Зигзагообразной антенны расчет – Расчет зигзагообразная антенна харченко для цифрового тв. Антенна Харченко. Расчет антенны Харченко

Антенна Харченко (зигзагообразная): онлайн расчет

Содержание:

  1. Антенна Харченко для модема
  2. Антенна Харченко для цифрового ТВ
  3. Антенна Харченко для телефона
  4. Онлайн калькулятор расчета антенны Харченко
  5. Видео

Популярность интернета среди населения постоянно растет. Однако многие люди проживают в таких местах, где сигнал очень слабый или отсутствует вообще. В связи с этим, очень остро встает проблема увеличения мощности и качества приема интернета. Медленная скорость отнимает много времени и не дает желаемого результата. Поэтому нередко на помощь приходит внешняя антенна Харченко, сконструированная в виде двойного квадрата, материалом для которого служит толстая медная проволока. Соединение квадратом между собой происходит в местах незамкнутых углов, где и выполняется подключение телевизионного кабеля.

Такая антенна требует точный расчет под цифровое эфирное телевидение. Для улучшения направленности в некоторых конструкциях может быть установлена решетка или сплошной экран из токопроводящего материала. Подобная биквадратная антенна позволяет решить множество проблем с приемом сигнала и скоростью интернета. Самодельные конструкции, включающие в себя различные типы антенны Харченко изготавливаются сравнительно легко и включают в себя металлические и пластиковые детали, а также элементы из других материалов, соединяемые разными способами. Подобные конструкции легко изготавливаются самостоятельно, в том числе и антенна Харченко для ТВ своими руками.

Антенна Харченко для модема

В настоящее время многие пользователи стремятся увеличить скорость своего мобильного интернета. Особенно остро эта проблема стоит перед теми, кто проживает на значительном удалении от базовой станции, пользуясь интернетом на очень низкой скорости. В таких ситуациях наилучшим выходом из положения становится антенна Харченко для 3g модема своими руками, которую достаточно легко изготовить в домашних условиях.

Эта рамочная конструкция известна как ДМВ антенна еще с 60-х годов прошлого века. Она имеет зигзагообразную рамочную конфигурацию, благодаря которой устройство становится очень эффективным.

Система состоит из двух квадратных элементов. Для того чтобы сделать расчет антенны для 3g модема на частоту 2100 МГц, размер каждой стороны квадрата должен составлять 53 мм. Вся конструкция выполняется в виде сцепленной структуры, включающей в себя две ромбовидные фигуры с внутренними углами 1200. Это делается с целью снижения внутреннего сопротивления устройства. Соединение ромбов осуществляется между собой методом пайки. Сюда же в дальнейшем припаивается кабель высокой частоты.

Более точные данные можно получить, используя онлайн калькулятор для расчета антенны Харченко, в который достаточно всего лишь ввести необходимые исходные данные.

Для повышения эффективности прибор может использоваться совместно с рефлектором. Обычно эта деталь является металлической пластиной, а наиболее подходящим материалом для ее изготовления служит фольгированный текстолит. В данном случае антенны включает в себя определение расстояния между приемным устройством и рефлектором. После расчетов и заготовки материалов, может быть изготовлена антенна Харченко для модема своими руками.

Соединение деталей между собой осуществляется с помощью термоклея. Зафиксировать нужное расстояние между элементами можно с помощью какого-либо предмета с наиболее подходящими размерами. Затем выполняется подключение антенны к устройству. Поскольку в модемах отсутствуют разъемы для подключения внешних антенн, они просто обматываются проволокой, которая затем соединяется через кабель с приемным устройством. В случае необходимости, по такой же схеме может быть изготовлена антенна Харченко для 4g модема.

По окончании сборки, на противоположном конце кабеля, который будет соединяться с модемом, нужно собрать так называемое устройство согласования, предусмотренное специально для таких приборов. Для этой цели используется медная фольга, такая же, как в печатных платах. Выполняемый расчет антенны для 4g модема такой же, как и в предыдущем варианте.

При наличии разъема для внешней антенны, подключение кабеля осуществляется с помощью специального переходника. После всех соединений, антенна для модема считается готовой к использованию. Настройка приема сигнала для 4g выполняется экспериментально, путем медленного поворота конструкции вокруг оси до получения наиболее четкого сигнала. Качество сигнала определяется количеством черточек на значке, отображаемом на компьютере или мобильном телефоне.

Антенна Харченко для цифрового ТВ

Для работы цифрового телевидения используется диапазон дециметровых волн. Поэтому перед конструированием следует выполнить антенны Харченко для DVB t2, чтобы максимально усилить прием сигнала. 

Сама конструкция выглядит достаточно компактно, изготавливается в классическом варианте из двух ромбов, в итоге получается антенна зигзагообразная без рефлектора. В качестве основы может использоваться любой токопроводящий материал, например, медный или алюминиевый проводник, диаметром 1-5 мм. Также подойдут трубки, полоски, уголки, профили и т.д. Лучше всего для этих целей подходит медная проволока толщиной 3 мм. Она очень легко гнется, выравнивается и паяется. Далее антенна для цифрового ТВ должна изготавливаться в определенной последовательности. Сопротивление телевизионного кабеля должно быть примерно 50-75 Ом.

Качество цифрового сигнала не зависит от расстояния, как это происходит в аналоговом телевидении. В данном случае, когда антенна для ТВ нормально работает сигнал нормально поступает в телеприемник, если же имеют место сбои, то никакого сигнала вообще не будет. Соответственно не будет и изображения. Если сигнал есть и он нормально принимается, то изображение будет одинакового качества на всех каналах. Этот фактор нужно обязательно учитывать, когда выполняется расчет антенны для цифрового ТВ, хотя индивидуальные настройки могут быть разными для того или иного региона.

