Рабочая антенна диапазона FM.
Многие автомобилисты одновременно являются и увлеченными дачниками.
Когда-то вдоль Киевского шоссе в Москве стояла такая серия рекламных щитов:
На даче радость! На даче здоровье! На даче счастье! На даче красота!
Все это действительно так, но иногда пребывание на даче омрачается отсутствием уверенного приема любимых радиостанций FM в силу удаленности от передающих центров. Однако, в ряде случаев, это может быть поправимо.
Хочу поделиться своей конструкцией штыревой антенны диапазона FM. Делаю это потому, что сам очень долго искал и экспериментировал в поиске приемлемой и эффективной конструкции. Может быть мой рассказ поможет кому-то, кто также озабочен этой проблемой и затрудняется в ее решении.
Потребность сделать хорошую антенну FM диапазона появилась в связи с тем, что мой загородный дом находится в маленьком провинциальном городке-полудеревне – Хвалынске Саратовской области, удаленном от центров вещания на 70 – 150 км. Населенный пункт к тому же расположен на правом берегу Волги среди старых меловых гор и холмов, которые являются дополнительным препятствием прохождению радиоволн.
Но я не оставлял мысль сделать антенну, способную принять хотя бы несколько наиболее близко расположенных радиостанций, хотя местные аборигены говорили мне, что это бесполезно, приема радио у них нет, только по спутниковому ТВ.
Почитав специальную литературу и статьи в интернете, остановился на штыревой антенне с противовесами типа «Ground Plane» или сокращенно — «GP» как наиболее оптимальной и универсальной для приема в FM диапазоне, где большинство передач идет в вертикальной поляризации.
Антенну установил над крышей здания (на высоте примерно 12м от земли), на первом этаже которого находятся гараж и мастерская, где я провожу много времени, а на втором – комнаты для игр внуков и их друзей. Дома же радио можно послушать и по Триколор ТВ.
Конструкция антенны представляет собой штырь длиной 1/4 длины волны вещания, который изолирован от мачты и противовесов. (фото.1 и 2). Противовесы установлены радиально к штырю под углом 135 градусов, чтобы обеспечить волновое сопротивление 50 ом. Фидерный коаксиальный кабель имеет также волновое сопротивление 50 ом.
В связи с тем, что я предполагал принимать радио в диапазоне 87 – 108 мГц, размеры штыря 0,75 м, что соответствует ¼ длины волны (3м) частоты этого диапазона 100мГц, вокруг которой сосредоточены интересующие меня станции вещания. Изменив длины штыря и противовесов, можно настроить антенну и на другую частоту.
Длина противовесов взята также 0,75м, так как противовесы должны быть длиной равной длине основного штыря. Оптимальное количество противовесов, обеспечивающее приемлемый КПД антенны – 12. При меньшем количестве КПД снижается, при большем – растет несущественно. Идеальная штыревая антенна имеет КПД 47 %. КПД антенны с тремя противовесами — менее 5 %, с 12-ю противовесами – около 19%.
Я испытывал антенну с тремя противовесами. Прием в моем месте был слабый, с приемлемым качеством – 2-3 станции. Пришлось делать усилитель сигнала. Прием улучшился до 5-6 станций с приемлемым качеством. Но меня и это не устроило. Поэтому, в конечном итоге, было решено изготовить другую антенну, ту, которую я сейчас описываю.
Теперь о конструкции антенны.
Штырь и противовесы выполнены из алюминиевой трубки диаметром 8 мм, которую я купил в гипермаркете «OBI» ( 7 двухметровых отрезков по цене около 100 руб. каждый).
Для монтажа штыря и противовесов знакомый токарь изготовил мне из алюминия несущую шайбу с хвостовиком внешним диаметром 22мм и сквозным внутренним отверстием 14мм, который вставляется в мачту из трубы д/у 25 (дюймовая, реальный внутренний диаметр 23мм) и фиксируется на мачте болтом М6 через радиальное резьбовое отверстие в мачте. В несущую алюминиевую шайбу с некоторым натягом запрессована текстолитовая ( или капролоновая) втулка с верхним буртом высотой 10мм наружным диаметром 14мм с осевым отверстем 8мм, в которое вставляется штырь, фиксируемый двумя диаметрально противоположными винтами М4 в резьбовых отверстиях отверстиях текстолитовой втулки. По диаметру алюминиевой шайбы просверлены 12 радиальных отверстий ( через 30 градусов) для противовесов. Противовесы фиксируются в отверстиях при помощи 12 винтов М4. (фото 3).
