Короткая антенна mini-whip. Легенды и мифы о Летучем Голландце.
Автор: А даёт нам это понимание того, что активное сопротивление R нашего mini-whip огромно, и на вход полевика (Рис.2) поступает только емкостный ток через С (Рис.3).
На предыдущей странице мы посчитали, что напряжение, наводимое на этой 5 см. антенне имеет весьма скромную величину, поэтому не стоит ожидать от неё способности принимать какие-либо станции, помимо самых мощных.
А если очень хочется? Если хочется принимать не только схоронившихся где-то поблизости радиолюбителей с киловатными передатчиками, но и тех кто, издалека пробиваясь сквозь эфирные шумы, бойкотируется голландским агрегатом?
е = 0,5*h*E=0,5*5м*0,1мВ/м* = 0,25мВ= 250 мкв.
Казалось бы, вот оно, долгожданное счастье, весь мир в контакте, ан нет, не все так просто.
Любая полноразмерная антенна, подсоединённая к 50-омному входу приёмника, является, по сути, резонансной и принимает радиосигнал в узком диапазоне частот.
В нашем же случае, весь спектр частот, начиная от 50-герцовых сетевых наводок, кончая УКВ ЧМ-станциями, полезет в наш пятиметровый провод, и без потерь перетечёт во входные цепи радиприёмника. Совокупная амплитуда этих внеполосных сигналов может составлять, в зависимости от места дислокации радиолюбителя, десятки и даже сотни милливольт.
Любой современный, даже весьма приличный приёмник без диапазонных фильтров на входе, с таким динамическим диапазоном не справится и ничего, кроме интермодуляционных помех и шумов, из себя не выдавит.
Не торопитесь ставить аттенюатор, и оставьте провод в покое, если хотите обеспечить радиоприём, сравнимый с приёмом на полноразмерную антенну.
Хотя нет. Сравнение с полноразмерными антеннами здесь не совсем корректно, и виной тому именно широкополосность куска провода и большая амплитуда совокупных внеполосных сигналов, которые хочешь не хочешь, а привнесут интермодуляционные шумы на выход активного согласующего устройства. Это не очень здорово, но не смертельно, с этим мы попытаемся побороться в рамках данной статьи.
Рис.4
Блог UA3REO
Антенна MiniWhip
Соберём китайскую версию известной антенны.
Наткнулся на алиэкспрессе на DIY набор КВ-антенны, которую давно хотел протестировать. Брал тут.
Антенна по сути представляет очень чувствительный усилитель, который собирает сигналы с небольшой полоски меди, расположенной на плате, и усилив отправляет в приёмник. Питание антенны производится через инжектор питания (Bias Tee) прямо по коаксиальному кабелю. Инжектор поставляется на отдельной плате.
Антенна работает только на приём!
Ожидать чуда тут не надо, если сигнал на плату не поступает, то и усиливать будет нечего. Поэтому этой антенне самое место на крыше дома, или хотя бы необходимо подключить к плате длинный провод и заземление.
Пришла посылка вот в такой комплектации:
Сама схемотехника тоже достаточно простая:
В собранном виде смотрится примерно так:
Всё это дело я укомплектовал в сантехническую трубу, и небольшой корпус для инжектора питания.
С помощью NanoVNA проанализировал характеристики инжектора питания, он хорошо работает на диапазоне КВ, а «выше» ему и не надо.
Плюс антенны — это то, что можно использовать даже дешевые китайские коаксиальные кабели, всё усиление происходит в антенне, и затухание кабеля не играет никакой роли.
Ну и напоследок, протестировал антенну высунув из окна балкона (повторюсь, антенну надо выносить на улицу и хорошо бы подключать к ней провод, для большей площади приёма сигнала).
Диапазон 14мгц (снизу полноценная антенна, для сравнения). Все сигналы принимаются, например телеграф в начале диапазона. Но сила сигналов заметно ниже.
Диапазон 7мгц, тут уже заметно влияние того, что для НЧ бендов нужна «длинная» антенна.
Выводы простые: антенне нужен простор, любой ))) Но эта компактная антенна идеальна для начинающего наблюдателя, походов и радио-сканера. Она широкополосна, бюджетна, и не требует дорогого кабеля.
Короткая антенна mini-whip. Легенды и мифы о Летучем Голландце.
Автор: Перенесу-ка я сюда схему для удобства восприятия.
Скажу со всей откровенностью, первоначальный вариант, который я планировал для работы совместно с батарейкой «Крона» на классических повторителях с токами покоя по 5-6мА, оказался полностью несостоятельным в связи с низким (порядка 65 дБ) динамическим диапазоном, при котором сохраняется приемлемый уровень интермодуляционных искажений.
А учитывая, что суммарный уровень, наведённых в антенне сигналов, может составлять сотни милливольт, величину этого самого динамического диапазона придётся вымучивать на уровне 100-110 дБ, так что прощай батарейка «Крона», придётся увеличивать и напряжение питания, минимум до 12В, да и токи будут уже не те.