Непосредственно телевизионная антенна Харченко изготавливается в определенной последовательности:

  • Вначале нужно отмерить кусок проволоки общей длиной 112 см и согнуть его, соблюдая размеры участков попеременно 13 и 14 см.
  • После всех изгибов образуется два конца, которые необходимо зачистить на расстояние 1,5-2 см. На концах делаются петли и фиксируются между собой. Место стыков полностью запаивается. Затем, к одному из стыков припаивается центральная жила, а к другому – оплетка. В результате, получается готовая антенна или двойной квадрат.
  • Биквадратная антенна для телевизора требует телевизионного кабеля примерно 3 метра. Со стороны антенны он зачищается на 2 см, а со стороны штекера – на 1 см. Штекер можно выбирать на свое усмотрение. Его так же как и проволоку нужно зачистить с помощью надфиля или какого-то острого предмета. Таким образом, зигзагообразная антенна Харченко для цифрового ТВ почти готова к использованию.
  • По окончании пайки все стыки следует залить горячим клеем из пистолета. Пока клей не остыл, его излишки нужно собрать. Получается одновременно надежное и эластичное соединение. На самой антенне места пайки тоже заливаются клеем.

Антенна Харченко для телефона

Выносная антенна направленного действия способна существенно увеличить возможности мобильного телефона и повысить качество связи при нахождении абонента в отдаленной местности. В продаже не всегда можно встретить наиболее подходящий вариант, поэтому лучшим выходом из положения становится антенна Харченко для сотовой связи, изготовленная из подручных материалов своими руками.

Наиболее доступный вариант представляет собой стандартную конструкцию, рассмотренную выше. Такая антенна размеры должна иметь исходя из конкретных условий эксплуатации. Все необходимые материалы продаются в хозяйственном магазине. Наиболее простые конструкции могут напрямую соединяться с кабелем и не требуют каких-либо специальных настроек.

Необходимо в первую очередь запастись медной проволокой, диаметром 2-3 мм. Можно взять изолированный провод и снять с него изоляцию. Если соединения будут производиться без пайки, потребуются специальные разъемы для антенн F-типа и соединители. Когда планируется две антенны Харченко соединить в параллель возможно понадобится рефлектор, который может быть жестяным или алюминиевым. Изоляция стыков выполняется с помощью термоусадочной трубки или изоленты. Для соединения методом пайки потребуется паяльник.

Медная проволока, подготовленная заранее, изгибается и превращается в зигзагообразную рамку, представляющую собой два ромба. Стороны каждого из них имеют длину 80 см, а общее расстояние между противоположными углами составит 226 см. Далее калькулятор антенны определяет точку соединения этих ромбов, как место соединения с кабелем. К данной точке припаивается кусок кабеля, размером 50 см, а к его противоположному концу накручивается разъем F-типа. Далее к разъему подключается основной кабель необходимой длины.

В некоторых случаях расчет антенны Харченко онлайн предполагает установку рефлектора, значительно усиливающего прием сигнала в определенной местности. Конструкция получается такая же, как антенна для т2, когда выполняется соединение между собой нижнего конца рамки и рефлектора через оплетку кабеля. С этой целью в рефлектор дополнительно вкручивается болт длиной 50 мм, к которому с помощью стяжки притягивается разъем F-типа. Предварительно к этому разъему припаивается кабель и рамка, расположенная на расстоянии свыше 40 мм. Таким образом, антенна Харченко для мобильного телефона, сделанная самостоятельно в наиболее простом варианте, готова к использованию.

Для непосредственного соединения приемного устройства с мобильным телефоном используется пигтейл, представляющий собой специальный провод. Один его конец соединяется с антенным кабелем, а другой – при помощи разъема с антенным гнездом телефона. В данном случае проблема рассчитать антенну отсутствует и какие-либо отдельные настройки не требуются, достаточно всего лишь наиболее оптимально расположить антенну, ориентируясь на качество принимаемого сигнала. Мачту с приемным устройством рекомендуется устанавливать, как можно ближе к дому, лучше всего возле окна, чтобы максимально уменьшить длину кабеля.

Калькулятор антенны Харченко

electric-220.ru

Расчет проволочной антенны для т2. Простая дмв антенна своими руками

Расчет проволочной антенны для т2. Простая дмв антенна своими руками

К. Харченко

Прием телевизионных передач на радиочастотах 470…622 МГц (21-39 каналы) диапазона дециметровых волн (ДЦВ) требует соответствующего подхода к расчету и конструированию антенных устройств.

Некоторые радиолюбители пытаются решить эту задачу простым пересчетом, основанным на принципах электродинамического подобия антенн, параметров имеющихся конструкций телевизионных антенн метрового диапазона (1-12 каналы). При этом, они неизбежно сталкиваются с трудностями самого пересчета и зачастую не получают желаемых результатов.

Каковы же основные принципы подхода к решению этой задачи?

В свободном пространстве радиоволны, излученные антенной, имеют сферическую расходимость, в результате чего электрическая напряженность поля Е убывает обратно пропорционально расстоянию r от антенны.

В реальных условиях распространяющиеся радиоволны претерпевают большее затухание, чем существующее в свободном пространстве. Для учета этого затухания вводят множитель ослабления F(r)= Е/Есв, который характеризует отношение напряженности поля для реальных условий, к напряженности поля свободного пространства при равных расстояниях, одинаковых антеннах и подводимых к ним мощностях и т. д. С помощью множителя ослабления напряженность поля, создаваемая передающей антенной в реальных условиях на расстоянии r, может быть выражена как

Приемная антенна преобразует энергию электромагнитной волны в электрический сигнал. Количественно эту способность антенны характеризуют ее эффективной площадью Sэфф. Она соответствует той плошади фронта волны, из которой поглощается вся содержащаяся в ней энергия, С КНД эта площадь связана соотношением:

Изложенное здесь позволяет написать уравнение радиопередачи, которое связывает параметры аппаратуры связи (передатчика и приемника) и антенн и определяет уровень сигнала на трассе: при мощности передатчика Р1 мощность Р2 сигнала на входе приемника будет равна

Множитель в этом выражении, заключенный в скобки, определяет основные потери при распространении радиоволн (основные потери передачи). При этом предполагается, что антенна согласована с фидером, а фидер с телевизионным приемником и, кроме того, антенна согласована по поляризации с полем сигнала.

Рассмотрим подробнее выражение (11).

