Антенна Харченко для цифрового ТВ: расчет, калькулятор, чтобы сделать биквадрат своими руками

Если сравнивать принимающие качества самодельных антенн, то лучшим решением в соотношении «простота изготовления/уровень приема» является антенна Харченко. Конструкция в кругу радиотехников также называется: биквадрат, двойной квадрат, восьмерка, зигзаг, зигзагообразная антенна, двойной зигзаг, ромбовидная, двойной ромб.

Недостатком конструкции является необходимость в проведении расчета. Иначе антенна не будет ловить цифровой сигнал. Но расчет довольно простой, к тому же есть онлайн-калькулятор в статье ниже. Это позволит получить нужные значения в один клик.

Свойства антенны

Предназначена антенна Харченко для цифрового ТВ, но может ловить и аналоговый сигнал. Следовательно, получится настроить телевизор на прием не только цифрового вещания, но и найти аналоговые каналы.

Получила антенна подобное название из-за конструктивного исполнения. Внешне напоминает два соединенных квадрата или ромба.

Большим достоинством является универсальность. Кроме приема эфирного телевизионного сигнала, может использоваться для работы с мобильной связью, Wi-Fi. Изготовление в этом случае ничем не отличается. Нужно только делать по другим размерам.

Биквадрат принимает сигнал от более отдаленных ретрансляторов, чем антенна из пивных банок или кабеля (петлевая). А делается по сложности практически так же. Стоимость создания антенны мала, а в части случаев вообще изготавливается бесплатно. Нужен только медный проводник, который и будет выступать принимающим сигнал элементом.

Что нужно для изготовления

Чтобы сделать антенну своими руками потребуется:

медная проволока толщиной от 1,5 до 5 мм;
антенный кабель с сопротивлением 75 Ом (стандартное значение для передачи телесигнала), длина провода зависит от места размещения антенны (чем дальше, тем больше длина);
измерительный инструмент (линейка, сантиметр или рулетка);
плоскогубцы или тиски, чтобы ровно загнуть проволоку;
паяльник, чтобы соединить внутренние концы биквадрата между собой и с телевизионным кабелем;
разъем F-типа для монтажа переходника на второй конец кабеля, чтобы выполнить подключение к гнезду телевизора или приставки;
изолирующий материал для защиты соединений от внешних воздействий, если установка делается снаружи здания (изолента, эпоксидная смола, лак, клей-расплав).

В зависимости от места установки может потребоваться материал для сооружения крепления. Например, если размещаться конструкция Харченко будет на крышке частного дома, то можно изготовить мачту. В таком случае можно использовать пластиковые трубы или деревянные бруски.

Антенна из провода: самая легкая сборка для телевизора

Принимать цифровой сигнал на телевизор в зоне до 30 км можно на простое проволочное одинарное или двойное кольцо из медной проволоки, взятой отрезком электропроводки 2,5 мм кв.

Показываю технологию его сборки из двух колец. Если вас заинтересует упрощенный вариант, то второй элемент не монтируйте.

Протяженность окружности кольца должна соответствовать длине волны ТВ сигнала передатчика. В моем примере это 48 см. Откусываю два отрезка провода: L1 и L2 с запасом по сантиметру для соединения концов.

Сгибаю будущие вибраторы кольцами, а концы их зачищаю. На коротком отрезке делаю маленькие колечки для подключения второй заготовки.

Вставляю один вибратор в другой, колечки обжимаю пассатижами.

Показываю этот процесс в большем масштабе.

Подготавливаю конец коаксиального кабеля к подключению снятием изоляции.

Скручиваю все концы.

Пропаиваю места соединения паяльником.

Получилась вот такая простая антенна из провода, состоящая из двух колец.

Ориентировать ее надо стороной длинной проволоки к передатчику. Кольца можно выгнуть формой шестиугольника. Тогда они займут более устойчивое положение.

Фотографией ниже просто показываю принцип: придания особой точности размеров геометрической фигуре не занимался. Сделайте лучше для себя.

Антенна из провода собрана. Включаем ее в работу и проверяем качество принимаемого сигнала на телевизоре.

Придать декоративные свойства конструкции поможет любая мягкая игрушка. Располагать эту антенну надо около телевизора или ресивера. Превышать длину коаксиального кабеля более полуметра нежелательно.

На сборку подобной конструкции нужно потратить менее 10 минут, никаких трудностей она не представляет, как и предыдущая схема, а работа ее происходит за счет собранной петли.

Расчет антенны Харченко

Если правильно рассчитать размеры антенны, то получится смотреть все 20 бесплатных цифровых каналов на территории РФ. А в Москве и части МО, куда достает сигнал от Останкинской телебашни, показывать будет все 30 каналов. Также третий мультиплекс (пакет каналов) доступен в Крыму.

