При виготовленні малогабаритних радіопередавальних пристроїв (портативні радіостанції, радіомікрофони та т. Д.) Для отримання максимальної ефективності потрібно налаштування антени, підключеної безпосередньо до виходу передавального тракту. Одним з критеріїв при налаштуванні антени є отримання максимального напруженості електромагнітного поля в далекій зоні. Для оцінки напруженості поля можна зібрати простий детектор електромагнітного випромінювання, схема якого наведена на рис. 1.

В.Єфремов, г.Ессентукі,
для ефективної роботи будь-передавальної радіостанції необхідно звести до мінімуму втрати ВЧ енергії, неминучі при її передачі від радіосигнали пристрої (ТХ) до антени по фідерної лінії. Це можливо лише при високій якості погоджень і, отже, при наявності приладу, що дозволяє контролювати їх з достатньою точністю. На практиці найбільшого поширення набули вимірювачі, побудовані за схемами або мостового типу, або з застосуванням вимірювальних струмових трансформаторів або спрямованих відгалужувачі різних конструкцій. Всі вони в певних випадках мають як переваги, так і недоліки, що досить повно описано в літературі [1, 2, 3,4]. З огляду на це, бажано мати досить універсальний вимірювач КСВ, а також еквівалент навантаження в його складі (вбудований в прилад).

Саме такими якостями володіє універсальний вимірювач КСВ, схема якого показана на рис. 1.

А. Титов, Томськ PA 7 / 8'2009 Вимірники коефіцієнта стоячої хвилі напруги (КСХН) використовуються для визначення якості узгодження між собою окремих вузлів радіотехнічних трактів. У зв'язку з широким розвитком систем кабельного телебачення дуже важливо знати його значення в кожному конкретному випадку. Для вимірювання КСХН і призначений пропонований прилад.

Вимірювач прохідної потужності і КСВ Відомо, що успішна робота в ефірі багато в чому залежить від ефективності антени аматорської радіостанції. Існує велика різноманітність короткохвильових антен. Початківці радіоаматори зазвичай використовують найбільш прості, які не потребують великих витрат. Більш досвідчені встановлюють на високих щоглах багатоелементні спрямовані антени з дистанційним керуванням становищем головної пелюстки діаграми спрямованості. Але будь-яка антена буде давати хороші результати, лише коли має бути встановлена. Істотну допомогу радіоаматори в налаштуванні антени надасть пропонований прилад.

Зазвичай в аматорських конструкціях використовується вимірювач КСВ на базі спрямованого відгалужувачі, що має перемикач падаючої і відбитої хвилі і регулятор чутливості. Під час налаштування передавача доводиться виробляти велику кількість маніпуляцій не тільки з органами регулювання П-контура але ще і КСВ-метра. Описується нижче пристрій дозволяє спростити процедуру узгодження передавача і навантаження.

Прилад (рис.1) дозволяє виміряти КСВ і віддається в навантаження потужність в фідерах 50 або 75 Ом.

Л. НИКОЛЬСКИЙ, Б. Татарка, м Твер При налаштуванні антен в радіоаматорського практиці використовують мостові вимірювачі двох типів: неврівноважені і врівноважені. Перші відомі як КСВ-метри і отримали відносно широке поширення. Другі в літературі зазвичай називають антенноскопамі. Вони зустрічаються рідше, хоча дозволяють отримати про антенно-фидерном тракті радіостанції деяку додаткову (в порівнянні з КСВ-метрами) інформацію, аналіз якої може полегшити його настройку.

Стаття написана для новачків, тих, хто перший раз збирається налаштувати антену для роботи на потрібному йому каналі (частоті). Хто вже неодноразово займався налаштуванням антен, навряд чи знайдуть в статті щось корисне для себе.
Стаття описує основні моменти настройки простих однодіапазонні антен - автомобільних врізних, на магнітному підставі, базових 1/4 ДП, 1/2 (полуволновок), 5/8 (п'ять восьмих).

Що потрібно для налаштування антени

КСВ-метр
Прилад, який показує співвідношення прямої (що надходить від радіостанції в антену) і зворотного (що відбивається від антени) хвилі в кабелі.
Побічно цей прилад показує, що вихідна хвильовий опір радіостанції дорівнює опору кабелю, а воно дорівнює опору антени. Про те, що таке хвильовий опір і чим воно відрізняється від того, яке показує звичайний тестер, можна прочитати в статті:.
КСВ-метр (вимірювач КСВ) можна придбати (ціна питання близько 1000 рублів) або на час попросити у кого ні будь зі знайомих, у кого він є.

радіостанція
КСВ-метр не працює без радіостанції.
Чим більше "сіток" є в радіостанції, ніж по більш широкому діапазону частот може перебудовуватися радіостанція, тим легше буде налаштувати антену на потрібну частоту (канал).
Маючи радіостанцію з 40 каналами на 27 МГц налаштувати антену можна, але дуже складно, з радіостанцією, яка має 400 або 600 каналів, це зробити набагато простіше.

Рулетка або лінійка
Буде потрібно для вимірювання полотна антени і визначення на скільки сантиметрів скорочувати або подовжувати.
В принципі можна обійтися і без рулетки або лінійки і виконає настройку просто крок за кроком, по чуть-чуть скорочуючи або подовжуючи полотно антени.

Основні положення при налаштуванні антени

Антену потрібно налаштовувати за місцем, де вона буде потім стояти.
Тобто антену потрібно налаштовувати в тих умовах в яких вона далі буде експлуатуватися, особливо якщо на відстані ближче ніж 2-3 довжини хвилі (довжина хвилі \u003d 300 / частота в МГц (для 27 МГц довжина хвилі приблизно 11 метрів)) до неї знаходяться якісь струмопровідні предмети паралельні полотну антени.
Якщо це базова антена, то для неї вже треба підготувати щоглу, яка дозволяє знімати і встановлювати антену, піднімати і опускати все це для настройки і технічного обслуговування.
Якщо це автомобільна антена, то автомобіль слід припаркувати так, що б поруч була саме та ситуація, яка буде при їзді на ньому в момент роботи радіостанції, тобто на відстані близько метрів 5-10 стояли інші машини, але з іншого боку поруч не повинно бути стін залізобетонних будинків, гаражів, не можна стояти всередині залізного гаража або ангара. У момент вимірювань при налаштуванні у автомобіля повинні бути закриті двері, багажник. Не варто самому стояти поруч з машиною, тіло людини поглинає радіохвилі і тим самим вносить втрати, впливає на роботу антени.
На відстані 2-3 довжини хвилі від антени не повинно бути рухомих струмопровідних об'єктів.
Всі з'єднання приладів повинні бути надійними.
Не варто тримати все "на вазі", руками притискаючи до контактів абияк зачищені шматки кабелю, які ось-ось випадуть з роз'ємів або замкнутий.
Надійні з'єднання потрібні, що б показання приладу не змінювалися як їм заманеться, не плавали і були повторювані. Якщо свідчення не повторювані, то це вже не свідчення приладів, а погода на Марсі в момент поїдання сникерса і орієнтуватися на такі показання неможливо.