Этот конкретный пример показывает, что с увеличением частоты (уменьшением длины волны) телевизионных передач мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при прочих равных условиях, быстро уменьшается, т. е. условия приема ухудшаются. На стороне передачи эти неприятности стараются компенсировать увеличением произведения Р1У1. Но в реальных условиях множитель F(r) и КПД приемного фидера с ростом частоты уменьшаются, поэтому необходимость увеличения коэффициента усиления приемной антенны Y2 становится неизбежностью. Этот вывод влечет за собой еще один, заключающийся в том, что, как правило, для уверенного приема программ 21-39 телевизионных каналов нужно применять новые, более направленные антенны по сравнению с антеннами, применяемыми в диапазоне волн 1-5 каналов.

Стремясь получить устойчивый прием телепередач, радиолюбители вынуждены усложнять антенны, например, строить антенные решетки, т. е. объединяют несколько однотипных, зарекомендовавших себя на практике антенн (каждая из которых имеет свою пару точек питания) с общей системой питания и только одной (общей для всех) парой точек питания. При этом они нередко недооценивают важность этапа согласования при построении антенных решеток, связанного с относительно сложными измерениями. Сказанное проиллюстрируем таким конкретным примером.

Подобный эффект получается и при параллельном соединении трех элементов (рис. 1, в). Продолжая такие рассуждения, можно получить зависимость, которую иллюстрирует рис. 2.

Здесь эффективная площадь антенны прямо пропорциональна числу n излучателей в решетке, равно как и поглощаемая антенной мощность Р сумм. Мощность же Р пр подводимая к приемнику, с увеличением числа n асимптотически приближается к 4Рo. Этот пример показывает бесплодность попыток увеличить коэффициент усиления антенной решетки без учета согласования ее элементов с фидером. Трудности, связанные с согласованием, преодолевают либо применением специальных согласующих устройств, либо выбором специальных типов антенн. Например, в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн применяют, как правило, так называемые апертурные антенны, т. е. рупорные или параболические. Особенность таких антенн заключена в том, что они имеют простой, «небольших» размеров облучатель, и «большой», сравнительно сложный рефлектор. Большой рефлектор и обусловливает направленные свойства антенны, определяет ее КНД.

Выполнить в любительских услозиях антенны апертурного типа на диапазон ДЦВ не представляется возможным, так как они громоздки и сложны. Но некоторое подобие апертурной антенны сконструировать можно, положив в основу облучатель в виде известной зигзагообразной антенны (з-антенны). Полотно такой антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис. 3).

Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены относительно друг друга. З-антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которой непосредственно подключают фидер. Благодаря такой конструкции антенны ее проводники возбуждаются так (частный случай направления токов на проводниках антенны на рис. 3 показан стрелками), что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. В точках П-П проводники полотна антенны замкнуты между собой и здесь всегда имеется пучность тока. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора электрического поля Е на рис. 3 показана стрелками.

Диаграммы направленности з-антенны удовлетворяют диапазону частот с перекрытием fмакс/fмин =2-2,5. Ее КНД мало зависит от изменения угла а (альфа), так как с увеличением его уменьшение направленности антенны в плоскости Н компенсируется увеличением направленности в плоскости Е, и наоборот. Характеристика направленности з-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены проводники ее полотна.

В связи с тем, что в точках П-П нет разрыва проводников полотна антенны, то здесь имеются точки нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это обстоятельство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем.

Кабель прокладывают через точку нулевого потенциала П и по двум проводникам полотна антенны подводят к точкам ее питания (рис. 4). Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны, а центральный проводник — с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно кабель подвизать к проводам полотна антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.

Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.

Кривая 1, показанная на рис. 5, характеризует зависимость КБВ от

Пользуясь графиками рис. 5, можно построить з-антенну, имеющую максимально возможный КНД для данного типа полотна антенны. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля — трубки, пластины, уголки и т. п.

Рабочий диапазон з-антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера L путем образования дополнительной распределенной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные в длинах максимальной волны рабочего диапазона, уменьшить. Достигается это перемыканием ча

indrikgrad.ru

Варианты зигзагообразной антенны Харченко — RadioRadar

Антенны

Главная  Радиолюбителю  Антенны


В самом начале 60-х годов прошлого века нашим соотечественником Харченко К. П. была предложена простая плоская зигзагообразная (Z) антенна с хорошими характеристиками. Ниже рассмотрены её возможные модификации, в том числе варианты с настроенным активным рефлектором.

Авторское свидетельство № 138277 на изобретение под названием «Диапазонная направленная антенна» Константину Павловичу Харченко было выдано в 1961 г. (по его заявлению от 16 июня 1960 г.). В том же году были опубликованы материалы в журнале «Радио» для повторения радиолюбителями [1, 2]. И впоследствии в течение более 50 лет редакция неоднократно вспоминала эти публикации. Зигзагообразная (Z) антенна Харченко стала знаменательным событием в ряду лучших разработок. Она оказалась не критичной к материалам и размерам при изготовлении, имеет хорошее согласование с отходящим кабелем. В ней удачно сочетаются кратные элементы синфазной антенной решётки с одной точкой питания.

Несмотря на прекрасные электрические и эксплуатационные характеристики, организованного широкого использования зигзагообразных антенн не произошло. У нас в стране в то время уже массово применяли признанные во всём мире протяжённые и объёмные директорные антенны Уда-Яги (их ещё называют «волновой канал»), так как их
освоили в производстве промышленные предприятия. Они, как сейчас говорят, обеспечивали рынок. Однако простота изготовления зигзагообразных антенн и их притягательные характеристики при информационной поддержке журнала «Радио» и радиолюбительских связей сделали эту антенну доступной даже для неподготовленных пользователей.

В предисловии книги «УКВ антенны» [3], выпущенной в 1969 г., К. П. Харченко сообщил, что многие радиолюбители, используя зигзагообразные антенны, вели приём телевизионных передач в диапазоне МВ, в том числе от телецентров, удалённых на 80, 120, 200 и даже 300 км. И действительно, из истории техники того времени можно узнать, что в удалённых от телецентров местностях зигзагообразные антенны вытесняли антенны «волновой канал» и другие конструкции. Кроме этого, Z-антенны Харченко были также удостоены внимания военных, воспользовавшихся их положительными качествами в радиорелейной связи диапазона ДМВ.

