Антенна Харченко для 3G модема своими руками

1322180337.JPG

На сегодняшний день появилось много пользователей беспроводных мобильных интернетов, которые хотели бы увеличить скорость его работы. Ведь хороший доступ обеспечивается лишь за счет близкого расположения от базовых станций, поэтому тем, у кого нет возможности найти удачное место для работы, приходится довольствоваться низкой скоростью. Казалось бы, неужели нет способов, которые решат эту проблему?

На помощь придет Антенна Харченко для 3G модема. Это самодельная модель, которая является отличной рамочной антенной. К тому же, в её конструкции нет ничего сложного.

Зигзагообразная антенна, предложенная К. П. Харченко в 60-е годы , пользуется большой популярностью у радиолюбителей благодаря простой конструкции, хорошей повторяемости и широкополосности.

Антенна имеет два квадрантых элемента. Расчеты умельцев на частоту 2100 МГц показали, что размеры сторон элементов должны быть 53 мм каждая.

Впрочем, Вы можете сами провести расчёт антенны Харченко, воспользовавшись онлайн калькулятором для расчёта.

Антенна должна быть выполнена таким образом, чтоб квадраты представляли собой сцепленную структуру двух ромбовидных фигур с углом в 120 градусов внутри. Это выполняется для того, чтоб внутреннее сопротивление антенны было снижено. Ромбы присоединяются друк к другу с помощью припаивания. Далее, к этой конструкции припаивается также и высокочастотный кабель.

Если есть желание сделать антенну более эффективной, можно присоединить к ней также рефлектор. Рефлектор представляет собой металлическую пластину, которая изготавливается из фольгированного текстолита. Обязательно учесть то, что между прикрепляемым рефлектором и антенной должно быть расчётное расстояние.

Можно использовать обыкновенный термоклей для прикремления деталей друг к другу, а для того, чтоб создать расстояние между рефлектором и антенной, можно использовать какую-нибудь коробочку или колпачок. Теперь необходимо подключить антенну непосредственно к самому модему. Как известно, в таких модемах не предусмотрены разъемы для внешних антенн. Для подключения антенны обматываем 3G модем проволкой. Антенна Харченко для 3G модема готова.

Самодельная антенна Харченко. Тест.

http://www.YouTube.com/watch?v=mEVmdgz1 ... r_embedded

Антенна Харченко для 3G модема – отличное приспособление для тех, кто хочет создать хорошую связь, но не обладает слишком большими средствами. Она очень проста в изготовлении, не требует никаких профессиональных сверх усилий. Результат действительно замечательный. Такая антенна прослужит очень много лет.

В заключение, несколько англоязычных видео инструкций по изготовлению зигзагообразной антенны своими руками.

Ещё одна 3G антенна

Источник bloganten.ru

Здравствуйте дорогие читатели и подписчики блога! Сегодня хочу обсудить ещё один вариант самодельной 3G антенны. Возможно, кто то натыкался в интернете на инструкцию по изготовлению этой антенны. Её ещё называют антенной Харченко для 3G модема, или «восьмёркой». За её основу взят дециметровый ромбический волновод Харченко, который предложил, использовать эту конструкцию для приема ТВ каналов в ДМВ диапазоне. Я решил протестировать варианты конструкций, которые предлагают в сети на форумах, и результаты выкладываю сюда. При постройке антенны для 3G модема я внес кое-какие изменения. Сразу скажу, что антенна неплохо работает, но ждать от неё супер результатов не стоит. Она помогает усилить сигнал, но если он у вас отсутствует совсем, то вряд ли она вам поможет. Если сигнала GSM нет, то лучше использовать вариант 3G антенны собранной на спутниковой антенне.
В принципе фотографии подробно иллюстрируют конструкцию антенны и как её собрать. Саму «восьмерку» делаем из медной монолитной проволоки сечением 4 мм2, её можно приобрести в любом электро магазине. С помощью плоскогубцев проволоку нужно согнуть по форме как на фото, обязательно соблюсти все размеры. Концы спаиваем вместе.

Сборка 3G антенны:

Далее нам понадобится алюминиевая пластина размером 140 х 140 мм и толщиной 2 мм. Она будет работать в качестве рефлектора. Такую пластину можно вырезать с помощью болгарки, например из старой кастрюли. Не забываем о мерах безопасности при работе с болгаркой — одеваем защитные очки! В центре пластины необходимо просверлить отверстие под кабель диаметром 8-10 мм. Теперь нужно закрепить антенну по центру рефлектора на расстоянии 36 мм. Крепёж делаем из диэлекрического материала, например пластмасс. Рефлектор с антенной ни в коем случае не должны иметь контакта.

Так как я планировал использовать антенну на улице, пришлось придумать для неё крепление. Просверлив в пластине отверстия под хомуты от польской антенны (полячки), я одел её на настенный кронштейн от спутниковой антенны. Далее нужно припаять кабель к «восьмерке» предварительно продев его через отверстие в рефлекторе.

Теперь подробнее о кабеле. В инструкции использовался коаксиальный кабель 75 Ом. Однако волновое сопротивление антенны ближе к 50 Ом, что показали замеры на осцилографе. Сам стандарт HSDPA в котором мы стремимся зарегистрироваться находится в диапазоне 2100 Мгц, токи, которые сгенерирует в системе волновым сопротивлением более 50 Ом такая волна, мгновенно затухают. Поэтому я все же использовал 50 Ом-й кабель. К тому же проводник в таком кабеле полностью из меди и его не составит труда припаять.

Когда антенна собрана и установлена, на другом конце кабеля, который будет присоединен к модему, нужно спаять так называемое устройство согласования, с помощью его мы соединим модем с антенной. Для этого нам понадобится медная фольга, найти её можно в старых трансформаторах, или купить в радиомагазине, из такой фольги изготавливают печатные платы. Делаем из фольги то, что показано на фото, размеры тоже необходимо соблюсти.

