Антенна на 2 метра своими руками

Простая антенна для 2 м и 70 см диапазонов

Портативная антенна из коаксиального кабеля для 145МГц и 435МГц

Радиолюбители, работающие на двух УКВ-диапазонах (145МГц и 435МГц) знают как удобно использовать двух-диапазонную антенну. Одну из таких антенн нидерландского радиолюбителя Франка Бремера (PA0FBK), разработанной специально для 2 м и 70 см диапазонов мы сегодня рассмотрим. Она полностью изготовлена из коаксиального кабеля RG58 и является переносной, что иногда очень удобно.

Антенна представляет собой запитываемый с конца 1/2 волновый диполь для диапазона 2 м и 3/2 волновый диполь для диапазона 70 см.

Описание изготовления антенны

Она выполнена из одного отрезка коаксиального кабеля RG58. В частях «A» и «C» (каждая длиной 360 мм) были удалены внешняя оболочка и экран, в частях «B» (230 мм) и «D» (288 мм) — все оставлено. В верхнем конце части «E» (35 мм) внутренний проводник и экран соединены. Части «D» и «E» внизу соединяются с разъемом BNC или другим, подходящим для вашей радиостанции.

Работа антенны

Эта антенна работает следующим образом: части «A», «B» и «C» вместе являются полуволновым излучателем на 2 м. Часть «B» резонируют на 70 см и ведет себя, как коаксиальная связь между «A» и «C», которые являются половинами волнового излучателя на 70 см.

Для оптимальной адаптации к 50 Омам есть трансформатор — части «D» и «E». Длины «D» и «E» важны, изменяя их, можете улучшить SWR, в случае необходимости.

Эта антенна столь же хороша, как и «J» антенна и имеет то преимущество, что работает и на 2 м и на 70 см.

Я выбрал эту антенну потому, что её легко сложить в сумку и использовать при работе в командировках.
В гостинице, закрепив эту антенну на карнизе в комнате на втором этаже, я проводил постоянные сеансы радиосвязи портативной радиостанцией на расстояние 75 км. У моего корреспондента использовалась антенна GP на крыше пятиэтажного дома.

Длину отрезка E (короткозамкнутого) нужно взять на несколько сантиметров больше и закорачивая оплётку с центральной жилой иголкой, настроить антенну на минимальный КСВ.

От антенны до радиостанции я использовал кусок коаксиального кабеля RG58, около метра длиной, с четвертьволновым отсекающим стаканом для 435 МГц, выполненным из оплётки коаксиального кабеля. Место соединения оплёток я не паял, а выполнил бандаж из «кроссировки», предварительно сняв изоляцию и обмотал всё изолентой.

Справка. Коаксиальный стакан.

Самый эффективный на УКВ способ отсечки тока — 1/4 волновый стакан, который известен всем по картинкам в букварях антенн в виде трубы длиной 0,24 λ и диаметром втрое больше диаметра кабеля, нижний край которой имеет дно, соединенное с оплеткой кабеля. Его обычно называют симметрирующим, но дело не в терминах. Его сопротивление ВЧ току около 5000 Ом, но для антенн ВК в таком исполнении он слишком громоздок. Более технологичное, без затратное и не требующее настройки устройство для отсечки тока можно выполнить в виде стакана из оплетки от более толстого кабеля, плотно лежащего на внешней оболочке кабеля.

Длина стакана зависит от диэлектр. проницаемости оболочки кабеля и равна 1/4 λ х К укор. Для полиэтиленовой (ПЭ) оболочки кабеля К укор 0,667, для поливинилхлоридной (ПВХ) — около 0,59.
Сопротивление z стакана можно рассчитать по формуле: z = ρ / tha L , где ρ — волновое сопротивление коаксиальной линии, образованной оплеткой кабеля и стаканом, а — затухание в неперах на 1 метр (1 непер = 8,686 дб),tha — гиперболическая функция а, L — длина стакана в м. Если учесть,что при затухании меньше 0,21 непера(2 дб/м) tha и а практически равны, а нп заменить на дб, получится z = 9ρ /a L , где а — затухание в привычных дб/метр. Стакан работает с высоким КСВ в нем. При этом потери в нем будут примерно втрое больше, чем расчитанные при КСВ 1,0 и формулу z стакана можно записать так: z = 3ρ /a L , где а — потери в дб/м, рассчитаные для коаксиала стакана при КСВ 1,0 в нем.