Средства борьбы за динамические параметры радиотехнических устройств известны давно, поэтому ничего нового здесь я не придумаю.
Нам надо:
1. Вытянуть выходной уровень транзисторов по постоянному току на величину, равную половине напряжения питания.
2. Вместо нагрузочного резистора для входного Т1 включить источник тока.
3. Поскольку выходной каскад работает на низкоомную нагрузку, его надо либо делать двухтактным на транзисторах разной проводимости, либо (для экстремалов) вводить выходной транзистор в чистый режим А, а это 120-150мА для 50-омной нагрузки.
4. Повысить напряжение питания и токи, протекающие через транзисторы.
Ценой за полученные параметры, стала необходимость применения внешнего источника питания, но тут уж ничего не поделаешь, либо кака с «Кроной», либо нормальная вещь с внешним источником.
Счастливые владельцы дорогих SDR-ов или супергетеродинов с диапазонными фильтрами, могут не беспокоиться и, минуя катушки индуктивности, сразу подключить свои приёмники к выходному транзисторному каскаду. Диапазонные фильтры сделают своё дело и из огромного спектра внеполосных частот выделят нужную.
Да и не нужны им такие суррогатные антенны, им прямая дорога к Ягам, вертикалам и прочим полноразмерным вариациям.
Нам же простым смертным, скромным владельцам Дегенов и Туксанов, да и SDR-ов без входных фильтров, придётся подумать о снижении общей амплитуды сигналов, поступающих на вход наших приёмников, без уменьшения уровня полезного.
Для этого предусмотрено некое подобие диапазонных фильтров.
Необходимую селекцию сигнала обеспечивают последовательные колебательные контуры, которые состоят из катушек индуктивности L1-L4 и конденсаторов С8-С11.
Конденсатор С13 обеспечивает дополнительную крутизну спада фильтров на частотах, находящихся выше верхней частоты полосы пропускания.
ВНИМАНИЕ. Фильтр рассчитан на подключение устройства к 50-омному антенному входу приёмника посредством коаксиального кабеля длиной 2-5 метров.
Если вход приёмника высокоомный, шунтируем его резистором Rш для получения 50-омного входа (Rпр ll Rш=50 Ом).
Если кабель длиннее 5-ти метров, то на каждый метр удлинения вычитаем по 50пФ из ёмкости конденсатора С13.
Единственное, что надо чётко понимать, что при определённых условиях (в силу разных причин) на длинную антенну может навестись ЭДС, превышающая динамические возможности даже нашего весьма динамичного каскада, поэтому на входе устройства желательно иметь аттенюатор, тем более в нашем случае он реализуется очень красиво и просто.
Определив по таблице ёмкость антенного провода, которая, как мы помним, зависит от длины, шунтируем вход схемы на землю конденсаторами соответствующих номиналов, которые вместе с ёмкостью антенны образуют емкостной делитель. Чем больше ёмкость, тем сильнее коэффициент ослабления.
Радио-как хобби
Делаем коротковолновую активную антенну Mini-Whip своими руками.
В начале марта текущего года мною была изготовлена и успешно проверена в работе активная рамочная коротковолновая антенна, о которой рассказано в соответствующей статье.
Вскорости появилась мысль изготовить еще какую-либо активную малогабаритную антенну, дабы сравнить их возможности…
Для повторения выбрал антенну Mini-Whip.
Эта антенна очень широко освещена в интернете, имеет ярых поклонников, и, столь же ярых противников.
Автором антенны является радиолюбитель с позывным PA0RDT.
Оригинальная схема антенны от PA0RDT выглядит так:
Словом Probe здесь обозначено «антенное полотно», которое у автора состоит из кусочка одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 30 х 45 мм ( это может быть и обрезок алюминиевой трубки или проволоки и т.д.)
На транзисторах J310 и 2N5109 собран антенный усилитель, хотя в данном случае сигнал и не усиливается по напряжению, поскольку усилитель состоит из истокового и эмиттерного повторителей.
Эта схема мне не понравилась, поэтому погуглив, подобрал для повторения другую…
Нужно отметить, что антенну Mini-Whip кто только не модернизировал. Есть много вариантов как конструктива, так и схем антенных усилителей.
Для повторения выбрал вариант конструкции этой антенны от радиолюбителя RA0SMS.
Итак, изготовленная мною антенна Mini-Whip собрана по следующей схеме:
Второй вариант схемы-подача питания отдельным проводником:
Ток потребления усилителя около 70 мА (львиную долю потребляет каскад на КТ606А). Напряжение питания может быть от 9 до 15 В. Я остановился на девяти вольтах. Питание усилителя подается через коаксиальный кабель, как обозначено на схеме.
