ВНИМАНИЕ!!! Орудуя паяльником, ты берешь на себя ответственность за то, что делаешь. Если вдруг, ты случайно что-то спалил или повредил, обжегся или… ну, кто тебе виноват? Определённо, ТЫ сам!

Целью этого проекта было создание высокоэффективной, направленной, а главное, простой в изготовлении антенны для приёма всех видимых на горизонте спутников группировки SATCOM. Учтены особенности местоположения, разных пользователей. У многих спутники висят практически на горизонте, а некоторые уходят за горизонт. У кого-то горизонт закрыть и слушать можно только переотражения от домов. Некоторые «консервы» довольно старые и их болтает на орбите в широких градусных пределах. В таких условиях приёма ни о каких турникетах, а тем более портативных штырях, речи быть не может. Важно усиление!

Было оценено комплексно количество затрачиваемого материала, трудоёмкость изготовления, максимально получаемого усиления на длиннее траверсы 1м, было произведено моделирование нескольких антенн в программа ММАНА в количестве элементов от двух до десяти. Потом было изготовлено несколько вариантов антенн и опробованы в работе.

В основу проекта я вложил поиск оптимума из следующих критериев:

А. Широкополосность

Полоса всех нисходящих со спутника частот лежит в диапазоне 240-270МГц. Основные частоты приёма, на которых можно наблюдать Русскоязычное общение, идёт в полосе 255-268МГц и изредка где то ниже по частотам. Во всей полосе частот приёма КСВ антенны не должно превышать уровень 1.5 (по факту получилось 1.2)

Б. Простота сборки

Предполагается, что порезать элементы антенны с точностью 1-2мм сможет любой начинающий. Параметры антенны не должны сильно «разваливаться» если промахнулся.
В качестве элементов антенны я применил проволоку диаметром 2мм. Её у меня есть.
Особо отмечу, что широкополосность антенны мало зависит от диаметра элементов. Больше от понимания как работает антенна и умения их проектировать. Зависимость конечно есть, но не настолько большая, что бы придавать этому значение. Будем исходить из доставабельности диаметра элементов. У меня есть 2мм проволока - её и возьмём за основу.

В. Преемственность размеров

Один из самых главных критериев! Ширина среднестатистического балкона составляет примерно 1,2…1,5м, потому, я закладывал максимальную длину траверсы антенны не более 1м. Фактор климата - в зимнее время, всё время держать окна балкона открытыми ради праздного общения - слишком жирно. А выставлять антенну за пределы балкона - для многих удовольствие не из простых. Антенну надо ещё как-то крепить. В общем, за раскрытые окна, особенно в зимнее время легко можно получить нагоняй от жены или от родителей. Потому, антенна должна размещаться внутри балкона и иметь возможность поворачиваться в пределах 90-120 градусов.

Г. Высокие технические характеристики

Получить высокое усиление от антенны на короткой траверсе, при этом сохранить низкий КСВ в широкой полосе частот – в принципе недостижимая задача. Потому, при проектировании мне пришлось выбирать компромисс между нескольких параметров ради небольшого размера антенны.

Д. Эстетика параметров
Расчёт вёлся так, что бы все цифры размеров элементов заканчивались либо на 0, либо на 5мм. Ошибка в обрезке на 1-2мм на параметры антенны практически не сказывается.


Итак, что нам понадобится для сборки антенны:

1) Главное - это большое желание и ПРЯМЫЕ РУКИ!

2) Панорамный КСВ-метр. Их сейчас достать можно, не такая уже это большая редкость, как, допустим 10 лет назад. Например можно спросить у друзей-радиолюбителей, желательно с УКВ уклоном работы. Без прибора антенну конечно можно сделать, но есть риск «промазать» мимо.

3) Деревянная палка для траверсы.
Деревянные рейки сегодня можно купить в любом ближайшем хоз. магазине. Дерево удобно в обработке. Подойдёт квадратный профиль размером 20х20мм. Можно применить профиль 15х15мм, и даже 10х10мм. С брусом 10х10мм антенна получается довольно лёгкой и может использоваться как переносная.

4) Медная проволока 2мм.
В качестве пассивных элементов можно применить алюминиевую проволоку такого же диаметра, штыри от подвесного потолка и др. Главное условие - диаметр 2мм.
ПРИМЕЧАНИЕ: Модель оптимизирована именно под диаметр 2мм. Под другие диаметры всю модель антенны нужно пересчитывать! При необходимости, стучите в личку – моделей уже создано вагон. Некоторые антенны уже успешно трудятся у разных коллег.

5) Изолента.
Мне нравится чёрного цвета. Синяя – это прошлый век. :-)

6) Кабель RG-59 75 Om.
Необходимо 60см на конструкцию суммирующего трансформатора. Длина с запасом.

7) Кабель RG-58 50 Om.
Понадобится около 1,5...3 м на фазирующий трансформатор и кусок кабеля снижения.

8) Кабель RG-213/DX-10/10D-FD 50 Om.
Любое количество до вашей станции, если антенну планируется устанавливать на крышу.

9) Кусок одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5-2мм и размерами 60х60мм

10) Инструмент
Слесарный инструмент типа ножика, паяльника, кусачек и т.д. для подобного типа работ.



Конструкция антенны

После долгого моделирования и оценки всех параметров, я решил остановиться на 5 элементах кросс-яги, как имеющей лучший компромисс из перечисленных выше критериев.
Ммановска модель антенны приведена в приложении.