Длина стакана на кабеле с ПЭ оболочкой для 145 мгц 345 мм, для 435 мгц 114 мм, z стакана 1500 Ом.
На частотах ±2% от частоты резонанса (142 и 148 МГц; 426 и 444 МГц) он снижается вдвое.
Стакан может работать и на частотах, где его длина составляет 3/4λ, 5/4λ и т.д.,
но его z и соответственно эффективность отсечки тока будут падать примерно в V¯3, V¯5 и т. д.
Иными словами, стакан длиной 345 мм на ПЭ оболочке будет достаточно эффективен и на 435 МГц

Мне встречалось описание этой антенны, где на кабеле снижение на расстоянии 195 мм от разъёма для подключения антенны изготавливался ВЧ-дроссель из 6-ти витков кабеля на каркасе диаметром 20 мм.

Антены GP 1/4, 1/2, 5/8 своими руками

В Си-Би диапазоне наибольшее распространение получили антенны с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что Си-Би радиостанции широко используются для связи с подвижными объектами, а на автомобиле весьма сложно разместить эффективную антенну горизонтальной поляризации. По той же причине в качестве базовых выбираются антенны с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, одинаково хорошо работающие в любом направлении.

GP с длиной l/4

Наиболее широкое применение в этой группе получили антенны типа «Ground Plane» или сокращенно — «GP», показанные на рис. 10.2.

Антенна имеет штыревую конструкцию, удобную для размещения как на крыше здания, так и на автомобиле. Она проста и, в то же время, достаточно эффективна. Длина штырей (l/4) для работы в диапазоне 27 МГц зависит от диаметра трубок и указана в табл.1

Таблица 1. Длина элементов антенны GP

Для нормальной работы антенны она снабжается тремя противовесами, которые можно выполнить из трубки или антенного канатика. Длина противовесов выбирается равной, или на 2,5% больше 2/4l. Для Си-Би диапазона можно принять ее равной 275 см. Входное сопротивление антенны зависит от угла между противовесами и мачтой: чем меньше этот угол (противовесы прижаты к мачте), тем больше сопротивление. Для получения входного сопротивления 50 Ом угол выбирается равным 30-45 градусов. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет максимум под углом 30 градусов к горизонту. Усиление антенны примерно равно усилению вертикального полуволнового диполя. Наилучшая работа обеспечивается при высоте мачты около 6 м.

Эта антенна наиболее широкополосна из всех вариантов GP. Если после установки минимум КСВ антенны оказывается несколько выше или ниже частоты 20 канала сетки С, длину штыря необходимо соответственно увеличить или уменьшить. После настройки антенны в резонанс минимума КСВ на средней частоте добиваются изменением угла установки противовесов.

Недостатком данной конструкции является отсутствие соединения штыря с мачтой, что требует дополнительных мер по грозозащите и защите от статического электричества. Наиболее простым способом защиты является использование короткозамкнутого шлейфа из кабеля длиной l/4, подключенного к фидеру с помощью тройника. Шлейф обеспечивает соединение центральной жилы фидера с заземленной оплеткой по постоянному току и не влияет на согласование антенны. Схема подключения шлейфа приведена на рис.3

Длина шлейфа рассчитывается с учетом коэффициента укорочения используемого кабеля и составляет около 2 м.

GP с длиной l/2

На рис. 10.4 приведена конструкция полуволновой антенны GP длиной l/2. По сравнению с вышеописанной антенной она имеет вдвое большую длину штыря, что предъявляет повышенные требования к обеспечению ветровой прочности конструкции. Антенна не нуждается в противовесах, роль которых выполняет мачта, а ее диаграмма направленности в вертикальной плоскости сильнее прижата к горизонту, что улучшает условия радиообмена с удаленными корреспондентами. Поскольку антенна имеет высокое входное сопротивление, кабель подключается к ней через согласующий высокочастотный трансформатор. Основание штыря соединяется с заземленной мачтой через согласующий трансформатор, что автоматически решает проблемы грозозащиты и статики. Усиление антенны по сравнению с полуволновым диполем составляет около 4 дБ.

Типовые данные согласующего трансформатора:

Диаметр каркаса — 30мм
Диаметр провода — (ПЭВ-2) 1мм
Число витков — 6
Отвод от 1.5 — витка
считая от (холодного) заземленного
вывода катушки
Кабель подключается центральной
жилой к отводу.
Полотно антенны подключается к «горячему»
выводу катушки.