Штырь делается длиной больше чем 0,75м с учетом того, что его нижний конец расплющивается на длине 10мм, где сверлится отверстие для винта крепления центральной жилы коаксиального кабеля, а также с учетом того, что он должен быть вставлен в текстолитовую втулку до упора в расплющенный конец так, чтобы выше алюминиевой шайбы его размер был 0,75м.
Противовесы также изготавливаются длиной большей, чем 0,75м с учетом того, что их согнутые под углом 45 градусов концы вставляются в радиальные отверстия несущей шайбы. В отверстиях они фиксируются от проворачивания, как я уже говорил, винтами М4.
Хочу обратить внимание, что трубка противовесов хрупкая и изгибать ее нужно на 45 градусов очень осторожно, желательно в гибочном приспособлении.
В нижнем торце полого алюминиевого хвостовика шайбы выполнено резьбовое отверстие М3 для крепления винтом с шайбой оплетки коаксиального кабеля. Так как шайба этого винта может выйти за наружный диаметр 22мм хвостовика в силу того, что ее диаметр больше толщины алюминиевой стенки, в мачте трубы на конце, где будет вставлен этот хвостовик я сделал сквозной пропил шириной примерно 7мм вдоль трубы на длине чуть больше длины хвостовика несущей алюминиевой шайбы.
Теперь ничего не препятствует, и можно вставить собранную антенну в мачту и зафиксировать ее болтом М6. Кабель снижения проходит внутри мачты.
Так как штырь антенны не имеет электрического контакта с мачтой, на нем при определенных условиях будет образовываться статический заряд. В лучшем случае он будет являться причиной помех в виде треска, в худшем – может привести к выходу из строя входного тракта приемника. Особенно во время близкой грозы.
Необходимо выполнить заземление конструкции.
Я это сделал следующим образом. Мачту соединил с контуром заземления здания (контур заземления должен иметь сопротивление менее 4 ом, тогда он считается эффективным и способным выполнять свою функцию) кабелем сечением 25мм2 См. фото 4
Штырь же антенны нельзя соединять с землей напрямую, антенна станет коротко замкнутой, и не будет работать. Наиболее простым способом защиты является использование короткозамкнутого шлейфа из кабеля длиной L/4, подключенного к фидеру с помощью тройника. Шлейф обеспечивает соединение центральной жилы фидера с заземленной оплеткой по постоянному току и не влияет на согласование антенны. Схема подключения шлейфа приведена на рис10.3.
Длина шлейфа ¼ длины волны является расчетной и не учитывает коэффициент укорочения волны при прохождении в кабеле (коэффициент укорочения коаксиального кабеля). В моем случае применен кабель РК50-4-11, коэффициент укорочения которого 0,66. У другого кабеля он может быть другим, и его нужно уточнить по справочнику.
Таким образом длина шлейфа определяется:
L = 1/4 x 3м x 0,66 = 0,495м, где 3м – длина волны на частоте 100мГц.
Вот таким согласованным шлейфом я выполнил отвод статики со штыря антенны. Как практически это сделано видно на фото 5 и 6.
Тонкий желто-зеленый провод припаян к концу центральной жилы шлейфа и соединен с «землей» на одном болтовом зажиме на мачте, что и кабель заземления 25мм2 (см фото 4).
Антенна получилась очень удачной. Она обеспечивает прием с приемлемым или отличным качеством ( в режиме «стерео») около 20 радиостанций городов Самара, Тольятти, Сызрань (Самарской области), Балаково, Пугачев ( Саратовской области) без применения усилителя сигнала. На фото 7 приемник, на который работает антенна — Grundig Satellit 750. Пробовал также ее в работе с другими приемниками, меньшей чувствительности и избирательности, результат несколько хуже, но тоже приемлемый.