Для работы через спутники обычно применяют антенны с вращающейся поляризацией. На спутнике установлена спиральная антенна с правосторонней поляризацией и для стабильного приёма нисходящего канала на земле нам нужно иметь или такую же спираль или кросс-яги с правосторонней вращающейся поляризацией. Я считаю, что антенна типа кросс-яги больше всего подходит для приёма сигналов со спутника при пересчёте на трудозатраты при небольшом количестве элементов.
Модель антенны содержит всего одну линейную плоскость, и на практике при моделировании параметров нам этого хватает. При изготовлении, для получения вращающейся поляризации нам понадобятся две физических антенны расположенных перпендикулярно друг другу на одной траверсе. Запитка одной антенн относительно второй должна осуществляться через кабельный фазосдвигающий участок в 90 град.
Во время экспериментов макета антенны, элементы на траверсе можно/удобно закреплять изолентой. В боевом изделии элементы лучше крепить иначе, например, просверлив деревянную траверсу.

Активный элемент антенны можно закрепить на специально вырезанный из стеклотексталита «тавр». Размеры см. на фото. Медная проволока лёгкая и к таврам удобно припаивается. К такой приспособе удобно крепить коаксиальный кабель, а сам элемент антенны к траверсе. Во время настройки антенны, крепление также можно временно сделать изолентой, а на боевом изделии закрепить активный элемент чёрными пластиковыми стяжками или маленькими саморезами.



Когда все составляющие элементы антенны мы собрали, можно приступать к к сбору конструкции.

Собираем первую половину антенны - линейную антенну по размерам из модели. Замеряем её характеристику КСВ в полосе частот 200…300/230…280МГц.
Параметры измеренной антенны должны быть максимально приближенны к параметрам из модели.



Примечание 1: Максимально близко к точке запайки кабеля нужно повесить одну или две ферритовых защёлки, выполняющих функцию запорного дросселя. Она устраняет влияние кабеля на антенну и выравнивает диаграмму направленности. Подобного добра полно за копейки на Али. Гуглим.
Примечание 2: Кабель питания антенны желательно предварительно вымерять как полуволновый повторитель. У меня, для настройки сат-антенн сделан специальный кабель, в который уложено 3 полуволны.



Если предыдущий шаг у вас выполнен успешно, то можно перейти к сборке второй половины антенны по тем же размерам из модели. Расположить её нужно на той же траверсе перпендикулярно первой антенны. Можно сдвинуть её на 5мм ниже или выше первой антенны для удобства запитки. При этом немного изменится фазовый угол вращения. Но, т.к. смещения фазы получается небольшим, то на хар-ки антенны это практически не сказывается.
Параметры КСВ второй антенны должны быть максимально приближены к параметрам первой. Если все размеры в точности соблюдены - то, скорее всего, так и будет.

Примечание: контроль параметров антенны нужно делать в открытой местности, дабы избежать влияния близлежащих металлических предметов. Можно настраивать антенну на балконе, при этом вы обнаружите влияние окна и рам. Но ни в коем случае не надо делать замеры внутри квартиры/в комнате.

Теперь остался главный и самый тонкий момент - это изготовление фазирующего и суммирующего трансформатора.

Более подробно изготовлению трансформатору будет посвящена отдельная статья, а пока остановимся на общих принципах.

Существует 2 типа запитки антенны для вращения поляризации - механический разнос антенн на четверть лямбды и внесение фазовой задержки в одну из антенн.
Механический разнос удобен, когда мы не ограниченны в длине «бума» антенны, плюс – не нужна фазосдвигающая линия. В нашем варианте - удлинение бума даже на 25см не желательно, потому, выбираем второй вариант.

Суммирование 2-х антенн так же может быть произведено 2-я типами трансформации. Это приведение точки суммирования к импедансу 100 Ом и второй способ - это трансформация точки суммирования из 25Ом в 50. Первый вариант с первого взгляда довольно простой, но на самом деле - он технологически не удобен. Требуется сращивать 2 кабеля с точным соблюдением фазовых задержек. В результате, в точках запитки антенны образуется кубло из кабелей, что может сильно влиять на характеристику КСВ и искажать диаграмму направленности.
Второй вариант по виду сложнее, но технологическое размещение кабелей на буме намного удобнее. Проще соблюсти фазовые соотношения в кабелях. Остановимся на втором способе.

Общая схема сборки фазирующего трансформатора



Проверяем правильность сборки трансформатора, нагрузив концы кабеля на резисторы 50/51 Ом.





Собираем антенну с кабелями и трансформатором и проверяем КСВ. У меня получилось так.



Примечание: при сборке антенны, я пошел на радиотехническую хитрость, применив не единственный полуволновый повторитель, и повторитель с четвертью. Сделано это было специально, чтобы удлинить геометрическую длину трансформатора и вывести кубло из кабелей за рефлектор, назад, тем самым ещё более ослабив влияние кабеля в поле работы элементов антенны.



Теперь можно подключить антенну к приёмнику и.... и тут нас может поджидать облом. На приёмнике ничего не слышно, на панораме ничего не видно. Хотя КСВ в полосе приёма в норме…
Всё просто, мы неправильно выбрали направление вращения поляризации. Развязка между разными направлениями вращения может достигать аж 30дБ!!!
Решается проблема просто – надо поменять на одной из антенн места запайки центральной жилы и оплётки.

Для любителей реально попиратить, у меня есть модели на передающие антенны разного диаметра и количества элементов. Все модели антенн проверены в работе. Стучите в личку.

Читатель, не теряйся, собирай антенны, задавай вопросы в личке, ГОТОВЬ свою рацию и присоединяйся к нашему сообществу любителей радиоастрономии. Жди новых статей!

МОДЕЛЬ АНТЕННЫ для ММАНЫ