Антенна дискоконус своими руками
Дискоконусная антенна. Широкополосная антенна.
( Антенна может быть использована для цифрового телевидения )
Мы выяснили от чего зависит дальность приема здесь.
Рассмотрели вопрос выбора кабеля здесь.
Подключили антенну к телевизору с помощью штекера здесь.
Из чего делать антенну (и вибратор) мы выяснили здесь.
Какие бывают рефлекторы мы рассматривали здесь.
Выбрали метод крепления стрелы антенны здесь.
Сборка антенны. Крепление элементов антенны здесь.
Крепление антенны мы рассмотрели здесь.
Согласование вибратора промышленной антенны дециметрового диапазона здесь.
Все вопросы изготовления антенн и конструкции антенн смотрите здесь.
Дискоконусная антенна. Широкополосная антенна.
Думаю, что вам интересно будет познакомиться с дискоконусной широкополосной антенной, имеющей очень!
большую ширину принимаемых частот. Эта простая антенна не чувствительна к отклонениям размеров при ее
Такие дискоконусные антенны чаще всего применяют в метровом и дециметровом диапазонах волн. Дискоконусная
антенна состоит из металлического конуса, над вершиной которого расположен металлический диск. В таком
исполнении рис 1а эти широкополосные антенны используют в дециметровом диапазоне.
Если Вам нужны программы для расчета антенн аналогового и цифрового телевидения, мобильного
В метровом диапазоне волн конус и диск заменяют металлическими прутками. Обычно на них ставят от 6 до 12
стержней рис 1 b . Иногда диск дискоконусной антенны выполняют из металлической сетки рис 1с. Нас, думаю,
больше всего будет интересовать дискоконусная, вертикальная антенна для дециметрового диапазона
Рис. 1 Дискоконусная антенна. Широкополосная антенна. Вертикальная антенна. Простая антенна.
Телевизионный кабель проходит внутри конуса. Экран кабеля паяется к вершине конуса, а центральная жила к
центру диска. На практике необходимо закрепить на конусе диск, изолировав друг от друга (недопуская контакта
этих металлических частей через элементы крепления). Для этого использовать диэлектрические материалы.
Рис. 2 Дискоконусная антенна. Широкополосная антенна. Вертикальная антенна. Простая антенна.
Оптимальные теоретические размеры широкополосной дискоконусной антенны:
L = 0,25 λ . 0,33 λ
A = 50. 70 градусов
Обычно все размеры антенн дают в долях длины волны сигнала. Как правило, берут среднюю длину волны,
принимаемого диапазона. Об этом я говорил многократно, например, в статье здесь.
В радиолюбительской практике угол А берут равным 60 градусов. Теперь размеры дискоконусной, широкополосной,
вертикальной антенны для диапазона 100. 600 МГц:
Конус — листовой металл, например, медь. Cmax = 730 мм; Cmin = 30 мм; L = 730 мм. Угол А — 60 градусов.
Диск — листовой металл. Диаметр d = 550 мм.
S = 10 мм. Входное сопротивление вертикальной антенны — 50 Ом.
Телевизионный кабель паяем непосредственно к широкополосной дискоконусной антенне.
Если экран (или фольгу) кабеля нельзя паять, то плотно обмотайте его медным проводом и зафиксируйте пайкой.
Затем паяйте эти провода. Места пайки хорошо герметизировать.
Диск и конус соединить в единую конструкцию через изоляторы. Если диск или конус из таких металлов, что нельзя
к ним припаять кабель, то приклепайте (прикрепите) к ним клеммы, и паяйте кабель к клеммам. Места пайки хорошо
Если нет возможности изготовить конус и диск широкополосной, вертикальной антенны из листового материала, то
примените металлические прутки. Будет достаточно по 8 стержней для диска и конуса. Причем, в центре все прутки
будут крепиться к одной металлической пластине. В конусе все прутки будут крепиться к металлической пластине
в виде шайбы. Длина прутков диска будет равна радиусу диска, а в конусе будет равна L .
Эта широкополосная, вертикальная, простая антенна перекрывает как метровый, так и дециметровый диапазоны
частот. Но рассчитывать на усиление с этой широкополосной антенной не приходится. Вы получите широкую полосу,
принимаемых частот, но заметного усиления не получите. Эту дискоконусную, вертикальную антенну можно
применять в зоне уверенного приема с сильным сигналом при отсутствии помех и отраженных сигналов.
Если Вам нужны программы для расчета антенн аналогового и цифрового телевидения, мобильного
Как сделать любую антенну?! Все материалы по антеннам » » » здесь.
Частоты каналов и длину волны λ смотрите » » » здесь.
Простую антенну «зигзаг» смотрите » » » здесь.