Устройство согласования:

Вырезать можно обычными ножницами, вырезав лоскутки, их нужно спаять, как показано на фото. Фольга для оплётки должна быть размером 27х76 мм, для центральной жилы одна сторона 45 мм, вторая по размеру обхвата модема. Слишком плотно обматывать не стоит, конструкция на модеме должна только опоясать корпус модема. Фольга спаянная с оплёткой, должна как бы обволакивать по кругу модем, при этом, не касаясь центральной жили.

Для оплётки:

Устройство согласования в сборе:

Если ваш модем имеет разъём для внешней антенны, то кабель можно подсоединить к нему, придумав какой-нибудь переходник, кстати, на инструкцию как можно спаять такой переходник я тоже пару раз натыкался в сети. Мой модем Huawei E1550 такого разъёма не имеет.

Настройка 3G антенны производится экспериментально, можно просто поворачивать её по оси кронштейна, пока не добьёмся четкого сигнала и регистрации в HSDPA или WCDMA, что будет соответствовать индикации в интерфейсе программы модема. О качестве сигнала можно судить по «палочкам». Конечно, следует сказать, что устанавливать и направлять антенну следует в сторону базовой станции, сигнал которой мы и хотим усилить.

Как я уже говорил, антенна работает не плохо, и дает коэффициент усиления 6-8 децибел. Если ваш модем регистрировался только в GPRS/EDGE, то с помощью этой антенны вы получите четкий 3G. Вариант установки в комнате тоже рассматривается, можно придумать какую-нибудь подставку, и разместить её на подоконнике, или подвесить к потолку.

Если кто-то использовал антенну Харченко для 3G, буду рад, если оставите отзывы в коментариях. Интересно узнать мнение других людей. На вопросы так же с удовольствием отвечу.

А еще антенна Харченко
Конечно, многообразие антенной техники на УКВ впечатляет. Будете смеяться, но вспомнить добрую старую "бабочку" (антенну Харченко) меня заставил подсмотренный кусочек программы "Дискавери", где она использовалась для определения направления на радиомаяк на шее слона. Жена сделала мне подарок. Просто так, без даты. В кредит купила мне большой телевизор чтобы я мог комфортно смотреть футбол, так как мой старый ящик выпуска 1989 года мало того, что маленький, так еще и цвет стал пропадать. (как платить будем - не знаю, пенсии у нас не изменились

И если форма у футболистов в чёрно-белом варианте мало различается - я стал терять нить игры. Ящики, конечно, за эти двадцать с лишним лет, стали больше похожи на компьютер. При первом же включении запросил ближайший WiFi узел и стал обновлять программное обеспечение, потом сам пошёл в интернет и только потом стал предлагать выбрать каналы...

По такой реакции я забыл про пульт управления и тут же подключил к нему клаву и мышку по USB. Он даже суммировал потоки по двум моих точкам входа в интернет - местного провайдера и Укртелеком. Конечно картинка сайта в полстены не очень нужна, но когда там бегают футболисты Барсы - это впечатляет. Ну или слоны... На большом экране они и правда большие...

Ну да ладно, вернемся к радиолюбительству. Даже такие далёкие от радиотехники люди как зоологи отметили её неспомненные преимущества: очень удобный геометрический расклад и хорошее усиление. Если ориентироваться на размер уведенного по телику, то это был диапазон где-то 300-400 мгц, может чуть больше. Но им нужно было чёткое направление на зверя, а нам нужно наоборот: высокое чутьё со всех сторон. Поэтому обычный расклад антенны Харченко (биквадрат) нам не подходит. Как обычно, мы применим радиолюбительскую фантазию, немного радиотехники и механики. Итак для начала вспомним как работает обычная бабочка. Впрочем, в интернете описаний - пруд пруди. Поэтому очень коротко. Одиночная рамка с периметром равным длинне волны имеет входное сопротивление от 240 ом (если форма петлевого вибратора) до 120 ом, если форма рамки - окружность. Но при этом она излучает уровни примерно одинаковые для горизонтальной и вертикальной поляризаций. Небольшая разница, конечно, есть: если запитать рамку снизу - то чуть больше энегрии будет излучаться в горизонтальной поляризации, если запитать с бокового угла - небольшое преимущество будет в приёмных антеннах с вертикальной поляризацией.

Не секрет, что если расположить две рамки одна над одной и соединить их параллельно, то получим такие удобные для для дальнейшего сложения на кабеле снижения и антенного разъёма трансивера 50 ом. Теперь если раположить на некотором удалении от двойных рамок обычный экран (кусок проводящей сетки либо банально лист оцинковки, то усиление получившейся антенны получиться 2+2 дБ + еще чуток в одну сторону из-за применения рефлектора. В зависимости от точности построения это может быть 6-8 дБ по отношению к свободно висящему диполю (это если с рефлектором). Главное преимущество антенны - широкополосность и круговая поляризация - сохранится. Но нам то надо чтобы еще и диаграмма направленности была круговой! Мы очень любим направленные антенны (есть усиление), но очень не любим поворотные устройства. Дорого и хлопотно.

Как же её получить - круговую диаграмму при круговой поляризации?

Возвращаясь к антенне Харченко, прежде всего хотелось бы отделить зёрна от плевел.. Не совсем всё так, как поётся в легенде про эту антенну. Да, действительно, если слегка погрешить против истины и использовать то, что антенна в пределах одного диапазона и правда очень широкополосна, то она вполне приемлимо работает с кабелем 50 или 75 ом без специальных мер согласования и настройки. Но, если рассмотреть всё детально, то выясниться, что сопротивление антенны очень сильно зависит от формы рамок и, конечно, от их размера. Например на графике справа кривые импеданса биквадрата в зависимости от физического размера рамок. А мы уже знаем, что антенна очень широкополосная и успешно может работать не только на резонансной частоте но и вблизи неё. Поэтому иногда биквадраты называют не резонансной антенной, а диапазонной. Угол "a" - физический угол между вертикалью и элементами рамок. В этом конкретном случае угол 45 грудусов, тоесть по форме рамки представляют собой идеальные квадраты. На графиках можно увидеть, что при точном соответствии периметра рамок длинне волны (сторона квадрата равна 0,25 периметра) их импеданс лежит в пределах 50-60 ом. Если же сторону квадрата увеличить до 0,33, то сопротивление вырастает до 120 ом. При этом просчитанно, что максимальный коэффициент усиления биквадрата и наилучшие направленные свойства будут при длинне стороны квадрата равной 0,375. Конечно, сопротивление при этом возрастает многократно - до 600-700 ом, что конечно же много даже для нашей идеи.