Як користуватися КСВ-метром

Підключаємо кабель до антени, а інший кінець до КСВ-метру, до гнізда "ANT", роз'єм КСВ-метра "TRANS" підключаємо до антенного гнізда радіостанції.
Включаємо радіостанцію і встановлюємо частоту, на якій будемо робити вимірювання КСВ.
Якщо є перемикач SWR / PWR переводимо в положення SWR.
Перемикач на КСВ-метрі "FWD / REF" в положення FWD.
Натискаємо на передачу на радіостанції і встановлюємо регулятором стирчить з КСВ метра стрілку на кінець шкали. Відпускаємо передачу.
Встановлюємо перемикач "FWD / REF" в положення REF.
Натискаємо на передачу і відраховуємо на індикаторі показання КСВ. На більшості КСВ метрів чим менше відхилитися стрілка тим менше КСВ, якщо не відхиляється взагалі, то КСВ \u003d 1 або прилад дохлий. Якщо на всіх частотах, в положенні REF стрілка не відхиляється, то або у вас замість антени підключений хороший еквівалент навантаження, або прилад помер, але не будемо про сумне.

Налаштування антени - крок за кроком

З'єднуємо все для вимірювання КСВ, як було сказано вище, антену в робоче положення.
- Встановлюємо на радіостанції найвищу частоту, яку здатна видавати радіостанція, наприклад сітка G канал 40 (точніше дивіться в інструкції до радіостанції).
- Вимірюємо КСВ, рухаючись вниз по частотах приблизно через 20 каналів (200 кГц), запам'ятовуємо, на якій частоті (каналі, сітці) був мінімум КСВ і який КСВ був в мінімумі.

Тепер є декілька варіантів:
КСВ всюди великий, прилад "Шкала".
Або ви не так користуєтеся КСВ метром або у вас обрив в кабелі або антени.

КСВ плавно, в міру зменшення частоти падає, але до мінімуму ми не дійшли.
Ваша антена занадто довга. Треба скорочувати. У вкороченні варто пам'ятати золоте правило: "сім разів відмір один раз відріж". Вкорочене приліпити назад в больінстве випадків неможливо, так що укорочуємо по чуть-чуть, для антен Сі-Бі діапазону 27 МГц трохи це приблизно 1 сантиметр, для LPD або PMR антен діапазону 433-446МГц трохи це 2 міліметри.

КСВ в міру зменшення частоти зростає.
Ваша антена занадто коротка. Антену потрібно подовжити. Наскільки саме - краще відсотків на 20, а потім вкорочувати.

КСВ в міру зменшення частоти падав, на деякій частоті він став мінімальний, а потім, у міру подальшого зменшення частоти знову став зростати.
Це найбільш частий випадок.
Чи означає така поведінка, що все нормально, антена працює в потрібному діапазоні, залишилося тільки підлаштувати її на потрібну частоту (канал).
Якщо у вас цей випадок, то бажано знайти точно на якому каналі мінімум КСВ.

Якщо частота на якій був мінімум КСВ нижче ніж потрібна вам, то антену треба трохи вкоротити, буквально по 5 міліметрів, якщо мова йде про діапазон 27 МГц, після кожного укорочення дивитися де зараз мінімум КСВ, і вкорочувати так до тих пір, поки мінімум КСВ не опиниться на потрібній вам частоті.

Якщо частота на якій був мінімум КСВ вище потрібної вам, то антену потрібно подовжити.

Що робити, якщо мінімальний КСВ на потрібній частоті, але це мінімальне значення все ще велика

Це говорить про те, що антена працює не зовсім так, як задумано виробником або антена погань, втім не потрібно відразу про сумне.
Якщо це автомобільна врізна антена, то може бути їй "бракує маси", тобто контакт з масою поганий.
Якщо це автомобільна антена на магніті, то їй теж може "не вистачати маси", наприклад шар фарби занадто товстий.
Або ваша автомобільна антена стоїть там де не слід ставити - поруч з елементами металевого багажника на даху, поруч з додатковим світлом який ви навісили на багажник, ви її взагалі прімагнітілась на капот або багажник, бампер або диск колеса.
Може бути, ви закріпили врізну антену на алюмінієві полози багажника, який у вас на даху, але багажник виявився не алюмінієвий а пластиковий або не має надійного контакту з масою автомобіля, або недостатньо довгий і широкий, що б виконувати роль маси для антени.

Якщо антена на магнітному підставі, спробуйте пошукати інше місце, куди її "прішлёпнуть", спробуйте з кута даху, по центру даху, з іншого кута.
Токи радіочастот течуть не зовсім так як постійний струм, Там де тестер покаже відмінний контакт, для радіочастоти це може виявитися "вузьким місцем".

Якщо антена врізна, подивіться, чи добре ви зачистили від фарби місце, куди кріпиться контакт маси антени.
Якщо врізну антену ви закріпили на багажнику або якомусь кріпленні на водостік, спробуйте поліпшити контакт з масою. Бували випадки, коли автор статті брав 2 шматки дроту 0,5 мм завтовшки без ізоляції, намотував на кронштейн на якому була закріплена врізна антена висить на водостоку або багажнику, кидав їх у різні кути даху автомобіля по водостоках і КСВ з 3 зменшувалася до 1, то є антена починала ідеально працювати (природно сигнал в ефірі при цьому теж поліпшувався).
Кидати додаткові дроти, дерти фарбу а потім лити герметик або шукати інші шляхи поліпшення маси або точки установки - вирішувати вам, це ваша антена і ваша машина.