Дискоконусная антенна своими руками
Дискоконусная антенна представляет собой характерный излучатель, давший название первой части сложносоставного имени изделия, снабженный «землей» из металлической арматуры либо просто конусом. В частичном диапазоне конструкция позволит получить линейную вертикальную поляризацию при движении волны между диском и конусом. Это то, что нужно для радиосвязи. Вдобавок рассмотрим доработку, превращающую устройство в излучатель круговой поляризации в направлении, перпендикулярном диску и противоположном нахождению земли. Читатели узнают, как самостоятельно собирается дискоконусная антенна.
Схема дискоконусной антенны
Дискоконусные антенны
Важно! Всенаправленные дискоконусные антенны часто применяются в МВ диапазоне. Не отличаются явным усилением по указанной причине.
Тема сегодняшнего разговора – дискоконусная антенна своими руками. Ходят слухи, что первый патент под номером 2368663 (США) взял А.Г. Кандоян (Kandoian). Достоинством устройства признан широкий диапазон рабочих частот. Разумеется, усиление уступает диполю. На диапазоне обычно удается подключить к кабелю без согласования, плюс собственно конструкция не критична к точности размеров. В дециметровом диапазоне приходится брать сплошной конус, на КВ и метровых волнах большинству хватает скелетной формы. Диск вырождается в набор проводников-лучей с единым центром. Это снижает ветровую нагрузку, на длинных волнах размеры конуса и диска приобретают гигантские значения. Стержней 6, 8 или 12.
Внимание! Питание диска и конуса ведется в противофазе.
К диску определенной величины подключается центральная жила кабеля. Роль земли играет пучок из металлической арматуры, если нет желания собственноручно делать конус. Понятно, что диаграмма направленности искажается. Возникает неравномерность в азимутальном направлении. А диаграмма направленности типичной дискоконусной антенны напоминает тор (бублик). Волна возникает между диском и конусом. Диапазон зависит от расстояния. Для примера приводим конструкцию, указанную на сайте http://elektronika.rukodelkino.com/stati/antenni/35-disko-konusnaya-antenna.html.
Смысл работы уже описан, реализация для частот 85 – 500 МГц:
- Диаметр диска – 550 мм.
Размеры и виды диска
Волновое сопротивление устройства составляет 60 Ом, приготовьтесь согласовать любым удобным способом. Центральная жила подключается к середине диска снизу, конус объединяется с экраном. Таким образом, получается нечто вроде разомкнутого волновода, где распространяется волна, излучаясь. Коэффициент усиления – минус 3 дБ в сравнении с полуволновым диполем. Онлайн калькуляторов для расчета нет, найдем подходящую методику. Проведем анализ нашей собственной конструкции. Считаем, что минимальное и максимальное расстояния между диском и конусом должны соотноситься с граничными длинами волн диапазона. Вначале подсчитаем размеры:
λmin = 299 792 458 / 500 000 000 = 60 см.
λmax = 299 792 458 / 85 000 000 = 3,53 м.
Опираемся на полученные величины. Поделим обе на четыре и посмотрим, что останется. Имеем: 15 и 88,2 см. Видим, что размеры ни к чему не привязаны. Согласно рисункам и формулам:
- Угол при вершине конуса составляет 60 градусов.
- Длина стороны составляет четверть максимальной рабочей длины волны или более.
Особенности конуса антенны
Последними двумя параметрами определяется верхняя граничная частота антенны, как пишет Нейл, результатами труда которого мы сейчас воспользовались, дискоконусная антенна ведет себя подобно фильтру верхних частот. Имеется некоторая предельная нижняя частота, по которой вычисляется сторона конуса, где КСВ составляет 3. При переходе через лимит вниз КСВ начинает стремительно расти, что делает использование устройства нецелесообразным. В рабочих пределах параметр постепенно снижается до 1,5. Длину боковины конуса берём чуть больше четверти максимальной длины волны. Добавим, что диаметр диска не зависит от угла при вершине, способного отличаться от 60 градусов.
Сравним числа с указанными выше: из расчетов видна, что боковая стенка взята равной (!) минимальной длине волны, что не соответствует книге. Для верности исследуем на сходство таблицу из литературы, чтобы окончательно подтвердить либо рассеять сомнения (владельцы сайта не по тому параметру вели расчет).
Видно, что размеры антенны линейно уменьшаются с ростом частоты. К примеру, при 14 МГц почти вдвое больше, нежели при 28 МГц. Следовательно, для 85 МГц найдем нужные параметры по пропорции (напомним, что угол при вершине в приведенных ранее сведений составляет 60 градусов). 85 поделить на 14 = 6. Следовательно, делим размеры на полученный коэффициент, выходит:
- Угол при вершине 60 градусов.
- Диаметр основания и длина стороны – 91 см.
- Диаметр диска – 61 см.
- Зазор между диском и конусом – 4 см.