GP с длиной 5/8l

Наиболее эффективной для дальних связей является GP длиной 5/8l. Ее конструкция показана на рис. 10.5. Она несколько длиннее полуволновой антенны, а кабель фидера подключается к согласующей индуктивности, расположенной в основании вибратора. Этот тип антенны требует использования не менее трех противовесов длиной (0,1-0,2)l, расположенных в горизонтальной плоскости. Антенны этого типа узкополоснее полуволновых, в связи с чем они требуют более тщательной настройки. Настройку на средней частоте обеспечивают как изменением длины штыря, так и регулировкой величины согласующей индуктивности. Нужное входное сопротивление достигается выбором точки подключения кабеля к согласующей катушке. Усиление этой антенны составляет 5-6 дБ, максимум диаграммы направленности расположен под углом 15 градусов к горизонту. Штырь этой конструкции также заземлен на мачту через согласующую катушку. Примерные данные согласующей катушки для волнового сопротивления кабеля 50 Ом:

диаметр каркаса — 18 мм,
диаметр провода — 1,5 мм,
число витков — 22,
шаг намотки -2,5 мм,
отвод — от 9-го витка,
считая от заземленного конца катушки.

Установка антенны на крыше может сильно влиять на ее характеристики. Общими рекомендациями являются следующие:

• основание антенны желательно располагать не ниже 3 м от плоскости крыши;
• вблизи от антенны не должно быть металлических предметов и конструкций (например телевизионных антенн, проводов и т. п.);
• устанавливать антенну желательно как можно выше;
• для нормальной работы станции ближайшая базовая Си-Би антенна не должна быть расположена ближе 200 м.

Эффективность работы антенны на передачу тем выше, чем меньше омические потери в ее элементах. Поэтому наилучшим материалом для элементов антенн являются медные трубки, однако приемлемым компромиссом можно считать применение алюминиевых (дюралевых) трубок (из-за высокого удельного веса и низкой прочности меди).

При необходимости расширения полосы частот диаметр трубок увеличивают, или используют трубки с ребристой наружной поверхностью. Поскольку ток, протекающий по штырю антенны, уменьшается к ее верхнему концу, диаметр верхней части штыря можно уменьшить без ухудшения ее параметров. Одним из наиболее простых средств расширения полосы частот длинных штыревых антенн является применение втулки с четырьмя усами длиной около 100 мм и диаметром 4-5 мм, закрепляемой в верхней части штыря (рис. 10.6). При этом резонансная частота антенны понижается и длину штыря придется несколько уменьшить. При работе антенны на передачу по ней протекают довольно большие токи, поэтому необходимо обеспечить очень хорошее соединение всех элементов между собой и позаботиться об их защите от коррозии.

В настоящее время в продаже имеются Си-Би антенны заводского изготовления (рис.10.7) как отечественные, так и импортные, легкие, изящно выполненные. Как свидетельствует опыт их эксплуатации, в соединениях элементов, которые осуществляются самонарезающими шурупами, под действием ветра достаточно быстро теряется электрический контакт. Более надежной является конструкция штырей со стяжными хомутами. Практически все варианты промышленных антенн требуют дополнительной герметизации, предотвращающей попадание воды внутрь трубок, на согласующие трансформаторы, катушки и заделку кабеля, что приводит к необратимым последствиям.

Рис. 10.8 Антенна GP без мачты

Если на крыше Вашего дома есть достаточно высокая лифтовая будка, телевизионная антенна или пристройка высотой больше 5 метров, то антенну GP можно установить, используя капроновый трос-растяжку (рис. 10.8) без мачты. Кроме капронового шнура и кабеля РК-50 потребуется еще 4 изолятора любого типа. Конец кабеля длиной 2,7 м освобождается от внешней изоляции и оплетки, оплетка расплетается и скручивается в 4 примерно одинаковые «косички». К ним присоединяются противовесы. Противовесы можно сделать из любого медного (в крайнем случае даже алюминиевого) провода, который прикручивается (или припаивается) к «косичкам». Длина противовесов должна быть 2,7 м. На концах противовесов закрепляются изоляторы, которые прикрепляются к проволочным или капроновым оттяжкам. Конец освобожденного от оплетки участка кабеля за полиэтиленовый изолятор прикрепляется к капроновому шнуру так, чтобы он не оторвался порывами ветра. Противовесы разводятся в стороны равномерно по кругу, оттяжки закрепляются на крыше (например, привязываются к кирпичам). Постарайтесь длину оттяжек подобрать так, чтобы между проводом противовеса и вертикалью был угол около 45°. Места соединений и место выхода кабеля из оплетки тщательно герметизируют пластилином, чтобы под оплетку не попала вода.

Эта антенна по своим характеристикам полностью соответствует классической антенне GP длиной l/4. Такую антенну очень удобно устанавливать в полевых условиях между двумя деревьями, нужно только заранее заготовить кабель и противовесы с оттяжками, а в качестве изоляторов на концах противовесов сгодятся даже короткие сухие палочки (см. рис. 10.9), т. к. на частоте 27 МГц это неплохой изолятор.