В последние годы авторы провели широкое компьютерное моделирование Z-антенн, в том числе с использованием программы MMANA, предложенной в журнале «Радио». Конструктивное их исполнение показало хорошие результаты. Антенны адаптированы к поддиапазону IV эфирного телевещания на ДМВ. Именно на частотах 470…582 МГц наиболее широко ведётся аналоговое телевизионное вещание и развёртывается цифровое телевидение.

Наиболее распространённая [3] исходная зигзагообразная антенна, выполненная однопроводным полотном со стороной λср/4, изображена на рис.1,а. В указанном телевизионном диапазоне (с принятой для простоты средней частотой 525 МГц) она обладает диаграммами направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, представленными на рис. 2,а. Результаты соответствуют размещению антенны на высоте 15 м над уровнем земли. Коэффициент усиления антенны равен 10,9 дБи, а коэффициент стоячей волны — 2,4. Их изменение в поддиапазоне показано на рис. 3,а. Элевация, т. е. возвышение максимума диаграммы направленности над уровнем земли, равна 6°.

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.

Эффективность зигзагообразной антенны можно повысить за счёт улучшения направленности, применив экран-рефлектор [3], отстоящий от основного полотна на λср/4, как это изображено на рис. 1,б. Это приводит к увеличению коэффициента усиления до 14,6 дБи. Для сравнения аналогичные диаграммы и характеристики модернизированной конструкции представлены на рис. 2,б и 3,б.

Более поздней версией исходной зигзагообразной антенны можно назвать двойную треугольную зигзагообразную антенну, изображённую на рис.1,в. Она — одна из лучших Z-образных антенн [4], хотя и обладает немного худшими характеристиками, показанными на рис. 2,в и рис. 3,в. Однако снижение коэффициента усиления антенны всего на 1,4 дБи компенсируется на практике простотой и компактностью конструкции.

Стремление к дальнейшему совершенствованию классических вариантов антенны побудило обратиться к конструкциям других интервалов частот, особенно к использованию активного рефлектора. В сложных коротковолновых настроенных антеннах с линейными синфазными горизонтальными составляющими применяют идентичные активные рефлекторы, расположенные на λср/4 от основного полотна. Их подключают через фазирующие контуры, обеспечивающие в них опережающий сдвиг токов по фазе на 90о [5]. Прямой перенос такого способа на зигзагообразные антенны приводит лишь к ухудшению характеристик по сравнению с пассивным рефлектором.

Более интересным оказалось использование для классической антенны в качестве активного рефлектора двойной треугольной зигзагообразной антенны с удвоенными размерами плеч, как изображено на рис.1,г. Такое решение обеспечило увеличение коэффициента усиления антенны до 14,83 дБи, уменьшение уровня боковых лепестков, как показано на рис. 2,г, и значительное выравнивание и улучшение КСВ, что можно видеть на рис. 3,г.

За счёт дополнительной модернизации активного рефлектора, как представлено на рис. 1 ,д, можно ещё больше улучшить характеристики предложенного решения, как показано на рис. 2,д и 3,д. Особенно это касается увеличения коэффициента усиления и его выравнивания на верхних частотах интервала. Кроме того, антенна во всём поддиапазоне имеет КСВ менее двух. Самостоятельное изготовление инновационного образца не предполагает затруднений, так как его составляющие многократно были описаны раньше.

Литература

1. Харченко К. Зигзагообразная антенна. — Радио, 1961, № 3, с. 47, 48.

2. Харченко К. Антенна для дальнего приёма телевидения. — Радио, 1961, № 4, с. 28, 29, 32.

3. Харченко К. П. УКВ антенны. — М.: ДОСААФ, 1969, с. 77-96.

4. Сидоров И. Н. Идеальный телеприём в дачном доме, на садовом участке, далеко за городом. — С.-Пб.: Лениздат, 1998, с. 87-95.

5. Марков Г. Т. Антенны. — М.: Госэнерго-издат, 1960, с. 455-460.

Авторы: В. Милкин, Н. Калитёнков, В. Лебедев, А. Шульженко, г. Мурманск

Дата публикации: 02.12.2014

Мнения читателей
  • Юрий / 19.05.2017 — 16:00
    Антенна отличная. Я сам в 1990-е мелкосерийно выпускал классические зигзагообразные с рефлектором для раций и радиотелефонов диапазонов 300,400,900 МГц. КСВН для рабочей частоты можно настроить близко к 1. Статья интересная!

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Антенна Харченко своими руками: этапы проектирования

Обозрим истоки: биквадрат считают подвидом рамочных антенн, которые первым делом относятся к роду зигзагообразных. Первым антенну Харченко предложил Харченко К.П. В 1961 году для ловли телепередач. Доподлинно известно: на частоте 14 МГц, поставив биквадрат лугом, ярый энтузиаст сумел достать Америку. Неплохой результат. Полагаем, дело затрагивает рефракцию, плюс дифракция обыгрывает Землю. КВ диапазон, и ниже, используются благодаря способности волн преломляться, огибать препятствия, удается наладить общение на большом расстоянии. Давайте по порядку. Подробно посмотрим, как сделана антенна Харченко своими руками.

Антенна Харченко, «восьмерка», на которую сегодня ловят WiFi, сотовый 3G. При наружном монтаже защищайте изделие пластиковым корпусом.

Связь и антенны Харченко

Позже станет очевидным: устройство оригинальной антенны Харченко, мягко говоря, отличается от обозреваемого сегодня в сети. Не то чтобы любили, как говаривал Маяковский, копаться в доисторическом г…., но основы теории необходимо изучить, дабы избежать ошибок, знать особенности работы конструкции. Собираемся рассказать, как самостоятельно сделать антенну Харченко. Автор монографии избегает дачи указаний по выбору толщины проводов, говорит: снижение диаметра негативно влияет на диапазон. Самодельная антенна Харченко способна покрыть цифровое телевидение спектра 470 — 900 МГц. Характеристики устройства восхитительные, согласование не отличается великой сложностью. Расскажем, как сделать антенну Харченко, избегая углубляться в теорию. Рудокопам рекомендуем поштудировать оригинальное тематическое издание автора.

