Rozhodol som sa hlbšie študovať problematiku fungovania diskónovej antény, aby som pochopil, či je to skutočne tá voľba, ktorú potrebujem. A viete, toto je skutočne zaujímavá anténa, ktorú je možné vyvinúť na získanie dobrého potenciálu. Možno pôjdem cestou tých, ktorí navrhujú antény zložitého typu. Ale takú zložitú anténu namontujem na dačo v meste, bude mi vyhovovať anténa s menšími požiadavkami.

Aké sú teda vlastnosti antény, ktoré ma zaujímajú:

• Kruhový model žiarenia,
• širokopásmové pripojenie,
• odolnosť proti vetru,
• nízka spotreba materiálu.

Dávnejšie som písal, že som mal na výber medzi log-periodickou a diskovo-kužeľovou anténou. Premýšľal som o svojom rozhodnutí a dospel som k záveru, že pre moje špecifické úlohy monitorovania rozhlasového vysielania je vhodnejšia diskónová anténa. A vzhľadom na špecifickú polohu dacha, na dači mi bude pohodlnejšie sledovať NOAA satelity a diaľkové prejazdy v CB a desaťmetrovom dosahu.

Čo je teda diskónová anténa? Ako už názov napovedá, anténa typu disc-cone sa skladá z disku (vyžarujúceho prvku) a kužeľa (protizávažie k vyžarovaciemu prvku). Začnem analýzu tejto antény s touto klasickou verziou.

Tento zložitý tvar antény vedie k mylnej predstave, že diskónová anténa má horizontálnu polarizáciu. V skutočnosti je polarizácia tejto antény vertikálna. Anténa je nekonečný počet antén v tvare V naklonených k horizontu (aktívny prvok je hore a protizávažie je dole). Ak by časť disku bola jedným ramenom antény a druhým druhým, potom by bola polarizácia horizontálna. V našom prípade je jedno rameno naklonené vodorovne a druhé pod uhlom od horizontu k zemi. Výsledkom je vyžarovací vzor v tvare šišky.

Disk a kužeľ sú dobré, ale tento dizajn vytvára divoký vietor. Preto sú v komerčnom vývoji disk a kužeľ nahradené drôtenou konštrukciou. Tento prístup umožňuje znížiť zaťaženie vetrom, znížiť náklady na výrobný proces, znížiť spotrebu materiálu na výrobu antény a zjednodušiť jej montáž. A presne touto cestou pôjdem pri výrobe mojej antény.

Manipuláciou s materiálmi a štruktúrami disku a kužeľa vznikajú masy rôznych diskovo-kužeľových antén. Jednou z najbežnejších diskónových antén je železničná anténa. Ako príklad si vezmite anténu od VIAM-RADIO. Táto anténa je určená na prácu s rušňovými rádiovými stanicami v rozsahu 151-156 MHz a 307-344 MHz. Kvôli vysoké rýchlosti a požiadavky na pevnostné charakteristiky bola anténa vyrobená vo forme zváranej konštrukcie s ďalšími prvkami vystužujúcimi konštrukciu.

Anténa lokomotívy AL/23 disk-kužeľ

Existujú alternatívne prístupy na zvýšenie šírky pásma. V rozsahu od stoviek do tisícov megahertzov zostávajú rozmery diskových kužeľových antén prijateľné, ale so znižovaním frekvencie sa rozmery stávajú nevhodnými pre inštaláciu aj pre konštrukčné výpočty. Ale existuje Alternatívna možnosť zvýšenie šírky pásma na približne 25 MHz. Na tento účel je k disku (alebo vodičom, ktoré ho nahrádzajú) pripojený ďalší kolík, čím sa zvyšuje šírka pásma. Ak však pin len pripojíte, jeho vplyv zhorší parametre a mal by fungovať len na „vlastnom dosahu“. Na tento účel sa kolík odreže z disku pomocou indukčnosti.

Táto možnosť však okamžite zmení anténu na veľkú a navyše prenos nemožno vykonávať v dodatočnom rozsahu. Ďalší kus sortimentu sa pridáva len na príjem. V skutočnosti je takáto anténa ideálna pre skenery.