На втором графике, слева, зависимоcти сопротивления от угла "а". Если рассмотреть график сопротивления при длине стороны квадрата равной 0,25 периметра - пряморезонансной, но при угле стороны к вертикали равном 60 градусов, то мы обнаружим, что сопротивление биквадрата, или антенны Харченко, составит не 50 ом, а 100!
Оно и понятно: чем больше ромбы "сплюснуты" в вертикальной плоскости, тем более они становятся похожи на петлевые вибраторы. Вы, конечно же догадались, что идея заключается в суммировании сигналов с двух соосных биквадратов повёрнутых один относительно другого на 90 градусов для того, чтобы получить помимо круговой поляризации еще и круговую диаграмму направленности. При этом дополнительные меры согласования и фазирования будут минимальны - один четвертьволновой трансформатор в качесте фазовращателя.

Таким образом мы получаем антенну круговой поляризации и круговой диаграммы направленности с минимальными сложностями в изготовении и настройке. Простейший расчёт покажет вам, что для образования между вертикалью и полотнами сторон ромба (при периметре равном длине волны, в нашем случае 2000 мм) высота биквадрата должна быть 1000 мм, а расстояние между крайними точками 866 мм. Сопротивление одной такой "биквадратины" составит 100 ом. Для получения круговой диаграммы направленности два биквадрата размещаются под углом 90 градусов между собой и соединяются между собой с помощью четвертьволнового трансфоматора-фазовращателя из кабеля сопротивлением 50 Ом. С учётом коэффициента укорочения (для RG-58) это отрезок 34,2 см. Вы, наверное, уже успели заметить мою любовь к медному проводу и канализационным трубам? Так вот и правда, я не знаю материала лучше для моделирования и практического изготовления антенн УКВ диапазона. Хотя конечно всё описанное ниже можно заменить на вашу собственную конструкцию из дерева, например или другого имеющегося в наличии изоляционного материала, а провода на трубы или полоски жести или оцинковки

Если бы я не был в юности радиотехником, я бы просто повторил почти повсеместно повторяемую фразу, что усиление антенны Харченко составляет 6-8 дБ. Но посколько я в вопросе разбирался, то могу заявить, что усиление одной антенны Харченко (когда она 50-ти омная) не будет более 4 дБ. В нашем случае, когда сопротивление одной антенны выше и КНД лучше, может чуточку больше. Выигрыша в усилении от двух антенн формирующих круговую диаграмму направленности не будет, но можно смело заявить что в этой антенне, назовём её условно "два бриллианта" (по внешнему виду) усиление будет не менее 4 дБ.
Итак, переходим к конструкции. В связи с тем, что пластиковые трубки-палочки от воздушных шариков из "Макдоналдс"а уже не годятся, в голову пришла мысль использовать пластиковые палки от детских лыж из которых старший внук уже вырос, а младшая уже не захочет красного цвета. Длина и диаметр подходят, только цвет подкачал...

И вот перечень материалов: труба водопроводная пластиковая 32 мм, 4-ре пластиковые распорки диаметром 10 мм и длиной 87 см, провод медный полтора квадрата и, если не жалко разъёмов и тройника, то материалы коммутации. Если нет - жестяные прямоугольники для пайки с отверстиями под саморезы. (Можно сделать и на пайке и саморезах, но тогда вся механика антенны будет некрасивой и ненадёжной.) Для удобства монтажа один биквадрат сдвинут по высоте на 5 см относительно другого. На параметрах антенны это никак не скажется. Разъёмы SO239 дополняются длинными болтами и припаянным толстым медным проводом достаточной длины для того чтобы пройти насквозь несущую трубу. Если не найдётся коаксиального тройника, то придётся делать пайкой.
На очень сложном технологическом рисунке очень хорошо видно как это реализуется. К нижнему разъёму и соответственно нижнему биквадрату присоединяется тройник, если найдете такой в Украине, если нет - пайка на ламели под саморезом. В один его разъём (сторону) вставляется фидер снижения с балуном, как и в квадрифилярной антенне 5 витков на пластиковой мачте-опоре, а в другой - второй биквадрат через четвертьволнойвой фазовращатель. Достаточно сложно, если на разъёмах. Если же обычной пайкой на жестяных прямоугольниках прижатых к несущей трубе саморезами, то проще. Дешевле однозначно и, если покрыть герметиком, то даже понадёжнее будет. Но решать вам. На фотографиях ниже видно как это выглядит. Сама пластмассовая труба крепиться или к конструкции-удлинителю, металлической трубе, напрмер, или прямо на место своего постоянного расположения, например на стену дома, венттрубу или дерево. Понятно, что чем выше - тем лучше. Не забывайте что делаете антенну для УКВ диапазона, угол излучения в вертикальной плоскости около 5 градусов, поэтому лучше иметь "открытый" горизонт.

Антенна работает в очень широкой полосе, поэтому элементов подстройки нет. Но, если вдруг вы захотите иметь КСВ равный 1, то в нижней части биквадратов можно сделать настроечный шлейф на манер применяемых при настройке обычных двойных квадратов: с подвижной перемычкой. Если вы примените другую конструкцию для размещения биквадратов, то помните - меняя форму ромбов можно изменять входное сопротивление каждой отдельной антенны в широком диапазоне (См. график выше). Воспользуйтесь этим. Одним словом мы снова сделали приличную антенну из бросовых материалов.
Не претендую на авторство идеи, она стара как антенна Харченко,

, но любая идея может развиваться и модифицироваться. Я, как радиолюбитель-пенсионер, ищу самый дешевый способ получить желаемое...
Многие могут задаться вопросом: а стоит ли огород городить, если эти же 4 дБ можно получить на самодельном колинеаре?
Да, можно. Но, если мы помним, GP по многим параметрам уступает рамочным антеннам, нашей тоже. А если вы еще и в городе живёте, то это совершенно точно ваша антенна - она помехоустойчива. 4 дБ при круговой ДН - очень хороший результат. Кроме этого антенна излучает под очень низким углом к горизонту - для DX QSO.