Длина провода биквадрата частоты 14 МГц составляет примерно 21 метр. Столько кабеля-полевки понадобится, чтобы сделать нехитрое приспособление. Запитывается устройство телевизионным коаксиальным проводом (волновым сопротивлением 75 Ом). Очевидцы уверены: настройка антенне Харченко не требуется. Последнее склонны авторы считать небольшим (гигантского размера) преувеличением. Вдумайтесь! Можете бороздить природный ландшафт, устлав спину двумя мотками провода:

  • моток полевки;
  • моток коаксиального телевизионного кабеля.

Потом разверните антенну, дальность действия которой просто восхитительна. Поляризация зависит от того, каким боком повернуть восьмерку. Расположим нехотя, как пишется значок циферки в учебниках арифметики – станем принимать телевидение, завалим набок, образуя бесконечность – ловиться начнет радиовещание. Поскольку полевка хорошо гнется, разгибается обратно: не нравится один канал, можем быстро сориентировать антенну на другой. Проблема опостылевшая: лишний провод, который излишен полезным нуждам, придется либо обрезать, либо смотать бухтой, разместить так, чтобы не создавалось помех приему. А сие не такая тривиальная задача, как кажется первому встречному:

  • положишь горизонтально – станет ловить телевидение;
  • протянешь до земли – станет принимать вертикальную поляризацию промежуточный провод;
  • повесишь на сук – ловиться будет вертикальная поляризация.

Каким боком ни поверни лишний кабель, как ни уложи, гарантирована помеха. Проверьте азимуты, постарайтесь найти, угол прихода вещания. Если направление единственное, обматываем проводом длинную палку, размещаем перпендикулярно линии взгляда на станцию, минимизируя до нуля паразитный эффект.

Проектирование антенны Харченко

Привыкли небось видеть на рисунках одно и то же. Вот как предлагается проектировать антенну Харченко (портал ВашТехник идет в ногу):

  1. Необходимо выяснить частоту волны, поляризацию. Антенна Харченко дружна линейной.
  2. Медная антенна образована двумя квадратами. Оба стоят на углах, одним соприкасаются. Для горизонтальной поляризации восьмерка стоит стоймя; вертикальной – ложится набок.
  3. Сторона квадрата находится формулой: длина волны, деленная на четыре.
  4. Можно представить конструкцию, если вообразить овал, стянутый по центру поперек большей стороны. Бока не соприкасаются, хотя находятся близко друг от друга.
  5. Кабель питания подводится к точкам сближения сторон. Нужно одно направление диаграммы блокировать — ставится плоский медный экран на удалении 0,175 длины рабочей волны, сажается на оплетку кабеля питания. Рефлектор изготавливают из металлической пластины. В былые времена использовали текстолитовые платы, покрытые медью.

Законченная краткая конструкция антенны Харченко. Детали обрастают проблемами: задачка укрепить излучатель. Для диапазона связи — растяжки проволочные; телевидения — часто используется древесный каркас, унизанный поперечинами (напоминающими крест), в диапазоне СВЧ владельцы модемов подпирают излучатель парой пластиковых стоек, пронизывающих экран. Что думает касательно концепций конструирования Харченко. Покорные рабы портала ВашТехник потрудились достать книжку авторства инженера, текст обрисовывает изобретение, гора интересного написана:

  1. Во-первых, при стороне квадрата четверть длины волны видим нижнюю частоту диапазона. Автор не осмыслил верхнюю, однако можем вычислить косвенно, пользуясь умело соображениями (ниже по тексту рисунок, описывающий конструкцию). Показано: рама состоит из трех проводников (больше одного). Индивидуальных размеров отрезы, высота среднего квадрата равняется 0,28 длины волны нижней частоты. Ничего сложного не видим умножить справочное значение на cos 45, узнать: размер стороны составляет 0,198 длины волны. По словам Харченко, на озвученной частоте сторона рамки составляет четверть длины волны. Делаем вывод: речь затрагивает больший квадрат, сторона меньшего ориентировочно — 0,14 длины волны. Продолжая аналогию, делим великое на малое, получаем: коэффициент диапазона равен 1,8. Харченко К.П. вскользь упоминает: диаграмма направленности сохраняется при отношении максимальной и минимальной частоты 2 – 2,5. Книга приводит рисунок антенны ловли вещания двух диапазонов 50 – 100 и 174 – 230 МГц. Можно, идя проторенной дорожкой, представить возможности, даваемые изделием с точки зрения перекрытия каналов. Вот почему при изготовлении антенны Харченко для WiFi по схеме, указанной выше, браться за основу должна именно самая нижняя используемая частота. Иначе часть сигнала выйдет за рабочий предел антенны. Факт прямо замалчивается, вывод следует из авторского изложения материала Харченко. Хотя тут же инженер говорит, что геометрические погрешности не важны, диапазон рабочий антенны весьма широкий.
  2. Упомянули ране: рамок три, расстояние между крайними (по перпендикулярному сечению проводов) составляет 0,033 от максимальной длины волны (минимальная частота). Полагаем, читатели сами посчитают размеры (и, быть может, найдут, что ошиблись чуть выше), но не в этом дело. Эти три рамки собираются на мачте, имеют диаграмму направленности, обладающую также вертикальной составляющей. Увеличением частоты снижает паразитный эффект. Рекомендовали почитать оригинал: выходит, при изготовлении антенны Харченко на фиксированную частоту, волна должна находиться именно в верхней части диапазона. Факт нигде толком не описано, автор утверждает, что по всему спектру уровень паразитной вертикальной составляющей ниже полезной на 26 дБ. 
  3. Добавим к этому, в верхней части диапазона образуется распределение токов, при котором антенна Харченко избежит согласования, тогда как на прочем отрезке потребуется трансформатор. Устройство можно сделать из отрезка 100-омного коаксиального кабеля длиною… и здесь автора понесло. В тексте указана цифра 0,052 максимальной длины волны, на рисунке — 0,139 той длины. Попробуйте так и сяк… Известно, что если для питания используется РК 1, трансформатор делают из РК 3. И наоборот, при питании РК 3 трансформатор делают из РК 1. На наш взгляд материал изложен неконструктивно… В первом случае изымаем изоляцию и оплетку РК 1 на отрезке длины трансформатора, заменяем озвученное хозяйство РК 3, из которого вытащена центральная жила. Во втором случае, наоборот — извлекаем жилу питающего кабеля РК 3 на длину трансформатора, заменяем жилой РК 1.

