Конструкция антенны «двойной квадрат»

Антенна двойной или тройной квадрат для Цифрового ТВ своими руками

Многие дачники не желают покупать хорошие антенны для своих домиков, так как постоянно в них не проживают. Для того чтобы во время отдыха от садовых работ смотреть телепрограммы они часто задействуют устройства с волновым сопротивлением 75 ОМ. Выбор в пользу самодельных антенн двойной квадрат обусловлен низкой стоимостью расходных материалов, а также скоростью прочеса изготовления.

Что нужно для изготовления антенны двойной квадрат

Сегодня на смену аналоговому телевидению пришло цифровое ТВ. Благодаря новым технологиям люди получили возможность смотреть передачи в отличном качестве, причем существенно увеличилось количество доступных каналов. Для подключения к цифровому ТВ достаточно иметь хороший телевизор, дешифратор и комплектующие, для установки. Чтобы получать на свое оборудование видеосигнал, необходимо иметь дециметровую антенну двойной квадрат. Ее нет смысла покупать, так как, имея под рукой минимум материалов, можно за считанные минуты изготовить устройство самостоятельно.

Антенна двойной квадрат по внешнему виду напоминает пару соединенных между собой ромбов. Несмотря на примитивность конструкции, она будет довольно хорошо принимать сигнал. Для ее изготовления можно задействовать любой материал, способный проводить ток, например, уголок, металлическую полосу, проволоку, пруты, трубки. Чтобы максимально усилить сигнал следует расположить за парными квадратами отражатель, выполненный, например, из фольги.

Если принято решение своими руками провести все работы, то надо подготовить для такой антенны такие комплектующие:

  1. Wi-Fi адаптер. Кусок кабеля (высокочастотного) предназначенного для подключения Wi-Fi. Его сопротивление должно быть в пределах 75Ом или 50Ом.
  2. Проволоку, выполненную из меди, размер сечения которой варьируется в диапазоне от 1,5мм до 3мм. Она хорошо гнется, поэтому будет задействоваться для проводки. Если не удастся найти медную проволоку, можно использовать стальной материал, сечение которого варьируется в диапазоне от 2мм до 5мм.
  3. Листок текстолита (фольгированного), размером 100мм х 120мм. Его можно заменить листком гетинакса, такого же размера.
  4. Штекер.
  5. Сырье для распорок: деревянные планки, фибергласс, дюралевые трубки.
  6. Инструменты (молоток, паяльник, наждачная бумага и т. д.).
  7. Шест для фиксации антенны на стене дома либо на крыше.
  8. Крепежные элементы.

В разрыв активного элемента, расположенный снизу, осуществляется подключение кабеля (коаксикального), волновое сопротивление которого составляет 75ОМ. Разрыв рефлектора представляет собой двухпроводную открытую линию, которая продолжает линию рамки. Между проводами присутствует расстояние 150мм – 200мм, а также скользящая по линии перемычка, предназначенная для регулировки.

Многие специалисты рекомендуют для этих целей применять оснащенные по краям изоляторами дюралевые трубы. В этом случае вертикальные распорки выполняются из цельного сырья, а расположенные горизонтально элементы разделяются посредством изоляционных вставок. Для них можно применить армированный фторопласт, стеклотекстолит и т. д. Главное, выполнить основное условие. Каждая из четырех распорок, расположенных горизонтально, должна состоять из изолированных элементов, равных по размерам.

Надо ли делать расчеты

Если человек самостоятельно решил изготовить антенну двойной квадрат для получения цифрового сигнала, ему нет надобности исчислять длину волны. Специалисты рекомендуют людям, для принятия устройствами максимального количества сигналов, делать конструкции более широкополосными.

В том случае, когда мастер стремится изготовить антенну по всем правилам, он может выполнить расчеты.

Для этого ему потребуются определенные данные:

  1. Узнать размер стороны квадрата удастся таким образом. Определяется волна, на которой осуществляется трансляция сигнала. Этот показатель делится на 4.
  2. Узнать, какое в идеале расстояние должно быть между 2 частями устройства можно таким образом. Внутренние элементы – более короткие, а наружные стороны ромбов – немного длиннее.

