Длина волны fm диапазона

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.

Современные недорогие ФМ радиоприемники с цифровой настройкой, конечно, удобны, но чувствительность их оставляет желать лучшего. В городе рядом с ретранслятором проблем обычно нет, но стоит отъехать в соседний лес или на дачу, как начинаются проблемы. Самый простой вариант выйти из положения — подключить вместо родной телескопической внешнюю FM антенну. Достаточно куска обычного провода, заброшенного на соседнее дерево.

Многие так и делают, но не всегда с успехом. Дело в том, что принцип «чем длиннее кусок провода, тем лучше» не работает. Длина антенны должна соответствовать длине принимаемой ею волны. Для диапазона FM, использующего частоты 87,5—108 МГц, длина волны составляет от от 3,4 до 2,8 метра. Значит и длинна ФМ антенны должна соответствовать этому значению или быть кратной ему.

Итак, рассчитываем среднюю длину волны диапазона: (3.4+2.8)/2 = 3.1 м. Вот она, оптимальная длина антенны для FM диапазона. Если есть возможность, эту цифру лучше удвоить (6.2 м) — это увеличит ЭДС, наведенного в антенне сигнала. Можно и еще раз удвоить, если дела совсем плохи, доведя ее длину до 12.4 м.

Но кратная — это не обязательно большая, но и меньшая. Разделите длину волны на 2 и вы получите полуволновой FM штырь длиной 1.5 м. Еще разделите на 2, получите четвертьволновой штырь, длиной в 77 см. Именно такую длину имеют телескопические антенны, встраиваемые в FM приемники. Естественно, во время работы, такие антенны должны быть полностью выдвинуты, а при использовании внешней или задвинуты, или их длина должна учитываться.

Ну и не забывайте, что штырь вашей антенны должен быть ориентирован в той же плоскости, что и передающая антенна. Для FM трансляции используется вертикальная поляризация, а значит, ваша антенна, выполненная даже из гибкого провода, должна висеть вертикально.

Если ваша дача находится далеко от радиостанций, передающих в УКВ дапазоне (а это почти всегда так), то вам хорошо знакомы проблемы с приемником, к которому приходится цеплять импровизированные антенны из провода, проволоки и всего, что подвернется под руку. О качественном приеме стереопрограмм даже в этом случае остается только мечтать, но хоть что-то. Тем не менее, сделать вполне приличную всенаправленную антенну «четвертьволновой штырь» для УКВ диапазона совсем несложно, если под рукой окажется кусок обычного телевизионного кабеля.

Если кабель достаточно длинный, тем лучше – нашу антенну можно поднять, закрепив на мачте, а остаток провода использовать по прямому назначению — для подведения сигнала к приемнику. Ведь при приеме в ультракоротком диапазоне важен каждый метр над землей. Но приступим к изготовлению антенны для FM-диапазона (рисунок справа).

Снимаем наружную изоляцию с участка провода длинной 75 см так, чтобы не повредить оплетку (экран из медной «сетки»), чуть сжимаем сам экран, чтобы он стал потолще и буквально выворачиваем его, натянув на изоляцию ниже зачищенного места. Таким образом у нас получилась штыревая всенаправленная антенна, а вывернутый экран служит ей противовесом и одновременно согласует антенну с кабелем по волновому сопротивлению. Осталось подвесить наш импровизированный штырь вертикально (я поместил в кусок пластиковой (не металлопластиковой!) трубы длиной полтора метра, который привязал к мачте) и подключить его к радиоприемнику.

Если антенное гнездо предназначено для подключения диполя или коаксиального кабеля, то проблем нет. Если у вас только одна «антенная» дырочка или вообще ее нет (телескопическая антенна), то центральную жилу кабеля подключаем к этой дырочке или антенне приемника, а экран к общему проводу схемы (обычно это минус батарейного питания). Вот здесь как раз и пригодится лишний кабель – чем его больше, тем выше можно будет поднять импровизированную антенну.

Ну и по поводу длины штыря и противовеса. Наша антенна рассчитана на радиоприем в диапазоне 87,5 -108 МГц (в простонародье по безграмотности называемый FM, хотя это всего лишь обозначение типа модуляции — частотная).