Её можно использовать в качестве резервной, спутниковой или для местных связей.

Read more: http://gosh-radist.blogspot.com/2012/11 ... z2LFb4EUdh

Внешняя антенна для сотового телефона стандарта GSM
Радиус действия сотового телефона можно увеличить, оснастив его внешней выносной направленной антенной GSM. О том, как самостоятельно изготовить такую антенну, и рассказано в предлагаемой статье. Антенну с успехом можно использовать на даче, в удаленном загородном доме, и даже, учитывая ее небольшие размеры, в полевых условиях.

В достоинствах сотовой телефонной связи убеждаются на собственном опыте новые и новые пользователи сотовых телефонов. Возможность в любое время и практически из любого места связаться по телефону с нужным абонентом делает этот вид связи, возможно, самым популярным и привлекательным

Но помимо многочисленных и неоспоримых достоинств сотовой телефонии, как и всякому техническому средству, присущи и некоторые недостатки Вспомним о необходимости платить за каждую секунду разговора Кроме того, для сотовой связи характерны такие явления, как наличие "мертвых" зон и ухудшение качества связи при значительном удалении от антенны ближайшей базовой станции

Многим пользователям сотовых телефонов, наверное, знакома ситуация, когда приходится долго искать место, в котором аппарат может осуществить устойчивое подключение к сети. Причем такие ситуации возникают не только вдали от антенны базовой станции сети (что характерно для удаленных мест, например, на садовом участке), но и в городе, где сигнал базовой станции может экранироваться зданиями, элементами строительных конструкций и т.п.

Помочь в этих случаях может внешняя антенна, подключенная к мобильному телефону. Она, конечно, ограничивает мобильность абонента, "привязывает" его к этой антенне, но это ограничение может оказаться не столь уж дорогой платой за качественную связь

При разработке стационарной внешней антенны для сотового телефона была выбрана конструкция зигзагообразной антенны [1, 2], широко применяемая в профессиональной связи и популярная у радиолюбителей и телезрителей

Антенны этого типа в диапазоне частот, используемых в сотовой телефонии, позволяют реализовать хорошие характеристики при небольших габаритах, достаточно просты в изготовлении и настройке, обладают хорошей повторяемостью параметров при их производстве.

Зигзагообразная антенна состоит из восьми замкнутых проводников длиной L, образующих две ромбовидные ячейки (см. рисунок). Конструкция антенны такова, что ее проводники, возбуждаемые в точках А и Б, образуют своеобразную синфазную антенную решетку из четырех вибраторов. Пучности (максимумы) тока располагаются у точек питания и в углах, обозначенных буквами П. Антенна имеет линейную поляризацию, в показанном на рисунке случае - вертикальную

Диаграмма направленности антенны сохраняется в диапазоне частот с перекрытием fmax/fmin = 2. 2,5 Характеристика направленности антенны симметрична относительно плоскости расположения ее проводников.

Для увеличения направленности зигзагообразной антенны применяют рефлектор, отражающий падающую на него часть энергии в сторону полотна антенны Фаза поля, отраженного рефлектором, в плоскости полотна антенны должна быть близка к фазе поля, излучаемого самим полотном, тогда сложение синфазных полей излучаемого и отраженного сигналов увеличивает коэффициент направленного действия (КНД) антенны. Фаза отраженного поля зависит от формы и размеров экрана, но, главным образом, и от расстояния между ним и полотном антенны.

Стандарт сотовой связи GSM предусматривает работу систем связи в диапазонах частот 890 960 МГц для GSM-900 и 1710. 1880 МГц для GSM-1800 [3, с 102], причем на частотах 935...960 МГц и 1805...1880 МГц организуется прямой канал, а на частотах 890 .915 МГц и 1710 . 1785 МГц - обратный канал. В диапазоне частот 890 ..960 МГц антенна имеет коэффициент бегущей волны (КБВ) не хуже 0,77 и КНД не хуже 7 дБ по сравнению с полуволновым диполем. В диапазоне частот 1710...1880 МГц КБВ антенны не хуже 0,5, а КНД - не хуже 6 дБ.

Конструкция антенны GSM ясна из рисунка.

Основной расчетный параметр определяет рабочую частоту антенны. Для зигзагообразной антенны коэффициент направленного действия - КНД оказывается максимальным при = 0,4.

Максимальный КБВ = 0,8 достигается при отношениях = 0,25. ..0,5 КБВ составляет величину не менее 0,5. Поэтому для средней частоты рабочего диапазона антенны была выбрана величина L = 80 мм, при этом = L / /\ ~0.37.

Помимо L, на величину КБВ влияют ширина вибраторов антенны d и расстояние от полотна антенны до рефлектора. Обычно рекомендуется выбирать d = 0,033/\.max,, где /\.max - максимальная длина волны рабочего диапазона антенны.

В нашем случае d - 10 мм. С точки зрения повышения КНД антенны расстояние до рефлектора желательно уменьшать, а с точки зрения согласования - увеличивать. В данной конструкции оно составляет 45 мм, что обеспечивает указанные выше характеристики антенны.

Полотно антенны 1 и рефлектор 2 изготовлены из односторонне фольгированного стеклотекстолита марки СФ-1 толщиной 1...1.5 мм.

Полотно антенны образовано двумя симметричными квадратными ячейками, которые вырезаются из фольгированного стеклотекстолита с внешней стороны по контуру антенны. Внутренний контур зигзагообразной антенны процарапывается резаком со стороны фольги, после чего фольга изнутри контура антенны удаляется.