Hneď ako vypočítam rozmery, ktoré potrebujem, zverejním. Potom začnem zbierať materiály na stavbu tejto antény.

Zdravím kolegov nadšencov! Tu je moje nastavenie:

Na pripojenie prijímača k anténe som sa rozhodol použiť dobrý satelitný kábel RG-6 Reeme. Bolo na to niekoľko dôvodov:

1. Nízke menovité straty pri 1000 MHz (asi 17 dB na 100 m - jeden z najlepších ukazovateľov medzi koaxiálnymi zariadeniami)
2. Lacnosť konektorov (okrem toho boli dostupné doma)
3. Už som mal na streche položený kábel k parabolická anténa, momentálne sa už nepoužíva

Rozdiel vo vlnových impedanciách nebol nijak zvlášť znepokojujúci; strata 4% výkonu signálu v dôsledku nesúladu nie je nič v porovnaní s možnými stratami pri použití 50-ohmového kábla s vyššími stratami.

Keď som stál pred výberom antény pre môj prijímač, rozhodol som sa pre troch kandidátov: 6-prvkový, Super a discocon. Všetky antény boli vopred dimenzované na 75 ohmov a boli celkom presne vyrobené. Postupne som testoval Franklina, Super-J a discoconu. Napodiv vyhrala diskónová anténa.

Snažil som sa nakonfigurovať Franklin posunutím spojovacích bodov na štvrťvlnnom kábli, ale výsledky stále neboli pôsobivé. Je to rovnaký príbeh so Super-J. Discone fungoval lepšie. Tu sú moje odhady o tomto:

1. Franklin je symetrická anténa, ak k nej jednoducho pripojíte asymetrické napájacie vedenie (koaxiálny kábel), skreslí sa tým jej smerový vzor, ​​čo prirodzene povedie k zníženiu zisku. V ideálnom prípade musíte dodatočne použiť vyvažovacie zariadenie.
2. Teoretický výpočet je dobrý, ale v praxi nemusí byť dosiahnutá potrebná koordinácia v dôsledku vplyvu mnohých faktorov, ktoré nemožno pri výpočte zohľadniť
3. Precízna výroba. Ak vyrobíte anténu s milimetrovou presnosťou, možno bude fungovať normálne.

Tu je to, čo sa mi na diskotéke páčilo:

1. Kompaktná veľkosť. Výška cca 80 mm, šírka cca 70 mm
2. Širokopásmové pripojenie. Anténa nevyžaduje nastavovanie a začne fungovať ihneď po montáži.
3. Jednoduchosť výroby. Kužeľ disku nie je rozhodujúci pre presnosť výroby. Pokojne sa môžete pomýliť vo veľkosti +/- 5 mm (odskúšané praxou). Samozrejme, netreba robiť chyby v centimetroch.

Výkres s rozmermi:

Hrubá bodka v strede disku označuje miesto, kde je stredový kolík F-konektora prispájkovaný k disku. Disk a základňa sú vyrobené z jednostranne fóliou potiahnutej DPS. Komponenty kužeľa sú vyrobené z medeného drôtu s priemerom 2 milimetre. Meď je pocínovaná, ale nie je to potrebné. Tu je to, čo sa stalo:

Počas experimentov sa ukázalo, že aj mierny nárast dĺžky kábla vedie k zhoršeniu príjmu. Pretože Anténa musí byť inštalovaná na streche a pripojená 40-metrovým káblom nie je potrebný. Kúpil som bežný satelitný zosilňovač OPENMAX A04-20 pri 20 dB za 150 rubľov. Taktiež bolo potrebné dbať na to, aby bol skratovaný vstup prijímača DC. V dôsledku toho sa zrodila táto schéma:

Pre vstrekovač: Poistka chráni napájací zdroj pred možným skratom (napríklad pri pretrhnutí kábla). Ochranná dióda D1 chráni obvod pred bleskovými prepätiami (viditeľné v obvode satelitný tuner). Keď je napätie nad 24 V, prerazí a skratuje obvod. Kondenzátor C2 je odolný proti rušeniu. Tlmivka L1 - RF filter, navinutý na toroidnom feritovom jadre (10 závitov drôtu PEL 1.0)

