Rozhodl jsem se prostudovat hlouběji problematiku fungování diskonové antény, abych pochopil, zda je to skutečně ta volba, kterou potřebuji. A víte, je to opravdu zajímavá anténa, kterou lze vyvinout tak, aby získala dobrý potenciál. Snad půjdu cestou těch, kteří navrhují antény složitého typu. Ale takovou složitou anténu namontuji na daču, ve městě mi bude vyhovovat anténa s menšími nároky.

Jaké jsou tedy vlastnosti antény, které mě zajímají:

• Oběžník vyzařovací diagram,
• širokopásmové připojení,
• odolnost proti větru,
• nízká spotřeba materiálu.

Již dříve jsem psal, že jsem měl na výběr mezi log-periodickou a disk-kuželovou anténou. Přemýšlel jsem o svém rozhodnutí a došel jsem k závěru, že pro mé specifické úkoly sledování rozhlasového vysílání je vhodnější diskonová anténa. A vzhledem ke specifickému umístění dacha pozemku mi na dači bude pohodlnější sledovat NOAA satelity a dálkové průjezdy v CB a desetimetrovém rozsahu.

Co je tedy diskonová anténa? Jak název napovídá, anténa typu disc-cone se skládá z disku (vyzařujícího prvku) a kužele (protizávaží k vyzařovacímu prvku). Analýzu této antény začnu touto klasickou verzí.

Tento složitý tvar antény vede k mylné představě, že diskonová anténa má horizontální polarizaci. Ve skutečnosti je polarizace této antény vertikální. Anténa je nekonečný počet antén ve tvaru V nakloněných k horizontu (aktivní prvek je nahoře a protizávaží je dole). Pokud by část disku byla jedním ramenem antény a druhým druhým, pak by byla polarizace vodorovná. V našem případě je jedno rameno nakloněno vodorovně a druhé pod úhlem od horizontu k zemi. Výsledkem je vyzařovací diagram ve tvaru koblihy.

Disk a kužel jsou dobré, ale tento design vytváří divoké větry. Proto jsou v komerčním vývoji kotouč a kužel nahrazeny drátěnou konstrukcí. Tento přístup umožňuje snížit zatížení větrem, snížit náklady na výrobní proces, snížit spotřebu materiálu na výrobu antény a zjednodušit její montáž. A přesně touto cestou se budu při výrobě antény řídit.

Manipulací s materiály a strukturami disku a kužele vznikají masy různých disko-kuželových antén. Jednou z nejběžnějších diskontových antén je železniční anténa. Jako příklad uveďme anténu od VIAM-RADIO. Tato anténa je určena pro práci s lokomotivními radiostanicemi v pásmech 151-156 MHz a 307-344 MHz. Kvůli vysoké rychlosti a požadavky na pevnostní charakteristiky byla anténa vyrobena ve formě svařované konstrukce s přídavnými prvky zpevňujícími konstrukci.

Anténa lokomotivy AL/23 disk-kužel

Existují alternativní přístupy ke zvýšení šířky pásma. V rozsahu stovek až tisíců megahertzů zůstávají rozměry diskových kuželových antén přijatelné, ale s klesající frekvencí se rozměry stávají nepohodlnými jak pro instalaci, tak pro konstrukční výpočty. Ale existuje Alternativní možnost zvýšení šířky pásma na přibližně 25 MHz. K tomu je k disku (nebo vodičům, které jej nahrazují) připojen další kolík, čímž se zvyšuje šířka pásma. Pokud ale pin jen připojíte, jeho vliv zhorší parametry a měl by fungovat pouze na „svém dosahu“. K tomu je kolík odříznut od disku pomocí indukčnosti.

Tato možnost však okamžitě změní anténu na velkou a navíc nelze přenos provádět v dodatečném rozsahu. Další kus sortimentu se přidává pouze pro příjem. Ve skutečnosti je taková anténa ideální pro skenery.

Jakmile spočítám rozměry, které potřebuji, zveřejním je. Poté začnu sbírat materiály na stavbu této antény.

Zdravím kolegy fandy! Tady je moje nastavení:

Pro připojení přijímače k ​​anténě jsem se rozhodl použít dobrý satelitní kabel RG-6 Reeme. Bylo pro to několik důvodů:

1. Nízké jmenovité ztráty na 1000 MHz (asi 17 dB na 100 m - jeden z nejlepších ukazatelů mezi koaxiálními zařízeními)
2. Levnost konektorů (kromě toho byly dostupné doma)
3. Už jsem měl na střeše položený kabel k parabolická anténa, v současné době se již nepoužívá

Rozdíl ve vlnových impedancích nebyl nijak zvlášť významný, ztráta 4 % výkonu signálu v důsledku nesouladu není nic ve srovnání s možnými ztrátami při použití 50ohmového kabelu s vyššími ztrátami.