Для облегчения процесса удаления фольги ее можно предварительно прогреть мощным паяльником. При желании можно удалить и большую часть диэлектрика внутри контура антенны.

В точках, близких к вершинам ячеек антенного полотна, сверлятся отверстия под винт МЗ или М4. Такие же отверстия сверлятся в рефлекторе 2 (экране). Полотно антенны 1, с одной стороны, и рефлектор 2, с другой, привинчиваются к стойкам 3 винтами Стойки изготавливаются из любого диэлектрического материала (фторопласт, гетинакс, оргстекло и т. п.), можно поставить и металлические стойки. Внутри них с каждой стороны сверлятся отверстия диаметром 2,4 или 3,2 мм на глубину примерно 10 мм под винты с резьбой МЗ или М4. Антенна питается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. К точке б припаивают центральный проводник кабеля, освобожденный от экранирующей оплетки, а к точке А - оплетку (экран).

Кабель прокладывают вдоль вибраторов, образующих одну из сторон ячейки антенны, и выводят через точку нулевого потенциала антенного полотна П. Для крепления кабеля его можно припаять луженым проводом к вибратору антенны. Далее кабель закрепляют на стойке и выводят через отверстие в экране антенны. К концу фидера припаивают разъем FME 740, к которому привинчивается переходник (антенный адаптер, его можно приобрести а салонах сотовой связи) под разъем внешней антенны сотового телефона.

Следует отметить, что величина КБВ сильно зависит от типа применяемого коаксиального кабеля. Как правило, чем тоньше кабель, тем больше его затухание, что ухудшает характеристики антенны. В то же время тонкий кабель при подсоединении его к телефонному аппарату меньше сковывает движения абонента, такой кабель удобнее подключать к антенному адаптеру. В общем случае, если расстояние от точки, в которой антенна обеспечивает приемлемое качество сигнала, до места расположения телефонного аппарата составляет не более 2...4 м (например, антенна располагается внутри помещения у окна), то можно использовать более тонкий кабель с полиэтиленовым диэлектриком (например РК 50-1,5-11).

Если же для обеспечения приемлемого сигнала антенну требуется выносить на большее расстояние, требования к фидеру ужесточаются. Неплохими характеристиками для данного случая обладают кабели РК 50-2-21, РК 50-2-2. В описываемой конструкции в качестве фидера длиной 2,5 м использовался высокочастотный коаксиальный кабель РК 50-2-21 с коэффициентом затухания на частоте 900 МГц не более 0,6 дБ/м, на частоте 2 ГГц - 0,8 дБ/м.

Если предполагается использовать антенну вне помещения, для снижения парусности конструкции рефлектор можно сделать в виде решетки из металлических прутков или трубок, расположенных на расстоянии 0,05 /\-min друг от друга, здесь /\min, - минимальная длина волны рабочего диапазона частот. Элементы рефлектора ориентируют параллельно линии А-Б, т. е. в плоскости поляризации. Для заземления антенны соединяют точки П - П антенного полотна с экраном металлическими стойками, а сам экран надежно крепят к заземляющей шине (мачте, опоре). Внутри антенного полотна удаляют стеклотекстолит, освобожденный от фольги, а элементы вибраторов антенного полотна защищают антикоррозийным покрытием с малыми диэлектрическими потерями

При испытании антенна позволила увеличить сигнал с двух градаций шкалы индикатора сотового телефона Motorola M3788 до четырех, что обеспечило качественную телефонную связь.

Если получившегося усиления антенны недостаточно, увеличить его можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех зигзагообразных антенн, либо используя рефлектор типа "усеченный" рупор [2, с. 77]. Но эти решения значительно усложняют изготовление и настройку антенны и поэтому автором не опробованы.

Данные по частотам и длинам волн различных стандартов сотовой связи приведены в таблице.
оспользовавшись ими и пересчитав линейные размеры, можно сконструировать подобные антенны и для других диапазонов.

Сообщение **loginza2328** » 11 июн 2013 09:04

Решил сделать себе такую антенну, но вот пересмотрев несколько источников так и не понял нужно ли припаивать рефлектор к экрану??? Подскажите кто нибудь! видел вариант и так и так.

Сообщение **satsis** » 11 июн 2013 12:36

если вы припаяете рефлектор к екрану то оно ничего неповредит и наоборот будет так даже лучше

Антенна Харченко для 3G модема своими руками
По отзывам, и личному опыту, очень хороший результат дает антенна Харченко 3g, представляющая собой два квадратных элемента. Расчет на частоту 2100 МГц дает следующие результаты:при длине волны ?= 143 мм сторона квадрата составляет 53 мм.

Берем толстый (3,5- 4 мм) медный провод и изгибаем его как показано на фото.

Кроме этого, для снижения внутреннего сопротивления антенны рекомендуется делать не квадратные элементы, а ромбовидные с углом в 120 градусов.

Для повышения эффективности антенну Харченко снабжают рефлектором – металлической пластиной, которую можно изготовить из фольгированного текстолита.

К антенне необходимо припаять высокочастотный кабель , и тут может ожидать сюрприз в виде оплетки. Оплетка большинства недорогих кабелей не паяется канифолью. Выход в использовании обычного F - конектора, который накручивается на кабель.

К нему припаивается кусочек медного провода, а вся конструкция – к антенне.

Расстояние между рефлектором и антенной должно составлять 36 мм. Мы использовали пластмассовый колпачок от дезодоранта. В принципе, дальнейший процесс творчества хорошо иллюстрируют фотографии.

Собранную конструкцию фиксируем с помощью термоклея.

Остается подключить антенну 3g усилитель к модему и настроить на максимальный уровень сигнала. Так как в нашем случае модем не оснащен разъемом для внешней антенны, то просто обернем 3-4 витка центральной жилы вокруг модема.

