Калькулятор расчета спиральной антенны

Как собрать спиральную антенну

Спиральная антенная напоминает инфракрасный обогреватель специфической конструкции. В СССР военные заводы выпускали приборы бытового назначения. Отсюда сходство параболических тарелок и обогревателей. Для сборки понадобится узнать диаметр и шаг намотки проволоки, количество витков. Из материалов понадобятся:

  1. Стальной лист для экрана, произвольной толщины, чтобы не гнулся от ветра и прочих коллизий.
  2. Отрез проволоки, чтобы хватило намотать витки с запасом.
  3. Питающий кабель: для телевидения 75 Ом, для радио 50 Ом.
  4. Труба пластиковая нужного диаметра.

Спиральные антенны относятся к классу бегущей волны, сопротивление устройств велико, чтобы, правильно рассчитав устройство, подключить без согласования. Сначала размечается труба, с запасом, чтобы удалось воткнуть в экран и приклеить. Вдоль оси (лучше с двух сторон) размечается шаг намотки. В будущем риски используются для выравнивания. Отступите спереди пару-тройку сантиметров, начинайте работать маркером

Обратите внимание, что с обратной стороны виток смещается ровно на полшага

Спираль наматывается на трубу без учета шага, с нужным числом витков. В дальнейшем, начиная с первой риски, нужно растянуть проволоку правильным образом. Чтобы не происходило смещения в дальнейшем, следует правильное положение зафиксировать каплями клея. Примерно по три-четыре на виток. Тем временем изготовим экран.

Для электрической сборки следует в области окончания спирали (основание трубы) просверлить отверстие и проволоку пропустить внутрь. За экраном в боковине проделываем дополнительную дыру, куда пропускаем оплетку питающего кабель. Электрически центральная жила соединяется со спиралью, экран фидера с экраном антенны. Образуется конструкция для приема и передачи волн. Труба со стальным экраном соединяются клеем-герметиком по уголку, чтобы обеспечить строгую перпендикулярность деталей. Ключевые моменты:

  • Спираль и экран изготавливаются из проводящего материала, к примеру, меди.
  • Труба из диэлектрика.

А как насчет усилителя

Для максимально дальнего приема к антенне можно подключить усилитель. Последний бывают двух видов:

  • внешний (выносной), который крепится после антенны, врезается в кабель внутри помещения;
  • внутренний, подсоединяется сразу на антенне, прячуется, как правило, в пластиковый корпус.

С внутренним вопросов не возникает, необходимо лишь разрезать кабель в нужом месте и сделать подсоединение через два F-разъема.

Калькулятор расчета спиральной антенны

А вот внешний крепится сразу к двум изгибам на ромбе. Поэтому дополнительно необходимо продумать защиту (короб).

Калькулятор расчета спиральной антенны

Калькулятор расчета спиральной антенны

Кроме монтажа усилителя, необходимо обеспечить питание антенне.

Если антенна Харченко соединена напрямую с телевизором, то обязательно нужен вешний блок питания.

Калькулятор расчета спиральной антенны

Тогда в телевизор кабель от антенны вставляется через сепаратор, который находится на проводе блока питания.

Если к телевизору подключена телевизионная цифровая приставка, тогда подать питание можно через меню поиска устройства. В таком случае внешний питающий блок не нужен.

Понятие антенны Харченко

Это зигзагообразная антенна, которая внешне выглядит как два квадрата, скрепленные между собой. Каждый угол вибратора равняется 90°.

Калькулятор расчета спиральной антенны

Антенна «биквадрат» может использоваться не только для приема цифрового ТВ, но и в качестве усилителя других типов сигналов. Можно рассчитать конструкцию так, что получиться усилить сигнал мобильной связи, мобильного интернета (3G, 4G), Wi-Fi сигнала. В каждом случае при расчете потребуется в формулу подставлять разные величины.

Ромбовидная антенна, кроме большой сферы применения, имеет следующие достоинства:

  • высокий коэффициент усиления;
  • широкая область применения (описали абзацем ранее);
  • широкополосность – способна принимать одновременно волны метровой и дециметровой длины, а значит, получится настроиться сразу на цифровые и аналоговые каналы;
  • легкость и дешевизна изготовления. Получится сделать антенну Харченко своими руками для цифрового ТВ даже новичку. Нужно только сделать простой расчет под конкретные нужны, согнуть по шаблону кусок медной проволоки и подключить к конструкции антенный кабель.