Když jsem stál před výběrem antény pro můj přijímač, rozhodl jsem se pro tři kandidáty: 6-prvkový, Super a discocon. Všechny antény byly předem dimenzovány na 75 ohmů a byly vyrobeny poměrně přesně. Postupně jsem testoval Franklina, Super-J a discoconu. Kupodivu vyhrála diskonová anténa.

Snažil jsem se nakonfigurovat Franklina posunutím spojovacích bodů na čtvrtvlnném kabelu, ale výsledky stále nebyly působivé. Je to stejný příběh se Super-J. Discone fungoval lépe. Zde jsou mé odhady o tomto:

1. Franklin je symetrická anténa, pokud k ní jednoduše připojíte asymetrické silové vedení (koaxiální kabel), dojde ke zkreslení jejího směrového vzoru, což přirozeně povede ke snížení zisku. V ideálním případě musíte navíc použít vyvažovací zařízení.
2. Teoretický výpočet je dobrý, ale v praxi nemusí být dosaženo potřebné koordinace vlivem mnoha faktorů, které nelze při výpočtu zohlednit
3. Precizní výroba. Pokud uděláte anténu s milimetrovou přesností, pak snad bude fungovat normálně.

Zde je to, co se mi na disco conu líbilo:

1. Kompaktní velikost. Výška cca 80 mm, šířka cca 70 mm
2. Širokopásmové připojení. Anténa nevyžaduje seřízení a začne fungovat ihned po sestavení.
3. Jednoduchost výroby. Kužel disku není rozhodující pro přesnost výroby. Klidně se můžete zmýlit o velikosti +/- 5 mm (vyzkoušeno praxí). Samozřejmě není potřeba dělat chyby v centimetrech.

Výkres s rozměry:

Tlustá tečka ve středu disku označuje místo, kde je středový kolík F-konektoru připájen k disku. Disk a základna jsou vyrobeny z jednostranně potaženého DPS. Komponenty kužele jsou vyrobeny z měděného drátu o průměru 2 milimetry. Měď je pocínovaná, ale není to nutné. Co se stalo:

Během experimentů se ukázalo, že i mírné zvýšení délky kabelu vede ke zhoršení příjmu. Protože Anténa musí být instalována na střeše a připojena 40metrovým kabelem, zesilovač není nutný. Koupil jsem si běžný satelitní zesilovač OPENMAX A04-20 na 20 dB za 150 rublů. Dále bylo nutné dbát na to, aby byl vstup přijímače zkratován DC. V důsledku toho se zrodilo toto schéma:

Pro vstřikovač: Pojistka chrání zdroj před možným zkratem (například při přetržení kabelu). Ochranná dioda D1 chrání obvod před bleskovým přepětím (je vidět v obvodu satelitní tuner). Při napětí nad 24 V prorazí a zkratuje obvod. Kondenzátor C2 je odolný proti rušení. Tlumivka L1 - HF filtr, navinutý na toroidním feritovém jádru (10 závitů drátu PEL 1.0)

Pro zkratování stejnosměrného vstupu přijímače jsem použil čtvrtvlnnou zkratovanou smyčku z kusu koaxiálního kabelu. Schéma se ukázalo jako vynikající. Během testování smyčka vůbec neovlivnila kvalitu příjmu. Délka segmentu koaxiálního kabelu byla 45 mm (s přihlédnutím ke zkracovacímu faktoru a délce F-zásuvky v rozbočovači).

Přijímač byl umístěn v jiném pouzdru a překryt průhledným plexi krytem. Je to krásnější a LED diody jsou jasně viditelné. Obecná forma vzory:

Šťastný radarspotting!

Kužel je vyroben ve formě rohu z měděného plechu nebo jiného materiálu, který lze snadno pájet. Napájecí kabel je veden uvnitř kužele a jeho vnější oplet je připájen ke kuželu a očištěný úsek vnitřního jádra o délce 100 mm je připájen na kovový kotouč. Disk je držen ve vodorovné poloze pomocí izolačních podpěr.