Якщо у вас не автомобільний, а базовий варіант антени, то лікування тут власне точно таке, а саме: може потрібно більше "маси", а може треба лізти в конструкцію антени з паяльником.
Для початку переконуємося, що досить маси - труба підставу, вона ж головний противагу, маса для антен типу 5/8 (п'ять восьмих) і 1/2 (пол хвилі) повинна бути не менше 1/4 довжини хвилі, тобто для 27 МГц це близько 2 метри 75 сантиметрів. Більше - краще; менше - доведеться подовжувати проводом, кинутим по даху.
Хоча іноді буває і так, що все зроблено добре, а антена не налаштовується, так було у знайомого автора статті, 1/2 не хотіла налаштовуватися. Начебто в частоті, а КСВ Не 1 і навіть не 1,2 і не 1,5 - виявилося хтось "заліз в антену" до нього і відрізав виток котушки встановленої всередині антени.
Дуже ймовірно і те, що заважає вашій базової антени поруч натягнута оптика вашого провайдера або щогла колективної антени.

Скільки різати і для чого лінійка?
Розміри антен залежать від частоти лінійно.
У разі, якщо антена повнорозмірна, то, наскільки потрібно її вкоротити або подовжити, що б потрапити в бажану частоту, безпосередньо залежить від того співвідношення поточної частоти, де вона резонує і бажаної частоти, де хотілося б що б антена резонувала.
Поясню на прикладі:
у нас є чверть, її довжина нехай 267 сантиметрів, резонує вона (КСВ мінімальний) виявився на частоті 27.0 МГц (4 канал секта C), нам хочеться, щоб антена заробила на 27.275 МГц.
Вважаємо До відмінності частот:
27.0 / 27.275 = 0.9899175068744271
Множимо на цей До поточну довжину антени:
267 * 0.9899175068744271 = 264.3
і отримуємо довжину, яку повинна мати антена що б заробити на 27.275.
Обчислюємо скільки різати:
267 - 264 \u003d 3 см.
Однак!
Різати відразу саме на 3 см не потрібно. Не забуваємо, антена це не тільки штир, це ще й противаги. Впливає все.
Так можна отпеделіть порядок першої різання - чи то 3 см, то чи 5 мм.
Далі діємо покроково.
Для наведеного вище прикладу, можна відрізати 1.5 см, знову знайти резонанс, а виходячи з отриманого результату рушити далі.

На останок, хоча напевно це потрібно було написати першим:
Основні правила установки антен
Антену потрібно ставити не ближче однієї довжини хвилі до інших струмопровідних предметів, особливо тим, які будуть паралельно антени.
Чим вище встановлена \u200b\u200bантена, тим краще.
Ясна річ, що для автомобільних антен на 27 МГц ці правила просто неможливо дотримати, з цього автомобільні антени компромісні, тому не вимагайте від них чудес.

Якщо все ж вам колись, немає бажання розбиратися з премудростями вимірювання КСВ, шукати КСВ-метр, налаштовувати антену самостійно і ви перебуваєте в Новосибірську, можете звернутися наприклад сюди:

Три етапи настройки антен Рано чи пізно кожен радіоаматор стикається з необхідністю налаштування антен. Розмовляючи на ці теми з радіоаматорами в ефірі, прийшов до висновку, що більшість з них найголовнішим критерієм настройки антени вважає отримання значення КСВ близько одиниці (ідеал - одиниця або трохи більше!). І це правильно і ... не зовсім! Поясню: візьміть досить довгий коаксіальний кабель (кілька довжин, а краще - десятків, хвиль від робочої частоти), один кінець підключіть до антенного виходу трансивера, а інший ... закоротити! І виміряйте КСВ (в цілях безпеки вашого трансивера вихідну потужність великої не робіть - тільки до рівня, що забезпечує можливість вимірювання КСВ!). У Вас, швидше за все, вийде якась цифра, що відрізняється від одиниці (отримане значення не сильно важливо). Потім, укоротите трохи кабель, і знову зробіть вимір КСВ - значення зміниться. Так, виконавши кілька вимірів можна домогтися значення КСВ близьким до одиниці. Що ж у нас вийшло - КСВ дорівнює одиниці, а в ефірі випромінювання - нуль (фідер то на кінці закорочен!)! Власне, що ж вимірюють КСВ-метри? У Ротхаммеле сказано: Описувані прилади показують наявність стоячих хвиль, вимірюють коефіцієнт відображення і служать індикатором узгодження. Тобто, вони нам показують величину (по напрузі) падаючої і відбитої хвиль. І вже, виходячи з виміряних величин, ми обчислюємо (за відомою формулою) КСВ - коефіцієнт стоячої хвилі, інакше - відношення між отриманими величинами, що показує, скільки ми випромінюючи (за рівнем) і скільки повернулося до нас в трансивер назад. І чим менше повернулося излученного нами назад, тим значення КСВ буде ближче до одиниці. Однак, в разі, розказане мною вище (з закороченому кабелем) КСВ виявився близьким до одиниці, а в ефірі рівень випромінювання близький до нуля! І ще одне: В ефірі частенько (та й в літературі, при описі антен зустрічається!) Чув - домігся значення КСВ два, краще не виходить, але відповідають чудово! А одного разу, під час проведення QSO, мене прямо запитали: «А у мене КСВ антени дорівнює двом - що це значить (питання з невеликим секретом - адже антена, з його слів працює чудово!)? ». «Перелопативши» свого часу чимало літератури з антен, я б міг відповісти на це питання в декількох «варіаціях», але, саме тому, і задумався. Адже, власне, що таке є КСВ - два? Це означає, що назад (в трансивер) повернулося приблизно третину излученной нами потужності. Погано це чи добре? А, якщо КСВ дорівнює трьом? У цьому випадку вже половина излученной потужності повернеться назад. Адже, якщо для лампового трансивера, це може ще якось не так страшно, то для транзисторного виходу ... самі поміркуйте! Ну, так що слід відповісти на вишезаданний питання? Після цього питання і виникла у мене думка, чи не залазячи сильно глибоко в теорію антен з їх «заростями» модерних формул, спробувати спростити по можливості до мінімуму настройку антен, розклавши сам процес по поличках, розбивши його на три етапи. У цьому мені добре допоміг розроблений мною прилад для вимірювання КСВ, описаний в (до речі, переглянувши цим приладом всі свої антени в широкій смузі частот, я побачив багато цікавого, чого не бачив раніше - дуже гострі побічні резонанси, плавні «низини» зі зниженим КСВ , сплески з високим КСВ - матеріал для майбутніх роздумів!). Цей прилад дозволяє в широкому діапазоні частот (навіть поза аматорських діапазонів), причому - дуже швидко, переглянути КСВ (безпосередньо знімаючи значення зі шкали без застосування обчислень). Це рівносильно як дивитися за показаннями в широко відчинені двері, на відміну від звичайних КСВ-метрів, процес вимірювання яких схожий на підглядання в замкову щілину. Отже, перший етап: Налаштування антени в резонанс. Адже антена - це власне і є резонансна коливальна система, хоча і відкрита. Володіє вона, як і звичайний контур, якийсь ємністю і якийсь індуктивністю. При певному їх відношенні добротність цієї системи буде максимальною (а опір - активним) в залежності від величин ємності і індуктивності - на певній частоті. Змінюючи ці величини в деяких межах можна налаштувати цю систему в резонанс на необхідної нам частоті. Як це зробити - в літературі неодноразово описувалося. Найчастіше змінюють довжину антенного полотна. А в який бік (не різати ж антенний канатик навмання!)? Зазвичай, при установці антен, спочатку їх довжину роблять рівній розрахунковій. Так пропоную вчинити і я. А вже потім, використовуючи КСВ-метр, описаний в, переглянути значення КСВ в смузі частот, що перевищує ширину аматорського діапазону (На який, власне, і розрахована дана антена) в три-чотири рази, з метою визначення частоти, на якій КСВ має мінімальне значення - на цьому етапі налаштування воно (сам мінімум) може значно відрізнятися від одиниці. Далі слід обчислити різницю між частотами мінімального значення КСВ і частотою середини цього аматорського діапазону і перевести її в довжину хвилі (метри, сантиметри). І вже відрізати шматок від полотна антени саме цієї, обчисленої довжини, якщо мінімум КСВ виявився нижчим за частотою, ніж робоча, або додати - якщо частота, відповідна мінімуму резонансу, виявилася вищою за частотою (про електричне вкорочення питання піднімати не буду, бо, коли добиваєшся потрібної довжини полотна досвідченим шляхом, то фактор електричного укорочення враховується як би сам собою). Тепер слід знову виміряти КСВ антени на середині аматорського діапазону (або на його ділянках - SSB або CW, якщо вони конкретно вас цікавлять). Припустимо, у вас вийшло КСВ дорівнює двом. Що це означає? Другий етап настройки антен. Узгодження. Отримане КСВ два в описаному вище випадку означає, що хоча ваша антена налаштована в резонанс, вона не узгоджена з опору з фідером (зауважте - ні з виходом вашого трансивера! До речі - КСВ метр слід при налаштуванні встановлювати між фідером і самої антеною!). Що робити? Потрібно узгодити їх опору. Для цього їх потрібно знати. Опору застосованого кабелю найчастіше радіоаматори відомо (50, 75, 100 Ом). А ось опір антени може сильно відрізнятися від розрахункового через вплив численних факторів (висота підвісу, наявності навколишніх предметів, матеріалу, з яких вони виготовлені, їх розташування, погоди, місця заживлення антени та іншого). Причому опір не завжди може бути тільки активним, але і мати складові - індуктивну і емкостную (але про це нижче!). Його (активну складову імпедансу) слід заміряти відповідним приладом. Як, якого можна рекомендувати (якщо немає заводського) простий саморобний антенноскоп, описаний в. Виходячи з порівняння отриманого вхідного опору антени і опору застосовуваного фідера потрібно обчислити коефіцієнт узгодження (вирішити дробину!). І вже потім застосувати один із способів узгодження, наприклад, описані в тому ж Ротхаммеле. Після виконання процедури погоджень опорів слід знову виміряти значення КСВ. Припустимо, що виміряне значення вийшло рівним 1,2 - прекрасно! Але, чому все-таки не одиниця? Можливо через те, що опір нашої антени є не чисто активним, але включає в себе ще й реактивні складові - індуктивну або емкостную? Можна спробувати компенсувати ці складові, включаючи додаткові підлаштування елементи в розріз полотна антени - ємність для компенсації індуктивності, або індуктивність для компенсації ємнісної складової. Якщо КСВ ще більш наблизився до одиниці, то значить - ми на правильному шляху, а якщо немає, тоді приступимо до третього етапу налаштування. Третій етап настройки: Симетрування. (Можливо, цей етап варто було б поставити першим?). Цей етап настройки дає помітний ефект, коли антена має схему симетричною заживлення, а ВЧ енергія до неї підводиться за допомогою коаксіального кабелю. Особливо це важливо для направлених антен. І навіть для слабонаправленних антен цей етап настройки слід все ж виконати - це помітно підвищить ККД антени. Справа в тому, що при заживлення симетричною антени несиметричним кабелем (а він зручний тим, що набагато менше випромінює енергії в простір сам, допускаючи численні вигини - легше монтаж!), Його обплетення є ніби продовженням одного з променів антени. Тобто, обплетення теж починає випромінювати. Це випромінювання складається із загальним випромінюванням антени, в результаті діаграма антени косить, з'являються численні бічні (причому невиправдано великий величини) пелюстки, а десь, складаючись з перевідбиваннями зі знаком мінус, і падає напруженість поля, тобто падає ККД антени. Симетрування антен можна виконати одним із способів вказаних в. Хороші результати дає застосування «Балун» - котушки, утвореної витками кабелю живлення (фідер скручений в котушку), намотаною безпосередньо у клем заживлення антени (5 ... 10 витків для ВЧ діапазонів, 10 ... 20 витків для НЧ, діаметр намотування 20 ... 30 сантиметрів) . Для УКХ діапазонів можна надіти масивне ферритові кільце на кабель, безпосередньо біля вхідних клем антени. Знову виміряємо КСВ. Воно зменшилося до 1,1 або навіть менше - значить ми знову на правильному шляху. Ну і на завершення хочу зауважити, що при налаштуванні антен гарною підмогою стало застосування виносного індикатора. Він представляє з себе окрему антену з детектором, віддалену на деяку відстань від настроюється антени (бажано, по можливості, на 10 лямбда і більше). Непогані результати дає і застосування прилеглої окремої антени з контрольним приймачем, мають S-метр. Збільшення амплітуди випромінюваного сигналу безпосередньо в ефірі є найбільш точним критерієм при налаштуванні антени. Так би мовити - настройка за кінцевим результатом! Шановні колеги! Так як «Теорія антен» - дуже складна наука, і можливо, далеко не до кінця вивчена, то я в своїх міркуваннях можу бути не зовсім правий. Однак, застосувавши налаштування антен описаним вище способом (у три етапи), я домігся більш-менш прийнятних результатів! Література: В. Рубцов. «Автономний КСВ-метр», журнал Радіо, №1, 2005 р., Стр62 ... 64. А так же: Персональний сайт UN7BV http://un7bv.narod.ru, друга заголовна сторінка, розділ: «Статті на радіотехнічні теми». Карл Ротхаммель. «Антенноскоп». Книга «Антени», том 2, видання одинадцятого виправлене, 2001р., Стор 267 ... 269. Карл Ротхаммель. «Узгоджувальні і трансформують елементи», Розділ 6. Книга «Антени», том 1, видання одинадцяте виправлене, 2001р., Стор., 101 ... 117. Карл Ротхаммель. «Сімметрірующіе і замикають ланцюга». Розділ 7. Книга «Антени», том 1, видання одинадцяте виправлене, 2001р., Стор., 118 ... 144. Рубцов В.П. UN7BV, Астана, Казахстан. [Email protected] P.S. Ну і кілька креслень використовуваних мною антен (було більше, але - зупинився на цих!), А також пара проектів ...