Делаем биквадратную антенну в домашних условиях

Самодельная антенна собирается за 30-40 минут. К тому же элементы конструкции изготавливаются из самых обычных материалов, которые с большой долей вероятности уже есть у вас дома или в гараже.

Необходимые материалы и инструменты

Основные материалы:

  • медный провод сечением 1,5–5 миллиметров, длиной около метра;
  • обычный антенный провод (коаксиальный), 3–5 метров;
  • паяльник, соответственно, припой и канифоль;
  • штекер для телевизора;
  • напильник или наждачная бумага для зачистки провода;
  • рулетка или линейка;
  • маркер либо фломастер.

Дополнительные материалы, которые могут понадобиться:

  • основа для антенны (например, деревянная рейка);
  • клей;
  • изоляционная лента.

Ручной расчет

Размеры антенны Харченко напрямую зависят от диапазона принимаемых частот.

Пример:

В Москве вещание 1 мультиплекса идет частоте 546 МГц (ТВК 30), 2-ого — на 498 МГц (ТВК 24 ). Я хочу принимать оба пакета, поэтому беру среднее значение:

(546 + 498)/2 = 522 МГц.

  1. Вычисляем длину волны по формуле:λ = с/F, где: λ — длина волны; с — скорость света (3×108 м/с); F — частота.
  2. Подставляем значения:λ = 300/522 ≈ 0,5747 м = 57,47 см.

Можно использовать полученную величину, но для практического применения она может оказаться слишком большой. Мы имеем право взять ровно половину или четверть длины волны:

λ/2 = 0,5747/2 ≈ 0,287 м = 28,7 см.

λ/4 = 0,4918/4 ≈ 0,143 м = 14,3 см.

Зная длину волны, производится расчет размеров рамки. На примере значения 575 мм получаем следующее:

  • длина внешней стороны ромба:  575/4 = 143,75 мм;
  • общая длина проволоки – 1150 мм.

Калькулятор антенны Харченко

Можно поступить проще: рассчитать все параметры с помощью онлайн-калькулятора. Алгоритм его работы аналогичен представленному выше, действие всех формул автоматизировано. На выходе получится готовый чертеж с размерами «двойного квадрата».

Калькулятор не помещается в окно полностью, поэтому прокручивайте голубое окно вверх-вниз, вправо-влево, чтобы заполнить все поля.

Сборка

  1. Возьмите проволоку. Для антенны подойдет только медь (алюминий или другой металл надежно спаять не получится, а от качества соединения контактов будет зависеть чистота принимаемого сигнала).
  2. С помощью линейки и маркера отметьте 8 одинаковых отрезков, длину которых (L1) вы рассчитали на калькуляторе.
  3. На чистом листе бумаги нарисуйте шаблон будущей рамки телеантенны, соблюдая вычисленные размеры.
  4. Согните проволоку по отметкам, ориентируясь на шаблон. Должна получится ровная восьмерка с углами 90°.
  5. Используя напильник или наждачную бумагу, зачистите края проволоки и место сгиба граней, а затем зафиксируйте свободные концы тонкой медной проволокой.
  6. Спаяйте концы между собой.
  7. Возьмите антенный провод, оголите его примерно на 2 см для и припаяйте к рамке антенны: центральная жила на один сгиб, экран — на второй. На другой конец кабеля установите RF-штекер.
  8. Заизолируйте все места пайки. Можно использовать силиконовый герметик или простую изоленту.
Популярные статьи  Что такое система АСКУЭ, расшифровка термина, принцип работы АСКУЭ

Настройка

После сборки включите телевизор и выполните поиск цифровых каналов. Если у вас приставка — запустите автопоиск на ней. Дальше анализируйте:

  • Прием сигнала хорошего качества. Можно закрепить полученную рамку на любую поверхность при помощи клея или жидких гвоздей. Кабель тоже нужно зафиксировать, чтобы не нарушать слабое место пайки.
  • Качество принимаемого сигнала недостаточно хорошее. Попробуйте переместить антенну: меняйте вертикальные и горизонтальные углы наклона. Если это не помогает, то нужно усилить принимаемый сигнал, используя рефлектор.