Также мастера могут задействовать в процессе изготовления антенн двойной квадрат уже готовые расчеты:

Наименование элементов (мм) Диапазон 10м Диапазон 15м Диапазон 20м
Диагональ (А) рамок 3750мм 5050мм 7600мм
Полная длина (b) двухпроводной линии (регулировочной) рефлектора 650мм 850мм 1300мм
Расстояние (L) между рамками 1330мм 1800мм 2700мм

Антенна двойной квадрат изготовление

После того как мастер узнал, какие размеры антенны двойной квадрат надо использовать, он может приступать к ее изготовлению.

Этот процесс предусматривает несколько этапов:

  1. В первую очередь придется осторожно, с двух сторон зачистить кабель. Тот конец, который будет крепиться к самой конструкции, следует очистить таким образом, чтобы провод выходил из изоляции примерно на 2см. Если оголенный кончик получился большего размера, то излишек следует отрезать.
  2. Фольга, которая будет задействоваться в качестве отражающего экрана, и оплетка должна быть скручена в жгут.
  3. В итоге у мастера получится два проводника, которые необходимо залудить.
  4. Берется второй край кабеля (1см) и к нему припаивается штекер. Те места, в которых будет осуществляться пайка, необходимо обработать посредством растворителя либо спирта. После этого нужно выполнить зачистку надфилем или наждачной бумагой. На подготовленный кабель надевается штекер пластиковой частью, делается пайка.
  5. На следующем этапе придется припаять моножилу к выходу штекера (центральному), а многожильную скрутку к боковому.
  6. Вокруг изоляции обжимается захват. Это делается и при изготовлении антенны тройной квадрат.
  7. Накручивается наконечник, выполненный из пластика. Полости специалисты рекомендуют залить герметиком, не проводящим ток либо клеем.
  8. Быстро собирается конструкция штекера, пока не успела застыть клеящая смесь (ее излишки убираются).
  9. Осуществляется соединение своими руками двух элементов: рамки с кабелем. Ввиду того, что в процессе изготовления антенны не делалась привязка к конкретному каналу, выполнять припаивание кабеля нужно к средней точке рамки. В итоге удастся увеличить широкополосность конструкции, которая станет принимать больше каналов.
  10. Второй подготовленный кончик кабеля необходимо припаять по центру к двум сторонам, которые предварительно были зачищены и залужены.
  11. На данном этапе завершен процесс изготовления конструкции активной рамки, теперь переходим к проверке и установке антенны.

Для этого следует по такому же принципу выявить частоты рассчитать, основные параметры. Для дмв антенны тройной квадрат потребуется больше расходных материалов, так как потребуется создать дополнительную рамку – директор, имеющий меньшие размеры.

Важно! Чтобы правильно выполнить расчет антенны тройной квадрат для цифрового телевидения, можно задействовать онлайн калькулятор. В него необходимо внести такие данные: частоту, тип провода, Мгц. После нажатия на кнопку «результат» программа автоматически проведет расчеты и выведет в специальном окошке цифры.

Испытание антенны двойной квадрат

После того как была создана конструкция антенны ее следует испытать. В обязательном порядке мастер должен выполнить настройку излучателя, благодаря чему удастся смотреть передачи в максимально высоком для таких условий качестве.

При проведении испытаний следует учесть несколько нюансов:

  • Диаграмма направленности конструкции будет косить при отсутствии устройства, обеспечивающего симметрию.
  • Если стороны квадрата возбуждаются синфазно, значит поляризация эл. поля к плоскости конструкции проводится перпендикулярно.
  • Компенсировать реактивную составляющую антенны (после настройки антенны) можно при настройке мостика (симметрирующего), удлиняя или укорачивая этот элемент.
  • Если сопротивление антенны под кабель будет более высоким, то это положительно отразится на коэффициенте усиления. Именно поэтому для конструкции следует задействовать коаксиальный кабель не 50Ом, а 75Ом.
  • Антенну следует помещать в защитный корпус, который предотвратить заливание водой и налипание снега, обледенение. Для этих целей можно задействовать 5л пластиковую баклажку.
  • В процессе испытаний не должно находиться возле антенны второй квадрат ноутбука или ПК с подключениями wi-fi. Как только конструкция будет включена в ТВ оборудование, можно посредством компьютерной техники ловить эти сигналы. Наиболее качественные wi-fi точки будут обнаружены при установке антенны на крыше.
  • Проводится настройка тюнера и проверяется качество видео и звука.

