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.
Антенна «двойной квадрат»
Антенна «двойной квадрат» обеспечивает усиление сигнала при работе с дальними корреспондентами до 10 дБ (в десять раз по мощности), хотя ширина её диаграммы направленности в горизонтальной плоскости немного больше, чем у трёхэлементной антенны «волновой канал».
Это объясняется более узкой и расположенной под малым углом к горизонту диаграммой направленности в вертикальной плоскости.
Эту антенну не обязательно поднимать слишком высоко — оптимальная высота её центра над подстилающей поверхностью 0,5-0,75 λ. Ослабление вне главного лепестка диаграммы направленности у этой антенны немного хуже, чем у трёхэлементного «волнового канала», и составляет 15-20 дБ (2,5-3,5 балла громкости).
Рис. 1. Антенна «двойной квадрат»
Антенна «двойной квадрат» состоит из двух элементов — активного и рефлектора (рис. 1).
Оба элемента выполняются из медного канатика диаметром 3-4 мм.
Снизу в разрыв активного элемента подключен коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, а в разрыв рефлектора — открытая двухпроводная линия (практически являющийся продолжением рамки рефлектора) с расстоянием между проводами 150-200 мм и скользящей по ней регулировочной перемычкой.
Распорки, на которые натянуты элементы антенны, лучше всего сделать из изоляционного материала (в идеале — фиберглас, но можно применить и бамбук, сосновые планки). Удовлетворительные результаты дают распорки, изготовленные из дюралевых труб с изоляторами на концах. В этом случае вертикальные распорки выполняются из цельных труб, а горизонтальные — разделены изоляционными вставками (стеклотекстолит, фторопласт, армированный стальным стержнем, и т. п.), так чтобы каждая из четырёх горизонтальных распорок (по две у активного элемента и рефлектора) состояли из трёх примерно равных изолированных частей.
Рекомендуемые размеры антенны приведены в табл.
Регулировка (настройка) антенны «двойной квадрат» заключается в изменении длины линии, настраивающей рефлектор. Для этого антенну необходимо развернуть рефлектором на источник мощного сигнала с горизонтальной поляризацией, расстояние от которого до антенны не менее 10 λ.
Подключив к выходу кабеля трансивер, работающий в режиме приёма, надо отрегулировать положение перемычки по минимуму показаний S-метра. После этого необходимо проверить КСВ в кабеле: его значение не должно быть хуже 2 с минимумом вблизи центра диапазона.
Если этот минимум сильно смещён, придётся изменить общую длину активного элемента и повторить настройку рефлектора.
P.S. Отзывы об антенне только хорошие — эффект пробивной антенны, при проведении DX QSO, отмечался постоянно, чем радовал обладателя антенны «двойной квадрат» многие годы.
Из книги UA1FA
Вверх 73!
Антенны
Одной из лучших направленных антенн является антенна типа «Двойной квадрат«, которую справедливо окрестили «королевой DX» . Как все «проволочные» антенны, она проста в изготовлении своими силами и не требует дорогостоящих материалов. Ниже описывается опыт изготовления антенн «Двойной квадрат» Си-Би диапазона в домашних условиях. При ее расчете использовались сведения, почерпнутые из книги К.Ротхаммеля «Антенны«, широко известной радиолюбителям. Технические характеристики:
— коэффициент усиления по отношению к антенне типа «GP» длиной 5/8 λ — 8-9 дБ, — полоса частот (по уровню КСВ =1,6) — от 26,600 до 27,900 МГц, — поляризация — вертикальная, — отношение усиления в направлениях вперед-назад — более 20 д6. Сравнение характеристик антенны GP 5/8 λ и описываемой антенны проводилось при связи на расстоянии 50 км, т.е. при малых углах излучения по отношению к горизонту, что наиболее важно для проведения дальних связей поверхностной волной. Конструкция антенны показана на
рис.1
. Траверса длиной 220 см изготовлена из двух стальных труб диаметром 30 и 24 мм с толщиной стенок 3 мм. Одна труба вдвигается в другую для удобства транспортировки. В собранном виде трубы траверсы скрепляются сквозными болтами. На концах траверсы приварены крестовины из отрезков двухдюймовой трубы. Для крепления к мачте в середине траверсы приваривается стальной стакан диаметром 60 мм длиной 25 см. Распорки антенны (8 шт.) длиной 190 см изготавливались из круглых палок из орешника. На концы распорок туго насажены отрезки пластмассовой трубки длиной 10 см с отверстиями на концах, через которые пропускается канатик. Сами распорки закрепляются в крестовинах с помощью зажимных винтов. Использовался канатик, изготовленный из оплетки кабеля, диаметром около 3 мм.