Видео процесса сборки Антенны Харченко

http://satelitray.ru/viewtopic.php?f=91&t=676

Проектирование антенны Харченко

Вообще если начинать с самого начала, то биквадрат является подвидом рамочных антенн, которые в свою очередь относятся к зигзагообразным. Первым антенну Харченко предложил Харченко К. П. В 1961 году для ловли телепередач. Однако точно известно, что на частоте 14 МГц, поставим биквадрат в поле, один энтузиаст сумел связаться с Америкой. И это неплохо. Мы полагаем, что все дело в рефракции и дифракции. КВ диапазон, и ниже, используются как раз за то, что волны преломляются и огибают препятствия, за счет чего удается наладить общение на достаточно большом расстоянии. Но давай те по порядку. И мы поговорим о том, как может быть сделана антенна Харченко своими руками.

Антенна Харченко, это та самая «восьмерка», на которую сегодня активно ловят WiFi и 3G.

Связь и антенны Харченко
Чуть позже станет очевидным, устройство антенны Харченко в оригинале, мягко говоря, немного отличается от того, что мы видим сегодня в сети. Не то чтобы мы любили, как говорил Маяковский, копаться в доисторическом г…., но все же основы теории от автора необходимо изучить, чтобы не делать ошибок, а также знать особенности работы всей конструкции. Мы же собираемся рассказать, как самостоятельно сделать антенну Харченко. При этом автор не дает указаний по толщине проводов, но говорит, что снижение диаметра плохо влияет на диапазон. Самодельная антенна Харченко вполне способна покрыть все цифровое телевидение от 470 и до 900 МГц. При этом характеристики у нее потрясающие, а согласование не отличается большой сложностью. Мы расскажем, как сделать антенну Харченко, сильно не углубляясь в теорию. Всем рудокопам рекомендуем заглянуть в оригинальное издание автора по этой теме.

Длина провода биквадрата на частоте 14 МГц составляет примерно 21 метр. Именно столько кабеля-полевки понадобится, чтобы сделать это нехитрое приспособление. Запитывается оно коаксиальным проводом с волновым сопротивлением 75 Ом, и по утверждению некоторых даже в настройке антенна Харченко не нуждается. Хотя последнее мы склонны считать небольшим преувеличением. Вдумайтесь! Вы можете пойти на природу с двумя мотками провода:
моток полевки;
моток коаксиального телевизионного кабеля.
А потом прямо на природе развернуть антенну, дальность действия которой просто восхитительна. Поляризация зависит от того, как повернуть восьмерку. Расположим так, как пишется значок в учебниках арифметики – станем принимать телевидение, завалим набок – ловиться начнет радиовещание. Ну, а поскольку полевка хорошо гнется и разгибается обратно, то если нам не нравится один канал, мы можем быстро сориентировать антенну на другой. Проблема лишь в том, что лишний провод, который не пошел на полезные нужды, придется либо обрезать, либо смотать его бухтой и разместить так, чтобы не создавалось помех приему. А это не такая тривиальная задача, как кажется на первый взгляд:

положишь горизонтально – станет ловить телевидение;
протянешь до земли – станет принимать вертикальную поляризацию промежуточный провод;
повесишь на сук – ловиться будет вертикальная поляризация.
Каким боком ни поверни лишний кабель, как ни уложи, гарантирована помеха. В этом случае можно проверить азимуты, найти, откуда идет вещание. Если направление лишь одно, то наматываем провод на длинную палку, размещаем перпендикулярно линии взгляда на станцию, этим минимизируется почти до нуля паразитный эффект.

Проектирование антенны Харченко
Мы привыкли видеть на рисунках одно и то же. Вот как предлагается нынче проектировать антенну Харченко (в том числе и на нашем сайте):

Необходимо выяснить частоту волны, а также ее поляризацию. Антенна Харченко годится только для линейной.
Сама антенна состоит из двух квадратов. Оба стоят на углах и одним углом соприкасаются. Для горизонтальной поляризации восьмерка стоит стоймя, для вертикальной – лежит на боку.
Сторона квадрата находится, как длина волны, деленная на четыре.
Можно представить себе конструкцию, если вообразить овал, который стянули по центру поперек большей стороны. Но бока не соприкасаются, хотя и находятся очень близко друг от друга.
Кабель питания подводится к точкам сближения сторон. Если нужно одно из направлений диаграммы блокировать, то ставится экран на удалении 0,175 длины рабочей волны и сажается на оплетку кабеля питания.
Вот и вся краткая конструкция антенны Харченко. Детали заключаются в том, как именно укрепить излучатель. Для диапазона связи это растяжки из проволоки, для телевидения часто используется древесный каркас с поперечинами (напоминающими крест), в диапазоне СВЧ владельцы модемов опирают излучатель на пару пластиковых стоек, выходящих из экрана. Что думает по поводу всего этого сам Харченко? Мы не поленились достать его книжку, где описывается изобретение, вот что там интересного написано:

Во-первых, при стороне квадрата в четверть длины волны мы имеем лишь нижнюю частоту диапазона. Сам автор никак не осмыслил верхнюю, однако мы ее можем найти косвенно, вот из каких соображений: ниже по тексту есть рисунок, описывающий конструкцию, где показано, что рама состоит из трех проводников (а не одного). Все они разных размеров, а вот высота среднего квадрата равняется 0,28 длины волны нижней частоты. Нет ничего сложного в том, чтобы умножить это значение на cos 45 и узнать, что размер стороны составляет 0,198 от длины волны. По словам Харченко на этой частоте сторона рамки составляет четверть длины волны. Делаем вывод, что речь идет о большем квадрате, в таком случае сторона меньшего – примерно 0,14 длины волны. Продолжая аналогию делим большее на меньшее, и получаем, что коэффициент диапазона равен примерно 1,8. Сам Харченко вскользь упоминает, что диаграмма направленности сохраняется при отношении максимальной и минимальной частоты 2 – 2,5. Книга приводит рисунок антенны для вещания в двух диапазонах 50 – 100 и 174 – 230 МГц. Из чего можно себе примерно представить, какие возможности дает изделие с точки зрения перекрытия каналов. И вот почему при изготовлении антенны Харченко для WiFi по схеме, указанной выше, браться за основу должна именно самая нижняя используемая частота. Иначе часть сигнала выйдет за рабочий предел антенны. Об этом прямо не пишется, но сие следует из изложения материала самим Харченко. Хотя он тут же и говорит, что и геометрические погрешности не так важны, и диапазон рабочий у антенны весьма и весьма широкий.
Мы уже упомянули, что рамок три, причем расстояние между крайними (по перпендикулярному сечению проводов) составляет 0,033 от максимальной длины волны (минимальная частота). Мы полагаем, что читатели сами посчитают размеры (и, быть может, найдут, что мы ошиблись чуть выше), но не в этом дело. Эти три рамки собираются на мачте и имеют диаграмму направленности, которая обладает также и вертикальной составляющей. Причем с увеличением частоты паразитный эффект падает. Мы вообще рекомендовали почитать бы оригинал только потому, что из него выходит, что при изготовлении антенны Харченко на одну частоту, волна должна находиться именно в верхней части диапазона. Об этом опять же нигде толком не написано, а сам автор утверждает что по всему спектру уровень паразитной вертикальной составляющей ниже полезной на 26 дБ.