Багато хто не розуміє важливості хорошого узгодження тракту Радіо-ЛініяПередачі-Антена. Або вірніше розуміють важливість, але абсолютно не в змозі реально оцінити стан справ. Найчастіше задовольняються показаннями вбудованого КСВ метра близькими до одиниці. Найнеприємніше при цьому полягає в тому, що в разі поганого стану справ, власник радіо підвищує потужність до тих пір поки не стануть відповідати. А скільки потужності наведеться на телевізор сусіда і піде на розігрів атмосфери - питання друге ... Спробуємо розібратися.

На зображенні схематично зображено схема з трьох пристроїв і двох переходів між ними.

Секрет в тому, що КСВ метр показує те що він «бачить» на роз'ємі трансивера. Решта пристрою і імпеданс «ховаються за спини» попереду стоять як одна матрьошка всередині іншої. І на кожному переході і пристрої сушествуют втрати зумовлені загасанням в кабелі або лінії передачі і поганим КСВ. Для початку визначимося з одиницями вимірювання. Для фахівців, наприклад в галузі сільського господарства, термін диби ближче до медичного, ніж до поняття «у скільки разів». Тому для початку таблиця втрат в Дб і розшифровка в процентах, в яких все добре розуміють. А тепер таблиця фізичних втрат в лініях і місцях з'єднань в залежності від діапазону розраховані спеціальною програмою моделювання ліній передачі а також втрати при поганому узгодженні ..

Дивлячись на цю картину легко погодитися з тим, що при несприятливому розкладі в антену може взагалі нічого не потрапити :-).

А тепер ближче до радіотехніки. Якщо антена має реальний імпеданс дорівнює опору лінії передачі, будь то коаксіальний кабель, четвертьволновой трансформатор або налаштована лінія, то на роз'ємі трансивера КСВ-метр виміряє реальний КСВ антенно-фідерного пристрою (АФУ). Якщо немає, то КСВ-метр покаже швидше узгодження з кабелем, що з усією системою. У зв'язку з тим, що вимірювати КСВ безпосередньо на антені, вже піднятою над землею, дуже незручно, для зв'язку з антеною часто застосовують налаштовані лінії і чверть або полуволновой відрізки кабелю, також є трансформаторами, які точно «передають» на вхід радіо значення КСВ антени (імпеданс). Саме тому, якщо опір антени невідомо, чи її тільки налаштовують, має сенс застосовувати коаксіальний кабель певної довжини. Наведені вище таблиці допоможуть вибрати з двох зол найменше - або втрати в фідері, або втрати КСВ :-). У будь-якому випадку те, що я описав вище краще знати, ніж залишатися в невіданні ... При виборі, установці або настройці тієї чи іншої антени необхідно знати кілька основних їх властивостей, які можна описати наступними поняттями.

резонансна частота

Антена випромінює або приймає електромагнітні коливання з найбільшою ефективністю тільки тоді, коли частота збуджуючого коливання збігається з резонансною частотою антени. З цього випливає, що її активний елемент, вібратор або рамка мають такий фізичний розмір, при якому спостерігається резонанс на потрібній частоті.

Зміною лінійних розмірів активного елементу - випромінювача, антена налаштовується в резонанс. Як правило (виходячи з найкращого співвідношення ефективність / трудомісткість і узгодження з лінією передачі), довжина антени дорівнює половині або чверті довжини хвилі на центральній робочій частоті. Однак через ємнісних і кінцевих ефектів електрична довжина антени більше, ніж її фізична довжина.

На резонансну частоту антени впливають: близькість розташування антени над землею або якого-небудь проводить об'єкта. Якщо це антена багатоелементна, то резонансна частота активного елементу може ще змінюватися в ту або іншу сторону в залежності від відстані активного елементу по відношенню до рефлектора або директору. У довідниках з антен наводяться графіки або формули для знаходження коефіцієнта укорочення вібратора у вільному просторі в залежності від відношення довжини хвилі до діаметра вібратора.