Еще раз напомню, все передатчики находятся на расстоянии от моей антенны от 70 до 150 км по прямой.
Миф местного населения об отсутствии какого бы то ни было радиоприема в городе «деревенского типа» Хвалынск, где находится мой загородный дом, разрушился для меня безоговорочно и вчистую.
P.S. Да, забыл еще один важный момент. Почему отдано предпочтение антенне с волновым сопротивлением 50 ом и соответственно кабелю с таким же сопротивлением? Можно было применить более распространенный кабель 75 ом, в этом случае антенна также делается волновым сопротивлением 75 ом, при этом противовесы составляют со штырем угол 90 градусов. Ведь это проще! Не надо гнуть противовесы под 45 градусов.
Да проще. Но…
Такие антенны очень любят птицы. Им очень удобно сидеть на горизонтальных противовесах. Если это воробей или синичка, то и ничего. А представьте сядет ворона или раскормленный грач. 90 процентов вероятность, что он погнет противовесы и антенна рассогласуется.
А на уклоне 45 градусов с комфортом не посидишь, да и вряд ли вообще усядешься. Вот и вся недолга.
Антенна
Антенны преобразуют электромагнитные волны в электрические токи (сигналы) и наоборот — электрические сигналы в электромагнитные волны. Это значит, что одни и те же антенны могут и передавать и принимать сигналы. А еще это значит, что если антенна не может уловить сигнал, то никакие усилители в подключенном устройстве не помогут.
Размеры антенны
Электромагнитные волны характеризуются длиной и векторами электрической и магнитной составляющих (поляризацией) . По направлению электрической составляющей волны бывают вертикальной и горизонтальной поляризации. Все радиовещательные станции излучают волны вертикальной поляризации, большинство телевещательных – горизонтальной. Физические размеры антенн должны быть соизмеримы с длинами волн, а расположение антенн должно учитывать поляризацию волны.
Почему физические размеры антенн соотносятся с длинами принимаемых (излучаемых) волн описано в специальной литературе, простыми словами это можно объяснить так: антенна должна быть настроена в резонанс с электромагнитными колебаниями. Только тогда она может с максимальной эффективностью преобразовать электромагнитную волну из окружающего пространства в электрический ток для последующего усиления и преобразования в приемнике.
Полезно и то, что настроенная в резонанс антенна будет обладать селективными свойствами, ослабляя сигналы других диапазонов, хотя конечно полная селекция принятых сигналов осуществляется приемником. В специальной литературе по антенно-фидерным устройствам приводятся расчеты, из которых явствует, что наиболее удобной для простых случаев радиоприёма является антенна в виде штыря длиной в четверть длины волны середины диапазона.
Наружные антенны
Принятый антенной сигнал надо передать приемнику без потерь, для этого антенна должна быть согласована с кабелем (фидером), а кабель с приемником.
Все эти условия выполняются если антенна в четверть длины, кабель имеет так называемое «волновое сопротивление» 75 Ом (телевизионный) и вход приемника грамотно рассчитан и ответственно исполнен.
Распространение радиоволн напрямую связано с длиной волны. Длинные (ДВ) и средние (СВ) волны распространяются глобально, огибая Землю, короткие волны (КВ) тоже распространяются глобально, но уже за счет многократного отражения от ионосферы, ультракороткие (УКВ) — только в пределах прямой видимости.
На автомобили антенны устанавливаются для приема радиовещания, телевидения, связи в различных диапазонах, навигации. Антенны бывают наружные и внутренние.
Диапазоны ДВ и СВ в автомобильных радиоустройствах используются только для приема радиовещания. Специальных антенн для них не делают, так как сигналы радиовещательных станций на этих диапазонах довольно мощные и прием можно осуществлять что называется “на гвоздь”.