Заключение и особенности антенны двойной квадрат

Такая конструкция имеет направленное действие. Если пользователь будет проворачивать ее на 360 градусов, то сможет поймать разнообразные сигналы. Владельцы загородных домов и дач, которые не используют отражающие экраны, должны знать, что в этом случае качество сигнала снизится минимум на 30%. Его функции может заменить шляпа спутниковой тарелки. На место расположения головки следует прикрепить конструкцию двойной квадрат. Благодаря таким манипуляциям удастся без отражающего экрана максимально усилить цифровые сигналы.

Антенна «двойной квадрат» для DVB-T2

Антенна представляет собой два квадрата — вибратор и рефлектор, расположенных на одной направляющей.

Коэффициент усиления двухэлементной рамочной антенны, составляет 6. 7 дБ. Скорее всего такой антенной вы сможете поймать сигнал цифрового телевидения DVB-T2 на расстоянии примерно в 20 — 40 километров в прямой видимости, либо отраженный сигнал в 8 — 15 километрах от телецентра.

Активной приемной частью каждой рамки являются ее верхняя и нижняя горизонтальные части. Получается что двухэлементная рамочная антенна содержит четыре элемента и эквивалентна двухэтажной синфазной решетке, собранной из двухэлементных антенн. Влияние дополнительных двух элементов второго этажа оказывается сильнее, чем добавление двух директоров к двухэлементной антенне Волновой канал.

Для изготовления применяется медный провод, или трубка диаметром 2 . 5 мм. Крепить конструкцию принято к диэлектрическому шесту, расположенному вплотную к кабелю (по рисунку).

Если вам интересно, как управлять телевизором и приставкой с помощью одного пульта, посмотрите этот материал.

Понравилась статья — поделитесь с друзьями:

Комментарии:

Vic 11.05.2017 06:48

Уточните подключение кабеля к антенне. Направление на телецентр?

Admin 11.05.2017 07:55

Антенна смотрит на телецентр малым квадратом. Кабель: оплетка припаивается к соединению симметрирующей петли (прямоугольника) и малого квадрата с одной стороны, с другой припаивается центральная жила.

Андрей 15.08.2017 11:33

Есть латунная трубка, диаметром 6мм (обрезки). Получится ли антенна из этого материала, и как повлияет соединение трубок (пайка) на качество приема

Admin 15.08.2017 12:05

Андрей, трубка подойдет, соединение пайкой сильно на качество не повлияет

Сергей 18.09.2017 19:12

Можно ли использовать алюминий?

Admin 19.09.2017 09:12

Сергей, можно использовать.

Сергей 24.09.2017 17:50

Здравствуйте. А как будет чувствовать себя антенна двойной/тройной квадрат под открытым небом? Повлияют ли на неё атм.осадки? Дело в том, что живу в низинке, прямой видимости на ретранслятор нет, хотя до него всего 4.5 км.

admin 24.09.2017 18:07

Сергей, нормально будет себя чувствовать. Здесь те, кто собрал присылают свои фото. Посмотрите, там есть и под открытым небом.

Евгений 11.12.2017 20:16

Здравствуйте. Я сделал антенну, и обнаружил что получилось не так как на рисунке, а большим квадратом на переднем плане. Есть ли разница?

admin 11.12.2017 20:22

Евгений, разница есть. Кабель должен быть подключен к мЕньшему из двух квадратов. Иначе параметры антенны станут хуже.

Евгений 11.12.2017 20:51

Это понятно. Но я подумал что имеет значение контур по которому токи текут. Поэтому надо согнуть точно так как на схеме. Или это не важно?

admin 11.12.2017 21:23

Евгений, конструкцию можно сделать и из отдельных квадратов, припаяв их к направляющей. Одним куском она сделана просто для удобства изготовления.

Евгений 11.12.2017 21:29

Это понятно. Но я подумал что имеет значение контур по которому токи текут. Поэтому надо согнуть точно так как на схеме. Или это не важно?

Читайте также  Освещение своими руками

admin 11.12.2017 21:46

Евгений, это не важно.

Евгений 15.12.2017 09:48

Спасибо Вам за советы. Уровень сигнала стал 94% в худшем случае. А так 98-100%.

Михаил 24.12.2017 20:31

Размеры по центру или краю кабеля,

Admin 25.12.2017 11:53

Михаил, размеры по центру.

Максим 19.02.2018 12:11

Можно ли эту антенну рассчитать на весь дмв диапазон?

