Как рассчитать антенну диполь

Основные формулы для расчета антенн.

Вот некоторые формулы, наиболее часто используемые для расчета антенн. Встроенные калькуляторы облегчают радиолюбителям расчеты при проведении различных антенных экспериментов. Формулы взяты из различных источников и систематизированы для различных антенн.

1. основные формулы для диполей и полюсов

2. формулы для двойной квадратной антенны

3. формулы для антенны YAGI

4. Диаграмма согласования антенны YAGI

Длина L трубки схемы согласования
согласующего контура, см

Расстояние A, см

Макс.
Текущая емкость C, пф

Значения, приведенные в таблице, являются приблизительными значениями для согласующей цепи y-типа. Эти значения действительны только в том случае, если входной импеданс антенны составляет от 15 до 30 Ом, а коаксиальный кабель имеет импеданс 50. 70 Ом.

5 Дальность радиопередачи в пределах прямой видимости

Дальность радиосвязи в условиях прямой видимости и при нормальной атмосферной рефракции зависит от высоты антенн и определяется по приведенной ниже формуле:

Литература:
1. Билл Орр. Справочник по радио.
2. Билл Орр. Все о кубических квадратах.
3. К.Ротхаммель. Антенны.

Антенна — это радиоустройство, которое преобразует энергию радиоволн в электрический сигнал и наоборот. Антенны различают по типу, назначению, диапазону частот, диаграмме направленности и т.д. В этой статье мы рассмотрим конструкцию наиболее распространенных радиолюбительских антенн. Лучший усилитель — это антенна!
Опытные радиолюбители хорошо это знают и не жалеют ни времени, ни денег на модернизацию своих антенн. Однако трудно представить, сколько времени, усилий и денег потребовалось «горячим финским парням» из OH8X, чтобы построить такого «монстра». Три элемента для 160 м и четыре полноразмерных элемента для 80 м. А поскольку размеры элементов волнового канала равны половине длины волны, длина каждого из четырех элементов составляет сорок метров. И все это на высоте 100 м. Вес конструкции также впечатляет — почти 40 тонн.

Но не только в Финляндии есть горячие парни. Антенна RN6BN, которая является

Не менее впечатляет фазированная решетка из 65 пятнадцатиэлементных волновых каналов 144 МГц. Или антенна UN7L. Конечно, не «монстр», но такой, о котором большинство радиолюбителей могут только мечтать.

А для тех, кто является счастливым обладателем автомобиля и мечтает установить УКВ-антенну. Как говорится, просто, но со вкусом.

Все эти и подобные им антенны требуют кропотливой настройки, огромного количества денег и, прежде всего, большого опыта и знаний. Следует отметить, что простая, но отлаженная антенна, например, диполь, будет гораздо эффективнее многоэлементной, но ненастроенной антенны.Настроенная резонансная антенна, позволит вам слушать и вести радиосвязь с очень слабыми и удаленными станциями. Плохая антенна сведет на нет все ваши усилия по созданию или покупке трансивера
Теперь давайте рассмотрим антенны. Давайте начнем с самого простого и дойдем до самого высокого качества.

Антенна с косым лучом

Его ткань, представляет собой кусок медного провода, который одним концом крепится к дереву, фонарному столбу, крыше соседнего дома, а другой конец подключается к приемнику/трансиверу. Преимущества:- простая конструкция.

Недостатки:- недостаточный коэффициент усиления, высокая восприимчивость к городскому шуму, требуется согласование с приемопередатчиком/приемником. Для антенны можно использовать любой медный провод — одножильный, многожильный, изолированный или нет. Он может быть любой толщины, но не может разорваться под действием собственного веса, напряжения или ветра. Средняя площадь поперечного сечения 2,5 — 6 мм кв. Также подойдет не оплетенный военный телефонный провод. Антенна является многодиапазонной, но количество диапазонов, на которых она может использоваться, зависит от ее размера.
Длина антенной панели задается для самой низкочастотной полосы по формуле 300/2*f, где f — центральная частота полосы. Для диапазона 80 м, например, это 42,6 м. Антенна такого размера будет прилично работать на частотах 3,5, 7,0, 14,0, 21,0 и 28,0 мгц. Уменьшение размера вдвое даст то же самое, но без 3,5 мГц Очевидно, что размер является приблизительным, так как длина паутины зависит от окружающих предметов, высоты подвеса, наличия или отсутствия изоляции провода. Точные размеры могут быть получены только после точной настройки.
Помните, что провод антенны не должен быть привязан непосредственно к опорам. На конце крыла антенны следует установить несколько изоляторов. Идеальные изоляторы относятся к типу «грецкий орех»:

Назначение изоляторов должно быть понятно из их названия. Они изолируют электрическую сеть антенны от дерева, столбов и других конструкций, к которым вы будете крепить антенну. Если вы не можете найти ореховые изоляторы, можно сделать самодельные из любого прочного диэлектрического материала: — пластик, текстолит, оргстекло, трубки пвх и т.д.

Не используйте дерево или его производные (ДСП, ДВП и т.д.). На концах антенны должно быть 2-3 изолятора на расстоянии 30-50 см друг от друга. Как известно, полуволновой вибратор с торцевым питанием, представляющий собой резонансный (полуволновой) косой луч, имеет высокое сопротивление, и для его подключения к приемопередатчику или приемнику с низким входным сопротивлением необходимо согласующее устройство. О различных устройствах согласования будет рассказано в отдельной статье.

Дипольная антенна

Это более серьезная антенна, чем наклонный луч. Диполь — это два отрезка провода с коаксиальным кабелем, подключенным посередине к трансиверу.

Длина диполя равна L/2. То есть, для участка полосы 80 м длина равна 40 м. Или 20 м провода в каждом плече диполя. Для более точных расчетов мы используем формулы. Точная формула: Длина диполя = 468/F x 0,3048 , где F — частота в МГц центра диапазона, для которого вы изготавливаете диполь. Пример для диапазона 80 м: — Частота 3,65 МГц. 468/3,65 х 0,3048 = 39,08 м. Примечание — это общая длина диполя. Это означает, что длина каждой руки будет вдвое меньше, т.е. 19,54 м. Погрешность дипольных плеч должна быть минимальной, не более 2-3 см. Самое главное, чтобы руки были одинаковой длины. В интернете также есть онлайн-калькуляторы для расчета диполей и других антенн: http://dxportal.ru/raschet-antenn.html и т.д.

Для антенны нам понадобится та же медная проволока, что и для наклонного луча. Поперечное сечение составляет 2,5-6 кв.мм. Можно использовать изолированный провод, на низких частотах изоляция из поливинилхлорида приводит к незначительным потерям. Размещение диполя аналогично размещению наклонного луча. Однако высота подвески играет здесь более значительную роль.
Диполь, подвешенный низко, не будет работать! Для правильной работы диполь должен иметь высоту не менее L/4. То есть, для диапазона 80 м он должен быть не менее 17-20 м.
Если поблизости нет такой высоты, диполь можно установить на мачте так, чтобы он имел форму перевернутой буквы V.

Последний вариант называется «Inverted-V», который представляет собой перевернутую V-образную форму. Центр диполя должен находиться не ниже L/4, поэтому для 80-метрового диапазона 20 м. Но в реальной жизни также допустимо подвешивать центр диполя на небольшие мачты, деревья, высотой 11-17 м. Диполь на этой высоте будет работать, но заметно хуже.

Диполь соединен с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Это либо отечественный кабель серии РК-50, либо импортный серии RG и аналогичный. Длина кабеля не играет особой роли, но чем он длиннее, тем больше он будет ослаблять сигнал. То же самое относится и к толщине кабеля: чем тоньше кабель, тем больше затухание сигнала.
Обычная толщина кабеля для диполя (измеряется по внешнему диаметру) составляет 7-10 мм.