Антенна для мобильного телефона

Телефоны, работающие на стандарте связи GSM, принимают сигнал высокой частоты ультракоротких волн (900 или 1800 МГц). Чем выше частота, тем дальше передача, но меньше способность обходить преграды. Это значит, что в застроенной местности эффективнее работает сигнал с частотой 900 МГц. А на дальней просторной местности, например, загородом, на даче, лучше будет частота 900 МГц.

Получаем длину волны по основной формуле: λ = 300/900 = 333 мм.

Значит, общая длина проводника 333*2 = 666 мм. А размер стороны составит примерно 333/4 = 83 мм.

Современные мобильные исключают возможность свободного подключения внешней антенны. Организовать подключение возможно только после разборки девайса. Поэтому проще всего использовать антенну совместно со старым телефоном, в котором есть разъем для внешнего приемника.

Изготовление рефлектора

Рефлектор представляет собой экран, расположенный за основной рамкой антенны. Для изготовления подойдет металлическая пластина или стеклотекстолит, используемый для печатных плат. Можно взять решетку, состоящую из металлических прутьев. Или можно сделать экран самостоятельно из плотной фольги, наклеенной на твердую основу нужного размера.

В данном примере экран сделан из стенки корпуса домашнего ПК.

К расположению рефлектора предъявляются следующие требования:

  • расстояние между ним и приемником — ровно 1/7 часть длины принимаемой волны (на калькуляторе это значение D). Изготовьте диэлектрические проставки, с помощью которых соберите единую конструкцию;
  • площадь активной (токопроводящей) поверхности рефлектора на 20 % больше площади телеантенны;
  • приемник должен «лежать» внутри плоскости рефлектора.

В этом примере проставки сделаны из старых маркеров, которые стягиваются пластиковыми жгутами.

Рекомендуем полную пошаговую видеоинструкцию по изготовлению биквадрата с экраном:

3.2 Спиральная антенна со штырем и без штыря

Эта классическая комбинация антенн объединяет преимущества несимметричного вибратора и спиральной антенны нормального режима (с излучением перпендикулярно оси).

Эта широко распространённая комбинация оптимально сочетает характеристики в режиме выдвинутого штыря и в нижнем его положении

При этом важно, что спиральная антенна нормального режима более широкополосна, чем несимметричный вибратор

Верх штыря делается неметаллическим, поэтому при нижнем положении штыря антенна становится просто спиральной в нормальном режиме, то есть с излучением перпендикулярно оси. Чувствительность сотового телефона в этом случае на 1–2 дБ выше, чем при задвинутом штыре.

Штырь имеет металлический конец внизу и соединяется с нижним патроном спиральной антенны, когда штырь вы-двигается в верхнее положение. Электрически штырь подсоединяется параллельно спиральной антенне. Часть штыря-вибратора, проходящая через спиральную антенну, подключена так, что запитывается параллельно спирали. В таком состоянии антенна подстраивается для получения реального входного импеданса в обоих режимах: выдвинутом и вдвинутом.

Эффективность излучающей способности антенны характеризуется, как известно, сопротивлением излучения. А оно зависит от внешней физической длины спиральной антенны и только в небольшой степени от диаметра спирали . Сопротивление излучения несимметричного вибратора меняется как нелинейная функция, в зависимости от длины несимметричного вибратора, Rs ~ 10x²**(1 + 0,19x²), где x = kL, если менять длину L от очень короткой до четверти длины волны. При x = 1,57 это соответствует

/4 штырю с сопротивлением излучения 36Ом. Четвертьволновый диполь с сопротивлением 36Ом имеет слишком малое значение, что непрактично, поскольку очень короткий несимметричный вибратор имеет малую эффективность.Для всего телефона (антенна + корпус) выражение для сопротивления излучения будет намного более сложное. Сопротивление излучения для всего телефона обычно в несколько раз больше, чем для несимметричного вибратора. При согласовании линии небольшой длины с 50-Ом линией полоса рабочих частот уменьшается пропорционально сопротивлению излучения. Обычно длина спиральной антенны равна 20–40 мм для частоты 900 МГц, а минимальная длина ограничивается полосой (равной 8–10%). Из-за того, что корпус телефона является частью излучающей структуры, подстройка четвертьволнового шлейфа будет зависеть от размера и формы телефона. Длина несимметричного вибратора (штыря) – 40…45 мм.