Максим 19.02.2018 12:18

Максим, этот расчет для узкополосной антенны. Для использования во всем диапазоне нужно расстроить антенну, изменив размеры директоров и рефлектора. Тогда у нее несколько уменьшится усиление, но расширится полоса. Поищите в интернете готовое решение — 4-х элементный «волновой канал» для ДМВ-диапазона.

Роман 20.02.2018 15:26

Сделал антенну строго по инструкции, по размерам, которые выдал калькулятор. В итоге антенна ловит только второй мультиплекс. Сделанная вторая антенна — двойной квадрат (восьмерка) ловит все три мультиплекса. Что не так в первом случае? Живу — Москва, ул. Кошкина, 19 (вышки Бутово и московская РТРС от меня примерно на одинаковом расстоянии), крутил антенну в разные стороны, поиск все равно находит только второй мультиплекс. Наверное что-то в конструкции антенны не то.

Admin 20.02.2018 15:40

Роман, трудно что-либо сказать не видя, что у Вас получилось. В любом случае z-антенна / антенна Харченко / восьмерки более широкополосная. Двойной и тройной квадрат опробованы сотни раз. Поверьте, результаты отличные. Можете сфотографировать вашу конструкцию (так, чтобы было понятно направление на вышку) и прислать на адрес, находящийся в нижней строке сайта под словом «авторов»?

Роман 20.02.2018 15:51

1. Направление на вышку Бутово малым квадратом. Измерил расстояние по карте — примерно 13 км. 2. Антенна находится внутри комнаты (то есть внутри периметра бетонного здания), висит на ручке окна. 3. Живу на 2 этаже, вокруг много домов, может поэтому плохо ловит? Но при тех же условиях Z-антенна находит 3 мультиплекса. Правда сигнал пропадает время от времени. Фоток пока нет, сорри.

Admin 20.02.2018 15:59

Роман, можете попробовать модифицировать Z-антенну (смотрите середину меню слева) — добавить ей еще пару квадратов или экран.

Вадим 23.07.2018 22:31

«Антенна представляет собой два квадрата — директор и вибратор, расположенных на одной направляющей.» Так вроде как вибратор и рефлектор?

Admin 23.07.2018 22:31

Да, Вадим. В следующей конструкции — «тройной квадрат» присутствуют все три элемента — директор, вибратор и рефлектор. А здесь директор отсутствует. Поправил. Спасибо.

Алекс 24.07.2018 10:27

intsurfer 13.09.2018 21:47

Спасибо за идею! Спаял, подключил — все работает! Условия тяжелые — хоть и в городе, но около 10 км до телецентра без прямой видимости, кирпичный дом и комната на стороне, противоложной от телецентра. 2 мультиплекса на 28 и 53 каналах. Впечатления — поймались все 22 канала. Но подключать пришлось через старую комнатную антенну с усилителем. Отлично показывают первый мультиплекс и радио. Второй мультиплекс то показывает, то темный экран. Видимо, надо будет делать 2 антенны под каждый канал.

Василий 18.09.2018 16:57

Мультиплек 1 номер канала 49 (698 частота) Мультиплек 2 номер канала 53 (730 частота) Мультиплек 3 номер канала 22 (482 частота) Мультиплек 4 номер канала 47 (682 частота) Подскажите какие числа нужно вводить для расчета?

Admin 18.09.2018 17:59

Василий, попробуйте посчитать на 45-й канал.

Владимир 09.10.2018 15:01

Насколько я помню, директор перед вибратором, а рефлектор — за ним. Поправьте один из ответов в этой теме. Т.е. двойной квадрат — антенна без директора, но с рефлектором. ИМХО.

Admin 09.10.2018 15:22

Владимир, спасибо, поправил.

mr.dil 31.12.2018 14:06

Спасибо огромное! Не ловилось ничего из 20 каналов. Собрал сначала z-антену, поймал с хорошим сигналом 10 каналов первого мультиплекса и три радио. Тогда собрал двойной квадрат и поймались все оставшиеся каналы с еще лучшим сигналом! Волшебство какое-то.

Анатолий 02.01.2019 10:36

Есть идея собрать данную антенну из одножильного изолированного провода, зачистив в местах пайки изоляцию. На рисунках не указаны размеры концов проволоки, которые идут сверху от большего квадрата и снизу на спуск. И ещё — а если вместо пайки сварить жилы? Повлияет это как-то на приём?