К сожалению, современный мир — это мир повседневных радиопомех — мощных, густых, свистящих, стрекочущих, рычащих, пульсирующих и прочих нехороших вещей. Причиной помех является наша современная жизнь: — Телевизоры, компьютеры, светодиодные и энергосберегающие лампочки, микроволновые печи, кондиционеры, Wi-Fi роутеры, компьютерные сети, стиральные машины и т.д. и т.п. Весь этот набор «жизненных» радиошумов создает адский шум в радиоэфире, который делает прием любительских радиостанций на низкочастотных диапазонах, порой, невозможным….. Поэтому нельзя подключить диполь, как это делали раньше, в советское время.

Теперь поподробнее. Стандартное кабельное соединение с диполем. Конечно, из-за несимметричного подключения коаксиального кабеля к симметричному диполю, его график направленности немного перекошен, но в SW это не так важно…..


Руки диполя прикручиваются к любой прочной диэлектрической пластине. Центральная жила кабеля припаивается к одному плечу, а оплетка кабеля — к другому.
Кабель не должен быть прикручен, только припаян. Это было стандартное соединение и хорошо работало в советские времена, когда не было помех в радиоволнах. Теперь для этого типа соединения есть только одно применение: — Вы живете в сельской местности или в лесу. Но это редкость, поэтому перейдем к современным вариантам подключения.

Соединение кабеля с диполем такое же, но перед пайкой мы надеваем на кабель 15-30 ферритовых колец. Самое главное, чтобы эти кольца находились как можно ближе к месту спайки кабеля.
Желательно использовать кольца с магнитной проницаемостью 1000НМ. Однако подойдет любое кольцо, которое вы сможете найти и которое подойдет к вашему кабелю. Можно использовать кольца от телевизоров и мониторов: когда кольца будут прикреплены к кабелю, сожмите их и с помощью фена зажмите, чтобы они плотно прилегали. Если у вас нет термоусадочной трубки, просто плотно обмотайте ее клейкой лентой.

Этот метод позволит несколько уменьшить шум наводки. Например, если у вас был уровень шума 8, он станет 7. Не много, конечно, но лучше, чем ничего. Идея этого метода заключается в том, что ферритовые кольца снижают уровень шума при приеме через сам кабель.

Вариант подключения для города, а также для маломощных передатчиков. Лучший вариант. Существует два способа подключения. 1. возьмите ферритовое кольцо с проницаемостью 1000HM, оберните его изолентой (чтобы не повредить кабель) и пропустите через него 6-8 витков кабеля. Затем мы припаиваем кабель к диполю обычным способом. У нас есть трансформатор. Также следует подключить его как можно ближе к точкам пайки диполя.

Если у вас нет большого ферритового кольца, через которое можно проложить толстый, жесткий коаксиальный кабель, то его придется припаять. Возьмите кольцо меньшего размера и намотайте на него 7-9 витков проволоки диаметром 2-4 мм. Необходимо использовать два провода одновременно и обернуть кольцо изолентой, чтобы предотвратить повреждение. Способ подключения показан на рисунке, т.е. плечи диполя подключаются к двум верхним проводам трансформатора, а центральная жила и оплетка кабеля — к двум нижним проводам.

Подключение кабеля к диполю таким образом убивает двух зайцев одним выстрелом: — он снижает уровень шума, который улавливает сам кабель, и согласовывает симметричный диполь с несимметричным кабелем. А это, в свою очередь, увеличивает шанс, что вас, со слабым передатчиком (1-5 Вт) — услышат.

Дипольная антенна — это хорошая антенна, которая имеет небольшую диаграмму направленности излучения, принимает и усиливает лучше, чем антенна с наклонным лучом. Диполь, особенно с возможностью 3-го подключения, идеально подходит для использования в кемпинге. Особенно если у вас трансивер с низкой выходной мощностью 1-5 Вт. Диполь также идеально подходит для городов и для начинающих радиолюбителей, поскольку его легко растянуть между крышами домов, он не имеет дорогостоящих деталей и не требует настройки,
конечно, если вы изначально правильно рассчитали его длину.

Дельта или треугольная антенна

Дельта — это лучшая низкочастотная КВ антенна, которую можно построить в городских условиях.

