«... пивные банки в качестве антенн – это от нищеты нашей жизни, это не антенны». Вот такой комментарий я получил к этой статье, написанной 10 лет назад. Он напомнил мне один эпизод из сериала, который обычно показывали в школьные каникулы. На тот момент двор полностью пустел, подростки зависали перед экранами телевизоров (1966 -1970 годы).
Осколком снаряда с брони танка сорвало гибкую штыревую антенну. Связь с другими экипажами потеряна. Что делать? Нашли кусок проволоки, но как заставить её держаться вертикально, и выше от поверхности брони? Спасла положение смекалка танкиста. Молодая берёзка, обмотанная проволокой, закреплённая на башне танка, чем не гибкая антенна. Связь была восстановлена.
Да, кстати, дорогие читатели, как называется тот фильм? Напишите в комментариях.
А поэтому пивные баночки - это не от нищеты, это просто проверка своих сил — сделать антенну в чрезвычайных обстоятельствах из всего, что может оказаться под рукой.
Эти баночные антенны в основном хвалят. Вот и я решил проверить, какой реальный диапазон они имеют, и каким КСВ обладают.
Начну я со штыревой антенны, как наиболее простой и эффективной, проверенной на опыте при проведении дальних связей. Такая конструкция может пригодиться на все случаи жизни или на все стороны излучения и приёма, поскольку в горизонтальной плоскости она имеет круговую диаграмму направленности.
Конструкция штыревой антенны.
Мне понадобились всего две пол-литровые ёмкости, где одна банка служит излучателем, а вторая - противовесом. Задача противовеса – уменьшить токи высокой частоты по внешней оплётке коаксиального кабеля и обеспечить лучшее с ним согласование. Для удобства я использовал высокочастотные разъёмы (получив, таким образом, разборную антенну), хотя оплётку коаксиального кабеля и центральный провод можно закрепить с помощью гаек, шайб и винтов. Место крепления проводов и разъёмов к банке очистил от лака или пищевой пленки для лучшего контакта. В донышке одной банки пробил отверстие, пропустил коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. С противоположной стороны банки закрепил оплётку кабеля, а его центральный проводник соединил с другой банкой.
На первом рисунке; 1 – кабель коаксиальный 50 Ом; 2, 3 – банки; 4 – центральный вывод кабеля; 5,6 – крепление оплётки кабеля; 7 – крепление центрального вывода кабеля.
Таким образом, верхняя банка (правая банка на рисунке 1) представляет собой четвертьволновый излучатель, а нижняя (левая банка на рисунке 1), которую я назвал противовесом, оправдывает своё название как симметрирующее устройство. Благодаря такой конструкции я могу рассматривать антенну посредством соединительного кабеля на некотором расстоянии от генератора, чтобы оценить её параметры отдельно от прибора, а не в совокупности с ним.
Характеристики штыревой антенны.
Входное сопротивление 50 Ом. Диапазон 240 – 830 МГц. КСВ в пределах 1,0 – 2.0.
Круговая диаграмма направленности в горизонтальной плоскости.
Измерения антенны проводил по нескольким приборам, не забыв использовать самодельный КСВ-метр. Таким образом, мой КСВ-метр получил аттестацию, поскольку характеристики исследуемых антенн совпали.
С уверенностью теперь могу сказать, что получилась достаточно широкополосная антенна, захватывающая диапазон от 240 МГц до 830 МГц. Таким образом, антенна настроена на все мультиплексные пакеты эфирного цифрового телевидения, радиолюбительские диапазоны 70 см (430 – 438 МГц) и диапазон PMR связи (446 МГц). В рабочем диапазоне частот её КСВ колеблется от 1,0 до 2,0. Хорошие показатели, по край ней мере передатчик по максимуму отдаст свою мощность в эфир, так как его выходной каскад отлично согласован с самодельной конструкцией.
Для приёма телевизионных программ следует использовать горизонтальную поляризацию, расположив баночки горизонтально и поворачивая их в этой плоскости найти оптимальный уровень приёма.
Использование пивных баночек в изготовлении антенн не ноу-хау. Аналогичные антенны давно используются в массовом производстве и при этом имеют неплохие характеристики. Внешне они выглядят как штыревые, но обладают особенностью работать с коаксиальным кабелем, поэтому имеют лучшую эффективность за счёт более высокого расположения их от поверхности земли.
На фото 4 антенна сделана из полых латунных цилиндров.
Конструкция антенны «Ground Plane».