Na skratovanie DC vstupu prijímača som použil štvrťvlnovú skratovanú slučku z kusu koaxiálneho kábla. Schéma sa ukázala ako vynikajúca. Počas testovania slučka vôbec neovplyvnila kvalitu príjmu. Dĺžka segmentu koaxiálneho kábla bola 45 mm (berúc do úvahy faktor skracovania a dĺžku F-zásuvky v rozbočovači).

Prijímač bol umiestnený v inom obale a zakrytý priehľadným plexi krytom. Je to krajšie a LED diódy sú jasne viditeľné. Všeobecná forma vzory:

Šťastný radarspotting!

Kužeľ je vyrobený vo forme rohu z medeného plechu alebo iného materiálu, ktorý sa ľahko spájkuje. Napájací kábel je vedený vo vnútri kužeľa a jeho vonkajší oplet je priletovaný ku kužeľu a očistená časť vnútorného jadra v dĺžke 100 mm je prispájkovaná na kovový kotúč. Disk je držaný vo vodorovnej polohe pomocou izolačných podpier.

Pre nadviazanie diaľkovej rádiovej komunikácie v rozsahoch 144-146 MHz a najmä 420-425 MHz je potrebné sústrediť vyžarovanie elektromagnetickej energie vo forme úzkeho lúča a nasmerovať ho čo najbližšie k horizontu. . Zároveň je tiež potrebné, aby bolo možné nadviazať rádiové spojenie s korešpondentmi umiestnenými v rôznych smeroch od rádiovej stanice s pevnou anténou. V tomto prípade musí mať anténa vyžarovací diagram vo vertikálnej rovine vo forme predĺženej osmičky a v horizontálnej rovine - vo forme kruhu. Podobný diagram možno získať návrhom dvojkužeľovej antény (obr. 2), ktorá pozostáva z dvoch kovových kužeľov, z ktorých jeden je pripojený k strednému jadru kábla a k druhému je jeho opletenie. Nevýhodou takejto antény je nutnosť symetrického budenia.

Širokopásmová bikónická diskovo-kužeľová anténa (obr. 3), v ktorej kotúč zohráva úlohu horného kužeľa, nevyžaduje symetrické budenie. V tabuľke 1 sú uvedené rozmery diskových kužeľových antén určených na prevádzku v amatérskych pásmach.

stôl 1
	Rozmery, mm
Prevádzkový rozsah
frekvencia MHz

Pri zvolených rozmeroch antény je vhodné vykonávať prácu v oblasti najnižších prevádzkových frekvencií, keďže so zvyšovaním pracovnej frekvencie sa zväčšuje uhol medzi smerom maximálneho žiarenia a horizontom. Anténa je napájaná káblom s charakteristickou impedanciou cca 60-70 ohmov bez zodpovedajúcich zariadení. Disk je izolovaný od kužeľa, ktorý je možné uzemniť. Pre prevádzku v rozsahu 38-40 MHz sú kužeľ a disk vyrobené z kolíkov s priemerom 3 - 5 mm (obr. 4). Maximálna vzdialenosť medzi kolíkmi by nemala presiahnuť 0,05 l.

Literatúra:

1. K. Rothhammel. Antény. Moskva "Energia". 1979
2. F. Burdeyny a ďalší. Z DOSAAF, Moskva. 1959

V porovnaní s koaxiálnou anténou, disk-kužeľová anténa, pričom má tiež koláčový graf smerovosť a rovnaký spôsob napájania, má podstatne väčšiu šírku pásma. V porovnaní s bežným dipólom je zisk tejto antény -3dB. Toto zníženie zisku by nemalo byť prekvapujúce, pretože disková kužeľová anténa má správny vyžarovací diagram vo veľmi veľkej šírke pásma. Konštrukcia diskovo-kužeľovej antény znázornená na obr. 11-40, pri dodržaní uvedených rozmerov a priameho napájania cez koaxiálny kábel s charakteristickou impedanciou 60 Ohm, má priepustné pásmo od 85 do 500 MHz.