Геометрические размеры указали, перечислим вкупе:

  • Высота квадрата, стоящего на угле, — 0,28 максимальной длины волны, по среднему контуру из трех.
  • Расстояние между крайними рамками поперек направления проволоки – 0,033 максимальной длины волны.
  • Длина согласующей линии с волновым сопротивлением 100 Ом – 0,052 или 0,139 максимальной длины волны.

Что еще хотелось бы заметить по оригинальной конструкции… Чтобы не нарушать поле антенны Харченко, питающий кабель приходит снизу, вьется вдоль одного бока рамки, заходит в центр. Не идет жила по мачте! Современные конструкции подразумевают наличие экрана. Поэтому провод приходит откуда-то сзади, пробивает медный экран, подсоединяется в нужном месте к восьмерке. Вовсе необязательно, кстати, чтобы антенна состояла из квадратов. Характеристики устройства не сильно зависят от угла при вершине. Высота восьмерки (стоящей стоймя) выдерживаться должна. Поэтому, если угол меняется с 90 на 120 градусов, удлиняются стороны. Пропорционально. Можно посчитать конкретные значения.

Теперь читатели знают, как изготовлена антенна Харченко своими руками. И вот еще что. Доводилось видеть, бороздя сеть, конструкции, где излучатель изгибался вокруг экрана. Таким образом якобы расширяется основной лепесток диаграммы направленности. На практике в таком случае проще использовать патч. Вот площадки как раз можно направить в разные стороны.

vashtehnik.ru

Расчет зигзагообразных антенн Харченко для 3G модема 2100

Многие пользователи задаются вопросом. Какими способами (их я уже описывал в статье: 5 способов самодельных антенн) можно еще увеличить скорость интернета, для 3G модема? Есть еще один эффективный способ — это рамочная антенна Харченко, по отзывам он дает положительные результаты, по поводу его работы. И так вся работа займет не больше часа.


 

Собираем рамочную антенну Харченко для 3G-модема

Сама антенна представляет с собой два квадратных элемента, это видно на рис.  Не зря, я еще добавил в заголовке 2100. Который расчет антенны дает частоту 2100 Мгц. При длине волны ?=143 мм сторона квадрата составляет 53 мм. Разыскиваем толстый медный провод (3-4 мм) и изгибаем его как показано на рис.1.

 

Рис.1

Фишка здесь в том, что важно соблюсти размеры рамки. И кроме того нужно еще снизить внутреннее сопротивление антенны и делать не квадратные элементы, а ромбовидные с углом 120 градусов Рис.2.

 

Рис.2

Далее к антенне припаяем высоко частотный кабель. И потом всю эту конструкцию припаять к антенне. Здесь ожидается один момент! Оплетка у большинства недорогих кабелей не паяется оловом с канифолью Рис.3. Выход в использовании фидера, который накручивается кабель, к нему припаивается кусочек медного провода, а потом вся конструкция — к антенне Рис.3.

 

Рис.3

Для повышения эффективности антенны мы снабжаем ее рефлектором. Рефлектор — металлическая пластина (фольга), которую можно сделать из фольгированного текстолита Рис.4.

 

Рис.4

Между антенной и рефлектором расстояние должно состоять 36 мм. Здесь мы применим пластмассовый колпачок (из-под баллончика с дезодорантом). Весь  следующий творческий процесс можно рассмотреть на фотографиях Рис.5.

 

Рис.5

Мы фиксируем собранную конструкцию специальным термоклеем на Рис.6

 

Рис.6

Теперь мы лишь подключаем антенну к модему и настраиваем ее на сигнал максимального уровня. Наш модем не имеет разъема для внешней антенны, поэтому мы оборачиваем вокруг модема 4 витка центральной жилы Рис.7.

 

Рис.7

Вот в принципе и все. Возможно для лучшего результата вам придется попробовать и другие варианты антенн. Например можете рассмотреть еще 5 способов самодельных антенн для 3 g модемов, хоть как то увеличить скорость. У меня в данный момент в модеме стоит проволочная антенна. Не скажу что эффект хороший, но все таки  разница не большая есть. Возможно еще есть какие то способы, чтобы модем работал более быстрее, есть еще один способ, но это уже будет в другой отдельной статье. А что бы быть в курсе интересных событий и не пропустить, можете подписаться в RSS ленте, перейдя, нажав на красненький квадратик с полосками.



Предлагаю в качестве подарка скачать бесплатную книгу: причины зависаний на ПК, восстановление данных, компьютерная сеть через электропроводку и много других интересных фишек.
Еще больше интересных новостей, а главное общение, решений ваших проблем! Добавляйтесь в телеграм — https://t.me/mycompplus

Понравилась полезная статья? Подпишитесь на RSS и получайте больше нужной информации!

