фиг.6. Инсталиране на самоделна 27MHz антена на билото на покрива.
Когато монтирате антената на билото на покрива, уверете се, че под антената няма предмети, които поглъщат високочестотна енергия. Монтирането на антената на билото на покрива на вилата е показано на фиг. 6.
За закрепване на щифта на антената като домашно направен опорен изолатор може да се използва здрава суха дървена пръчка, за предпочитане дъбова, която първо трябва да се вари в парафин. Това ще даде на този сурогатен пост изолатор електрическа якост, нечувствителност към влага и защита от гниене. Антената е прикрепена към дървена пръчка с два дълги винта, в краен случай просто се завинтва с дебела тел.
Вместо дървена пръчка можете успешно да използвате парчета пластмасови водопроводни тръби или пластмасов ски щек. Вместо тези сурогатни изолатори за стълбове е напълно възможно да се използват търговски изолатори за стълбове или изолатори за стълбове, използвани за инсталиране на VHF интерком антени. Изолатори за стълбове от стари излезли от употреба VHF антени могат да бъдат закупени евтино на пазара на радиостанции.
Обърнете специално внимание на височината на монтаж на антената. Минималната допустима височина за диапазона C - B може да се счита за 0,25 * ламбда или 2,75 метра. В този случай височината се измерва от основата на антената.
Тъй като височината на монтаж на антената намалява, земята започва да абсорбира високочестотна енергия, която по време на работа на антената се създава около противотежестите и под основата на антената. На практика това ще се изрази в спад на усилването на антената и в намаляване на радиацията при малки ъгли спрямо хоризонта, което е точно това, което се изисква както за масова (местна), така и за комуникация на дълги разстояния по CBS. Тежестите на антената вече няма да имат резонанс в обхвата 27 MHz и антената ще трябва само да се настрои чрез промяна на дължината на вибратора.
Възможно е да се елиминира ефектът от загубата на усилване на антената и да се увеличи радиацията при по-ниски ъгли спрямо хоризонта чрез увеличаване на броя на противотежестите, а за да може антената да работи достатъчно ефективно, броят на нейните противотежести може да бъде в десетки (повече относно броя на противотежестите на антена, разположена на земята, можете да намерите в L.2). Въпреки това, по мое мнение, в обхвата 27-MHz е по-лесно да се използва повдигната антена с 2-4 противотежести, отколкото да се инсталират десетки нерезонансни противотежести около антената на земята.
За захранване на четвъртвълновата вертикална антена, показана на фиг. 1, е необходим коаксиален кабел с импеданс 50 ома. Желателно е електрическата дължина на този кабел да бъде кратна на половината от дължината на вълната на 27-MHz CB лента, това незабавно ще елиминира много от проблемите, възникващи по време на настройката и работата на антената.
Както бе споменато по-рано, входният импеданс на четвъртвълнова вертикална антена зависи от много фактори и на практика може да бъде в диапазона 30-70 ома за радиолюбителска вертикална четвъртвълнова антена, монтирана на билото на покрива. Използването на полувълнов сегмент от коаксиален кабел за захранване на антената ще ви позволи да „доставите“ входния импеданс на антената без ненужна трансформация директно към изходния етап на трансивъра, което като цяло ще увеличи донякъде ефективността на тази антенно-фидерна система.
За кабел с полиетиленова изолация дължината на полувълновия сегмент ще бъде 3,63 метра, а за кабел с флуоропластична изолация - 4,4 метра. Трябва да се обърне сериозно внимание на защитата на отвора на коаксиалния кабел от атмосферни влияния. Най-простата защита може да бъде постигната с бързо втвърдяващ се автомобилен епоксиден кит.
Повече подробности за вертикалните антени можете да намерите в L.3 и L.4.
Камшична антена, инсталирана в селски район високо над земята, дори и малка, предназначена за 27-MHz CBS лента, трябва да бъде защитена от атмосферно електричество. В противен случай трансивърът, свързан към тази антена, може да се повреди и операторът може да получи токов удар. Някои методи за защита на антени от атмосферно електричество са описани в L.2 и L.Z.
Григоров И.Н. Rk2005, 2.
Литература:
- Григоров И.Н. Антени. Градски структури. - М .: IP RadioSoft, 2003.