Следующий тип антенн, не менее эффективных и широко распространённых – это вертикальная антенна с противовесами «Ground Plane». Разница лишь в том, что противовесы, их количество обычно составляет от 3-х до 4-х (мне удобно было сделать 4) и расположены они под углом от 40 до 90 градусов к вертикали. Времени на её изготовления было затрачено больше, хотя всего-то потребовалось разрезать противовес-банку и развести лепестки под углом к вертикали. Очень неуклюжая получилась конструкция, что нельзя сказать о характеристиках. КСВ практически, как и у штыревой антенны и чуть больше получился диапазон согласования.
Характеристики антенны «Ground Plane».
Входное сопротивление 50 Ом. Диапазон от 220 до 900 МГц. КСВ в пределах 1,2 до 2,2.
Конструкция симметричного разрезного вибратора.
Не мог я пройти мимо разрезного вибратора, сделанного также из двух ёмкостей. Такую антенну ещё называют горизонтальным полуволновым диполем. Именно такие антенны используют большинство любителей творить самоделки. Его входное сопротивление 73 -75 Ом, а диаграмма направленности существенно отличается от предыдущих антенн. Это восьмёрка с двумя максимумами излучения и приёма в горизонтальной плоскости диполя и с минимум излучением и приёмом по торцам. Конечно, меня немного смутило отсутствие симметрирующего устройства, но не остановило, чтобы проверить реальные значения КСВ в диапазоне частот в том виде этих антенн, каком их применяют на практике.
Диапазон согласования достаточно широк и занимает от 190 МГц до 770 МГц, как видно немного сместился вниз. Несколько хуже значения КСВ по сравнению со штыревой антенной. В диапазоне частот некоторые значения КСВ чуть больше значения 2,2, то есть на троечку с минусом. Возможно с согласующим устройством типа U – колена, с генератором с выходным сопротивлением 75 Ом, а не 50 Ом, КСВ улучшится, но сузится диапазон.
Характеристики симметричного разрезного вибратора.
Входное сопротивление 75 Ом. Диапазон 180 – 750 МГц. КСВ в пределах от 1,0 до 2,2.
Выводы. Всё же есть польза от пива. По крайней мере, после него остаются пустые емкости, из которых реально можно смастерить антенну с неплохими характеристиками. Согласно теории, ширина рабочей полосы должна быть в пределах 30 процентов от центральной частоты, но на практике она получилась больше.
Все перечисленные выше антенны практически не обладают коэффициентом усиления, поскольку не имеют ярко выраженной односторонней диаграммы направленности. Этот недостаток легко исправить, придав антенне направленные свойства, путём установки за ней металлического экрана в виде прямоугольника со сторонами не менее 1,5-й величины габаритного размера соединённых банок или металлическую сетку с шагом не более 1 см. На практике расстояние от экрана до банок составляет чуть меньше 4-й части длины волны и находится экспериментально по увеличению уровня сигнала на выходе антенны, который возрастает до 5 дБ и существенно повышает дальность приёма или передачи.
На графике (фото 6) зависимость КСВ (коэффициента стоячей волны) от частоты в интервале от 100 до 2000 МГц.
Оптимальное значение КСВ – единица, это провал частотной характеристики, диапазон частот, обеспечивающий наилучшее согласование. Изменение значения КСВ в пределах 1 -1,5 (отлично), около 2-х (удовлетворительно). Размер каждой горизонтальной клетки соответствует 200 МГц. При большой полосе обзора погрешность прибора максимальна.
КСВ, характеристики, а будет ли антенна работать? Я решил проверить первый вариант штыревой антенны за городом на предельном от него расстоянии, которое составляет около 80 километров. Опыт проводился в 2015 году в отсутствии ретрансляторов цифрового телевидения. Место испытания многим уже известно – это мансарда, а сама антенна не наружная, а комнатная, что говорит о худших для неё условиях испытаний. Подключаю антенну через 2-х метровый кабель (50 Ом) к телевизору. Ставлю отражатель в виде алюминиевой миски. Включаю приставку для приёма эфирного цифрового телевидения, и три останкинских мультиплексных цифровых пакетов (30 программ) проходят в 100 процентном качестве с уровнем сигнала 30 процентов.
Меняю тазик на решётку для барбекю, и качество теряется на 20 процентов.
Кстати, с покупной антенной, что на телевизоре, с трудом принимается только один мультиплексный пакет (10 программ).
Кто сказал, что баночки не антенны?