Рассчитывать можно в ручном режиме, используя простые формулы и параметры ретрансляторов с карты цифрового телевидения. Или же воспользоваться калькулятором для расчета. В последнем случае итоговые значения для соблюдения размеров будут намного точнее. К тому же получить размеры с калькулятором намного быстрее и легче. Калькулятор находится в следующем разделе статьи.

Чтобы рассчитать длину проволоки и понять, где нужно делать загибы, следуйте пошаговому алгоритму ниже.

Сначала нужно узнать частоту, на которой передает телесигнал вышка в вашем регионе или там, где нужно настроить каналы. Для этого откройте карту ЦЭТВ.
В строке «Адрес или объект» напишите полный адрес, обязательно укажите номер дома. Нажмите на кнопку «Найти».
Картографический сервис стрелкой покажет, где находится указанный дом. Кликните по нему, после чего отобразятся характеристики телевизионных вышек. Это две ближайшие вышки, которые вещают в указанной местности.
Выберите вышку, желательно ту, которая установлена ближе. Смотрите на строку «Направление».
Теперь нужно взять частоты обоих мультиплексов и вычесть среднее значение.

Для будущего расчета будут взяты вымышленные значения, чтобы было проще. Беру значения в 400 и 600 МГц. Среднее арифметическое получается (600+400)/2=500 МГц.

Используем формулу для вычисления длины волны (λ):

λ = c/F,где

λ — длина волны;
C – скорость света (3*108 м/с);
F – средняя частота, рассчитанная несколькими строками раньше (500 МГц).

Получаем, что длина проволоки для изготовления одного квадрата (ромба) λ = 300/500 ≈ 0,6 м ≈ 60 см.

Первая цифра 300 – это переведенное значение световой скорости в секунды.

Так как полученное значение является длиной проводника одной части Харченко, то общая длина проволоки будет вдвое больше, то есть 60*2 = 120 см.

А сторона квадрата в четыре раза меньше длины всего квадрата, т. е. L = 60/4 = 15 см.

Теперь мы четко понимаем, на каком расстоянии нужно делать загибы и какой длины необходима проволока.

Кстати, лучше взять проволоку на 1-2 см длиннее, чтобы на концах сделать небольшой загиб. Так будет легче сделать пайку и прикрепление коаксиального кабеля.

Эволюция

Антенна, придуманная Харченко, представляет собой двойной квадрат из толстой медной проволоки. Незамкнутыми углами квадраты соединяются между собой, и в этом месте к ним подключается телевизионный кабель. Для улучшения направленности сзади устанавливается решетка из токопроводящего материала. Периметр каждого квадрата равен длине волны, на которую настроен приём. Диаметр провода для 1-5 телевизионных каналов должен быть около 12 см. Из-за этого для радиосвязи и телевидения метрового диапазона (1-12 каналы) она получается очень громоздкой.

Для облегчения конструкции использовалась прокладка тремя проводами меньшего сечения, но все равно она имела большой вес и габариты. Вторую жизнь зигзагообразная антенна, созданная Харченко, получила, когда появилось эфирное вещание в ДМВ диапазоне. Все помнят ромбы, круги, треугольники и другие самодельные фигуры в качестве ТВ антенны для приёма дециметровых волн, которые висели у многих людей на балконах и за окнами. Они были одним из признаков того времени.

В 2001 году профессор Тревор Маршалл (США) предложил использовать эту конструкцию в сетях Bluetooth и WiFi.

Дециметровый вариант

Особенностью конструкции антенны Харченко является фиксированное соотношение между периметром каждого из ее двух квадратов и длиной принимаемых волн (они должны быть равны). Для получения нужной напряженности наведенного поля также важно правильно подобрать диаметр провода рамки. Поскольку эфирное вещание ранее было ориентировано на метровый диапазон, для приема такого сигнала потребовался бы провод диаметром порядка 12 см.

В этом случае зигзагообразная антенна получалась слишком громоздкой и неудобной в эксплуатации, а ее размеры не позволяли бы пользоваться ей в домашних условиях. Второе свое рождение зигзагообразные антенны Харченко пережили в момент появления эфирного вещания в дециметровых диапазонах. Рассчитанная на приём ДМВ сигнала зигзагообразная антенна должна иметь фиксированные размеры, которые будут рассмотрены в следующих разделах.

Материал по теме: Как сделать антенну для 4G.

Волновое сопротивление, на которое рассчитываются такие самодельные конструкции, составляет обычно порядка 50 Ом. Этот показатель, тем не менее, хорошо согласуется с типовой коаксиальной линией с соответствующим параметром, равным 50-ти (75-ти) Омам. Для расширения полосы пропускания телевизионного сигнала такая антенна изготавливалась не из простой проволоки, а из плоской медной или алюминиевой шины, отдельные части которой соединялись в биквадрат посредством заранее отобранных алюминиевых заклепок.