Pro navázání dálkové radiové komunikace v rozsazích 144-146 MHz a zejména na 420-425 MHz je nutné koncentrovat vyzařování elektromagnetické energie ve formě úzkého paprsku a nasměrovat jej co nejblíže k horizontu. . Současně je také nutné, aby bylo možné navázat rádiové spojení s korespondenty umístěnými v různých směrech od radiostanice s pevnou anténou. V tomto případě musí mít anténa vyzařovací diagram ve vertikální rovině ve formě podlouhlé osmičky a ve vodorovné rovině - ve formě kruhu. Podobné schéma lze získat navržením bikónické antény (obr. 2), která se skládá ze dvou kovových kuželů, z nichž jeden je připojen ke střednímu jádru kabelu a k druhému jeho opletení. Nevýhodou takové antény je nutnost symetrického buzení.

Širokopásmová bikónická disko-kuželová anténa (obr. 3), ve které disk hraje roli horního kužele, nevyžaduje symetrické buzení. Tabulka 1 ukazuje rozměry diskových kuželových antén určených pro provoz v amatérských pásmech.

stůl 1
	Rozměry, mm
Provozní rozsah
frekvence MHz

Při zvolených rozměrech antény je vhodné provádět práce v oblasti nejnižších pracovních frekvencí, protože s rostoucí pracovní frekvencí se zvětšuje úhel mezi směrem maximálního vyzařování a horizontem. Anténa je napájena kabelem s charakteristickou impedancí cca 60-70 ohmů bez odpovídajících zařízení. Disk je izolován od kužele, který lze uzemnit. Pro provoz v rozsahu 38-40 MHz jsou kužel a kotouč vyrobeny z čepů o průměru 3 - 5 mm (obr. 4). Maximální vzdálenost mezi kolíky by neměla překročit 0,05 l.

Literatura:

1. K. Rothhammel. Antény. Moskva "energie". 1979
2. F. Burdeyny a další.Krátkovlnný adresář. Z DOSAAF, Moskva. 1959

Ve srovnání s koaxiální anténou, disk-kuželová anténa, přičemž také má koláčový graf směrovost a stejný způsob napájení, má výrazně větší šířku pásma. V porovnání s klasickým dipólem je zisk této antény -3dB. Toto snížení zisku by nemělo být překvapivé, protože disková kuželová anténa má správný vyzařovací diagram ve velmi velké šířce pásma. Konstrukce disk-kuželové antény znázorněná na Obr. 11-40, při dodržení uvedených rozměrů a přímého napájení přes koaxiální kabel s charakteristickou impedancí 60 Ohmů, má propustné pásmo od 85 do 500 MHz.

Obr. 1

Kužel je vyroben ve formě rohu z měděného plechu nebo jiného materiálu, který lze snadno pájet. Napájecí kabel je veden uvnitř kužele a jeho vnější oplet je připájen ke kuželu a očištěný úsek vnitřního jádra o délce 100 mm je připájen na kovový kotouč. Disk je držen ve vodorovné poloze pomocí izolačních podpěr.

Pro navázání dálkové radiové komunikace v rozsazích 144-146 MHz a zejména na 420-425 MHz je nutné koncentrovat vyzařování elektromagnetické energie ve formě úzkého paprsku a nasměrovat jej co nejblíže k horizontu. . Současně je také nutné, aby bylo možné navázat rádiové spojení s korespondenty umístěnými v různých směrech od radiostanice s pevnou anténou. V tomto případě musí mít anténa vyzařovací diagram ve vertikální rovině ve formě podlouhlé osmičky a ve vodorovné rovině - ve formě kruhu. Podobné schéma lze získat navržením bikónické antény (obr. 2), která se skládá ze dvou kovových kuželů, z nichž jeden je připojen ke střednímu jádru kabelu a k druhému jeho opletení. Nevýhodou takové antény je nutnost symetrického buzení.

Obr.2

Širokopásmová bikónická disko-kuželová anténa (obr. 3), ve které disk hraje roli horního kužele, nevyžaduje symetrické buzení. Tabulka 1 ukazuje rozměry diskových kuželových antén určených pro provoz v amatérských pásmech.

stůl 1
	Rozměry, mm
Provozní rozsah
frekvence MHz

Při zvolených rozměrech antény je vhodné pracovat v oblasti nejnižších pracovních frekvencí, protože s rostoucí pracovní frekvencí se zvětšuje úhel mezi směrem maximálního vyzařování a horizontem. Anténa je napájena kabelem s charakteristickou impedancí cca 60-70 ohmů bez odpovídajících zařízení. Disk je izolován od kužele, který lze uzemnit. Pro provoz v rozsahu 38-40 MHz jsou kužel a kotouč vyrobeny z čepů o průměru 3 - 5 mm (obr. 4). Maximální vzdálenost mezi kolíky by neměla překročit 0,05 l.