То же можно сказать и о диапазоне КВ, только здесь уже можно вести и связь. Кроме любительской связи, на КВ выделен кусочек и для автомобилистов, “Гражданский диапазон”, по-английски “Citizen Band”- частоты от 26,970мГц до 27, 850 мГц . Его ещё называют “диапазон Си-Би” по английской аббревиатуре.
Чаще всего автомобильные антенны используются для приема радиовещания в диапазоне ультракоротких волн (УКВ) на частоте от 66мГц до 108мГц. Этот диапазон “исторически” разделен на два: “советский” — 66мГц-74 мГц и “импортный” — 88мГц-108мГц, который чаще называют ФМ (FM — frequency modulation – частотная модуляция), то есть “наше” название возникло от длины волны, а “импортное” — от способа передачи.
Внутренние антенны
бывают стационарные (вклейки в стекло) и съёмные. Внутренние антенны удобны тем, что их никто не сломает, но прием на них принципиально нельзя назвать хорошим. Дело в том, что и вклейки стационарных и так называемые «усы» съемных антенн располагаются горизонтально, тогда как принимаемый сигнал имеет вертикальную поляризацию. В условиях города волны УКВ диапазона претерпевают многократные переотражения, поляризация меняется и кое как такие антенны справляются с приемом. А вот за городом они значительно уступают наружным.
Производители снабжают внутренние антенны усилителями и выдают это как неоспоримое преимущество. Однако, как уже было подчеркнуто, если сигнала нет то и усиливать нечего. Антенные усилители помогают, когда кабель от антенны до приемника длинный и в нём происходят большие потери сигнала. В автомобилях длина кабеля не превышает пяти метров и в отсутствии сигнала (за городом) усилитель будет усиливать только шум, а в городской черте – помехи. Учитывая это недобросовестные производители ставят переключатели типа «Город-Трасса» (иногда пишут «по-иностранному» — «турбо» для режима «за городом»). Чаще всего такой переключать просто выключает усилитель в городе.
Из теории (подтверждённой практикой) известно: лучший усилитель – антенна, лучшая антенна – наружная, согласованная с длиной волны и поляризацией. Длина волны середины диапазона ФМ три метра, значит лучшие результаты покажет штырь в ¼ волны, то есть 75 см.
Единственный недостаток такой антенны – легко ломается. Выбирая наружную антенну можно руководствоваться только конструктивными особенностями автомобиля – где удобнее разместить, как провести кабель к приёмнику, ставить ли автоматически выдвигающуюся и проч. Кабель для подключения лучше всего выбрать телевизионный экранированный, цельный , без разъемов и спаек, от антенны до приёмника.
Антистатические антенны
В продаже бывают чудодейственные антенны, якобы предназначенных для снятия статического электричества с корпуса автомобиля. Идея подсмотрена в авиации — «кисточки» на кончиках крыла как раз и предназначены для снятия статического электричества. Но чтобы автомобиль зарядился от трения об воздух он должен по крайней мере двигаться с самолётной скоростью. К тому же эти «чудо-антенны» ещё и крепятся на двойной скотч. Как статическое электричество с корпуса автомобиля через лакокрасочное покрытие и двойной скотч будет «стекать в атмосферу», продавцы умалчивают. Использоваться может как украшение.
Критерии выбора антенны
В рекламных целях на упаковке с антенной часто пишут «адаптирована для принятия стерео сигналов», или «адаптирована для принятия цифровых сигналов». На самом деле антенне абсолютно всё равно какие сигналы принимать – разбираться с сигналами будет приемник. Поэтому такие надписи при покупке антенны можно смело игнорировать.
Критерии выбора антенны просты
— антенна должна быть согласована с длиной и поляризацией принимаемой волны,
— кабель должен быть согласован с антенной,
— приемник согласован с кабелем.
— качество изготовления (пайка кабеля, гладкость стержня антенны, способ крепления) не должны вызывать сомнений.
Устанавливать антенну следует возможно выше, дальше от двигателя и ближе к приемнику (например, на крыше автомобиля).
Материал подготовлен при участии Бориса Салостей
Назад
Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.