Admin 02.01.2019 11:06

Анатолий, сварить можно. Длина кусочка, отходящего от верхней части большого квадрата не критична. Посмотрите фото готовых антенн на этом сайте.

Александр 06.01.2019 01:11

«собрать данную антенну из одножильного изолированного провода» — Это плохой вариант, так как изоляция провода обычно не рассчитана на частоты дециметрового диапазона, и будет давать значительное затухание в этом диапазоне, и к тому же изоляция изменит частоту антенны. Изоляция имеет определённую, отличающуюся от воздуха в большую сторону диэлектрическую проницаемость и диэлектрические потери.

Капитан 06.02.2019 18:51

Подскажите, пожалуйста, размеры для двух частот: 570 и 658 МГц.

Admin 06.02.2019 19:49

(570 + 658) / 2 = 614

Александр 08.02.2019 08:51

Спасибо всем, двойной квадрат, загибал плоскогубцами с использованием простой рулетки. Краснотурьинск Свердловская обл. ул. Набережная (яма). Направил на Серов (36 км по дороге). Итог: 35 каналов и 3 радио.

Максим 27.02.2019 17:08

Скажите, пожалуйста какая дальность антенны двойной квадрат?

Admin 27.02.2019 17:42

Максим, говорить о дальности очень тяжело. Все зависит от условий приема: прямая ли видимость, будут ли отражения от соседних объектов, наличия помех от сотовых вышек, мощности передатчика, высоты подвеса обоих антенн и еще сотни разных условий. На практике примерно от нуля до 40 км.

Михаил 02.04.2019 09:48

Александр 06.01.2019 01:11 — «собрать данную антенну из одножильного изолированного провода» — Это плохой вариант. Собрал именно так, медный одножильный провод сечением 2,5 кв мм в электрической изоляции для увеличения жесткости конструкции. Изоляцию зачистил только в местах пайки. Работает отлично, без усилителя сигнал лучше, чем у промышленной антенны волновой канал с 3 директорами и усилителем 25дб

Александр З 14.06.2019 12:02

Можно ли вместо согласующей петли использовать согласующий трансформатор от польской антенны?

Admin 14.06.2019 12:43

Александр З, скорее всего будут большие потери. Волновое сопротивление польской антенны отличается от этой антенны. Поэтому параметры трансформатора у полячки несколько другие. В любом случае попробовать недолго. Будет плохой прием — можно сделать петлю.

Александр З 16.06.2019 16:28

Собрал такую антенну на средний 30 канал. Сначала расположил квадраты, как указано в статье ( верхние горизонтали на одном уровне), изображение было чуть смазано, и на рекламе ( но не на всей ) терялся сигнал, как на комнатной антенне с усилителем. Комнатная антенна стоит на подоконнике, за окном соседский дом в 2 этажа с крышей из металлопрофиля, высотой 4 метра. Выставил квадраты горизонталь квадратов по их центру, все стало нормально. До телецентра 19 км.

Виктор 11.06.2020 06:44

Прошу подсказать не понятно как все таки располагать квадраты либо в одну линию по верхним граням, по центру квадратов т. е. если смотреть в профиль (сбоку) антенны то похоже на равнобедреную трапецию? И верх ногами как на рисунке можно расположить т.е. за этот маленький выступ закрепить?

Admin 11.06.2020 07:51

Виктор, квадраты центрируются по верхней стороне, небольшой отрезок проволоки специально оставлен для крепления. Посмотрите фото антенн, присланных нашими читателями.

vit 05.11.2020 20:05

Большое спасибо за все разяснения, крепкого здоровья Вам.

Alex 12.12.2020 19:14

Для приема 30 канала (546 МГц) с вышки в Южном Бутово собрал две одинаковые по размерам рамочные антенны из двух квадратов. Первая собрана по рекомендациям на данном сайте. Квадраты отцентрированы по верхней стороне квадрата. Вторая собрана по рис. 1 в статье С. Сотникова Рамочные антенны для дальнего приема телевидения (журнал Радио № 4 за 1959 г.). Центры квадратов находятся на одной линии (рис. 1, вид сбоку). Вторая антенна показала более высокий уровень сигнала, принимаемого с вышки.

Данный материал изложен чисто информационно. Автор не несет ответственности за ваши действия при выполнении рекомендаций, написанных на этой странице. Все онлайн расчеты предоставляются по принципу «как есть» и не гарантируют получения конечного результата, ожидаемого пользователем.