FM антенна своими руками

Приветствую читателей и подписчиков. В комментариях и письмах поступают многочисленные просьбы рассказать о том, как самому изготовить FM антенну и привести пример такой конструкции с подробной инструкцией по изготовлению простой FM антенны. В связи с этим публикуем данную статью. Здесь описывается три простых конструкции антенн для FM диапазона.

Изготовление FM-антенны своими руками с использованием конструкции в паре с радиоприёмником увеличивает на 60—100% мощность радиосигнала на FM-частотах (88 — 108 МГц). Увеличение чувствительности и качества приёма достигается вертикальной установкой антенны под диапазон распространения радиоволн передающих антенн. Рассмотрим конструкцию трёх простых антенн. Время изготовления — от получаса до трёх часов. Для конструкции потребуются недорогие или бывшие в употреблении материалы.

FM-антенна фольгированный квадрат.

Необходимые материалы и инструменты:

• Высушенная доска, ДВП, диэлектрический материал.
• Металлическая фольга.
• Отрезок экранированного кабеля с сопротивлением 50—75 Ом.
• Штекер для подсоединения к радиоприёмнику.
• Паяльник, флюс, припой.

Сам процесс изготовления данной патч FM антенны не сложен и занимает минимум времени. Изготавливается квадратная рамка из цельного куска фольги с указанными на рисунке размерами и вырезом шириной 15 мм в нижней части рамки. Готовая рамка закрепляется при помощи клея на плоском основании из дерева, ДВП, или любого диэлектрического материала. К нижнему краю квадрата, справа или слева от выреза, припаивается центральная жила коаксиального кабеля. На рисунке все размеры указанны в миллиметрах, жесткой привязки к размерам нет, в скобках указан минимально допустимый размер, без скобок максимальный. Расстояние между пайками кабеля (оплетка и центральная жила) варьируется от 25 до 40 мм. Обозначения: 1 – диэлектрический материал; 2 – фольга;

Рассмотренная конструкция самодельной FM-антенны устанавливается внутри помещения, или на улице. Настройка сигнала производится перемещением антенны в вертикальном направлении с поворотом вокруг своей оси .

Трубная FM антенна.

Основу конструкции антенны составляют внутредомовые водопроводные или отопительные трубы

Необходимые материалы:

• Сердечник из феррита от строчного трансформатора старого лампового телевизора.
• Клей, липкая, изоляционная лента.
• Латунная или медная фольга.
• Монтажный медный провод 1,5 м сечением 0,25 кв. мм.
• Соединительные штыри для подключения антенны к приёмнику.

Для изготовления обмотки на сердечник из феррита в два слоя укладывается изолента или бумага. Одиночный слой фольги, уложенный поверх бумаги с перекрытием витка в 1 см, изолируется на участке перехлёста изолентой для исключения контакта двух сторон витка. На подготовленный экран наматывается 25 оборотов провода с отводами на 7, 12 и 25 витке. Полученный контур связи обматывается экраном по аналогии с п.1, с последующим соединением экранов между собой. Концы провода вводятся в соединительные штырьки. Соединение вывода 7 витка с экранами подключается к гнезду «заземление» радиоприёмника, остальные выводы — к клемме «Антенна». Настройка приёма производится подбором подключений обмоток контура связи.

Надёжное заземление такой FM-антенны с применением внутридомовых труб отопления, позволяет принимать передачи во время грозы без риска повреждения оборудования. Вертикальный монтаж труб в высотном доме усиливает в 1.5—2 раза мощность радиосигнала.

Всенаправленная FM-антенна из коаксиального кабеля.

Антенна применяется для усиления радиосигнала в зоне неуверенного приёма.

Необходимые материалы:

• Отрезок телевизионного кабеля от 1,5 м и более.
• Пластиковая трубка длиной 1,5 м, диаметром 20 мм.
• Деревянная мачта.

На расстоянии 750 мм от начала провода делается надрез с дальнейшим удалением пластиковой изоляции и сохранением целостности экранной оплётки. После разминания и ослабления оплётки, необходимо без повреждения медной жилы вывернуть экран по направлению к месту надреза изоляции. Нахождение экрана в противоположной стороне от центрального провода согласовывает волновое сопротивление антенны. Необходимо установить и закрепить любым способом антенну внутри пластиковой трубки с дальнейшим прикреплением конструкции к деревянной мачте. Настройка сигнала производится после подсоединения антенну к приёмнику и регулировкой в вертикальном направлении необходимой высоты установки мачты.