mycompplus.ru

4.5. ЗИГЗАГООБРАЗНЫЕ АНТЕННЫ


Если антенны типа «Волновой
канал» и рамочные узко полосные, то зигзагообразные антенны широкополосные
и могут работать в широком диапазоне частот. В пределах того диапазона частот,
на который рассчитана зигзагообразная антенна, она обладает сравнительно постоянными
параметрами, удовлетворительно согласуется с фидером, а ее коэффициент усиления
изменяется в небольшой степени. Еще одно из достоинств этих антенн — возможность
легкого изготовления в домашних условиях, так как зигзагообразные антенны могут
быть выполнены из подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна описана
в радиолюбительской литературе К. П. Харченко в журнале «Радио», 1961
г., № 3, а ее разновидности многократно публиковались в последующие годы. Одна
из простейших зигзагообразных антенн показана на рис. 4. 6. В качестве мачты
1 используется деревянный брусок сечением 60 х 60 мм, к которому крепятся под
углом 90° две рейки 2, выполненные из деревянных брусков сечением 40 х 40
мм. Рейки необходимо врезать в мачту заподлицо, а затем скрепить с пей болтами
с гайками. В верхней и нижней частях мачты к ней крепятся гвоздями или шурупами
две планки 3 из листовой меди, латуни или белой жести размерами 20 х 300 мм.
Еще четыре такие же планки устанавливаются на концах реек, но эти планки изолируют
от реек прокладками из гетинакса. К мачте посредине между рейками крепится пластина
4 из гетинакса размерами 80 х 300 мм, а к пей -две металлические пластинки 5
в форме сегментов радиусом 340 мм, хордой 300 мм и стрелой 35 мм. Ширина просвета
между пластинками в наиболее узкой части должна получиться равной 10 мм.

Полотно антенны выполняется
обмоточным, монтажным проводом или антенным канатиком произвольного диаметра,
который в точках изгиба припаивается к планкам 3 и пластинкам 5. Полотно образовано
тремя параллельными проводами с точками питания на пластинках 5. Верхняя и нижняя
планки при работе антенны оказываются в точках нулевого потенциала во всем диапазоне
принимаемых волн, что позволяет не изолировать их от мачты и обойтись без ССУ
при использовании в качестве фидера 75-омного коаксиального кабеля. Кабель проходит
по мачте вверх до нижней планки, затем прокладывается между проводами левой
части зигзага к точкам питания. Здесь оплетка кабеля припаивается к левой пластинке,
а центральная жила — к правой.

Размеры, показанные на
рис. 4. 6 без скобок, относятся к антенне, рассчитанной на прием телевизионного
сигнала в диапазоне с первого по пятый телевизионный канал (диапазоны I и II).
При этом согласование антенны с фидером характеризуется коэффициентом бегущей
волны в фидере, превышающим 0, 45, что соответствует передаче мощности сигнала
к телевизору не менее 85 %. Коэффициент усиления антенны по диапазону изменяется
в пределах 4, 3… 7, 9 дБ с максимумом вблизи 3-го частотного канала.

Такая же антенна может
быть выполнена для приема сигнала в диапазоне III (6-12-й каналы). Размеры такой
антенны показаны на рисунке в скобках. Длина планок берется равной 150 мм, изоляционная
пластина 4 -размерами 80 х 150 мм, а металлические пластины 5 в форме сегментов
радиусом 97 мм, хордой 150 мм и стрелой 35 мм. В связи с тем, что относительная
ширина этого диапазона меньше, согласование антенны с фидером получается лучше:
коэффициент бегущей волны в фидере превышает 0, 65 (к телевизору передается
более 96 % принятой антенной мощности сигнала). Коэффициент усиления антенны
изменяется по диапазону в пределах 4, 8… 6, 9 дБ.

Антенна таких же размеров
и с такими же характеристиками может быть получена, если вместо каждой из шести
металлических планок установить на мачте и рейках по три ролика от электропроводки.
При этом у каждой группы роликов провода полотна необходимо замкнуть между собой
припайкой проволочных перемычек. Наконец, полотно антенны можно выполнить из
металлической полосы шириной 120 мм (1-5-й каналы) или 70 мм (6-12-й каналы).
Размеры антенны остаются прежними. Полотно этой конструкции может быть образовано
из восьми полос, которые соединяются

по углам зигзага пайкой,
или одной длинной полосой, которая перегибается по углам зигзага. От реек полосы
по-прежнему изолируются.

Другой вариант зигзагообразной
антенны показан на рис. 4. 7. Антенна представляет собой металлическое кольцо
или деревянный обруч с проложенным по поверхности обруча проволочным кольцом.
Проволоку можно закрепить к поверхности деревянного обруча скобками. Кольцо
или


обруч крепят на деревянной
мачте. В центре кольца к мачте на изоляционном основании устанавливают две полукруглые
металлические пластины, выполненные из листовой меди, латуни или белой жести
радиусом 50 мм. Каждую пластину соединяют с кольцом пятью лучами, расположенными
под одинаковыми углами. Затем лучи соединяют между собой пятью перемычками,
расположенными также на одинаковом расстоянии одна от другой. Проволочное кольцо,
лучи и перемычки можно изготовить из антенного канатика или медного провода
диаметром 1, 5… 3, 0 мм. Все соединения нужно тщательно пропаять. Прокладка
и подключение кабеля, которое производится также без ССУ, показаны на том же
рисунке.

Кольцевая зигзагообразная
антенна указанных размеров способна принимать сигналы всех 12 каналов метрового
диапазона волн. Антенна удовлетворительно согласуется с 75-омным коаксиальным
кабелем: на каналах с третьего по двенадцатый согласование хорошее, на первом
и втором — несколько хуже. Коэффициент усиления антенны плавно нарастает при
увеличении номера канала примерно от 0, 5 дБ на первом канале до 11, 5 дБ на
двенадцатом. Такое изменение коэффициента усиления соответствует необходимости,
так как с уменьшением длины волны сигнала при постоянных напряженности поля
и коэффициенте усиления антенны напряжение сигнала на выходе
антенны должно пропорционально уменьшаться.