Эта антенна представляет собой треугольную рамку из медного провода, натянутую между крышами трех домов, с подключенным в щель одного из углов опускающимся кабелем. Антенна представляет собой замкнутый контур, поэтому внутренние помехи гасятся по фазе. Уровень шума Delta намного ниже, чем у Dipole. Для сравнения. Если с наклонным лучом — уровень шума составляет 9 баллов, .Диполь с прямым соединением — уровень шума составляет 8 баллов. Диполь с трансформаторным подключением — уровень шума 6,5 баллов.Треугольник — уровень шума 3-4 балла. Также Delta имеет более высокий коэффициент усиления, чем Dipol. Для работы на больших расстояниях (свыше 2000 км) один угол антенны необходимо поднять или, наоборот, опустить. Это означает, что плоскость треугольника должна находиться под углом к горизонту.

Треугольник сделан как есть из медной проволоки. Она натянута между крышами соседних домов. Длина провода треугольника рассчитывается по формуле: L (m )= 304,8/F (МГц).
Вы также можете воспользоваться онлайн-калькулятором на сайте: http://dxportal.ru/raschet-antenn.html Например, для 80-метровой полосы длина дельты должна составлять 83,42 м, т.е. 27,8 м с каждой стороны.
Высота подвеса должна быть не менее 15 м. Предпочтительно 25-35 м.

Вы не можете подключить 50-омный кабель непосредственно к треугольнику, поскольку волновое сопротивление треугольника составляет 160-210 Ом. Он должен быть согласован с кабелем. Для этого создаются согласующие трансформаторы. Их также называют балунами. Нам нужен балун 1:4. Балун можно сделать правильно и качественно только с помощью приборов, измеряющих параметры антенны. Поэтому мы не будем описывать, как его сделать. Для начинающих радиолюбителей единственный выход — либо купить балун, либо обратиться к более опытным соседям-любителям или, например, в местный радиоклуб и попросить их о помощи.

В заключение еще раз отметим, что антенна является самым важным элементом в жизни радиолюбителя. С хорошей антенной вас будет отлично слышно, даже если у вас самодельный трансивер с выходной мощностью 1 — 5 Вт. Причем, можно купить японский трансивер за 2 — 3 тысячи у.е. и сделать плохую антенну и в результате — вас никто не услышит. Да, и еще один совет: — если вы не знаете, какое расстояние между вашими домами — посмотрите на Яндекс-картах, там есть функция линейки + карты обновлены в 2015 году.
Вы можете использовать их для расчета антенны.

Также. Вот мнение об антенне Delta известного радиолюбителя RZ9CJ

За многие годы работы с антеннами я перепробовал большинство существующих антенн. Когда я сделал и попытался работать с вертикалом Delta после всех этих антенн, я понял — сколько времени и усилий я потратил на все эти антенны — напрасно. Единственной ненаправленной антенной, с которой было действительно приятно работать, была Delta с вертикальной поляризацией. Мне это так понравилось, что я сделал 4 антенны для 10, 15, 20 и 40 м. Я планирую сделать одну для 80 м. Кстати — почти все эти антенны сразу после постройки *попадали* более-менее на КСВ. Все мачты на высоте 8 метров. Трубы 4м — от ближайшего ЖЭКа Над трубами — бамбуковые шесты по два пучка до верха. О, они ломаются, дьяволы. Я заменил их уже пять раз. Лучше связывать их в пучки по 3 штуки — так они будут толще, но и прослужат дольше. Они не дорогие, поэтому являются бюджетным вариантом лучшей ненаправленной антенны. По сравнению с диполем они — небо и земля. Действительно *проникающие* скопления — то, что я не мог сделать на диполь. Кабель 50 Ом подключается в точке подачи к антенной сети. Горизонтальный кабель должен быть не менее 0,05 м (спасибо VE3KF), поэтому для диапазона 40 м он составляет 2 м. RZ9CJ

Вот и все, удачи в создании эффективной и малошумящей антенны!
73!