Согласующая цепь СТЦ (рис. 3.2.1), находящаяся на плате сотового телефона, должна быть разработана так, чтобы обеспечивать минимальный КСВ и для режима вынутого штыря и для режима вставленного. Требуемый КСВ обычно равен 1:2 в диапазонах, в которых антенна используется.

Рисунок 3.2.1. Эквивалентная схема спиральной антенны со штырем

С практической точки зрения, имеются два варианта работы телефона: в свободном пространстве (FS – free space) и вблизи человека (TP – Talk Position). Согласующая цепь рассчитывается на выполнение согласования в худшей ситуации из 4 комбинаций: FS/TP и выдвинута/вдвинута. Добавим к этому то, что большинство современных телефонов должны работать в двух и более диапазонах. Таким образом, проектировщик должен получить серию диаграмм направленности на частотах 900 и 1,800 МГц.

Двойной квадрат для 3G и 4G

Алгоритм изготовления идентичен антенне для приема каналов Т2. Разница только в расчетах, конструкция будет иметь другие размеры.

Необходимо узнать частоты, на которых транслируется 3G и 4G сигнал. Каждый мобильный оператор передает сигнал на индивидуальной частоте. Но для всех провайдеров действительный диапазон 1,9-2.1 ГГц. Применив эти цифры к формуле, получим расчетную длину волны 14-16 см.

Исходя из этого, размер одной стороны будет составлять:

  • 35 мм для частоты 1,9 ГГц;
  • 40 мм для 2,1 ГГц.

Рефлектор монтируется на расстоянии 23 мм от основной рамки. Вместо антенного штекера на второй конец провода монтируется знакомый всем штекер 3,5 мм. Он подключается к антенному гнезду интернет-модема.

Анализ базовой структуры сотового телефона – с закрытой крышкой и невыдвинутой антенной.

Результатом моделирования с использованием методом моментов, в числе других важнейших характеристик, является распределение токов на всех металлических поверхностях корпуса и антенны. На рис. 3.4.1 слева в поле программы показана шкала распределения поверхностного тока, его максимум 1769,5 A/m находится на спирали.
 

Популярные статьи  Допустима ли установка УЗМ-51м 63А, если вводной автомат на 25А?

Рисунок 3.4.1 . Модель корпуса телефона с закрытой крышкой и вставленным штырем в поле программы IE3D

Рисунок 3.4.2. ДН в азимутальной плоскости

Рисунок 3.4.3. ДН в угломестной плоскости
 

Рисунок 3.4.4. Корпус с открытой крышкой

Чтобы увидеть токи с меньшими амплитудами, необходимо изменить максимальное значение тока, например, на значение 100 A/m, как показано на рис. 3.4.5

Рисунок 3.4.5. Токи, наведённые в корпусе, в основном сосредоточены в крышке телефона

Важнейшей характеристикой антенной системы сотового телефона является диаграмма направленности, особенно в азимутальной плоскости. Такая диаграмма направленности (рис 3.4.2) получена для нескольких углов места, и наиболее важный тестовый угол –

= 90º. Угломестные диаграммы направленности (рис. 3.4.3) рассчитаны для нескольких азимутальных направлений. При

= 0 это соответствует положению, когда широкая сторона телефона направлена на читателя.Из ДН на 3.4.3 видно, что в вертикальном направлении излучение на 8 дБ меньше, чем в горизонтальном. Из азимутальной диаграммы мож-но видеть интересный для практики случай: при

= 90º в ДН имеет ноль, то есть полное затенение. Здесь имеет место компенсация излучения от спиральной антенны и наводок на корпусе.

Настройка антенны

Антенна в собранном виде по инструкции выше уже может ловить DVB-T2 каналы.