Насправді коефіцієнт укорочення визначити точніше досить складно, тому що істотно впливає висота підвісу антени, навколишні предмети, провідність грунту і т.п. У зв'язку з цим, при виготовленні антени, використовують додаткові елементи підстроювання, що дозволяють в невеликих межах змінювати лінійні розміри елементів. Одним словом «доводити» антену до робочого стану краще на місці її постійного розташування. Зазвичай, якщо антена дротяна типу диполя або Inverted V, вкорочують (або подовжують) провід, підключений до центральної жили фідера. Так меншими змінами можна домогтися більшого ефекту. Таким чином налаштовують антену на робочу частоту. Крім цього, змінюючи нахил променів в Інвертед V, підлаштовують по мінімуму КСВ. Але і цього може виявитися недостатньо.

Імпеданс або вхідний опір (або опір випромінювання)

Розумне слово Імпеданс позначає комплексне (сумарне) опір антени і воно змінюється уздовж її довжини. Точка максимального струму і мінімальної напруги відповідає найменшому импедансу і називається точкою збудження. Імпеданс в цій точці називається вхідним імпедансом. Реактивна складова вхідного імпедансу на резонансній частоті теоретично дорівнює нулю. На частотах вище резонансної, імпеданс носить індуктивний характер, а на частотах нижче резонансної - ємнісний. На практиці реактивна складова в більшості випадків змінюється від 0 до +/- 100 Ом.

Імпеданс антени може залежати і від інших факторів, наприклад, від близькості розташування до поверхні Землі або будь-яким струмопровідних поверхнях. В ідеальному випадку симетричний полуволновой вібратор має опір випромінювання 73 Ом, а четвертьволновий несиметричний вібратор (читай штир) - 35 Ом. В реальності вплив Землі або провідних поверхонь може змінити ці опору від 50 до 100 Ом для полуволновой і від 20 до 50 Ом для четвертьволновой антени.

Відомо, що антена Inverted V, через вплив землі та інших об'єктів ніколи не виходить строго симетричною. І найчастіше опір випромінювання в 50 Ом виявляється зміщений від середини. (Слід одне плече вкоротити, а інше збільшити на цю ж величину.) Так, наприклад, три противаги трохи коротше чверті хвилі розташовані під кутом в 120 градусів в горизонтальній і вертикальній площинах, перетворюють опір GP в дуже зручні для нас 50 Ом. І взагалі опір антени частіше «підганяють» під опір лінії передачі, ніж навпаки, хоча відомі і такі варіанти. Цей параметр дуже важливий при конструюванні вузла живлення антени.

Чи не фахівці і не дуже досвідчені радіоаматори, я, наприклад, навіть не здогадуються, що активні елементи у багатодіапазонних антенах можна підключати фізично не все! Наприклад, дуже поширена конструкція, коли безпосередньо до фідера підключається тільки два, а то і один елемент, а інші збуджуються перєїзлученієм. Навіть жаргонне слово таке є - «перезапилення». Звичайно це не краще ніж пряме порушення вібраторів, але дуже економно і сильно спрощує конструкцію і вага. Приклад - численні конструкції тридіапазонний антен типу Уда-Яги та Російські Яги в тому числі - конструкції лінійки XL222, XL335 і XL347.

Активне харчування всіх елементів - це класика, так би мовити. Все по науці, максимальна смуга пропускання без завалів, набагато краще діаграми спрямованості і співвідношення Front / Back. Але все хороше завжди дорожче. І важче 🙂 Тому за цим тягнеться більш могутня щогла, така ж поворотка, площа під розтяжки і т.д. і т.п. Для нас, споживачів, вартість - не останній аргумент.

Не слід забувати і про такий прийомі як симетрування. Воно необхідне для усунення «перекосу» при харчуванні симетричною антени несиметричною лінією харчування (в нашому випадку коаксіальний кабель) і вносить значні зміни в реактивну складову опору наближаючи його до чисто активному.
На практиці це або спеціальний трансформатор іменований Балун (баланс-унбаланс) або просто деяка кількість феритових кілець, одягнутих на кабель поблизу точки підключення антени.

Зверніть увагу, що коли ми говоримо «Балун-трансформатор», то маємо на увазі що в цьому випадку реально транфсорміруется імпеданс, а якщо це просто Балун, то скоріше це дросель включений в ланцюг обплетення кабелю.

Зазвичай навіть для діапазону 80 метрів вистачає десятка кілець (типорозмір по кабелю, проникність що-небудь від 1000НН і менше). На діапазонах вище і того менше. Якщо кабель тонкий, і є одне або кілька кілець великого діаметру, можна вчинити навпаки: намотати на КПП (цах) кілька витків кабелем.
Важливо: з усіх витків що поміщаються, половину треба намотати в іншу сторону.

У мене на диполі 80-ти метрового діапазону 10 витків кабелю на кільці 1000НН, а на Трьохдіапазонний гексабіме (Спайдер) 20 кілець одягнутих на кабель. Їх загальний опір (як індуктивність) на робочій частоті має бути більше 1 кілоомах. Це виключить протікання струму по оплетке кабелю, тим самим досягається симетричне збудження в точці підключення.

Саме практичне рішення, в зв'язку зі своєю простотою і ефективністю застосовується повсюдно - це 6-10 витків кабелем харчування в котушку діаметром 20 сантиметрів (витки слід закріпити або на каркасі або пластиковими направляючими так, щоб вийшла індуктивність, а не бухта кабелю :-). На фото це можна добре розглянути. Цей прийом відмінно спрацює і на вашому звичайному диполі. Спробуйте, і ви відразу помітите різницю в рівні TVI.

посилення

Якщо антена випромінює однакову потужність абсолютно у всіх напрямках, вона називається ізотропної, тобто діаграма спрямованості - сфера, куля. Реально така антена не існує, тому її ще можна назвати віртуальною. У неї тільки один елемент - у неї немає посилення.