Добавим к этому, что в верхней части диапазона образуется распределение токов, при котором антенна Харченко не нуждается в согласовании, тогда как на прочем отрезке для этого потребуется трансформатор. Например, его можно сделать из отрезка 100-омного коаксиального кабеля длиною… и вот здесь автора понесло. В тексте указана цифра 0,052 максимальной длины волны, а на рисунке 0,139 от той же длины. Попробуйте и так и сяк… Известно еще вот что: если для питания используется РК 1, то трансформатор делают из РК 3. И наоборот, при питании от РК 3 трансформатор делают из РК 1. В общем на наш взгляд материал изложен не очень конструктивно… В первом случае вы изымаем изоляцию и оплетку РК 1 на отрезке длины трансформатора, заменяем это хозяйство на РК 3, из которого вытащена центральная жила. Во втором случае все наоборот: извлекаем жилу из питающего кабеля РК 3 на длину трансформатора, заменяем ее жилой от РК 1.
Все геометрические размеры мы указали, перечислим их еще раз:

Высота квадрата, стоящего на угле, — 0,28 максимальной длины волны, по среднему контуру из трех.
Расстояние между крайними рамками поперек направления проволоки – 0,033 максимальной длины волны.
Длина согласующей линии с волновым сопротивлением 100 Ом – 0,052 или 0,139 максимальной длины волны.
Что еще хотелось бы заметить по оригинальной конструкции… Чтобы не нарушать поле антенны Харченко, питающий кабель приходит снизу, вьется вдоль одного из боков рамки, заходит в центр. Он не идет по мачте! Современные конструкции подразумевают наличие экрана. Поэтому в них провод приходит откуда-то сзади, пробивает экран, подсоединяется в нужном месте к восьмерке. Вовсе необязательно, кстати, чтобы антенна состояла из квадратов. Характеристики устройства не очень сильно зависят от угла при вершине. Но высота восьмерки (стоящей стоймя) выдерживаться должна. Поэтому, если угол меняется с 90 на 120 градусов, то удлиняются стороны. Пропорционально. Можно посчитать конкретные значения.

Теперь читатели знают, как может быть изготовлена антенна Харченко своими руками. И вот еще что. Доводилось видеть в сети конструкции, где излучатель изгибался вокруг экрана. Таким образом якобы расширяется основной лепесток диаграммы направленности. На самом деле в таком случае проще использовать патч. Вот его площадки как раз можно направить в разные стороны.
http://vashtehnik.ru/radioapparatura/an ... ukami.html

Волновое сопротивление 50 или 75 Ом, медненое железо или медь?
Существует стойкое предубеждение и, можно даже сказать, заблуждение многих людей относительно высокочастотных кабелей. Меня, как разработчика антенн, являющегося одновременно и руководителем фирмы по их производству, постоянно одолевают этим вопросом. Попытаюсь раз и навсегда поставить точку в этом вопросе и закрыть тему применения 75 Ом кабелей вместо 50 Ом для целей передачи сигналов небольшой мощности. Я постараюсь не утруждать читателя сложными терминами с формулами, хотя некоторый минимум математики все же необходим для понимания вопроса.

В низкочастотной радиотехнике для передачи сигнала с заданными параметрами ток-напряжение нужен проводник, обладающий некоторыми свойствами изоляции от окружающей среды и погонным сопротивлением, таким, чтобы в точке приема НЧ сигнала мы получили достаточный для последующей обработки сигнал. Иными словами любой проводник обладает сопротивлением, и желательно, чтобы это сопротивление было как можно меньше. Это простое условие для техники низких частот. Для сигналов с малой передаваемой мощностью нам достаточно тонкого провода, для сигналов с большой мощностью мы должны выбирать более толстый провод.

В отличие от низкочастотной радиотехники, в технике высоких частот приходится учитывать много других параметров. Несомненно, как и в НЧ технике, нас интересует передаваемая по среде передачи мощность и сопротивление. То, что на низких частотах мы обычно называем сопротивлением линии передачи, на высоких частотах называют потерями. На низкой частоте потери, прежде всего, определяются собственным погонным сопротивлением линии передачи, тогда как на ВЧ появляется, так называемый, Скин-эффект. Скин-эффект – приводит к тому, что ток, вытесняемый высокочастотным магнитным полем течет лишь по поверхности проводника, вернее в его тонком поверхностном слое. Из-за чего эффективное сечение проводника, можно сказать, уменьшается. Т.е. при равных условиях для прокачки одной и той же мощности на низкой частоте и высокой требуются провода разного сечения. Толщина скин-слоя зависит от частоты, с увеличением частоты толщина скин-слоя уменьшается, что приводит к потерям большим, нежели на более низких частотах. Скин-эффект присутствует при переменном токе любой частоты. Для наглядности приведу некоторые примеры.