  • После установки устройства Харченко на улице или внутри квартиры, дома, настройте цифровые каналы на телевизоре. Можете как выполнить сразу автоматический поиск каналов, так и проверить поступление сигнала через меню ручной настройки.
  • Если автопоиск не дал результатов, то сначала нужно убедиться, что сигнал вообще поступает на телевизор. Зайдите в ручной поиск на вашем ТВ и посмотрите на шкалу уровня сигнала. Иногда называется «Качество сигнала».

    Как и куда необходимо заходить, чтобы увидеть необходимые разделы и настройки, читайте по предыдущей ссылке. Если показатель равняется полному нулю, то проблема явно в антенне, кабеле, или местах соединений. При соблюдении всех расчетов, скорее всего, что причина заключается в соединениях. Возможно замыкание в центральной части антенны. Также допускается возможность совсем плохого размещения антенного приемника. Если он расположен внутри квартиры вдали от окна, то сигнал может просто не дойти до антенны. Как минимум лучше разместить конструкцию у окна или на балконе.

  • Если сигнал есть, но шкала показывает слабое значение, то требуется более точная настройка. Попробуйте поиграться с антенной, расположить ее ближе к окну. Не спеша повращайте приемник в горизонтальной и вертикальной плоскости. Параллельно подсматривайте на шкалу в настройках ТВ. Если значение изменяется, то экспериментальным путем можно добиться наивысшего уровня телесигнала. При достижении максимального сигнала прочно закрепите антенну в наиболее удачном положении и выполните настройку еще раз.
  • Если никак не получается добиться приемлемого уровня телевизионного сигнала, вынесите антенну на улицу. Лучший вариант размещения – как можно выше и когда нет преград для приема сигнала. Преградами выступают плотные высокие домовые постройки, холмы.

Усилить антенну можно, если оборудовать ее рефлектором.

Делаем рефлектор

Из чего можно изготовить рефлектор для «биквадрата Харченко»:

  • сплошной лист из металла;
  • электрическая плата, одна стороной которой покрыта сплошным медным слоем;
  • любая прочная поверхность, на которую с отражающей стороны наклеен слой фольги;
  • решетка из металлических проводников (по типу клетки для животных).

На фото ниже рефлектор представлен куском металла из корпуса системного блока компьютера.

Калькулятор расчета спиральной антенны

При монтаже «двойного ромба» следует учитывать расстояние от рефлектора до основной конструкции. Величина должна равняться седьмой части (1/7) длины волны, то есть быть в семь раз меньше, чем одна сторона ромба.

Также не должно быть замыкания отражателя с «биквадратом». Поэтому ножки крепления нужно изготовить из пластика или другого не токопроводящего материала. Неплохим решением будет крепеж на ножки из тонкой пластиковой трубы.

На примере ниже показано крепление с использованием оболочки маркера и хомута. Вынимается внутренний чернильный стержень и через оболочку продевается хомут.

Калькулятор расчета спиральной антенны

Краткий обзор теории

Спиральная антенна может быть описана как пружина с количеством витков N с отражателем. Окружность (C) витка составляет приблизительно длину волны (l), а дистанция (d) между витками составляет приблизительно 0.25C. Размер отражателя (R) составляет C или l и может иметь форму круга или квадрата.

Конструкция излучающего элемента вызывает круговую поляризацию (КП), которая может быть как право-, так и левосторонней (П и Л соответственно), в зависимости от того, как намотана спираль.

Для того, чтобы передать максимум энергии, обе стороны соединения должны иметь одинаковую направленность поляризации, кроме случаев, когда используется пассивный отражатель радиоволн на пути передачи сигнала.

Усиление (G) антенны относительно изотропии (dBi) может быть расчитана по следующей формуле:

G = 11.8 + 10 * log {(C/l)^2 * N * d} dBi               (1)

В соответствии с выводами Др. Даррела Эмерсона (Dr. Darrel Emerson, AA7FV) из Национальной Радиоастрономической Обсерватории, результат вычисления по формуле , также известной как формула Крауса (Kraus formula), 4-5 dB слишком оптимистичен. Др. Рей Кросс (Dr. Ray Cross, WK0O) проанализировал результаты исследования Эмерсона в программе анализа антенн ASAP.