Disk-kuželová anténa je charakteristický emitor, který dává jméno první části komplexního názvu produktu, vybavený „zemnicí“ vyrobenou z kovové výztuže nebo jednoduše kuželem. V částečném rozsahu konstrukce umožní dosáhnout lineární vertikální polarizace, když se vlna pohybuje mezi diskem a kuželem. To je potřeba pro rádiovou komunikaci. Kromě toho budeme uvažovat o úpravě, která změní zařízení na kruhově polarizovaný zářič ve směru kolmém k disku a proti umístění země. Čtenáři se naučí, jak si sami sestavit diskonovou anténu.

Diskové kuželové antény

Důležité! V pásmu HF se často používají všesměrové diskonové antény. Z uvedeného důvodu se neliší ve zřejmém zesílení.

Tématem dnešního rozhovoru je kutilská discone anténa. Říká se, že první patent, číslo 2368663 (USA), získal A.G. Kandoian. Výhodou zařízení je jeho široký rozsah pracovních frekvencí. Zisk je samozřejmě nižší než u dipólu. Na dosah je obvykle možné připojit ke kabelu bez koordinace, navíc samotná konstrukce není rozhodující pro rozměrovou přesnost. V rozsahu decimetrů musíte vzít pevný kužel, na HF a metrových vlnách potřebuje většina lidí kosterní tvar. Disk degeneruje do sady vodičových paprsků s jediným středem. Tím se snižuje zatížení větrem, při dlouhých vlnách nabývají rozměry kužele a disku gigantických hodnot. 6, 8 nebo 12 tyčí.

Pozornost! Disk a kužel jsou napájeny v protifázi.

Centrální jádro kabelu je připojeno k disku určité velikosti. Roli země hraje svazek kovové výztuže, pokud si nepřejete vyrobit kužel vlastníma rukama. Je jasné, že vyzařovací diagram je zkreslený. Nerovnoměrnost nastává v azimutálním směru. A vyzařovací diagram typické diskové kuželové antény připomíná torus (koblihu). Vlna vzniká mezi kotoučem a kuželem. Dosah závisí na vzdálenosti. Představujeme například design uvedený na webu http://elektronika.rukodelkino.com/stati/antenni/35-disko-konusnaya-antenna.html.

Smysl práce již byl popsán, implementace pro frekvence 85 - 500 MHz:

Charakteristická impedance zařízení je 60 Ohmů, připravte se na to, abyste ji přizpůsobili jakýmkoli pohodlným způsobem. Centrální jádro je připojeno ke středu disku zespodu, kužel je kombinován s obrazovkou. Ukazuje se tedy něco jako otevřený vlnovod, kde se vlna šíří a je vyzařována. Zisk je minus 3 dB ve srovnání s půlvlnným dipólem. Online kalkulačky Neexistuje žádný výpočet, najdeme vhodnou metodu. Pojďme analyzovat náš vlastní design. Domníváme se, že minimální a maximální vzdálenosti mezi diskem a kuželem by měly korelovat s hraničními vlnovými délkami rozsahu. Nejprve si spočítejte rozměry:

λmin = 299 792 458 / 500 000 000 = 60 cm.

λmax = 299 792 458 / 85 000 000 = 3,53 m.

Opíráme se o získané hodnoty. Vydělme oba čtyřmi a uvidíme, co zbylo. Máme: 15 a 88,2 cm.Vidíme, že velikosti nejsou na nic vázány. Podle výkresů a vzorců:

Poslední dva parametry určují horní mezní kmitočet antény, jak píše Neil, výsledky jejíž práce jsme nyní použili, discone anténa se chová jako horní propust. Existuje určitá omezující nižší frekvence, podle které se počítá strana kužele, kde je SWR 3. Při průchodu limitem dolů začne SWR rychle růst, což znemožňuje použití zařízení. V rámci provozních limitů se parametr postupně snižuje na 1,5. Vezměte délku strany kužele o něco více než čtvrtinu maximální délka vlny. Dodejme, že průměr disku nezávisí na vrcholovém úhlu, který se může lišit od 60 stupňů.