В местах сочленения полос из меди антенна диапазона ДМВ дополнительно пропаивалась; при этом за ее длину принималось расстояние между заклепками. В тех случаях, когда с целью уверенного приема приходилось пользоваться стандартным антенным усилителем, разработчики обходились без второго квадрата (для уверенного приема достаточно было и одного).

Дециметровый вариант антенны.

Исполнение в стандарте DVB-T2

Цифровое вещание, обозначаемое стандартом «dvb t2», ведется, как известно, на частотах дециметрового диапазона, соответствующих ТВ каналам с 21 по 69-ый, с использованием формата «мультиплекс». Во многих городах России местные телевизионные станции постепенно переходят на формат вещания тв dvb, что вызывает определенный интерес к обеспечению его уверенного приема.

В связи с этим пользователь обязан знать, что самодельная конструкция для т2 должна иметь те же размеры, что и классическая антенна для дециметрового цифрового вещания. Современные телевизионные приемники, в комплект которых входит антенна для цифрового сигнала, при близком расположении передающей станции могут ослаблять его.

В особых ситуациях, когда передатчик для т2 диапазона находится совсем близко, при использовании старой рамочной конструкции придется либо полностью снять второй квадрат (или экран), либо выбрать менее чувствительный усилитель.

В качестве вариантов изготовления дцв конструкции можно выбрать следующие решения:

Сделать совершенно новое приемное устройство для t2 своими руками;
Попробовать соорудить комбинированную антенну, содержащую элемент в виде окружности из проволоки длиной 55,5 см (смотрите фото ниже);
С ее помощью можно будет принимать все известные форматы (включая 3g мобильной связи).

Будет интересно➡ Как проверить магнетрон на исправность мультиметром

В том случае, когда нужно изготовить конструкцию для приема сигналов Интернета, включая каналы Bluetooth, WiFi (3g, 4g) или мобильной связи, работающие на сверхкоротких волнах, габариты такой антенны будут совсем миниатюрными.

Антенна Харченко из двух окружностей.

Размеры антенны для 3g из-за высокой частоты будут ограничены длиной в 10 сантиметров, а все возможные разновидности самодельного изделия можно будет собирать, используя один и тот же чертеж. Существенные различия, касающиеся всевозможных вариантов исполнения миниатюрной антенны (для Bluetooth или для сотового телефона), проявятся только в размерах самой приемной конструкции. Порядок расчета в этом случае задается методикой использования конкретного сетевого ресурса (эти методики широко представлены в сети как для т2, так и для других форматов тв сигнала).

Повышение качества WiFi и Bluetooth

Известно, что сигнал WiFi передается, подобно другим видам эфирной связи, по радиоканалу, что позволяет использовать антенную конструкцию для улучшения приема роутера или подобных ему устройств. По мнению ряда умельцев из числа разработчиков антенн 3g, если в рассмотренной выше конструкции в качестве экрана будет взята параболическая тарелка, усиление на WiFi частотах удается повысить до 31 дБ.

Такой экран может быть изготовлен из выгнутой определенным образом консервной банки. При изготовлении отражателя для 3g или WiFi кривизна его поверхности подбирается обычно экспериментальным путем. Для этого на приемо-передающем устройстве (роутере, например) должна быть инсталлирована программа, способная фиксировать уровень поступающего на прибор сигнала. Воспользовавшись такой программой, можно будет, меняя кривизну поверхности самодельного экрана, следить за всеми изменениями коэффициента усилении (в реальном времени).

Антенна Харченко для разных типов сигналов.

Как сделать антенну: пошаговая инструкция

На проволоке маркером или легкими насечками ножом сделайте пометки от начала до конца на расстоянии 15 см друг от друга.
Зажав проводник в тиски или применив плоскогубцы, согните проволоку под углом в 90°. Четвертый загиб нужно делать в обратную сторону, чтобы квадрат не заходил на первый. Так мы получим два ромба.
Свободные концы не должны соприкасаться с другим внутренним углом.
Крайние концы проволоки тщательно зачистите наждачной бумагой или напильником.
С помощью кислоты и припоя спаяйте концы. Можно предварительно примотать концы проволокой, чтобы проще сделать спаивание.
Зачистите антенный провод примерно на 20 мм. Снимите верхнюю оболочку на эту длину. А внутреннюю изоляцию удалите примерно на 5 мм.
К одному углу припаяйте экранирующий слой кабеля. К другому пайкой прикрепите медный сердечник кабеля.
Закрепить кабель можно к одной или двум сторонам устройства Харченко. Используйте изоленту или другой клейкий материал. Но лучше прижать кабель пластиковыми стяжками. Изолента под действием влаги со временем начнет отклеиваться.
Последний этап заключается в защите центральной точки антенны. Залейте центр эпоксидкой или термоклеем. Обязательно контролируйте, чтобы внутренние углы не замыкались.