Печатная плата антенны Mini-Whip изготовлена при помощи ЛУТ. Общие размеры составляют 40 х 200 мм:
Полевой транзистор КП327 установлен со стороны печатных проводников:
Транзистор КТ606А запаян выводами прямо в плату. Радиатор ему не нужен:
Так выглядит собранная антенна:
Настройки антенный усилитель не потребовал. Я только лишь проверил ток потребления, который был примерно равен 70 мА.
При помощи осциллографа убедился в отсутствии самовозбуда. Заодно решил уточнить усиливает ли хоть немного этот антенный усилитель. Подав с генератора сигнал частотой 14 МГц и амплитудой 10мВ на левый по схеме вывод конденсатора С1, на выходе зафиксировал чистую, неискаженную синусоиду амплитудой 60 мВ. То есть коэффициент усиления по напряжению составил примерно 6 раз.
Натурные испытания антенны Mini-Whip проводил при помощи приемника прямого преобразования на КП327 по схеме с совмещенным гетеродином. Испытания проводились на любительском диапазоне 80 м.
Антенна была установлена в жилом помещении, на высоте примерно 1,5 м от пола. Включив приемник отметил огромный уровень бытовых помех принимаемых этой антенной. С трудом можно различить работающие любительские станции. Никакие попытки улучшить прием путем изменения места установки антенны не дали результата. Другими словами антенна Mini-Whip в моем случае практически неработоспособна при размещении её в квартире/доме.
И здесь нужно отметить, что в равнозначных условиях антенна Mini-Whip полностью проигрывает изготовленной мною ранее активной рамочной антенне, которая, будучи размещенной на столе в непосредственной близости от приемника, показала очень неплохую работу-которую можно услышать и увидеть в этом видеоролике.
Встречал мнение, что при размещении этой антенны над землей прием станций обеспечивает длинный коаксиальный кабель за счет антенного эффекта фидера. Поэтому провел небольшой эксперимент-отключал и включал напряжение питания на антенный усилитель антенны Mini-Whip.
Результат-при отключении питания прием станций напрочь отсутствовал. Другими словами-фидер никакой антенной не является.
Выводы: антенна имеет право на жизнь, будет полезна тем, у кого нет места для установки полноразмерных антенн. Понятное дело, что столь маленькая антенна как Mini-Whip всегда будет проигрывать полноразмерным антеннам, но проигрыш этот будет если и не катастрофическим, но очень заметным.
Короткое видео о работе данной антенны, снято 26 марта 2018 года в вечернее время:
Короткая антенна mini-whip. Легенды и мифы о Летучем Голландце.
Автор: Эх, сколько копий сломано и топоров затуплено на форумных дебатах по поводу этой маленькой антенки, разработанной голландским энтузиастом Roelof Backer-ом.
Тема мне кажется интересной, тем более, что никаких основополагающих законов физики, вопреки мнению многих обитателей сетевых сообществ, она не нарушает.
Вот, примерно так, антенка выглядит.
А вот, такую схему для запитки кабеля связи с радиоприёмником предлагает автор.
Рис.2
Не во гнев будет сказано, но дальше для правильного понимания работы этого устройства, без теоретического экскурса в мир формул нам не обойтись. Постараюсь ограничиться самым необходимым.
При напряжённости поля радиостанции 1 мВ/м, напряжение, наведённое на нашей 5 см. антенне будет:
е = 0,5*0,05м*1мВ/м* = 0,025мВ= 25 мкв.
Учитывая чувствительность современных радиоприёмников в 1-2 мкВ, минимальная напряжённость поля радиостанции, доступная для приёма такой антенкой составит 100 мкВ/м. Многовато, но что-то услышать можно.
Тогда в чём смысл подобных устройств, если на штатный телескоп длиной около метра, наводится ЭДС, в 20 раз превышающий по амплитуде, словленного на эту пятисантиметровую фитюлину?
А смысл в том, что мы эту голландскую приблуду выносим за пределы каменных хором, внутри которых радиосигнал не только ослабляется, но и обрастает внутренними помехами от бытовых приборов, ламп освещения и прочей лабуды. Именно поэтому, кроме шума и треска на комнатные штыревые антенны поймать практически ничего не возможно, даже, если эта антенна представляет из себя 5-ти метровый кусок провода.
Интересно, а какими свойствами обладают короткие штыревые антенны на разных диапазонах по части ёмкости и сопротивления?
Для этого обратимся к замечательной статье Владимира Тимофеевича Полякова «Об импедансе коротких антенн», ознакомиться с которой можно по ссылке http://qrp.ru/articles/56-ra3aae-articles/394-short-ant.
«Хорошо известно, что электрически короткие проволочные или штыревые антенны (длиной менее четверти волны) имеют емкостное реактивное сопротивление X и малое активное сопротивление излучения r, причем первое растет с укорочением антенны, а второе — уменьшается.
Для нашего случая, когда r
