Перевод от Night watcher



Antenna

Антенная часть передатчика очень важна.
Любой кусок провода будет действовать как антенна и излучать энергию.

Вопрос в том, сколько энергии излучается?
Плохая антенна может излучать менее 1% передаваемой энергии, а мы этого не хотим!

Есть много домашних страниц, описывающих антенны, так что здесь я приведу лишь укороченную версию.


Сама по себе антенна это настроенный блок и если она не сделана должным образом, энергия от передатчика отразится от антенны обратно в ВЧ блок и рассеется в виде тепла. Будет произведено много шума и в конце концов нагрев выведет из строя выходной транзистор.

Так как бОльшая часть энергии отражается назад в передатчик, вы не сможете передавать, и в особенности на дальние расстояния. Чего хотим мы, это стабильную систему, где вся энергия выходит из антенны в окружающие пространство. Антенну надлежащего качества построить не так сложно. Я советую симметричную вибраторную антенну. Ее легко собрать и работает она очень хорошо.

Базисная симметричная вибраторная антенна имеет очень простую схему, это пока еще самая используемая антенна в мире. Диполь заявляет усиление 2.14 дБ по изотропному источнику. Центральный проводник идет к одной ножке диполя а внешний проводник (провод в оплётке) идет к другой. Импеданс такой антенны лежит в диапазоне от 36 Ом до 72 Ом в зависимости от используемой линии передачи, с нормальным значением в 52 Ом. Разрыв центрального и внешнего проводников, где соединяется коаксиальная или другая линия передачи недолжно быть более 1 дюйма. Всегда устанавливайте диполь по меньшей мере на его полную длину, или на большей высоте над землей или зданием для достижения наилучших результатов.

ЧАСТОТА ПРОТИВ ДЛИНЫ
Диполь разрезается по длине в соответствии с формулой l=468/f(Mhz). Где l это длина в футах и f - средняя частота несущей. Формула в метрах выглядит так l=143/f(Mhz), где l длина в метрах. Длина симметричной вибраторной антенны составляет около 80% фактической длины волны на скорости света в вакууме. Это из за скорости распространения электричества в проводах против электромагнитного излучения в вакуме.

Диполь с симметрирующим устройством
Диполь называют симметричной антенной. Коаксиальный кабель несимметричный.
Не следует подключать несимметричный коаксиальный кабель напрямую к симметричной вибраторной антенне, так как внешний экран коаксиального кабеля будет действовать как третья ветка антенны и это будет плохо влиять на атенну (и диаграмму направленности антенны).


Можно сказать, что вместо антенны, коаксиальный кабель действует в роли излучателя. ВЧ может попасть в другое электронное оборудование, находящиеся близко к излучающему фидеру, вызывая ВЧ помехи. Более того, антенна не так эффективна как может быть, так как она излучает ближе к земле и ее диаграмма направленности может исказиться ассиметрично. На более высоких частотах, где длина диполя становится значительно меньше, сравнивая с диаметром коаксиального кабеля, это становится более существенной проблемой. Одно из решений этой проблемы - использовать симметрирующее устройство.

Так что же это такое?

Симметрирующее устройство это пассивное устройство, преобразующие сбалансированный и не сбалансированный сигналы, такие как те, что есть между коаксиальным кабелем и антенной.



Некоторые типы таких устройств обычно используются с диполями - токовые и коаксиальные симметрирующие устройства.

Двумя простыми устройствами такого типа являются кабели с ферритом и намотанной катушкой, см. рисунок справа.


Симметрирующее устройство с намотанной катушкой сделать проще.
Подойдут несколько витков кабеля на трубке. (И не нужно чтоб у трубки был ферритовый сердечник)
Это устройство следует поместить близко к антенне.
Некоторые ссылки
Теперь, я думаю ваш мозг чувствует некоторую "несимметричность"... Сделайте перерыв с хорошей кружкой чая или кофе.