Porovnejme čísla s výše uvedenými: z výpočtů je zřejmé, že boční stěna je rovna (!) minimální vlnové délce, což neodpovídá knize. Pro jistotu prozkoumáme podobnosti v tabulce z literatury, abychom nakonec potvrdili nebo vyvrátili pochybnosti (vlastníci stránek počítali pomocí špatného parametru).

Je vidět, že rozměry antény se s rostoucí frekvencí lineárně zmenšují. Například na 14 MHz je to téměř dvakrát tolik než na 28 MHz. Proto pro 85 MHz najdeme potřebné parametry podle poměru (připomeňme, že vrcholový úhel v dříve uvedené informaci je 60 stupňů). 85 děleno 14 = 6. Proto rozměry vydělíme výsledným koeficientem, vyjde nám:

1. Vrcholový úhel je 60 stupňů.
2. Průměr základny a délka strany – 91 cm.
3. Průměr kotouče – 61 cm.
4. Mezera mezi kotoučem a kuželem je 4 cm.

Horní frekvence nemusí být nutně 500 MHz; řekli, že číslo závisí na průměru průřezu kužele. Čím menší je otvor pro kabel, tím vyšší frekvence antény provozuje. Ukázali tedy, že výpočtům ze sítě nelze se 100% pravděpodobností věřit. Je možné, že tam byly použity nějaké designové inovace s neznámými údaji, ale pravděpodobněji autoři ořezali kužel na velikost disku. Proto nebude fungovat na nižších frekvencích.

Můžeme hádat, jak se vypočítá maximální pracovní frekvence: čtvrtina vlnové délky se rovná vzdálenosti od bodu, kde je jádro připojeno k disku, k řezu kužele. Jen analogicky. Ověřte si fakt bez portálu VashTechnik, tezi považujeme za samozřejmou.

Tvar antény disk-kužel

Pozorní čtenáři si jistě všimli, že ne všechny recenze mají vrcholový úhel 60 stupňů. Proč tento parametr zvolili teoretici i zkušení praktici. Studie byly provedeny pro 50 Ohm kabel, který jasně ukázal, že tento vrcholový úhel dává nejširší rozsah, kde SWR nepřesahuje 2. V ostatních případech byly ve směru nárůstu a poklesu různé vrcholy a zúžení pásma. pozorováno. Ukazuje se, že úhel 60 stupňů na vrcholu je teoreticky oprávněný. Pokud není spodní hranice důležitá, zvyšte ji o 10 stupňů. SWR se stává přijatelnějším bez změny spodní hraniční oblasti.

Co se týče skeletových forem namísto plných kuželů a disků, výrazně to snižuje hmotnost výrobku a snižuje zatížení větrem. Představte si obrovské výrobky vyrobené z oceli, zejména mědi! Hmotnost je značná.

Je tedy ukázáno, že širokopásmová diskonová anténa vykazuje zisk menší než zisk vibrátoru. Návrh přitom není tak citlivý na rozměrové odchylky a je poměrně složitý. Jinými slovy, vyrobit diskonovou anténu sami je možné, ale obtížné. Pojďme si to shrnout:

• Klíčová je velikost strany kužele, která určuje výpočet dalších rozměrů.
• Pro rádiovou komunikaci a WiFi považujeme vrcholový úhel za 60 stupňů.

Slíbili ukázat, jak vylepšit discone anténu. Prosím! Disk není napájen přímo z kabelu, ale přes kus drátu, který při průchodu určitou mezní frekvencí tvoří liniový segment s nekonečně vysokým odporem. Ve středu disku je vyříznut otvor, kterým jádro zásobuje přídavný disk, umístěný výše, vyzařující do zenitu. Tento design zachycuje téměř jakoukoli lineární polarizaci vycházející z vertikálního bodu. Potřeba je autorům neznámá. Příklad je převzat z literatury.

Zvláštností diskontových antén je, že je možné vytvořit obří strukturu, která přijímá na všech frekvencích. Hlavní věcí je správně provést vrchol zodpovědný za horní rozsah. S přibližováním se k mikrovlnce samozřejmě rostou požadavky na drsnost povrchu, světelné paprsky se odrážejí například od zrcadla. V tomto světle je pochopitelné, proč je o produkty takový zájem. Půlvlnný vibrátor poskytuje dobré zesílení, ale zařízení neposkytne tak luxusní pásmo. Slušná domácí disková kuželová anténa zachytí téměř vše! Ze všech směrů. Doporučujeme vyrobit diskonovou anténu a konstrukci vybavit dobrým vstupním filtrem.