Так для тока частотой 60 герц, толщина скин-слоя составляет 8,5 мм. А для тока 10 МГц тощина скин-слоя составит всего 0,02 мм. Не правда ли разительная разница? А для частот 100, 1000 или 2000 МГц, толщина проводящего слоя будет и того меньше! Не вдаваясь в математику, скажу, что толщина скин-слоя зависит, прежде всего от удельной проводимости проводника и частоты. Поэтому для передачи максимально большей мощности на ВЧ нам нужно брать кабель с наибольшей площадью поверхности центральной жилы. При этом учитывая, что на СВЧ толщина скин-слоя мала нам вовсе необязательно использовать цельный медный кабель. Разницы от использования кабеля со стальным центральным проводником покрытым тонким слоем меди вы вероятно даже не заметите. Разве что он будет более жестким на изгиб. Разумеется, что желательно наличие более толстого слоя меди на стальном проводнике. Использование цельного медного кабеля имеет, конечно, преимущества, он более гибкий, по нему можно передавать большую мощность на более низких частотах. Также зачастую по коаксиальному кабелю передают напряжение питания постоянного тока предусилителей, и тут также вне конкуренции медный кабель. Но для передачи небольшой мощности не более 10-200 мВт на СВЧ с экономической точки зрения, более оправданным будет применение именно омедненного кабеля. Будем считать, что вопрос выбора между омедненными и медными кабелями закрыли.

Для понимания различия кабелей в волновом сопротивлении, я не стану рассказывать, что такое волновое сопротивление кабеля. Как ни странно, это не нужно для понимания разницы. Для начала разберемся, почему существуют кабели с разными волновыми сопротивлениями. Прежде всего, это связанно с историей становления радиотехники. На заре радиотехники выбор изолирующих материалов для коаксиальных кабелей был сильно ограничен. Это сейчас мы нормально воспринимаем наличие огромного ряда пластиков, вспененных диэлектриков, резины со свойствами проводников или керамики. 80 лет назад ничего этого не было. Была резина, полиэтилен, парафин, бакелит, в 30-х годах изобретен фторопласт (он же тефлон). Волновое сопротивление кабелей определяется соотношением диаметров центрального внутреннего проводника и внешнего диаметра кабеля.

Ниже приведена номограмма.

nomogramma.jpg

Толщина центрального проводника определяется его способностью пропускать наибольшую мощность. Внешний диаметр выбирается в зависимости от используемого диэлектрика – заполнителя находящегося между двумя проводниками. Используя номограмму становится понятно, что диапазон удобных для промышленного изготовления волновых сопротивлений кабелей лежит в пределах 25 – 100 Ом.

Итак, один из критериев – технологичность изготовления. Следующим критерием является максимальная передаваемая мощность. Опустив математику сообщу, что для передачи максимальной мощности с использованием наиболее широко распространенных диэлектриков оптимально волновое сопротивление в диапазоне 20-30 Ом. В тоже время минимальному затуханию соответствуют волновые сопротивления 50-75 Ом. Причем кабели с волновым сопротивлением в 75 Ом имеют меньшее затухание, чем кабели с волновым сопротивлением 50 Ом. Становится более-менее понятно, что для передачи малых мощностей выгоднее использовать 75 Ом кабель, а для передачи большой мощности - 50 Ом.

Теперь считаю необходимым рассмотреть менее важный вопрос о согласовании линии передачи. Попытаюсь просто ответить на вопросы о том, можно ли подключить 75 Ом кабель вместо 50 Ом.

Понимание вопросов согласования требует специальных познаний в радиотехнике. Поэтому ограничимся лишь констатацией фактов. А факты таковы, что для передачи сигнала с наименьшими потерями внутреннее сопротивление источника сигнала должно быть равным волновому сопротивлению кабеля. В тоже время волновое сопротивление кабеля должно быть равным волновому сопротивлению нагрузки. Иными словами источник сигнала – передатчик, нагрузка – антенна. Разберем несколько ситуаций, в которых для упрощения будем считать кабель идеальным без потерь, и передаваемая по кабелю мощность небольшая - до 100-200 милливатт (20 dBm).

Рассмотрим ситуацию, когда выходное волновое сопротивление передатчика 50 Ом, мы подключаем к нему 50 Ом кабель и 75 Ом антенну. В этом случае потери составят 20% от выходной мощности. Много ли это? Ответ неоднозначный. Дело в том, что в ВЧ радиотехнике оперируют в основном логарифмическими величинами, приведенными к децибелам. И если 20% перевести в децибелы, то потери в линии составят всего 0,18 дБ.

Если мы подключаем передатчик с 50 Ом выходом к 75 Ом кабелю и далее к 50 Ом антенне. В этом случае теряется 40% мощности. Но приведя это значение к децибелам, выясняется, что потери составят всего лишь 0,757дБ.

Теперь рассмотрим типовые затухания кабелей для частоты 2000 МГц. И сравним, что лучше применить: 20 метров кабеля 75 Ом или 20 метров кабеля 50 Ом.

Затухание на 20 метрах для известного дорогого кабеля марки Radiolab 5D-FB составляет 0,3*20= 6 дБ.

Затухание на 20 метрах для качественного кабеля Cavel SAT703 составляет 0,29*20= 5,8 дБ.

Учтя потери на рассогласовании – 0,757 дБ, мы получим, что выигрыш от применения 50 Ом кабеля составляет всего 0,557 дБ. Это примерно соответствует 2-м лишним метрам кабеля.

А теперь сравним цену. 20 метров кабеля Radiolab 5D-FB стоят в лучшем случае примерно 80*20=1600 руб. В тоже время 20 метров кабеля Cavel SAT703 стоит 25*20=500 руб. Разница в цене 1100 руб. весьма ощутимая. К достоинствам 75 Ом кабелей можно отнести также легкость их разделки, доступность разъемов. Поэтому если кто-то в очередной раз начнет умничать и говорить вам, что для 3G модема ну никак нельзя использовать 75 Ом кабель, то с чистой совестью пошлите его ….й или ко мне за нашими замечательными антеннами. Спасибо за внимание.

Антенна для 3G модема

📺Пикник ТВ👍