Характеристика полного сопротивления (импенданса) (Z) полученной передающей линии эмпирически должна описываться формулой

Z = 140 * (C/l) Ohm                                    (2)

Реализация для частоты 2.43 ГГц (aka S-band, ISM band, 13 cm amateur band)

l = (0.3/2.43) = 0.1234567 m  (12.34 cm)            (3)

Диаметр витка (D) = (l/pi) = 39.3 mm         (4)

Стандартная канализационная пластиковая труба с внешним диаметром 40 мм является для нас превосходным решением и легкодоступна в магазинах «Сделай сам» или у любого сантехника Спираль может быть намотана из стандартного медного провода, который применяется в домашнем хозяйстве для цепей 220 В переменного тока. Этот провод имеет цветную поливинилхлоридную изоляцию и медный сердечник диаметром 1.5 мм. Обмотка проводом трубы даст результирующий диаметр D = 42 мм благодаря толщине изоляции.

D = 42 mm, C = 42*pi = 132 mm (which is 1.07 l)    (5)

d = 0.25C = 0.25*132 = 33 mm                       (6)

Для дистанций от 100 м до 2.5 км в пределах прямой видимости, 12 витков (N = 12) достаточно. Следовательно, длина трубы будет около 40 см (3.24 l). Обмотайте провод вокруг трубы и приклейте его поливинилхлоридным или любым другим, содержащим тетрагидрофуран (THF), клеем. Это даст очень прочную намотку вокруг трубы, как показано на рисунке 1 ниже.

Калькулятор расчета спиральной антенныРисунок 1. Использованные материалы с размерами.

  • Сопротивление антенны:
  • Z = 140 * (C/l) = 140*{(42*pi)/123.4} = 150 Ом      (7)
  • требует соответствия сети для использования стандартного 50 Ом UHF/SHF коаксиала и коннекторов.
  • Обычно используется заглушка в 1/4 волны с сопротивлением (Zs)
  • Zs = sqrt(Z1*Z2) = sqrt(50*150) = 87 Ом               (8)
Популярные статьи  Вопрос по установке опоры ЛЭП с закрепленными к ним ригелями

Из-за спиральной конструкции это соответствует 1/4 витка. Однако, с точки зрения механики, учитывая то, что необходимо позаботиться о водонепроницаемости, если антенна используется на открытом воздухе, есть более предпочтительные методы достижения сопротивления спиралью сопротивления в 50 Ом.

Первой мыслью было эмпирически увеличить d для первого и второго витка и добиться нужного значения методом проб и ошибок, измеряя результат при помощи направленного блока сопряжения и генератора сигнала.

Так что вся хвала — ARRL и Джейсону, для антенны были использованы его размеры. Честно говоря, эта страница практически копирует его страницу, за исключением того, что спираль намотана в противоположном направлении :)).

Калькулятор расчета спиральной антенны

Рисунки 2a и 2b. Идея, размеры и монтаж согласователя. Гипотенуза треугольника должна быть продолжением провода.

Теперь необходимо припаять согласователь к спирали, приклеить их и приготовиться к соединению с колпачком, как показано на Рис. 3.

Калькулятор расчета спиральной антенныРисунок 3. Почти законченная спиральная антенна.

Готово! (Рис. 4)

Калькулятор расчета спиральной антенныРисунок 4. Законченная 12тивитковая 2.4 ГГц спиральная антенна, G = 17.5 dBi или 13.4 dBi (соответственно по Краусу или Эмерсону).

Характеристики антенны были измерены. Результаты — на Рис. 5a и 5b:

  1. Рисунок 5a. Потери на отражении (dB) от 2300 до 2500 МГц
  2. Рисунок 5b. Диаграмма Смита 2300-2500 МГц
  3. Рисунок 6a Установка для измерения
  4. Рисунок 6b «Спиральная антенна за час» и анализатор Rohde & Schwarz
  5. И наконец, спиральная антенна в действии…
  6. Рисунок 7a Излучает на мой LAP (Local Access Point
  7. Рисунок 7b Вид снизу

Для модемов 3G и 4G

Использование биквадратной антенны не ограничивается только приемом цифрового телевидения. Когда скорость работы мобильного интернета неудовлетворительна, антенна Харченко тоже может помочь.

Сначала, как и в случае с цифровым телевидением, необходимо выяснить частоту передачи 3G- или 4G-сигнала (LTE). У каждого оператора сотовой связи она своя, но находится в диапазоне 1.9–2.1 ГГц. Расчетное значение длины волны составляет от 14 до 16 сантиметров.