Поняття «посилення» може застосувати тільки до багатоелементних антен, воно утворюється за рахунок перевипромінювання синфазних електромагнітних хвиль і складання сигналів на активному елементі. Всім нам знайома ситуація з поганим зв'язком мобільних телефонів у сільській місцевості? І як ми її вирішуємо? Знаходимо довгий струмопровідний предмет і підносимо до нього «мобілу» якомога ближче. Якість зв'язку зростає. Звичайно ж, за рахунок перевипромінювання знайденим нами струмопровідних предметом сигналів базової станції. Ті, хто постарше, може бути пам'ятають аналогічну ситуацію з транзисторними приймачами 60-тих, слухаючи «Бітлз». Та ж ситуація. Особливо це було помітно на магнітних антенах: через великої кількості витків магнітної антени сумовною перєїзлучать напруга була більше. Особливий випадок, іноді вживають слово «посилення» щодо одиночного штиря для визначення наскільки вертикальна складова випромінювання менше випромінювання в горизонтальній площині. Апріорі це не є посилення - це скоріше коефіцієнт трансформації 🙂 Не плутайте з фазованими або колінеарними вертикаль: в них два або більше елементів, і у них є реальний коефіцієнт посилення. Коефіцієнт посилення можна отримати, сконцентрувавши енергію випромінювання в одному напрямку. Посилення утворюється за рахунок додавання-віднімання радіохвиль порушених у вібраторі і переізлучённих директором. На анімованому кресленні результуюча хвиля показана зеленим кольором.

Коефіцієнт спрямованої дії (КНД) є мірою збільшення потоку потужності за рахунок стиснення діаграми спрямованості в якомусь одному напрямку. Антена може мати високий КНД, але малий коефіцієнт посилення, якщо омические втрати в ній великі і «з'їдають» отримане за рахунок перевипромінювання корисне напруга. Коефіцієнт посилення розраховується порівнянням напруги на вимірюваної антени, з напругою на еталонному напівхвильового диполів, що працює на тій же частоті, що і вимірювана антена, і тому ж відстані від передавача. Зазвичай коефіцієнт посилення виражається в децибелах по відношенню до еталонного диполю - dB. Точніше це буде називатися dBd. А ось якщо порівнювати з віртуальної, ізотропної антеною, то тоді величина буде виражатися в dBi і саме число буде дещо більше, тому що диполь все-таки має якісь спрямовані властивості - максимуми в напрямку перпендикулярному полотну, якщо пам'ятаєте, а ізотропна антена немає. У знаменнику менше число, тому і ставлення більше. Але ви на них не «Введіть», ми практики, дивимося завжди на dBd.

діаграма спрямованості

Антени намагаються конструювати таким чином, щоб вони мали максимум коефіцієнта посилення (брали і передавали) в заздалегідь обраному напрямку. Це властивість називається спрямованістю. На анімації наведено динамічний креслення складання-віднімання порушуємо в вібраторі і переізлучённой рефлектором і директором радіохвиль. Зеленим кольором позначено результуюча радіохвиля.

Характер випромінювання антени в просторі описується діаграмою спрямованості. Крім випромінювання в основному (головному) напрямку, існують побічні випромінювання - задні і бічні пелюстки.

Діаграму спрямованості передавальної антени можна побудувати, повертаючи її і вимірюючи напруженість поля на фіксованій відстані і не змінюючи частоту передачі. Ці вимірювання перетворені в графічну форму дають уявлення в якому напрямку антена має максимальний коефіцієнт посилення, тобто полярна діаграма показує напрямок, в якому концентрується енергія, яку випромінює антеною в горизонтальній і вертикальній площинах. У радіоаматорського практиці це найбільш складний вид вимірювань. Проводячи вимірювання в ближній зоні необхідно враховувати ряд факторів, що впливають на достовірність вимірювань. Будь-яка антена крім основної пелюстки має ще й ряд бічних пелюсток, в діапазоні коротких хвиль ми не можемо підняти антену на велику висоту. При вимірах діаграми спрямованості в діапазоні КВ бічний пелюсток відбившись від землі або від ближнього будівлі може потрапити на вимірювальний зонд, як у фазі так і в протифазі, що призведе до помилки у вимірах.

Діаграма спрямованості є і у простих дротяних антен. Наприклад у диполя - вісімка з глибокими провалами в діаграмі, що не є добре. Те ж саме у популярній антени Inverted V.

Якщо все добре пам'ятають підручники з радіотехніки або Ротхаммеля, то інвертед ви (диполь) має восьмерочний діаграму. Тобто є глибокі провали. А якщо поміняти положення полотен, поміняти місцями одну пару (зрушити полотна однієї антени наприклад під кутом 90 градусів), то діаграма починає наближатися до умовно кажучи товстої сардельці. Але найголовніше - пропадають провали, а діаграма «округляється». У диполя досить змінити кут між половинками. А якщо зробити у хвильового диполя цей кут рівним 90 °, то з деякою натяжкою діаграму випромінювання можна назвати кругової.

Смуга пропуску

Як правило, розрізняють два класи антен: вузькосмугові і широкосмугові. Дуже важливо, щоб в робочому інтервалі частот підтримувалося гарне узгодження і заданий посилення. Смуга пропускання антени не повинна змінюватися при перебудові по частоті передавача або приймача. До вузькосмуговим антен відносяться всі прості резонансні антени, а також спрямовані такі як «хвильової канал" і "квадрат". Мене, як завзятого телеграфіста, цілком влаштовують антени з смугою 100 кГц, але є універсали, любителі SSB, тому виробники антен намагаються забезпечити смугу пропускання рівну ширині радіоаматорських ділянок. Наприклад, антена хвильовий канал "на радіоаматорський діапазон 14 МГц повинна мати смугу пропускання не менше 300 кГц (14000 - 14300 кГц) і до того ж гарне узгодження в цій смузі частот. Широкосмугові антени відрізняються великим діапазоном зміни частот, в якому зберігаються робочі властивості антени, у багато разів перевершує в цьому відношенні резонансні системи. До них відносяться логоперіодічеськие і спіральні антени.

Коефіцієнт корисної дії (ККД)

Частина підводиться до антени потужності випромінюється в простір, а інша частина в провідниках антени перетворюється в тепло. Тому, антену можна уявити як еквівалентну навантажувальний опір складається з двох паралельних складових: опору випромінювання та опору втрат. Ефективність антени характеризується її ККД або відношенням корисної (випромінюваної) потужності до сумарної потужності, що підводиться до антени. Чим більше опір випромінювання по відношенню до опору втрат, тим більше КГIД антени. Цілком очевидно, що хороші електричні контакти і невеликі омические опору (товщина елементів) - це добре.