Земля на УКВ или демистификация антенн двойной/тройной квадрат

В 1959 году в №4 журнала «Радио» вышла эпохальная статья энтузиаста дальнего приема телевидения Сергей Кузьмича Сотникова о применении антенн «двойной и тройной квадрат» для дальнего приёма телевидения на МВ (а позже и на ДМВ).

Заявленные феноменальные характеристики 10-12 dBi для двойного квадрата и 16-17 dBi для тройного квадрата взбудоражили умы советского радиолюбительского сообщества и на многие десятилетия предопределили огромный успех таких антенн на МВ и ДМВ: описания этих антенн кочевали из книги в книгу, из журнала в журнал. Повторили их тысячи советских граждан.
Хотя эти характеристики очень сильно завышены, они всё же базировались на публикациях авторитетных исследователей: Сэм Лесли (W5DQV, публикация 1955 года), Дика Бирда (G4ZU), Ротхаммеля (со ссылкой на Лесли и Бирда).

В 1962 году Владимир Павлович Шейко-Введенский (UB5CI) опубликовал в издательстве ДОСААФ книгу «Антенны любительских радиостанций» где тоже есть упоминания 13 dBi от двойного квадрата.

Большое обилие авторитетных источников определило, что в корне неверные выводы Сотникова пользуются популярностью даже в 2018 году.

Попробуем разобраться, где здесь правда граничит с мистификацией

В книге Ротхаммеля (перевод Кренкеля 1967 года) рассмотрены КВ антенны диапазона 20, 15 и 10 метров (14, 21 и 30 МГц).

Со ссылкой на радиолюбителей Сэма Лесли (Оклахома, W5DQV, публикация результатов обширных экспериментов с квадратами 1955 года), и Дика Бирда (G4ZU, Англия) утверждается, что антенны двойной квадрат на этих диапазонах имеют направленность от 10 до 13 dBi (от 8 до 11 dBd)

Симуляция в 4NEC2 с землей (режим реальной земли Зоммерфельда-Нортона) полностью подтверждает эти наблюдения: с проводимостью земли «moderate» можно получить 12.4 dBi, а с «perfect conductor» 13.8 dBi при высоте подвеса антенны 1λ.

Следует отметить, что в опытах Лесли и Бирда измерение dBd производилось не относительно реально построенного диполя, а измерением напряженности поля на некотором расстоянии, при известной мощности в антенне TX и сравнением измеренной напряженности с расчетной по формуле Фрииса.

Дело в том, что обычный диполь Герца, который имеет 2.13 dBi, при высоте подвеса 1λ на КВ формирует двулепестковую ДН с максимумом 8.2 dBi. Т.е. сам диполь за счет земли имеет преимущество над собой 6.1 dBd

Измерения Лесли и Бирда приведены относительно мнимого диполя 2.13 dBi, а не переключением поочередно антенны «двойной квадрат» и диполь.

Практически идентичную «двойному квадрату» диаграмму направленности имеет и 2-элементный волновой канал (рефлектор + вибратор): 11.8 dBi при высоте подвеса антенны 1λ с проводимостью земли «moderate». Форма основного и 3 боковых лепестков почти идентична ДН двойного квадрата.

Читайте также  Из старого флоппи-дисковода – станок для правки мелких свёрл

Так как на КВ не бывает антенн в свободном пространстве, методика и полученные данные полностью релевантные и имеют практическое применение. Измерение этих антенн в свободном пространстве на КВ выполнить невозможно.

Моделирование же в 4NEC2 дает 7.73 dBi для двойного квадрата и 6.95 dBi для 2-элементного волнового канала.


В 1962 году в издательстве ДОСААФ радиолюбитель из Харькова Владимир Павлович Шейко-Введенский (UB5CI) публикует книгу «Антенны любительских радиостанций». В этой антенны «двойной квадрат» описаны в главе «КВ антенны». Шейко дает совершенно правильное описание принципа работы — «система из двух противофазно возбуждаемых четвертьволновых горизонтальных излучателей».

Приведены размеры и способы питания для диапазонов 20, 15 и 10 метров (14, 21 и 30 МГц).