- Григоров И.Н. Антени Настройка и координация. - М .: IP RadioSoft, 2002.
- Григоров И.Н. Практически дизайни на антени. -М..ДМК, 2000г.
- Книгата за антени ARRL. 20-Edinion: публикувано от ARRL, САЩ, 2003 г.
Станциите се използват широко за комуникация с движещи се обекти и е трудно да се постави ефективна хоризонтална поляризационна антена върху кола (например върху). По същата причина като базови антени се избират антени с кръг в хоризонталната равнина, които работят еднакво добре във всяка посока. Най-широко използваните в тази група са антените от типа "Ground Plane" или накратко "GP", показани на фиг. 10.2.
За нормална работа на антената, тя се доставя с три, които могат да бъдат направени от тръба или антенен кабел. Дължината на противотежестите се избира равна на или с 2,5% повече от 1/4. За обхвата CB може да се приеме равен на 275 см. Входният импеданс на антената зависи от ъгъла между противотежестите и мачтата: колкото по-малък е този ъгъл (противотежестите са притиснати към мачтата), толкова по-голямо е съпротивлението.
За да се получи вход от 50 ома, ъгълът е избран да бъде 30-45 градуса. във вертикалната равнина има максимум при ъгъл 30 градуса спрямо хоризонталата. Усилването на антената е приблизително равно на това на вертикален полувълнов дипол. Най-доброто представяне се постига при височина на мачтата от около 6 m и повече.
Тази антена има най-широката честотна лента от всички GP опции. Ако след монтажа минимумът на антената е малко по-висок или по-нисък от честотата на канал 20 на решетка C, дължината на щифта трябва да бъде съответно увеличена или намалена. След настройка на антената до резонанс, минимумът на средната честота се постига чрез промяна на ъгъла на монтиране на противотежестите.
Недостатък на тази конструкция е липсата на връзка на щифта с мачтата, което налага допълнителни мерки за мълниезащита и защита от статично електричество. Най-простият метод за защита е да се използва късо съединение от L/4 кабел, свързан към захранващото устройство с тройник. Контурът осигурява свързване на централното ядро на фидера със заземена DC оплетка и не влияе на съгласуването на антената. Схемата на свързване на контура е показана на фиг. 10.3. Дължината на контура се изчислява, като се вземе предвид използвания кабел и е около 2 m.
На фиг. 10.4 показва дизайна на полувълнова антена GP с дължина L / 2. В сравнение с описаната по-горе антена, тя има двойно по-голяма дължина от щифта, което налага повишени изисквания за осигуряване на устойчивост на вятър на конструкцията. Антената не се нуждае от противотежести, чиято роля се изпълнява от мачтата, а нейната диаграма на насоченост във вертикалната равнина е по-силно притисната към хоризонта, което подобрява условията за радиообмен с отдалечени кореспонденти. Тъй като антената има висок входен импеданс, кабелът е свързан към нея чрез съгласуващ високочестотен трансформатор. Основата на щифта е свързана към заземената мачта чрез съгласуващ трансформатор, който автоматично решава проблемите на мълниезащитата и статиката. Усилването на антената в сравнение с полувълнов дипол е около 4 dB.
Най-ефективният за комуникация на дълги разстояния е 5/8L GP. Дизайнът му е показан на фиг. 10.5. Той е малко по-дълъг от полувълнова антена, а захранващият кабел е свързан към съвпадащ индуктор, разположен в основата на вибратора. Този тип антена изисква използването на поне три противотежести (с дължина 0,1-0,2) L, разположени в хоризонтална равнина.
Антените от този тип са по-тесни от полувълновите антени и следователно изискват по-внимателна настройка. Настройката на средната честота се осигурява както чрез промяна на дължината на щифта, така и чрез регулиране на стойността на съгласуващата индуктивност. Желаният входен импеданс се постига чрез избор на точката на свързване на кабела към съответстващата намотка. Усилването на тази антена е 5-6 dB, максимумът на диаграмата на излъчване е разположен под ъгъл от 15 градуса спрямо хоризонта. Щифтът на този дизайн също е заземен към мачтата чрез съответстваща намотка. Приблизителни данни на съгласуващата бобина за импеданс на кабела от 50 Ohm: диаметър на рамката - 18 mm, диаметър на проводника - 1,5 mm, брой навивки - 22, стъпка на навиване - 2,5 mm, кран - от 9-ия оборот, като се брои от заземения край бобини.