Obr.1

Kužeľ je vyrobený vo forme rohu z medeného plechu alebo iného materiálu, ktorý sa ľahko spájkuje. Napájací kábel je vedený vo vnútri kužeľa a jeho vonkajší oplet je priletovaný ku kužeľu a očistená časť vnútorného jadra v dĺžke 100 mm je prispájkovaná na kovový kotúč. Disk je držaný vo vodorovnej polohe pomocou izolačných podpier.

Pre nadviazanie diaľkovej rádiovej komunikácie v rozsahoch 144-146 MHz a najmä 420-425 MHz je potrebné sústrediť vyžarovanie elektromagnetickej energie vo forme úzkeho lúča a nasmerovať ho čo najbližšie k horizontu. . Zároveň je tiež potrebné, aby bolo možné nadviazať rádiové spojenie s korešpondentmi umiestnenými v rôznych smeroch od rádiovej stanice s pevnou anténou. V tomto prípade musí mať anténa vyžarovací diagram vo vertikálnej rovine vo forme predĺženej osmičky a v horizontálnej rovine - vo forme kruhu. Podobný diagram možno získať návrhom dvojkužeľovej antény (obr. 2), ktorá pozostáva z dvoch kovových kužeľov, z ktorých jeden je pripojený k strednému jadru kábla a k druhému je jeho opletenie. Nevýhodou takejto antény je nutnosť symetrického budenia.

Obr.2

Širokopásmová bikónická diskovo-kužeľová anténa (obr. 3), v ktorej kotúč zohráva úlohu horného kužeľa, nevyžaduje symetrické budenie. V tabuľke 1 sú uvedené rozmery diskových kužeľových antén určených na prevádzku v amatérskych pásmach.

stôl 1
	Rozmery, mm
Prevádzkový rozsah
frekvencia MHz

Pri zvolených rozmeroch antény je vhodné vykonávať prácu v oblasti najnižších prevádzkových frekvencií, keďže so zvyšovaním pracovnej frekvencie sa zväčšuje uhol medzi smerom maximálneho žiarenia a horizontom. Anténa je napájaná káblom s charakteristickou impedanciou cca 60-70 ohmov bez zodpovedajúcich zariadení. Disk je izolovaný od kužeľa, ktorý je možné uzemniť. Pre prevádzku v rozsahu 38-40 MHz sú kužeľ a disk vyrobené z kolíkov s priemerom 3 - 5 mm (obr. 4). Maximálna vzdialenosť medzi kolíkmi by nemala presiahnuť 0,05 l.

Disková kužeľová anténa je charakteristický žiarič, ktorý dáva názov prvej časti komplexného názvu produktu, vybavený „uzemnením“ vyrobeným z kovovej výstuže alebo jednoducho kužeľa. V čiastočnom rozsahu dizajn umožní dosiahnuť lineárnu vertikálnu polarizáciu, keď sa vlna pohybuje medzi diskom a kužeľom. To je potrebné pre rádiovú komunikáciu. Okrem toho zvážime úpravu, ktorá premení zariadenie na kruhovo polarizovaný žiarič v smere kolmom na disk a proti umiestneniu zeme. Čitatelia sa naučia, ako si sami zostaviť diskónovú anténu.

Diskové kužeľové antény

Dôležité! V pásme HF sa často používajú všesmerové diskónové antény. Z uvedeného dôvodu sa nelíšia v zjavnom zosilnení.

Témou dnešného rozhovoru je „urob si sám“ discone anténa. Hovorí sa, že prvý patent, číslo 2368663 (USA), získal A.G. Kandoian. Výhodou zariadenia je jeho široký rozsah pracovných frekvencií. Samozrejme, zisk je nižší ako u dipólu. Na rozsahu je zvyčajne možné pripojiť ku káblu bez koordinácie, navyše samotná konštrukcia nie je rozhodujúca pre presnosť rozmerov. V rozsahu decimetrov musíte na HF a metrových vlnách vziať pevný kužeľ, väčšina ľudí potrebuje skeletový tvar. Disk degeneruje do sady vodivých lúčov s jediným stredom. Tým sa znižuje zaťaženie vetrom pri dlhých vlnách, rozmery kužeľa a disku nadobúdajú gigantické hodnoty. 6, 8 alebo 12 tyčí.