Если вы решили принимать станции лежащие в «классическом» УКВ диапазоне 65,7 — 74 МГц , то длину штыря и противовеса придется увеличить до 1 метра каждый. Почему? Потому, что средняя длина волны диапазона «FM» — 3 метра, а «УКВ» — 4 метра. Наш штырь называется «четвертьволновым» именно потому, что имеет в своем «росте» четверть длины принимаемой волны.

Кстати, эта антенна будет полезна и в том случае, если приемник стоит рядом с компьютером, который своей помехой давит весь полезный сигнал. Подключите такую антенну, отнесите ее на несколько метров от ПК и связь восстановится – ведь антенна будет подключена экранированным кабелем.

Необходимые средства

Набор инструментов и деталей будет таким:

1. Керамические изоляторы, а также соединительные элементы для них. Нельзя допустить замыкания антенного провода на близлежащие конструкции. Такие средства можно приобрести на рынке радиотоваров или найти в старых строениях.
2. Тонкий трос из стали для подсоединения изоляторов.
3. Роликовые блоки. Мы используем их с целью установки внешней T-образной антенны для радио в натянутом состоянии.
4. Штекер, чтобы подключить антенну.
5. Устройство для защиты от грозы. Двухпозиционный рубильник должен служить именно для такой цели. Хорошая наружная антенна способна быстро отключаться от аппаратуры и заземляться во время грозы.
6. Отрезок проволоки из меди. Диаметр – 1,5-2 мм. Также вы можете воспользоваться проволокой из стального материала в оболочке из цинка. Медь будет более удобна, чтобы сделать работы по монтажу.

Виды антенн

Антенны FM-диапазона можно условно разделить на три отдельных вида:

• бегущей поверхностной волны,
• линейные,
• апертурные.

Апертурой называется разворот антенны. Волновые каналы – это, скорее, частный случай конструкций с бегущей волной. Директоры в их модулях расположены так, что они обладают вертикальной поляризацией. Именно на волновом канале ловится телевидение. Антенна FM позволяет учесть особенности будущего местоположения.

Монтаж уловителя радиосигнала

Установка наружной антенны горизонтального типа начинается с выбора опорных конструкций. На них вы впоследствии закрепите своими руками изоляторы. Одна из опор должна быть установлена на крыше дома. Её нужно укрепить проволочными растяжками. Дерево подходящей высоты можно использовать в качестве второй опоры. Изоляторы можно будет установить на стройках с помощью стальных тросиков.

К изоляторам вы должны своими руками закрепить наружную часть FM-антенны. Её не нужно подвергать большому натяжению. Проволока сжимается, если температура воздуха достаточно низкая, и может потерять целостность при низкой температуре. Роликовые блоки позволят устранить ненужные колебания. Для их использования разместите на втором конце провода груз малых размеров. Он будет соединён с FM-антенной, если перекинуть его через изолятор и блок.

Приёмная часть антенны должна состоять из одного куска однородного материала. Если вы не располагаете однородным проводом, лучше составить FM-антенну из отдельных одинаковых элементов. Их нужно зачистить и пропаять оловом. Оборудование для вертикального спуска антенны не представляет серьёзных трудностей. Обратите внимание, что провод не должен соединяться с посторонними элементами. Провод антенны своими руками нужно закрепить на специальной оттяжной стойке. Это не позволит ему пребывать в неправильном положении в ветреную погоду.

Если место для установки FM-антенны своими руками ограничено, нужно применить другую конструкцию. Это несколько кусков проволоки, которые имеют вид «веника». Своими нижними концами они будут надёжно соединены кабелем. Концы проволок можно плотно залить расплавленным оловом. Место пропайки вы должны покрыть надёжной изоляцией в виде битума или подобного материала.

Комнатная антенна, сделанная своими руками, будет лучшим вариантом, чтоб заменить внешний уловитель. Изоляторы должны закрепляться внутри помещения. Их расположение ближе к потолку даст преимущество в качестве приёма сигнала. Провод должен быть натянут горизонтально либо свёрнут в спираль.