Як бачите, цей параметр цікавить нас в поледнего чергу і не є головним. (Не дай бог вам подумати, що його поганому значенням годі й засмучуватися. Якщо КСВ більше двох - це погано). Якщо антена налаштована в резонанс і в ході налаштування ми компенсували її реактивність, і погодили з фідером харчування по опору, то КСВ буде дорівнювати одиниці. Тільки не використовуйте в якості КСВ-метра вбудований в трансивер прилад. Він скоріше індикатор. Плюс до всього не завжди вилючается автотюнеров. А ми ж хочемо знати правду. 🙂 І ще не забудьте про симетрування (див. Вище). Відомо, що можна живити антени коаксіальним кабелем будь-якої довжини, на те він і несиметричний коаксіальний кабель, але в разі, коли по одному кабелю живиться дві антени, краще переконатися, що для обох розрахункових частот довжина кабелю кратна полуволне.

Наприклад, для частоти 14,100 довжина кабелю повинна бути:
100 / 14,1 х 1; 2; 3; 4 і т.д. \u003d 7,09м; 14,18м; 21,27м; 28,36м і т.д.

Для 21,100мгц відповідно:
100 / 21,1 х 1; 2; 3; 4 і т.д. \u003d 4,74м; 9,48м; 14,22м; 18,96м; 23,70; 28,44 і т.д.

Зазвичай народ вважає пріоритетним мінімальну довжину фідера, а якщо прорахувати трохи більші довжини, то ми побачимо, що для діапазонів 15 і 20 метрів перша «кратність» настане при довжині кабелю 14,18 і 14,22 метра, друга, відповідно, 28,44 метра і 28,36 метра. Тобто різниця в 4-ри сантиметри, довжина роз'єму PL259. 🙂 Цією величиною нехтуємо і маємо один фідер для двох антен. Прорахувати «кратну довжину» фідера для діапазонів 80 і 40 метрів для вас тепер не складе труднощів. Якщо ми не забули про симетрування, тепер ми можемо налаштовувати антену з упевненістю в тому, що фідер не вносить ніяких перешкод в чистоту експерименту. Дуже хороший варіант два подвійних Інвертед Ві на двох щоглах: 40 і 80 + 20 і 15 метрів. З таким варіантом (ну ще GP на 28 мегагерц на випадок якщо буде проходження) EN5R виїжджає практично в усі експедиції.

Ну, ось тепер ми озброєні теоретичними знаннями про властивості антен і адекватно можемо сприймати поради по їх виконанню та налаштування. Звичайно ж все теоретично, тому що вам на місці видніше. Найпопулярніший серед антен у радіоаматорів - диполь. Отже, вихідні умови: ми можемо підняти-опустити диполь протягом півгодини і багато раз в день. Тоді, швидше за все, немає сенсу витрачати час на запрограмувати його на землі: це неважко буде виконати для його роботи на висоті підвісу. З попередніх теоретичних знань вам знадобиться тільки відомості про те, що робоча частота диполя поблизу землі з підйомом «піде» вгору на 5-7 відсотків. Наприклад, для 20-ти метрового діапазону це 200-300 кГц.

Для настройки в резонанс з робочою частотою звичайного диполя можна використовувати (крім системи опустити-відрізати-підняти) або свип-генаратора (багато хто знає цей прилад під ім'ям ГКЧ), або ГІР або, на худий кінець, ГСС і осцилограф. Зрозуміло, що якщо таких приладів немає, то доведеться налаштовувати полотно диполя в резонанс з допомогою звичайного індикатора поля, або як його ще називають - зонд. Це звичайний диполь з довгою полотен не менше ніж в десять разів менше ніж розрахункова довжина самої антени, підключений до випрямного мосту (краще на германієвих діодах - буде реагувати на меншу напругу), навантаженому на звичайний стрілочний прилад - мікроамперметр з максимальним розміром шкали (щоб краще видно було). Краще буде якщо зонд буде з контуром (фільтром) на робочу частоту, щоб не налаштуватися на мобілку сусіда, і з підсилювачем. Наприклад такий. Зрозуміло, що підганяємо довжину диполя по максимуму його випромінювання на робочій частоті. Мінімум КСВ в цьому випадку повинен утворитися автоматом. Якщо немає, згадуємо про симетрування. Якщо не допомагає і значення КСВ все ще висока - доведеться згадати про способи узгодження. Хоча це буває дуже рідко.

Наступна за складністю композиція - кілька диполів по одному кабелю. Ну, про кабель читайте вище, а про полотна слід знати наступне: для їх мінімального впливу одного на інший їх слід розтягувати під кутом в 90 градусів. Якщо такої можливості немає, то після корекції довжини одного, швидше за все, доведеться коригувати і інший. Кілька inv V. по одному кабелю - варіант описаний вище і відрізняється тільки тим, що «підрівняти» КСВ до мінімального значення можна регулюючи кут нахилу полотен в вертикалі (до щогли), що, звичайно, простіше, ніж виготовлення узгоджувального пристрою і навіть простіше черговий підгонки дінни полотна.

Отже, з'ясовується, що повинна виконуватися послідовність дій - спочатку антену налаштовують в резонанс, а потім домагаються мінімального КСВ в необхідної смузі частот. Все це справедливо для простих дипольних антен. І дуже ускладнюється, в разі якщо антена багатоелементна. У цьому варіанті без спеціальних приладів не обійтися, так як слід налаштувати не тільки систему з декількома невідомими, але ще і домогтися цілком певних спрямованих властивостей.

Налаштування включає в себе вимір основних параметрів антени та корекцію їх шляхом підгонки лінійних розмірів елементів антени, відстаней між елементами, настройки узгоджувальних і симетрувальних пристроїв. Порада: довіртеся фахівцям. Як говорив відомий білоруський коротковолновік Володимир Приходько EW8AU, «налаштовуючи антену тільки по КСВ, можна з антени зробити хорошу узгоджене навантаження для вихідного каскаду передавача. Він добре буде працювати в нормальному режимі, тільки антена при цьому може мати погану діаграму спрямованості, низький коефіцієнт корисної дії, частина потужності буде витрачатися на нагрів елементів антени та антенно-фідерного тракту і найнеприємніше, що може бути для радіоаматора - це перешкоди телебаченню » .