Pozor! Disk a kužeľ sú napájané v protifáze.

Centrálne jadro kábla je pripojené k disku určitej veľkosti. Úlohu zeme zohráva zväzok kovovej výstuže, ak nie je túžba vytvoriť kužeľ vlastnými rukami. Je zrejmé, že obrazec žiarenia je skreslený. Nerovnomernosť vzniká v azimutálnom smere. A vyžarovací diagram typickej diskovo-kužeľovej antény pripomína torus (šišku). Vlna vzniká medzi kotúčom a kužeľom. Dosah závisí od vzdialenosti. Napríklad uvádzame dizajn uvedený na webovej stránke http://elektronika.rukodelkino.com/stati/antenni/35-disko-konusnaya-antenna.html.

Zmysel práce už bol popísaný, implementácia pre frekvencie 85 - 500 MHz:

Charakteristická impedancia zariadenia je 60 Ohmov, pripravte sa na prispôsobenie akýmkoľvek pohodlným spôsobom. Centrálne jadro je pripojené k stredu disku zospodu, kužeľ je kombinovaný s obrazovkou. Ukazuje sa teda niečo ako otvorený vlnovod, kde sa vlna šíri a je vyžarovaná. Zisk je mínus 3 dB v porovnaní s polvlnným dipólom. Online kalkulačky Neexistuje žiadny výpočet, nájdeme vhodnú metódu. Poďme analyzovať náš vlastný dizajn. Domnievame sa, že minimálne a maximálne vzdialenosti medzi diskom a kužeľom by mali korelovať s hraničnými vlnovými dĺžkami rozsahu. Najprv vypočítame rozmery:

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

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

Spoliehame sa na získané hodnoty. Vydelíme si oboje štyrmi a uvidíme, čo nám zostane. Máme: 15 a 88,2 cm Vidíme, že veľkosti nie sú na nič viazané. Podľa obrázkov a vzorcov:

Posledné dva parametre určujú hornú medznú frekvenciu antény, ako píše Neil, výsledky ktorej práce sme teraz použili, diskónová anténa sa správa ako hornopriepustný filter. Existuje určitá obmedzujúca nižšia frekvencia, podľa ktorej sa počíta strana kužeľa, kde je SWR 3. Pri prechode cez hranicu dole začne SWR rýchlo rásť, čo znemožňuje použitie zariadenia. V rámci prevádzkových limitov sa parameter postupne znižuje na 1,5. Vezmite dĺžku strany kužeľa o niečo viac ako štvrtinu maximálna dĺžka vlny. Dodajme, že priemer kotúča nezávisí od vrcholového uhla, ktorý sa môže líšiť od 60 stupňov.

Porovnajme čísla s číslami uvedenými vyššie: z výpočtov je zrejmé, že bočná stena sa rovná (!) minimálnej vlnovej dĺžke, ktorá nezodpovedá knihe. Pre istotu preskúmame podobnosť v tabuľke z literatúry, aby sme nakoniec potvrdili alebo vyvrátili pochybnosti (vlastníci stránok počítali pomocou nesprávneho parametra).

Je vidieť, že rozmery antény lineárne klesajú so zvyšujúcou sa frekvenciou. Napríklad pri 14 MHz je to takmer dvakrát viac ako pri 28 MHz. Preto pre 85 MHz nájdeme potrebné parametre podľa pomeru (pripomeňme, že vrcholový uhol v skôr uvedených informáciách je 60 stupňov). 85 delené 14 = 6. Preto rozmery vydelíme výsledným koeficientom, vyjde nám:

1. Vrcholový uhol je 60 stupňov.
2. Priemer základne a dĺžka strany – 91 cm.
3. Priemer kotúča – 61 cm.
4. Medzera medzi kotúčom a kužeľom je 4 cm.