Как изготовить рамочную конструкцию?

Алюминиевый обруч диаметром 77 см и внутренним диаметром 1,7 см можно найти почти в любом спортивном магазине. Сантехнические трубы из комбинированной конструкции металла и пластика хорошо обрабатываются. Для радио также неплохо подойдёт медная трубка чуть меньшего (16 мм) диаметра.

Антенна Рахматтулаева

Конструкция антенны радио является достаточно простой.

1. Центральную жилу, оплётку и короткий отрезок коаксиального кабеля нужно припаять к контактам конденсатора переменной ёмкости.
2. Другой конец, центральную жилу и оплётку нужно припаять к алюминиевому обручу. Также можно использовать автомобильные хомуты, которые нужно тщательно зачистить, с диаметром 16-26 мм. Место контакта также нужно тщательно зачистить.
3. Соотношение длины окружности рамки к длине окружности петли связи должна равняться 1:5.
4. С конца коаксиального кабеля, а также с центральной жилы своими руками нужно удалить внешнюю изоляцию на длину в 1 см.
5. От середины кабеля для FM-антенны нужно отмерить по полсантиметра в обе стороны и снять внешнюю изоляцию. После этого оплётку кабеля требуется удалить. Это приведёт к её разрыву.
6. Проверьте диапазонность приёмопередающего устройства так, чтоб рамка имела резонанс от 5 до 22 Мгц. При других ёмкостях конденсатора можно изменить параметры приёмо-передающего устройства.
7. Если вам больше интересны диапазоны с низкой частотностью – лучше использовать рамку с диаметром больше – 1 или 1,5 метра. Если же высокочастотные – 0,7 метра.

Такое решение – простой вариант, чтобы получить резонансную антенну, способную работать в многих диапазонах. Её диаграмма направленности будет представлять собой цифру 8. Антенны из алюминия и меди работают примерно одинаково.

Мы предложили вашему вниманию популярные типы антенн для радио, которые можно сделать своими руками. Большинство таких решений достаточно просты для изготовления дома, а простота их настройки позволит без труда справляться с самыми сложными проблемами.

Вам понравилась инструкция? Делитесь ею в социальных сетях и на страницах своих сайтов. Оставляйте в комментариях свои заметки и советы нашим пользователям.

Причины неуверенного приема радиостанций

Каждый радиоприемник имеет в своем составе встроенную антенну. Для того, чтобы она уверенно воспринимала полезный сигнал, отделяя его от шумов и помех, его уровень должен превышать определенный порог. Это значение называют чувствительностью радиоприемника. Хороший приемник обладает лучшей чувствительностью, но с расстоянием от передающей антенны уровень радиосигнала падает. На некоторой дистанции прием на встроенную фм антенну становится невозможным.

Но даже на небольших расстояниях на территории города встречаются мертвые зоны, где сигнал резко затухает. Радиоволна распространяется только по прямой и плохо проходит сквозь препятствия. Но зато имеет свойство от них отражаться. Правда, после отражения она теряет свою мощность. Но отраженный сигнал, складываясь с основным, приводит к полной неразборчивости сигнала от радиостанции.

Прямолинейное распространение радиоволн фм диапазона не позволяет уверенно их принимать и за линией горизонта, куда сигнал от передающей антенны проникнуть не в состоянии. Он может попадать за горизонт, отражаясь от облаков, но это зависит от погоды и все равно не очень помогает.

Выходом из положения является:

• усиление входного сигнала перед подачей на вход приемника,
• избирательный прием только с одного направления,
• подъем точки приема на некоторую высоту.

Всего этого поможет добиться антенна для радиоприемника, которую можно сделать своими руками.

Параметры антенн

Перед тем как сделать антенну для радио своими руками, нужно разобраться в минимуме теории. Каждая радиостанция вещает на своей несущей частоте, на которую и настраивается приемник. На нее должна быть рассчитана и антенна. Соседние станции она будет тоже захватывать, но сигнал будет немного слабее.