Рис.1 Длина канатика вибратора (включая шлейф)- 11 м 2 см. Длина канатика рефлектора (включая шлейф)- 11 м 30 см. Рекомендуется предусмотреть некоторый запас длины канатика, который можно будет удалить после настройки антенны. Кабель питания 50 Ом подключается к середине боковой стороны вибратора. Расстояние между точками подключения центральной жилы и оплетки кабеля равнялось 7 см. Конструктивно узел запитки вибратора выполнялся в виде пластмассовой коробочки, заполненной герметиком для защиты места заделки кабеля от осадков. От вибратора кабель идет горизонтально до крестовины, затем вдоль траверсы до мачты и далее вдоль мачты вниз. Настроечные шлейфы имеют длины: у вибратора — 10 см, у рефлектора — 50 см. Перемычки при настройке присоединялись накруткой, а после окончания настройки пропаивались. Настройку начинают с вибратора. Регулируя длину шлейфа, добиваются минимума КСВ на средней частоте диапазона. Длину шлейфа рефлектора настраивают, добиваясь максимального усиления антенны. Для этого любой генератор располагают как можно дальше перед антенной ( не ближе 20 м), на выход кабеля подключают приемник со стрелочным S-метром и добиваются максимума показаний. Есть положительный опыт построения антенн этого типа на основе несущей конструкции, выполненной целиком из дерева. Это существенно снижает ее вес, что облегчает ее подъем на мачту, кроме того, более легкую антенну легче сделать вращающейся. При изготовлении конструкции из дерева следует принять меры для защиты ее от атмосферных воздействий. Несущую траверсу и крестовины рекомендуется промазать горячей олифой или лаком для пола. Некоторые радиолюбители обматывают всю деревянную конструкцию бинтом, пропитанным нитролаком или нитрокраской. Это несколько утяжеляет конструкцию, но делает ее более долговечной. При этом можно использовать обычные сосновые рейки. Данная антенна, как, впрочем, и все антенны, является «игрушкой ветра», поэтому все винтовые соединения нужно выполнять с использованием пружинных шайб, чтобы избежать их разбалтывания. Все резьбовые соединения нужно защитить от коррозии оконной замазкой или пластилином. Конструкция антенны показана на рис.2
. На
рис.3
показаны конструкции узлов крепления траверсы к мачте и опор к траверсе.
Рис.2 Рис.3
Пластины можно изготовить из дюралюминия, текстолита, фанеры, т.е. любых материалов, обеспечивающих необходимую механическую прочность. Проволока, из которой изготавливаются вибратор и директор, может быть медной, диаметром 1,0 — 2,0 мм. Еще лучше использовать антенный канатик. Для крепления вибраторов на опорах можно использовать фарфоровые ролики-изоляторы, которые шурупами закрепляются на рейках опор.
Вибратор и рефлектор антенны настраиваются шлейфами, поэтому нужно предусмотреть возможность крепления шлейфов на опорах, например так, как показано на рис.4
.
Рис.4
Для 20 канала сетки С, т.е. для частоты 27,200 МГц длина провода вибратора равна 11,1 м. Одна сторона квадрата равна 2,77 м. Длина одной опоры вибратора получается равной 1,96 м. Длина траверсы должна составлять 0,2 λ, что дает размер 2,22 м. Длина провода рефлектора должна быть несколько больше, что обеспечивается выбором длины шлейфа при настройке. Длину настроечных шлейфов рекомендуется выбрать в пределах 0,7 — 0,8 м, а расстояние между проводами шлейфов — равным 5-15 см.
Рис.5
На
рис.5
приведена электрическая схема антенны. Описанная антенна имеет вертикальную поляризацию, ее ожидаемое усиление составляет 8-11 дБ. Для получения расчетной диаграммы направленности точка питания антенны должна быть расположена на высоте большей или равной половине длины волны (т.е. 5,5 м) от земли. Для получения горизонтальной поляризации необходимо запитать «
квадрат» не с боковой, а с нижней или верхней вершины. Все остальные размеры при этом сохраняются. В этом случае даже близко расположенные вертикальные металлические мачты не будут сильно искажать ее диаграмму. Если есть возможность натянуть в направлении корреспондента горизонтальный капроновый шнур на высоте более 6 м, «двойной квадрат» можно сделать и без распорок, подвесив вершины рамок к шнуру и растянув проводники рамок капроновыми шнурами или рыболовной леской.
Наверх