Horná frekvencia nemusí byť nevyhnutne 500 MHz, povedali, že údaj závisí od priemeru prierezu kužeľa. Čím menší je otvor pre kábel, tým vyššie frekvencie anténa používa. Takže ukázali, že nemôžete dôverovať výpočtom zo siete so 100% pravdepodobnosťou. Je možné, že tam boli použité nejaké dizajnové inovácie s neznámymi údajmi, ale pravdepodobnejšie autori zrezali kužeľ na veľkosť disku. Preto nebude fungovať pri nižších frekvenciách.

Môžeme hádať, ako sa vypočíta maximálna pracovná frekvencia: štvrtina vlnovej dĺžky sa rovná vzdialenosti od bodu, kde je jadro pripevnené k disku, po rez kužeľa. Len analogicky. Overte si fakt bez portálu VashTechnik, tézu považujeme za samozrejmú.

Tvar antény s diskom kužeľa

Pozorní čitatelia si určite všimli, že nie všetky recenzie majú 60-stupňový vrcholový uhol. Prečo si tento parameter zvolili teoretici aj skúsení praktici. Štúdie boli vykonané pre 50 Ohm kábel, ktorý jasne ukázal, že tento vrcholový uhol dáva najširší rozsah, kde SWR nepresahuje 2. V iných prípadoch boli v smere nárastu a poklesu rôzne vrcholy a zúženia pásma. pozorované. Ukazuje sa, že uhol 60 stupňov na vrchole je teoreticky opodstatnený. Ak spodná hranica nie je dôležitá, zvýšte ju o 10 stupňov. SWR sa stáva prijateľnejším bez zmeny dolnej hraničnej oblasti.

Pokiaľ ide o skeletové formy namiesto pevných kužeľov a diskov, výrazne to znižuje hmotnosť výrobku a znižuje zaťaženie vetrom. Predstavte si obrovské výrobky vyrobené z ocele, najmä medi! Hmotnosť je značná.

Je teda ukázané, že širokopásmová diskónová anténa vykazuje zisk menší ako zisk vibrátora. Dizajn zároveň nie je taký citlivý na rozmerové odchýlky a je pomerne zložitý. Inými slovami, vyrobiť diskontovú anténu sami je možné, ale ťažké. Poďme si to zhrnúť:

• Kľúčová je veľkosť strany kužeľa, ktorá určuje výpočet ďalších rozmerov.
• Pre rádiovú komunikáciu a WiFi považujeme vrcholový uhol za 60 stupňov.

Sľúbili, že ukážu, ako vylepšiť discone anténu. Prosím! Disk nie je napájaný priamo z kábla, ale cez kus drôtu, ktorý pri prechode cez určitú medznú frekvenciu tvorí úsečku s nekonečne vysokým odporom. V strede disku je vyrezaný otvor, cez ktorý sa jadro privádza prídavný disk, umiestnený vyššie, vyžarujúci do zenitu. Tento dizajn zachytáva takmer akúkoľvek lineárnu polarizáciu vychádzajúcu z vertikálneho bodu. Potreba je autorom neznáma. Príklad je prevzatý z literatúry.

Zvláštnosťou diskónových antén je, že je možné vytvoriť obrovskú štruktúru, ktorá prijíma všetky frekvencie. Hlavná vec je správne vykonať vrchol zodpovedný za horný rozsah. Samozrejme, keď sa blížite k mikrovlnke, požiadavky na drsnosť povrchu sa napríklad odrážajú od zrkadla. V tomto svetle je pochopiteľné, prečo je o produkty taký záujem. Polvlnný vibrátor poskytuje dobré zosilnenie, ale zariadenie neposkytne také luxusné pásmo. Slušná domáca disková kužeľová anténa zachytí takmer všetko! Zo všetkých smerov. Odporúčame vyrobiť diskónovú anténu a štruktúru vybaviť dobrým vstupným filtrom.