Осталось только надеть антенный штекер на кабель и попробовать настроить цифровое телевидение на Т2-приставке или телевизоре.

Как подключить штекер

Ножом удалите 1 см внешней изоляции.
Разрыхлите оплетку и загните экран назад.
На 7-8 мм удалите изоляцию, которая покрывает жилу.
Начните руками накручивать F-разъем. Вкручивать нужно до момента, пока экран полностью не окажется под разъемом. Сердечник должен немного выступить из отверстия разъема наружу. Если выглядывает сильно, укоротите жилу кусачками или ножницами. Если вкручивание идет туго, зажмите разъем в плоскогубцы.
Вкрутите переходник в резьбу разъема. Можно подключать антенну к телевизору.

Если телевизор вешается на обычный фиксированный кронштейн, то расстояние между корпусом и стеной будет минимально. Практически всегда это затрудняет вставку штекера в гнездо ТВ. Поэтому лучше использовать угловой (V-образный) антенный переходник, а не прямой.

Что понадобиться для производства антенны

1) Нам понадобиться кусок антенного кабеля, длиной около 30 см.

2) Антенные разъемы, так называемый F – разъем и разъем папа – мама.

F — разъем и «папа-мама»

3) Инструменты: нож, кусачки калькулятор и обязательно рулетка (ну или линейка).

Подключение и настройка антенны

Установите «двойной квадрат» снаружи или внутри комнаты.
Внутреннее расположение допускается только в случае прямой видимости сигнала и отсутствии сильных преград до вышки.
Используйте инструкцию по правильной установке антенны, чтобы направить конструкцию максимально точно на вещатель сигнала DVB-T
Протяните кабель до телевизора и вставьте штекер в антенный вход устройства.
Попробуйте выполнить автопоиск каналов.

Если антенна для приема каналов цифрового ТВ сделана правильно, то поиск найдет минимум 10 каналов. Если сигнал поступает по просторной местности и доходит на высоком уровне, то телевизор найдет два десятки телепрограмм.

Другие варианты

Вариант конструкции антенны Сотникова из трёх квадратов
Рассмотренные варианты не являются единственно возможными. Существует множество конструкций антенн для приёма телевизионного сигнала.

Можно выделить следующие:

Трёхэлементный волновой канал. Представляет собой достаточно сложную конструкцию из горизонтальной планки, на которой установлены две поперечные полосы и рамка Т-образной формы. Вариантом такой конструкции является четырёхэлементный волновой канал, содержащий три поперечины и одну Т-образную конструкцию.
Двойной квадрат (антенна Сотникова). Имеет усиливающий коэффициент 10–13 дб, представляет собой две квадратных рамки, расположенные параллельно и соединённых между собой поперечиной. Вариантом конструкции является тройной квадрат, авторство которого принадлежит тому же Сотникову. Усиливающая способность выше — в районе 14–15 дб.
Антенна Туркина. Коэффициент усиления, которым обладает такая конструкция, составляет более 15 дб. Представляет собой шесть колец разного диаметра, закреплённых на горизонтальной диэлектрической опорной штанге. Устройство требует довольно тщательного расчёта диаметра колец и расстояния между ними.

Как сделать рефлектор

Рефлектор – это металлическая поверхность, которая нужна для отражения сигнала. Если его не изготовить, то сигнал будет проходить мимо антенны и поглощаться стеной. Рефлектор же будет отражать радиосигнал обратно на проводник антенны. Это позволяет усилить сигнал.

Делается только из токопроводящего материала. В качестве материала можно взять:

лист цельного металла;
стеклотекстолит, который используется для изготовления печатных плат (покрыт слоем медной фольги);
металлическая решетка наподобие клетки для попугаев или грызунов;
можно соорудить самостоятельно из доски, наклеив на одну сторону обычную фольгу.

Площадь рефлектора должна быть примерно на 20-30: больше, чем размеры биквадрата Харченко. Следовательно, стороны «отражателя» должны выступать.

Интересным решением выступает вырезанный кусок из корпуса системного блока компьютера.

Фиксировать «восьмерку» на рефлектор нужно через изоляционный материал. Замыкание не допускается. Можно крепить через кусок ПВХ-трубы, оболочку маркера или другой не проводящий электричество материал.

Расстояние от рефлектора до ромба Харченко должно быть меньше в 7 раз, чем длина стороны. Если взять приведенный ранее расчет, то расстояние будет 15/7=2,1 см.