Однажды вечером, желая рассчитать, пройдет ли Inv V на 80 м в мой маленький сад, не найдя калькулятора в обычном месте на полке слева, я набрал в поисковике «онлайн-калькулятор». И каково же было мое удивление, когда в строке 38 я увидел «онлайн калькулятор проволочных антенн»! Ну, я уже перевел английскую версию, и она была немного другой 🙂 Но это ничего не изменило. Я, конечно, сходил туда, думаю, многие уже побывали на этом сайте, но для меня это было откровением. Я, как человек, который знает, как это сделать, немедленно «украл» его на свою локальную машину. Кстати, это не снижает производительность данного калькулятора, если только вы не спите плохо из-за угрызений совести по поводу нарушения авторских прав. Но поскольку там есть обычная арифметика и физика, «загруженные» в скрипт для запуска на клиент-серверной основе, думаю, что после моей переделки и ссылки на первоисточник идеи, даже к моей стороне не может быть претензий. Особенно для использования на локальной машине. Короче говоря, вот источник http://www.ccdxc.org/ant_calc.htm, а вот моя версия, более простая и в метрической системе. Комментарии также творчески переработаны в стиле моего сайта 🙂

Калькулятор проволочной антенны для радиолюбителей не является изобретением и не избавит вас от необходимости измерять рассчитанные метры в проволоке, где погрешность может быть гораздо больше, чем в калькуляторе 🙂 Тем не менее, расчет длины для центра диапазона выполнен с более чем достаточной точностью. При этом учитываются не только размеры горизонтальной плоскости, но и длины косых лучей и их проекция на землю (поместится ли она в моем саду или нет :-)). Попутно даются пояснения, чтобы помочь нерадиолюбителям лучше понять физику антенн. Рассчитанные частоты находятся в диапазоне от 1,8 до 30 мгц.

Простая формула для полуволновых дипольных и инвертированных Vee антенн, питаемых от центрального плеча, такова: 142,65 ÷ частота (мгц) = длина (метры) . Не забывайте о емкостном «концевом эффекте» (коэффициент укорочения), коррекция которого уже включена в формулу. А также антенна Inverted Vee будет короче на 2-5 % в зависимости от угла между уровнем и плечами антенны.

Стандартный полуволновой дипольИнвертированный Vee полуволновой диполь

Импеданс полуволнового диполя составляет почти 76 Ом, что позволяет питать его напрямую кабелем 75 Ом. При использовании кабеля 50 Ом необходимо использовать либо тюнер, либо трансформатор (желательно с балуном). Перевернутое V, где концы (пучности напряжения) находятся гораздо ближе к земле, а сопротивление ближе к 50 Ом, поэтому такие антенны можно запитывать напрямую кабелем 50 Ом. Балун по-прежнему крайне желателен.

Упрощенная формула для расчета длины волны выглядит следующим образом: 306,3 ÷ частота (МГц) = длина (в метрах).

Полная квадратная рамкаПолностью треугольная рама

Размеры волновых рамок явно больше, чем у полуволновых дипольных антенн. Но уровни сигналов от них также больше, а уровень локальных электрических помех меньше. Отсюда два замечания.
1 Я должен сказать, что волновое сопротивление волновой петли (треугольной или квадратной, это уже не имеет значения) находится в пределах 100-120 Ом. К сожалению, я встречал людей, желающих заменить коаксиальный кабель 100 Ом на аналогичный по длине 75 Ом. Не делайте этого 🙂 Продолжайте читать, и вы всегда найдете решение. Если вы прочитаете литературу, то увидите, что можно поставлять рамки как для горизонтальной (нижней), так и для вертикальной (боковой) поляризации. Можно получить небольшое преимущество для НЧ диапазонов.
2. если вам не удалось расположить антенну LOOP на нужной высоте, не расстраивайтесь: у каждого облака есть своя серебряная сторона. Усиление 1-3 дБ в том направлении, в котором наклонена ваша дельта. И, наконец, шутка от авторов «…. даже вшитая антенна лучше, чем никакая!». Согласен на 100% 🙂

У вас нет разрешения на публикацию комментариев У вас нет достаточного разрешения на публикацию комментариев

Оцените статью
Добавить комментарий