Инсталирането на антена на покрив може значително да повлияе на нейната работа. Общите препоръки са следните:
- основата на антената е желателно да се постави най-малко на 3 m от равнината на покрива;
- в близост до антената не трябва да има метални предмети и конструкции (например телевизионни антени, проводници и др.);
- желателно е антената да се монтира възможно най-високо;
- за нормална работа на станцията, най-близката базова CB антена не трябва да се намира по-близо от 200 m.
Ефективността на антената за предаване е толкова по-висока, колкото по-ниски са омичните загуби в нейните елементи. Следователно медните тръби са най-добрият материал за антенни елементи, но използването на алуминиеви (дуралуминиеви) тръби може да се счита за приемлив компромис (поради високото специфично тегло и ниската якост на медта). Ако е необходимо да се разшири честотната лента, диаметърът на тръбите се увеличава или се използват тръби с оребрена външна повърхност. Тъй като токът, протичащ през антенния щифт, намалява към горния му край, диаметърът на горната част на щифта може да бъде намален, без да се влошават неговите параметри.
Едно от най-простите средства за разширяване на честотната лента на дългите камшични антени е използването на ръкав с четири мустаци с дължина около 100 mm и диаметър 4-5 mm, фиксирани в горната част на пръта (фиг. 10.6). В този случай резонансната честота на антената намалява и дължината на щифта ще трябва леко да се намали. Когато антената излъчва, през нея протичат доста големи токове, така че е необходимо да се осигури много добра връзка на всички елементи помежду си и да се погрижи за защитата им от корозия.
Понастоящем наличните в търговската мрежа CB антени са фабрични (фиг. 10.7), както местни, така и вносни, леки, елегантно направени. Както се вижда от опита от тяхната работа, при връзките на елементите, които се извършват чрез самонарезни винтове, електрическият контакт бързо се губи под въздействието на вятъра. По-надежден е дизайнът на щифтове със скоби.
Почти всички видове промишлени антени изискват допълнително уплътнение, за да се предотврати навлизането на вода в тръбите, съвпадащите трансформатори, намотките и кабелните завършеци, което води до необратими последици.
Ако на покрива на къщата ви има достатъчно висока асансьорна кабина, телевизионна антена или стопанска постройка с височина над 5 метра, тогава GP антената може да се монтира с помощта на найлонов разтеглив кабел (фиг. 10.8) без мачта . В допълнение към капроновия кабел и кабела RK-50 ще са необходими още 4 изолатора от всякакъв тип. Краят на кабела с дължина 2,7 m се освобождава от външната изолация и оплетката, плитката се разплита и усуква на 4 приблизително еднакви "свински опашки". Те са свързани с противотежести. Противотежестите могат да бъдат направени от всякаква медна (в краен случай дори алуминиева) тел, която се завинтва (или запоява) към "свинските опашки". Дължината на противотежестите трябва да бъде 2,7 м. В краищата на противотежестите са фиксирани изолатори, които са прикрепени към телени или найлонови момчета. Освободеният от оплетката край на кабелната секция е прикрепен към найлоновия кабел зад полиетиленовия изолатор, така че да не се отделя от пориви на вятъра.
Противотежестите се отглеждат отстрани равномерно в кръг, скобите се фиксират на покрива (например, те са вързани към тухли). Опитайте се да изберете дължината на момчетата така, че да има ъгъл от около 45 ° между жицата на противотежестта и вертикалата. Съединенията и изходната точка на кабела от плитката са внимателно запечатани с пластилин, така че водата да не попадне под плитката. Тази антена по своите характеристики напълно отговаря на класическата GP антена с дължина -L / 4.
Много е удобно да инсталирате такава антена в полето между две дървета, просто трябва предварително да подготвите кабел и противотежести със скоби и дори къси сухи пръчки ще се поберат като изолатори в краищата на противотежестите (вижте фиг. 10.9). ), защото при честота от 27 MHz е добър изолатор.