Исходя из этого получаем следующие размеры антенны:

  • для 1,9 Gz = 3,5 сантиметра;
  • для 2,1 Gz = 4 сантиметра.

Собирается конструкция так же, как и для цифрового ТВ.

Не помешает для данной антенны и рефлектор. Расстояние между ним и приемником следует обеспечить равным 2,3 сантиметра. К готовой антенне припаивается кабель сопротивлением 50–65 Ом, а на другой конец — штекер Jack 3,5 мм, который вставляется в антенный вход модема.

Мнение экспертаВиталий СадовниковСпециалист по подключению и настройке цифрового телевиденияИногда в 3G-приемниках отсутствует разъем 3,5 мм и к ним невозможно подключить внешние антенны. Тогда следует разобрать модем и подсоединить изготовленную конструкцию вместо встроенной.

Спиральные антенны СВЧ

На частотах выше 300 МГц и выше широкое применение находят цилиндрические спиральные антенны бегущей волны. Один из вариантов исполнения спиральной антенны приведён на рис.1. Она представляет собой спираль диаметром D и шагом намотки S, и металлического рефлектора, выполненного в виде диска или квадрата с размером ≈2D.

В зависимости от геометрических параметров (электрической длины периметра витка с и электрической длины шага спирали S) спиральной антенны, в ней могут возбуждаться различные типы волн (моды). Наибольшее значение на характер излучения антенны оказывает фазовое соотношение между соседними витками спирали.

Нас интересует волна Т1 (рис.2), для которой характерно отличие на 360 градусов фазы токов на соседних витках.

Волна Т1 образуется при электрической длине периметра витка, близкой к длине волны λ, при этом спиральная антенна работает в режиме осевого излучения (максимум излучения совпадает с осью спирали).

Калькулятор расчета спиральной антенны
Рис.1 Цилиндрическая спиральная антенна. Рис.2 Распределение тока в витке.

  Оптимальные размеры спиральной антенны:

  • Диаметр витка D=λ/π
  • Шаг спирали S=0,25λ
  • Угол спирали α=12°

Анализ антенной системы сотового телефона с вынутым штырем и закрытой крышкой.

Из анализа частотной характеристики на диаграмме Смита (рис. 15) видно, что наилучшее согласование системы достигается в районе 1,39 ГГц, причём его величина значительно выше из-меренной в реальном телефоне. Это подтверждает то, что программу IE3D можно использовать только для относительных оценок тока на поверхности и анализа металлического корпуса без покрытия

Программа IE3D не позволяет ввести 3D диэлектрические стенки, однако она позволяет моделировать металлические поверх-ности любой сложности, включая проёмы, что важно при проектировании корпусов нестандартной формы

Рисунок 3.4.6. Частотная характеристика входного сопротивления антенной системы сотового телефона

Диаграммы направленности при вынутом штыре усиливают излучение в азимутальной плоскости благодаря действию несимметричного вибратора.

Что такое антенна Харченко и чем она хороша

В 1961 году в третьем выпуске журнала «Радио» была опубликована статья инженера К. Харченко «Зигзагообразная антенна», которая помогла улучшить качество картинки людям, проживающим за зоной уверенного приема. В сфере радиолюбителей она получила названия «ромбовидная», «восьмерка», «биквадрат» или просто «антенна Харченко».

Конструкция представляет собой два ромба, переходящих один в другой. Угол между внешними гранями составляет около 90°. Ромбическая форма фильтрует дециметровый сигнал за счет согласования размеров конструкции с длиной волны. Точно рассчитав параметры, вы добьетесь усиления диапазона частот вашего региона до необходимого.

У биквадратной конструкции есть ряд особенностей, которые позволяют ей оставаться популярной на протяжении более полувека:

  • обеспечивает высокий коэффициент усиления;
  • подходит для приема телевидения и мобильного интернета — нужно только правильно подобрать размеры сторон;
  • широкополосная — способна улавливать одновременно цифровые и аналоговые каналы;
  • простая и недорогая в исполнении — позволяет любому собрать и использовать ее для приема слабого сигнала.
Добавить комментарий