Настройка приёма такой всенаправленной самодельной FM-антенны производится без вращения конструкции вокруг собственной оси. Применение в схеме экранированного кабеля устраняет влияние помех, возникающих при работе бытовой техники, на качество приёма.

Ниже дополним статью картинкой из оригинальной схемы, на основании которой делается первая антенна из фольги. Спасибо Роман Бартеньев и Рамазан Рамазанов за подсказки по исправлению.

Автомобильная антенна на диапазон 2 метра (144 Мгц)

Вертикальные излучатели длиной полволны с несимметричным питанием, расположенные над небольшим металлическим экраном, находящимся вблизи земной поверхности, обладают лучшими параметрами, чем излучатели длиной четверть волны. Хотелось проверить на практике, насколько существенна эта разница при проведении местных радиосвязей в УКВ диапазоне.

Ко мне вместе с другими автомобильными антеннами CB диапазона (27 МГц) попала антенна с торговым названием «Cobra», которая и послужила основой для конструкции УКВ антенны диапазона 144…146 МГц. Её излучатель отличался повышенной упругостью, да и длина больше подходила к расчётной. Измерения, проведённые с целью обнаружить какой-либо резонанс антенны с приемлемым КСВ в диапазоне от 26 до 175 МГц, результатов не дали. Эта и аналогичные ей антенны «Hustler» несмотря на относительно низкую стоимость не пользуются большим спросом. Из-за малой площади магнита крепления они плохо держатся на корпусе автомобиля и при сильном ветре или резких толчках падают. К тому же водители, стараясь не поцарапать свой автомобиль, дополнительно наклеивают на основание антенны скотч или ткань. А так как через основание осуществляется ёмкостная связь антенного согласующего устройства (АСУ) с корпусом автомобиля, это приводит к изменению резонансной частоты АСУ и потере мощности сигнала при передаче и приёме.

После несложной доработки антенна пригодна для работы в диапазоне 2 метра. Так как длина её излучателя, вес и парусность уменьшаются, антенна обладает достаточной механической устойчивостью. Конструкция антенны понятна из рис. 1.

Длина излучателя уточнялась в процессе настройки. Схема и конструкция согласующего устройства антенны показаны на рис. 2 и рис. 3

Монтаж выполнен на штатном гетинаксовом каркасе диаметром 16 и длиной 23 мм. Катушка L1 намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Шаг намотки — 3 мм, число витков — 3—4 (уточняется в процессе настройки). В торцах каркаса 1 запрессованы бронзовые резьбовые шпильки 2 с резьбой М8 (рис. 3), которые служат для крепления излучателя и магнитного основания антенны. Эти шпильки имеют дополнительные крепления в каркасе в виде бронзовых поперечных шпилек, к которым припаивают выводы элементов АСУ. На боковой поверхности каркаса имеется дополнительный изолированный опорный контакт, также служащий для монтажа элементов.

Ёмкость конденсатора С1 подбиралась экспериментально. Вначале был установлен переменный конденсатор малой ёмкости с воздушным диэлектриком, который впоследствии был заменён постоянным керамическим. Подойдут конденсаторы КД-1 или КТ-1 и им подобные с малым или нулевым ТКЕ и номинальным напряжением не менее 250 В. Это необходимо даже при использовании УКВ радиостанций с выходной мощностью передатчика не более 10 Вт.

После окончательной настройки АСУ следует прочно закрепить выводы катушки на каркасе, хорошо пропаять все места соединений деталей и питающего кабеля. Конденсатор необходимо покрыть слоем хорошего влагостойкого лака, а также обеспечить хорошую защиту деталей всего устройства от проникновения влаги.

На рис. 4 приведён график КСВ антенны в зависимости от частоты, на рис. 5 — фрагмент её внешнего вида.

Внешнего вид антенны

Антенна более двух лет используется с подвижной автомобильной УКВ радиостанцией. При первичной проверке её работы было установлено несколько десятков двусторонних радиосвязей с корреспондентами, находящимися в разных пунктах нашего региона, на различных расстояниях и высоте относительно выбранного для эксперимента места. Большинство корреспондентов отметили повышение уровня сигнала около одного балла (по показаниям S-метра) в сравнении с четвертьволновой GP-антенной, использованной в этом эксперименте.

Подобную антенну можно изготовить самостоятельно, имея в наличии подходящий кольцевой магнит и металлическую пружинящую проволоку подходящего диаметра с хорошими проводящими свойствами для изготовления излучателя. Металлическое основание можно выточить на токарном станке, просверлив в его центре осевое отверстие для крепления АСУ.