Этим и отличаются антенны для укв и диапазона fm. УКВ (ультракороткие волны) антенна принимает сигналы в диапазоне 66–74 МГц, а диапазон фм – 88–108 МГц. Но на ультракоротких волнах вещание практически не ведется, по той же причине стали не актуальны и КВ антенны. Поэтому сконцентрируемся на изготовлении приемных устройств для фм своими руками.

Главным параметром для конструирования любой самодельной антенны является длина волны принимаемого сигнала. От нее зависят геометрические размеры устройства. Длину волны можно подсчитать, поделив скорость света (в м/с) на частоту принимаемого сигнала, не забыв, конечно, перевести его в герцы. Результат получается в метрах.

Внутренние антенные устройства радиоприемников и некоторые внешние их модели одинаково принимают сигнал со всех сторон. Но есть конструкции, обладающие диаграммой направленности: максимальный уровень приема получается при точной настройке направления на станцию. Достоинством этих конструкций является способность усиливать сигнал, по сравнению с ненаправленными.

И еще один параметр радиоволны, важный для ее приема – поляризация. Сигналы в фм диапазоне поляризованы вертикально, то есть вектор изменения напряженности поля в ней расположен вертикально относительно направления распространения. Поэтому и антенны для приема должны быть ориентированы соответствующим образом.

Штыревая антенна

Простейшая антенная для радио своими руками выполняется буквально из подручных материалов. Она изготавливается в виде вертикального штыря из любого материала, проводящего электрический ток. Нижний конец штыря соединяется со входом радиоприемника и крепится к опорной поверхности через изолятор. Верхний остается свободным.

Главное требование к штыревой антенне – ее длина, выполняющаяся равной четверти длины волны принимаемого сигнала. Если предполагается использовать ее на всем диапазоне фм, то для расчетов берется длина волны центра диапазона.

А еще – она должна быть прочной и выдерживать внешние воздействия без изгибов. Но это не главное. Если в гнездо радиоприемника вставить кусок проволоки и свободный конец закрепить на ближайшем к нему окружающем предмете интерьера, то прием станет лучше. Это простейший аналог штыревой антенны.

Второй ее аналог – телескопическая штанга, встроенная в приемник. Изменением ее длины настраивается центральная частота приема, изменением в пространстве добиваются лучшего качества для данного диапазона: вспомним про поляризацию.

Рамочная антенна

Рамочные антенны, напоминающие внешним видом катушку, посложнее в изготовлении. На любом доступном диэлектрическом основании, включая даже дерево, вплотную друг к другу наматываются витки провода в виде круга или рамки. Геометрические размеры получаемой фигуры зависят от длины волны. Суммарная же длина провода должна быть в 4–6 раз меньше ее.

Поэтому рамки с большим количеством витков характерны лишь для антенны кв диапазона. Для рамочной антенны fm диапазона достаточно одного витка. Главное, чтобы он сохранял свою форму.

Можно закрепить на пластиковом, гетинаксовом или текстолитовом основании толстый медный проводник любым доступным способом.

Еще более оригинальный способ изготовления такой антенны своими руками – наклеиванием фольги на основание. Монтажные размеры такого приемного устройства показаны на рисунке. Минимальные размеры указаны в скобках, максимальные – без скобок.

К рамке, согласно рисунку, припаивается коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50–75 Ом. Другой конец кабеля соединяется штекером с приемником сигнала. Только если вы не хотите изучать основы пайки по алюминию, фольгу лучше взять медную или латунную. Места пайки желательно защитить от атмосферных воздействий: покрыть лаком или покрасить. Припой плохо переносит влагу.

Портативная антенна из коаксиального кабеля для 145МГц и 435МГц

Радиолюбители, работающие на двух УКВ-диапазонах (145МГц и 435МГц) знают как удобно использовать двух-диапазонную антенну. Одну из таких антенн нидерландского радиолюбителя Франка Бремера (PA0FBK), разработанной специально для 2 м и 70 см диапазонов мы сегодня рассмотрим. Она полностью изготовлена из коаксиального кабеля RG58 и является переносной, что иногда очень удобно.

Смотрите видео: FM радиоантенна своими руками за 15 минут (November 2019).