Настройка и тестирование
Для достижения наилучших результатов, Вы должны подстроить четыре конденсатора C11 - C14.
Наилучший способ настроить усилитель - это собрать дополнительную симметричную вибраторную антенну и использовать ее как приемник.
Взгляните на схему справа. Я использую диполь как приемную антенну и затем сигнал преобразуется в постоянное напряжение при помощи германиевого диода и конденсатора 10 нФ.
А затем измеритель на 100 мкА покажет уровень сигнала. Очень простое в сборке устройство.
Можете убрать резистор 100К и операционный усилитель, соединить измеритель напрямую с диодом.
Тогда устройство не будет таким чувствительным, но по прежнему будет работать хорошо.

Я помещаю приемную антенну немного в стороне от передающей и настраиваю (C11 - C14) пока не получу наибольшие показание на измерителе. Если у вас слишком большие показания, можете добавить последовательный резистор к измерителю или поместить его немного дальше. Если получаете слишком слабый сигнал, можете использовать ОУ и установить большое усиление подстроечным резистором 10К.
Также можете добавить MSA-0636 Cascadable Silicon Bipolar MMIC Amplifiers между антенной и выпрямителем.

И естественно можете настраивать свою систему при помощи искусственной нагрузки или ваттметра, но я предпочитаю настраивать свою систему с подключенной настоящей антенной.
В этом случае я использую усилитель мощности и измеряю ток усилителя.

Когда передатчик близок к согласованию (правильно настроен) ток в главной цепи начинает падать, а высокая напряженность поля все еще есть. Напряженность поля может даже увеличиваться, когда ток в главной цепи падает. Тогда вы знаете что получили хорошее согласование, так как бОльшая часть энергии рассеивается антенной, а не отражается обратно в усилитель.

Насколько далеко будет передавать?
Ответить на этот вопрос очень трудно. Расстояние очень сильно зависит от того, что вас окружает. Если вы живете в большом городе, где много бетона и железа, передатчик вероятно добьет на 400 метров. Если вы живете в меньшем городе, где больше открытых пространств и не так много железа и бетона, передатчик достигнет намного бОльшего расстояния, до 3 км. Если же есть много открытого пространства, сможете передавать на расстояние до 10 км.

Одно основополагающие правило - это помещать антенну на высоком и открытом месте. Это намного увеличит расстояние передачи.

Как собрать симметричную вибраторную антенну за 45 минут
Я расскажу как собрать очень простой, но хороший диполь, и сборка займет всего лишь 45 минут. Ветвь антенны сделана из медной трубки, диаметром 6 мм, я нашел ее в магазине автозапчестей. Эти трубки отлично работают в роли ветвей антенны.
Можете использовать все виды труб и проводов. Преимущество использования трубки в том, что она крепкая и чем больший диаметр трубки вы используете, тем больший диапазон частот (полосу пропускания) получите. Я заметил, что передатчик отдает наибольшую мощность на выходе в диапазоне 104-108 МГц, поэтому настроил передатчик на 106 МГц.


Расчеты выдали длину лепестка антенны 67 см. Поэтому я отрезал две ветки по 67 см каждая. Также использовал пластиковую трубку для удержания ветвей и придания конструкции большей устойчивости.
Одну трубку я использовал как монтажную стрелу, а другую чтобы держать ветви антенны. Как видите я использовал черную изоленту, чтобы держать трубки вместе.
Внутри вертикальной трубки - две ветки, я использовал коаксиальный кабель для соединения веток. Коаксиальный кабель намотан 10 витками вокруг горизонтальной трубки, чтобы создать симметрирующее устройство (ВЧ дроссель) для предотвращения отражений. Это элементарное устройство, и можно сделать множество улучшений.

Я поместил антенну на своем балконе, соединил с передатчиком и подключил питание. Я живу в городе среднего размера, поэтому я взял машину, и прокатился вокруг для проверки характеристик. Сигнал был превосходен с кристально чистым стерео звуком. Вокруг моего передатчика много бетонных зданий, что отражается на дальности передачи.
Передатчик передавал на расстояние до 5 км, в зоне прямой видимости. В городском окружении дальность достигала 1-2 км, из за бетона.
Мне кажется этот результат очень хорош для усилителя 1 Вт и антенны, собранной за 45 минут. Еще одна вещь, которую нужно взять в расчет - это то, что FM сигнал был широкополосным, а он потребляет гораздо больше энергии чем узкополосный FM. Если учитывать все, я был очень доволен результатом.