Автомобильная антенна Optim FM-2
Автомобильная антенна OPTIM FM-2 предназначена для работы совместно с автомобильными магнитолами и радиоприёмниками диапазона частот 88-108 МГц. Антенна проста по конструкции и не требует настройки. Хорошо подходит для установки в штатное место внешней радио-антенны большинства автомобилей.
Элементы крепления повышенной прочности, хорошо подходят для длительной эксплуатации в любых условиях. Рекомендуется для эксплуатации в отдалённых от передающего центра, районах.
Антенна комплектуется кабелем 4 метра с специализированным разъёмом для подключения к магнитолам и радиоприемникам.
Характеристики антенны Optim FM-2:
- Диапазон частот — 88 — 108 МГц
- Высота антенны — 830 мм
- Длина штыря — 800 мм
- Длина кабеля — 4 м
- Диаметр отверстия для установки — 12 мм
| Производитель | Optim |
| Тип антенны | FM приемник |
| Диапазон частот | 88 — 108 МГц |
| Длина антенны | 830 мм |
| Тип крепежа | Врезная |
| Длина кабеля | 4 м |
Fm антенна какая длина штыря
На моем Шарп-999 не все ФМ станции ловятся на отлично. На многих присутствуют шумы. Приемник стоит посередине комнаты и ставить его ближе к окну нет возможности. Учитывая что в других районах Москвы прием радиостанций у него идеальный,делаю вывод что тюнер у него исправный и все дело в антенне. На задней стенке приемника есть два выхода(болтика)для подключения проводной ФМ антенны. Подскажите как ее сделать правильной и как правильно разместить?
“правильная” ФМ антенна — симметричный диполь (2 провода идущие вместе от приемника и разведенные на 180 гр. на другом конце по 1-1.5 м). Лучше всего её повесить на раму над окном (чтобы ж/б не заслонял радиоволны).
Но по жизни чаще всего бывает достаточно и одного единственного провода. Ориентация (поляризация) подбирается по качеству приёма. На конце провода можно присобачить обычный “крокодил” и цеплять его даже просто к штыревой антенне.
Иногда, вообще, помогает короткий провод, проложенный вблизи электрических проводов.
В правильном диполь какой диаметр проводов. Через какое расстояние их надо разводить на 180гр ?При подклюении такой антенны ,надо ли складывать основные телескопические антенны?
толщина проводов диполя несущественна, но важно чтобы они были одинакового диаметра. Подойдёт даже обычный телефонный провод (лапша). Расстояние от места развода тоже не так уж важно — смысл в том, что там где провода идут вместе, сигнал наводится в противофазе и компенсирует сам себя, а там, где провода разведены — осуществляется прием.
Телескопы лучше сложить, чтобы не получить случайно противофазу с внешней антенной.
имейте в виду также, что для разных частот поляризация волны может оказаться разной. Поэтому выбор направления развода “усов” диполя может меняться в зависимости от принимаемой станции.
ФМ диапазон лежит от 87.5 до 108.0 МГц. Середина где то в районе 98.0 Полуволновой вибратор или диполь можно посчитать разделив скорость света в вакууме разделив на частоту 300 : 98 = 3 это длина волны в метрах, нам надо полуволновой диполь, значит делим на 2 = 1.5 это и есть длина ДВУХ разведёных в стороны усов, т.е каждый по 0.75 метра.
имейте в виду также, что для разных частот поляризация волны может оказаться разной.
Обычно ФМ станции нацелены на автомобилистов, а у них обычно штыри, значит наши усы распологаем вертикально под вертикальную поляризацию.
17 дней спустя
Если в приёмнике есть встроенная антенна то все попытки улучшить приём
подключением внешних без улучшений условий приёма или координальной
переделки кишок приёмника пользы не принесёт. При увеличении К.У.
антенны на вход приёмника подаётся более высокое напряжение
как полезного сигнала так и шумов УВЧ приёмника всё это обрежет по уровню
в современых ширпотребных приёмниках вподавляющем отсутствуют
ПДФ и ФПЧ а если и есть то то довольно условно,что не лучшем образом
сказывается на качестве приёма . Все эти приёрники предназначены для зоны уверенного приёма .