Подключение усилителя

С подключением внешнего усилителя проблем не возникнет. Это устройство, которое врезается в кабель посредством вкручивания в два F-разъема на концах соединительных кабелей. Монтируется только внутри помещение как можно ближе к антенне. Поэтому подключать следует сразу, как только кабель заведен в квартиру.

Что касается встроенного усилителя (платы), то она подключается прямо к выходам антенны, т. е. к внутренним концам. Есть небольшие сложности, так как на плате есть контакты, которые нельзя замыкать. Поэтому на используемую в подключении сторону платы нужно подложить, например, кусок тонкой резины. Материал предотвратить замыкание контактов проводников эфирного приемника.

Сам кабель припаивается к выходам платы. Или монтируется зажимным креплением, если такое присутствует на плате. Кстати, это лучший вариант, проще в осуществлении и надежнее. Кабель зачищается по стандартной схеме. А после монтажа лишние части обрезаются во избежание замыкания с другими контактами.

Как с усилителем, так и без, центральный участок можно защитить коробочкой из пластика. Плата требует обязательной защиты.

Усилитель нуждается в питании. Напряжение может подаваться двумя способами:

приставкой, тогда питание включается в настройках ресивера;
внешним блоком питания, если приставка не используется. Телевизор сам не может пустить питание, поэтому подключается питающий антенну блок.

Чтобы включить подачу на приставке, нужно зайти в меню поиска и переключить соответствующую опцию во включенное состояние.

А вот блок питания следует подключить к стороне кабеля, который вставляется в телевизионное гнездо (или приставки).

От блока выходит провод, на конце которого есть сепаратор. Нужно раскрутить устройство, зачистить кабель, вставить в зажим и закрутить болты.

Далее штекер сепаратора вставляется во вход для антенны, блок включается в розетку. После, можно настраивать и смотреть цифровые телеканалы.

Yagi не требующая настройки

Оказывается, можно создать волновой канал,не требующий настройки. Большинство описаний антенн «волновой канал» (Яги/Yagi) предусматривают согласующее устройство Гамма или Омега, поскольку предполагается, что антенна имеет волновое сопротивление меньше волнового сопротивления питающей линии, в качестве которой обычно используется коаксиальный кабель 50 или 75 Ом.
В процессе моделирования антенн при помощи программы я выяснил, что можно спроектировать антенну с волновым сопротивлением 50 Ом, что точно соответствует сопротивлению кабеля, и тогда отпадает необходимость в согласующем устройстве. Возможно другим это моё «открытие» известно давно. Что это даёт? Во-первых, настройка гаммы или омеги – дело хлопотное. Во-вторых, гамма или омега являются частотно-зависимыми элементами и поэтому могут «затушевать» настройку (подгонку) элементов антенны и даже сузить её рабочий диапазон. Так зачем же эту гамму применяют? Она нужна тогда, когда волновое сопротивление антенны меньше 50 Ом. Зачем же делать меньше? Да это получается само собой в процессе настройки антенны, который традиционно заключался в подгонке длины рефлектора с целью достичь максимального подавления заднего лепестка диаграммы направленности и в подгонке длины директора (директоров) с целью получить максимальное усиление. После нескольких проб (иногда десятков)можно было получить удачное сочетание этих параметров, и тогда эта антенна получала признание, публиковалась и даже получала название, например, квадраты UA4IF, Яги K2PV и т.д. При этом не учитывались местные условия. Например, при наличии уклона местности 2-3 градуса можно получить в этом направлении прибавку усиления больше, чем от добавления одного или даже двух директоров. Вернёмся к свойствам антенны. При приближении размера директора к размеру излучателя усиление антенны растёт, её сопротивление уменьшается, а рабочая полоса частот сужается:

Если учесть, что согласующее устройство тоже имеет рабочую полосу, которая может не совпасть с полосой рабочих частот антенны, то картина окажется хуже, чем мы видим на рисунке для вариантов R1=25 Ом и R2=12.5 Ом. Если настраивать КСВ приходится не на рабочей частоте антенны, а потом поднимать антенну, то резонансная частота обязательно сдвинется килогерц на 100. Для антенны R3 = 50 Ом это не так опасно, поскольку на частотах +/- 100 КГц от резонансной её КСВ всё ещё небольшой, а для антенн с более узким рабочим диапазоном этот сдвиг резонанса может оказаться неприемлемым.