Рассмотренные конструкции
зигзагообразных антенн имеют два одинаковых лепестка диаграммы направленности
в горизонтальной плоскости, максимумы которых направлены перпендикулярно плоскости
полотна антенны. Таким образом, эти антенны принимают сигнал как спереди, так
и сзади, подобно одиночному полуволновому вибратору, что создает опасность приема
помех с заднего направления. Значительно улучшить работу зигзагообразной антенны
можно за счет ее усложнения добавлением рефлектора (рис. 4. 8). Рефлектор образован
горизонтальными металлическими трубками, прикрепленными к мачте, а полотно антенны
отодвинуто от плоскости рефлектора на некоторое расстояние А. В точках нулевого
потенциала в верхней и нижней частях полотно антенны металлическими стойками
крепят к мачте, которая также может быть металлической. В средней части такими
же двумя стойками к мачте крепят изоляционную пластину, на которой закреплены
углы полотна антенны в точках питания. Диаметр трубок рефлектора можно выбирать
произвольно, а их длина Р для антенны 1-5-го каналов должна составлять 3100
мм, для антенны 6-12-го каналов 890 мм, расстояние между полотном антенны и
плоскостью рефлектора А для 1-5-го каналов 600 мм, для 6-12-го каналов — 340
мм, расстояние между трубками рефлектора Б для антенны 1-5-го каналов должно
быть 290 мм, для антенны 6-12-го каналов 193 мм. Размеры полотна антенны такие
же, как на рис. 4. 6. Таким образом, рефлектор содержит 14 трубок. Размеры изоляционной
пластины выбирают произвольно. Кабель к этой антенне прокладывают следующим
образом: по мачте вверх, по нижней стойке, затем по левой части антенного полотна
до точек питания. Здесь оплетку припаивают к углу левой части полотна, а центральную
жилу — к углу правой части.

Диаграмма направленности
этой антенны имеет только один главный лепесток, а задний практически отсутствует.
Согласование антенны 1-5-го каналов с фидером получается не очень хорошим, так
как для его улучшения следовало бы увеличить расстояние А, но это конструктивно
сложно. У антенны 6-12-го каналов согласование значительно лучше. Коэффициент
усиления антенны l-5-ro каналов плавно нарастает от 7, 8 дБ на первом канале
до 14 дБ на пятом, а антенны 6-12-го каналов изменяются в меньших пределах от
7, 8 до 10 дБ.

Еще одна зигзагообразная
антенна показана на рис. 4. 9. Она также содержит рефлектор и обладает такими
же характеристиками, как и предыдущая, но рассчитана на вертикальную поляризацию
сигнала. Рефлектор этой антенны образован металлической рамой, закрепленной
на металлической мачте. К раме припаивают 15 вертикально натянутых проводов
диаметром 0, 8… 1, 2 мм. Для улучшения согласования антенны с фидером ее размеры
целесообразно выбирать конкретно для того частотного канала, сигнал которого
будет приниматься этой антенной. При выборе размеров антенны под конкретный
канал удается также получить больший коэффициент усиления антенны, чем при выполнении
широкополосной антенны. Это особенно важно для антенны вертикальной поляризации,
где напряженность поля обычно бывает меньше, чем при горизонтальной поляризации.
Размеры антенны, показанной на рис. 4. 9, приведены в табл. 4. 7.

Таблица
4.7 Размеры зигзазообразной антенны с рефлектором, мм


Если полотно антенны выполнено
из металлической трубки диаметром 8… 16 мм для 1-5-го каналов и 4…
8 мм для 6-12-го каналов, по данным К. П. Харченко коэффициент усиления антенны
составляет 9 дБ.

Сравнение зигзагообразных
антенн с рамочными позволяет сделать следующие выводы. Конструктивно зигзагообразные
антенны проще, легко могут быть изготовлены в домашних условиях из подручных
материалов и не нуждаются в согласующем устройстве. Основное достоинство зигзагообразных
антенн в том, что они могут быть выполнены широкополосными для использования
там, где возможен прием нескольких телевизионных программ. Однако рамочные антенны
имеют значительно меньшие габариты и при сравнимых размерах более эффективны.

www.radiomaster.net

Расчет Double Bi-Quad антенны — 3G-aerial

Рассчитаем антенну Double Bi-Quad или удвоенный зигзаг Харченко. Несмотря на то, что антенна имеет несколько меньшее усиление чем 4xQuados, ее изготовление проще и у каждого делающего антенну Харченко всегда возникнет желание добавить к ней два лишних квадрата. Помочь в этом и предназначен представленный ниже онлайн калькулятор. Расчет основан на 4NEC2-модели этой антенны, архив которой можно скачать с нашего сайта. В архиве несколько моделей для Wi-Fi и 3G диапазонов.  Double Bi-Quad для цифрового телевидения описан в отдельной статье.

 Расчетный коэффициент усиления антенны 12-13 dB, входное сопротивление — 50 Ом. Схематическое изображение антенны:

 

ВВЕСТИ ДАННЫЕ:


Исходный код Javascript:
Copyright ©2015 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн

Диаграмма направленности антенны сужена в вертикальной плоскости, но меньше чем у 4xQuados:

Антенна достаточно широкополосна. Из графика видно, что при КСВ<1.5 антенна работает во всем Wi-Fi диапазоне.

На 3G дела обстоят немного хуже. График КСВ для антенны, рассчитанной на центральную частоту 2100 Мгц изображен ниже:

Как видно из графика, при допустимом КСВ в нисходящем канале в восходящем мы имеем КСВ 3-5. Если менять центральную частоту (например 2000 МГц), то очевидно, что при уменьшении КСВ в одном канале он возрастает в другом. В итоге потери рассогласования сводят на нет дополнительное усиление антенны и в 3G вы можете и не заметить преимуществ этой антенны перед простой Bi-Quad.

Конструктивно антенна похожа на Bi-quad Маршалла. Рефлектор также имеет по бокам бортики, что позволяет уменьшить обратные и боковые лепестки и немного поднять усиление. Края двойной восьмерки крепятся к рефлектору через изоляционные стойки, например из полиэтилена или полистирола. Важно понимать, что в местах перекрещивания провода не должны соединяться. Чтобы обеспечить это один из проводов немного изгибается, либо на него в месте пересечения можно надеть кембрик.

Для владельцев смартфонов на операционной системе Андроид расчет антенны Double BiQuad доступен в мобильном приложении Canennator. Вы можете скачать его нажав на кнопку ниже или по QR-коду.

Не забудьте оставить отзыв о приложении.

3g-aerial.biz