Верхняя частота не обязательно 500 МГц, говорили, что цифра зависит от диаметра сечения конуса. Чем меньше дыра под кабель, тем с более высокими частотами работает антенна. Итак, показали, что доверять расчетам из сети с вероятностью 100% нельзя. Возможно, там использованы некие конструктивные инновации с неизвестными данными, но, скорее, авторы урезали конус до размера диска. Следовательно, на нижних частотах работать не станет.
Можем догадаться, как высчитывается максимальная рабочая частот: четверть длины волны равна расстоянию от места крепления жилы к диску до среза конуса. Просто по аналогии. Проверьте факт без портала ВашТехник, тезис считаем очевидным.
Форма дискоконусной антенны
Внимательные читатели заметили, что не во всех обзорах угол при вершине составляет 60 градусов. Почему выбран указанный параметр у теоретиков и бывалых практиков. Проводились исследования для кабеля 50 Ом, наглядно показавшие, что данный угол при вершине дает наиболее широкий диапазон, где КСВ не превышает 2. В остальных случаях, в сторону роста и уменьшения, наблюдались различные пики и сужения полосы. Выходит, угол 60 градусов при вершине теоретически обоснован. Если нижняя граница неважна, увеличьте на 10 градусов. КСВ становится более приемлемым, не изменяя области нижней границы.
Что касается скелетных форм вместо сплошных конусов и дисков, это существенно уменьшает массу изделия, понижает ветровую нагрузку. Представьте здоровенные изделия из стали, тем более меди! Вес немалый.
Итак, показано, что широкополосная дискоконусная антенна демонстрирует коэффициент усиления меньше, чем у вибратора. При этом конструкция не столь чувствительна к отклонениям размеров, отличается сравнительной сложностью. Иначе говоря, сделать дискоконусную антенну самостоятельно возможно, но сложно. Обобщим:
- Ключевым считается размер стороны конуса, обуславливающий вычисление прочих габаритов.
- Угол при вершине берем 60 градусов для радиосвязи и WiFi.
Обещали показать, как усовершенствовать дискоконусную антенну. Пожалуйста! Диск запитывается не от кабеля непосредственно, а через отрез провода, составляющий отрезок линии с бесконечно большим сопротивлением при переходе через определённую граничную частоту. В центре диска прорезается отверстие, через которое жила питает дополнительный диск, расположенный выше, излучающий в зенит. Подобная конструкция ловит практически любую линейную поляризацию, исходящую из точки вертикали. Необходимость авторам неизвестна. Пример взят из литературы.
Особенности дискоконусных антенн в том, что возможно сделать гигантское сооружение, принимающее на всех частотах. Главное – правильно выполнить вершину, отвечающую за верхний диапазон. Разумеется, при приближении к СВЧ растут требования к шероховатости поверхностей, лучи света, к примеру, отражаются от зеркала. В этом свете понятно, почему к изделиям проявляется такой интерес. Полуволновый вибратор дает хорошее усиление, но настолько шикарной полосы устройство не обеспечит. Самодельная дискоконусная антенна приличных размеров ловит почти все! Со всех направлений. Рекомендуем сделать дискоконусную антенну и снабдить конструкцию хорошим входным фильтром.
Расчет дискоконусной антенны (Discone)
Дискоконусная антенна относится к классу сверхширокополосных антенн. Практические конструкции без труда способны перекрывать более чем трехкратную полосу частот, т.е. когда максимальная частота более чем в три раза превышает минимальную. Этот калькулятор позволяет рассчитать такую антенну. Поляризация антенны вертикальная, диаграмма направленности круговая. Усиление дискоконусной антенны близко к 0 dBi, почти как у изотропного излучателя. Входное сопротивление близко к 50 Ом. Антенну можно применять как самодельную внутреннюю (indoor) антенну GSM/3G репитера, либо как наружную для сканирующего всеволнового приемника.
Схематическое изображение антенны:
Антенна является упрощенным вариантом сверхширокополосной биконической антенны. Просто второй конус заменен диском. Подробнее о теории таких антенн смотрите по первой ссылке внизу. На графиках ниже представлены характеристики антенны рассчитанной на минимальную частоту 800 МГц. Из графиков видно, что хотя антенна остается работоспособной до частот выше 3 ГГц, оптимальные характеристики антенны сохраняются в диапазоне 0,94..2,34 ГГц. Такой оптимальный диапазон отражен в калькуляторе в ячейке ΔFopt. КСВ в пределах ΔFopt не превышает 1,33. Кликните на график для увеличения:
 |  |
| Усиление | Импеданс |
 |  |
| S11 | КСВ |
Для изготовления диска и конуса можно использовать мягкую жесть или фольгу. Диск можно изготовить из фольгированного стеклотекстолита. Диск и конус разделяются подходящей изолирующей прокладкой. Проблема как это сделать конструктивно с сохранением жесткости конструкции целиком ложится на ваши плечи друзья. Нужно только помнить, что оплетка фидера подключается к конусу, а центральная жила к диску. Один из вариантов конструктивного исполнения антенны можно посмотреть по третьей ссылке.