Зависимость от частоты коэффициента усиления (средняя линия), отношения «зад-перед» (пунктирная линия) и КСВ (нижняя сплошная линия) для антенны с волновым сопротивлением 50 Ом:

Эти же параметры для антенны R=12,5 Ом. Первая антенна обладает значительно большей равномерностью параметров по диапазону. Правда, со второй антенной можно удивить коллег большим подавлением заднего лепестка на частоте 14,090 МГц:

В реальных условиях, за счет влияния земли у антенны формируется лепестковая диаграмма направленности, форма которой кроме прочего зависит от высоты подвеса антенны над землёй. Мы будем подразумевать высоту подвеса равной одной длине волны:

Отметим, что значение коэффициента усиления в реальных условиях значительно больше, чем в свободном пространстве (в нашем случае 14,1dBi для ант R3=12,5), в то время как разница в усилении у трёх наших антенн в основном сохраняется:

Если прирост от 6.9 до 8.5 dBi кажется большим, то в реальных условиях разница между 12.5 dBi (ант R3=50) и 14.1 dBi (R1=12,5) уже не кажется такой уж значительной. Существенным является то, что угол подъёма главного лепестка для всех трёх антенн остаётся тем же, 14 градусов. При этом антенна №3 с R=50 Ом лучше согласована на краях диапазона, и поэтому лучше «принимает» мощность от передатчика.

Теперь воспользуемся программой YO (Yagi optimiser), чтобы посмотреть свойства антенн при дальних связях. Будем считать, что дальние связи проводятся при угле излучения 5 градусов к горизонту, как и принято по умолчанию в программе, хотя это значение можно и изменять. Вспомним также, что все наши три антенны имеют максимальное излучение под углом 14 град. Усиление антенн 1, 2 и 3 на угле излучения 5 град соответственно равны 4.38 dBd, 4.96 dBd и 5.79 dBd. Если разница в усилении между антеннами 1 и 3 в свободном пространстве составляет 1.66 dBi, а при высоте подвеса равной l она составляет 1.61 dBi, то на угле 5 град она уменьшается до 1.41 dBd. Можно предположить, что просто расчёты не очень уж точные, но тенденция всёже прослеживается: при работе с дальними корреспондентами прирост усиления за счёт изменения длины элементов меньше, чем обычно указывается в характеристиках антенны, т.е. усиление в свободном пространстве.

Подытоживая вышеизложенное можно сказать, что усиление антенны не является единственным или главным критерием её качества, при этом подразумеваются варианты антенн с одинаковым числом элементов и одинаковой длиной траверсы.

Иногда важными свойствами считаются широкополосность и минимизация помех телевидению.

Для антенны с разрезным вибратором можно предложить согласующее устройство для некоторых фиксированных значений волнового сопротивления, а именно, для 37.5 Ом и 25Ом. Устройство представляет собой два последовательно соединённых отрезка кабеля длиной l/12 (электрическая длина, а не физические размеры). Ближний к антенне орезок кабеля имеет волновое сопротивление линии питания (у нас 50 Ом), а следующий отрезок – сорпотивление антенны, т.е. 37.5 или 25 Ом. Такие сопротивления можно получить соединяя два куска кабеля параллельно: 75/2=37.5 или 50/2=25. Устройство компактное, не требует настройки и легко защищается от атмосферных воздействий.

Существует два варианта Яги: с элементами изолированными от траверсы и с неизолированными элементами. В последнем случае программа Quick Yagi может внести поправку на длину элементов. Правда, разрезной вибратор обязательно изолируется, иначе он становится «неразрезным».

Суммируя сказанное выше можно рекомендовать следующую процедуру проектирования и постройки антенны. 1. Задаемся конечной целью: какую антенну нам надо. — а. широкополосная антенна, охватывающая как SSB, так и телеграфный участки диапазона. При этом у нас нет желания (или возможности) опускать антенну для подстройки. Тогда лучше всего подойдёт антенна с волновым сопротивлением 50 Ом и небольшим усилением. — б. есть возможность опускать антенну для подгонки в случае отклонения от заданных параметров. Тогда задаёмся сопротивлением 35 Ом со средним коэффициентом усиления. — в. нам нужна узкополосная антенна для телеграфного участка с максимальным усилением. Задаёмся сопротивлением 25 Ом с достижением высокого коэффициента усиления. 2. Сколько элементов должна иметь антенна? Если длина траверсы (бума) меньше 0,4 длины волны, то нет смысла делать больше 3 элементов. Если задаёмся сопротивлением 50 Ом, то расстояние «Рефлектор-вибратор» лучше взять не менее 0,15 дл. волны, а при R=25-35Ом лучше взять поменьше. 3. Запускаем программу в режиме автоматического или ручного проектирования с заданным количеством директоров (можно с количеством «0» для двух элементов). 4. Запускаем режим оптимизации по усилению. Получим результат с сопротивлением 27-35 Ом. 5. Включаем оптимизацию ширины полосы с параметром «широкая». Сопротивление слегка повысится. 6. Приступаем к ручному редактированию размеров антенны для достижения ТОЧНОГО значения желаемого сопротивления. Варьируем размерами рефлектора и директора (директоров), а также и расстояниями, периодически проверяя полученную диаграмму направленности и кривую КСВ. Можно спроектировать несколько антенн с одинаковым сопротивлением и после сравнения остальных характеристик выбрать лучшую. 7. После изготовления и установки измеряем сопротивление. Если оно соответствует проектному, то больше ничего проверять не надо, все остальные параметры также получатся. Если сопротивление отличается от расчётного, надо смоделировать на компьютере, на сколько требуется изменить длину директора (и какого директора, если он не один). Обычно это незначительная величина. Никаких настроек подавления и усиления делать не надо, это может только ухудшить параметры антенны.

Желающим моделировать Яги на компьютере я бы советовал применять именно программу WA7RAI (ссылка дана выше), а не ММАNА, которая более универсальна, но в случае с Яги она слабее специализированной программы QUICK YAGI.

Антенна с разрезным вибратором может использоваться на частотах, отличных от её резонансной частоты. Простейшим способом является просто подстройка П-контура передатчика. При этом конечно не следует ожидать максимальной отдачи, да и помехи телевидению вполне возможны. Однако для некоторых сочетаний F(ant)+F(tx) можно получить неплохие результаты. Напрмер, антенна для 18.1 МГц работала без помех ТВ на частоте 24,9 МГц и похуже на 21 МГц. Но этот способ неприемлем для современных трансиверов, несмотря на наличие тюнера – не стоит рисковать! Можно добиться на выходе передатчика КСВ не более 1,5 путём подключения к кабелю короткозамкнутого шлейфа длина которого вместе с кабелем должна быть кратна l /2 за вычетом половины длины разрезного вибратора L=l /2*n – L1:

Здесь l — длина волны, на которую хотим перестроить антенну; L1 – половина длины вибратора перестраиваемой антенны. Расстояние до точки подключения можно рассчитать по номограммам, представленным у Ротхаммеля для короткозамкнутых шлейфов. Можно применить выносной тюнер с большим диапазоном перестройки импеданса.

Если мы перестроим антенну для 28 МГц (её излучающий элемент) на частоту 24,9 МГц, то её рефлектор теперь будет работать как директор, и максимум излучения будет в обратном направлении тому, которое было на 28 МГц.

Диаграммы направленности антенны R=50 Ом на трёх частотах: 14,000, 14,150 и 14,250 МГц:

то же для антенны R=12,5 Ом:

Работа с программой QUICK YAGI (Qy4)

Запускается в DOS или FAR (Виндоузовский эмулятор DOS) файлом qy4.exe Открывается первая страница меню: Auto mode menu — автоматическое проектирование Manual entry — ручной ввод With tapered el’s — с элементами переменного диаметра

Команда со стрелкой – по умолчанию. При нажатии начальной буквы команды ( A, M или W) выполняется эта команда Внизу: Ctrl+Q: Quit = выход из программы (Y-Да, No-Нет) Esc: To Main = переход в главное меню F1: files = вызов файлов антенн из памяти F2: Options = варианты

При нажатии клавишу А входим в подменю меню автопроектирования Auto- Options настройки режима авто Spacing (Directors) — расстояния (директоры) Length (Directors) — длина (директоры) Default len & space — длина и расстояния по умолчанию Auto design of Yagi — атопроектирование Яги

При нажатии в этом подменю на А входим в режим автопроектирования Optimized Spacing — оптимизированные расстояния Max FB & Bandwidth – максимальные соотношение «вперёд/назад» и полоса пропускания (W/Default Spacings) (с расстояниями принятыми по умолчанию) Tab: Tapered diameters N ступенчатый диаметр — нажатием клавиши Tab (табуляция) переключаем No – Yes Spacebar: View changes N просмотр изменений — нажатием клавиши «пробел» переключаем No – Yes

Например, оставляем оба параметра No и нажимаем клавишу “Enter”

Появляется строка: OPERATING FREQUENCY (рабочая частота) Вводим 14.2 и “Enter” Will all elements be the same diameter ?Будут ли все элементы одного диаметра? “Y” “Enter” # of directors – число директоров 1 “Enter” EL DIAM, mm – диаметр элементов в мм 30 “Enter” появляется проект антенны с длинами элементов, расстояниями, а также параметрами в правом окне: FORWARD GAIN F TO B RATIO INPUT IMPEDANCE 25.8 +j 11.2 Ohm ( 25.8 активное сопр + 11,2 реактивная составляющая) ARRAY LENGTH (длина антенны в метрах) В нижнем правом окне: Select Optimize (выбрать параметр оптимизации) Best gain/pattern – наилучшее соотношение усиления/подавления Spacing only – только расстояния Lengths only – только длины Например, выбираем «В» и появляется: Select Target F/B (выбрать желаемое подавление) A 35 B 30 C 25 Например, выбираем 25 и нажимаем С: Появляется Choose Bandwidth Wide — широкая Average — обычная No changes — без изменений Нажимаем W и получаем окончательный проект антенны со значением реактивной составляющей 0. Теперь можно записать эти данные через клавишу F1 (file): Get saved files – вызвать файл из сохранённых Save this file – сохранить этот файл Print this file – распечатать этот файл Delete a file – удалить файл Нажимаем S: Enter a FILE name (8 letters max) 20M3ELE (мы задаём имя 20м3эле) “Enter” В нижнем окне появляется имя файла и возможность отменить путём нажатия Esc “Enter” – сохранён.

Теперь мы можем отредактировать данные вручную, например, чтобы подогнать сопротивление под 50 или 25 Ом. Можем изменять длины директора и рефлектора, а также меняя расстояния. При этом можно каждый раз смотреть не только числовые значения усиления и подавления, но и кривые КСВ, усиления и подавления в зависимости от частоты. Можно сохранять различные варианты и потом выбрать из них желаемый, или же просто понаблюдать влияние различных параметров на свойства антенны.

Набираем в окошечке рефлектора 10.8 “Enter”, в окошке директора 9.4 “Enter” Получаем: Input Impedance 51 +j 0.5 Ohm

Чтобы убрать реактивную составляющую 0,5 Ом делаем оптимизацию, для чего нажимаем F4 и появляется подменю: Bandwidth – ширина полосы Driven element – активный элемент Gain /FB/Pattern – усиление/подавление/ диаграмма Нажимаем “D” и программа меняет длину активного так, что j=0, а сопротивление 50,9 Ом чисто активное ( на данной частоте) Нажимаем F3 и смотрим диаграмму в гор плоскости (на данной частоте) Нажимаем Esc и возвращаемся в меню. Нажимаем F6 и получаем таблицу параметров в зависимости от частоты Внизу видим строку команд: P: print (печать) G: graph (графики) B: BW plot (ДН от частоты) Esc: exit Нажимаем G и получаем совмещённый график КСВ, усиления и подавления в зависимости от частоты. Разберём ещё опцию F2. Подменю: Change to Ft/In – изменить метры на футы/дюймы Fed element options – параметры активного элемента Scaler – масштабирование (по диапазонам) Element compensation – компенсация элементов (если не изолированы от траверсы) Нажимаем F: Simple dipole – простой диполь Folded dipole – петлевой вибратор Exit no change – выход без изменений

Можно выйти из программы и запустить файл QYUTILS.EXE. Там расчёт гамма-согласователя, хотя я не пробовал его, так как предпочитаю разрезной вибратор, который исключает реактивные элементы типа конденсаторов и снижает помехи ТВ.

Ну, вобщем пробуйте разные режимы. Программа написана очень грамотно и устойчива к нестандартным ситуациям. После небольшой практики поймёте, что она в 10 раз легче, чем ММАNА и даёт в 10 раз точнее результат.

UA9OS

Харченко для 3G и 4G связи

Мобильные интернет-модемы имеют маленькую встроенную антенну, которая не обладает большой мощностью. Прием интернет-сигнала можно усилить, если подключить внешнюю антенну. А биквадрат как раз можно изготовить для улучшения приема 3G или 4G.

Делается так же, только по другим размерам. Следовательно, нужно узнать частоту вещания мобильных операторов. Значения у каждого оператора немного отличается. Но общие пределы у всех одинаковые.

Крайние частоты – 1,9-2.1 ГГц. Если подставить величины в формулу, длина волны будет 14-16 см. А сторона антенны равна 3,5 и 4 см.

Отражающий элемент делается аналогично, но отдаляется от антенны на 21 мм. Подключается мобильная антенна к модему обычным штекером под наушники – mini Jack 3,5 мм.

Не все модемы имеют разъем для дополнительной антенны. В этом случае требуется разборка модема и подключение ан-ны Харченко.

Усиление для GSM связи

Улучшать прием в условиях городского проживания нет необходимости. Сигнал передается хороший, застройка вышками плотная. А вот в отдаленной загородной местности сигнал может быть плохого качества. Там и требуется усиление.

Сотовая связь передается ультракороткими волнами на частотах 900 и 1800 МГц. Чем выше значение, тем дальше можно передать сигнал. Следовательно, за городом требуется расчет по частоте 1800 МГц.

Используя расчетную формулу, волна получается 300/1800=166 мм, а сторона выходит 41,5 мм.

Современные девайсы не рассчитаны для работы с внешней антенной. Соединить устройства получится только изнутри, предварительно разобрав телефон. Поэтому для этой цели рекомендуется использовать старый сотовый.

Антенна Харченко для приема цифрового ТВ своими руками (расчет калькулятором)