В главе «УКВ антенны» Шейко упоминает такие антенны, хотя и не рекомендует их. Об направленных свойствах Шейко говорит: «известны следующие данные об усилении рамочных антенн: двойной квадрат — 9-11 дБ (8-13 раз), тройной квадрат 14-15 дБ (25-32 раза).

Если эти данные приведены для свободного пространства, то они противоречат данным в предыдущей главе о КВ антеннах, ведь с землёй будет значительно больше. Если эти данные приведены с учетом земли (экстраполируя направленность на КВ) — то на УКВ земля не работает как бесконечный плоский проводник, о чем детально написано в книге Гончаренко „Глава 12.1.2 Земля на УКВ“

Таким же путём как Шейко, тремя годами ранее в 1959 году пошел энтузиаст Сергей Сотников.

Чтобы как-то объяснить невероятную направленность такой простой антенны, Сотников выдвинул гипотезу, что у рамочного вибратора 4 рабочих элемента и она эквивалентна 2-этажной ФАР из 2-элементных волновых каналов.

Но 2-этажная ФАР возбуждается синфазно — на каждом этаже направление токов одинаковое. В рамочной же антенне, на разных этажах токи текут противофазно, это описано и в книге Ротхаммеля и Шейко, и следует из простых умозаключений — длина горизонтальной и вертикальной части каждого плеча λ/2, поэтому на верхнем этаже ток течет в противофазе.

Рамочный вибратор с периметром 1λ имеет близкую к изотропной направленность, с небольшим усилением перпендикулярно плоскости и небольшим ослаблением в стороны. В зависимости от формы такой рамки существенно меняется её волновое сопротивление и очень незначительно меняется направленность.

Если рамка максимально широкая и имеет минимальную высоту — получаем полуволной петлевой вибратор Пистолькорса. Его сопротивление максимально возможное и близко к 300 Ом, а точное значение зависит от диаметров верхней и нижней труб. Направленность равна 2.13 dBi, как и у разрезного диполя Герца.

При уменьшении ширины петли и увеличении высоты — сопротивление Ra падает, а форма ДН изменяется очень незначительно. Если ширина стремится к нулю, а высота к λ/2 мы получаем линию передачи длиной λ/2 короткозамкнутую на конце. Ra такой линии равно 0.

В зависимости от соотношения высоты/ширины и формы рамки — можно получать Ra от 0 до 300 Ом. При квадратной рамке с длиной сторон λ/4, сопротивление около 135-140 Ом, а ДН имеет максимумы вперед/назад по 3.48 dBi (1.35 dBd). Возможны и любые другие формы — круглая рамка, треугольная, „гантеля“, „парашют“ и даже неправильные формы.

Электрических преимуществ той или иной формы 1λ рамки почти нет. Рамка с меньшей шириной имеет конструктивное преимущество — она более механически прочная при меньшем сечении проводника чем вибратор Пистолькорса. На КВ возможно изготовить квадраты из тонкого гибкого провода, натянув их на крестообразные распорки. Именно механические преимущества и дешевизна определили популярность квадратов у коротковолников по сравению с волновыми каналами, которые имеют весьма схожие электрические характеристики, но требуют мощных труб + траверсу + растяжки для поддержания длинных труб.

Кроме многократно завышенных данных о направленности квадратов на УКВ, Сотников приводит неправильные данные как по размерах (очень большой промах по резонансу) так и по сопротивлению излучения и согласованию.

В размерах приведенных для 12-го канала МВ (222-230 МГц) из прутка 6 мм, резонанс наступает на частоте 242 МГц (HFSS) и 245 МГц (4NEC2). Ra=150 Ом и 167 Ом соответственно.
Для подключения такой антенны к линии передачи 75 Ом необходимо изготовить симметрирующе-согласующее устройство (ССУ, балун) 2:1. При подключении через балун 1:1 даже на резонансной частоте КСВ не может быть меньше 2. На частотах ниже резонансной резко падает Ra и растет отрицательная (ёмкостная) реактивность.

На частоте 222 МГц КСВ75=6.8 (NEC2) или КСВ75=8 (HFSS).

Ку на резонансной частоте 7.19 dBi (HFSS) и 6.67 dBi (NEC2). Форма главного и боковых лепестков в разных программах — почти идентичная.



Результаты симуляции по размерах для 12-го канала МВ в HFSS и 4NEC2







Выводы

  1. Рамочный вибратор с периметром 1λ любой формы формирует близкую к изотропной диаграмму направленности. Есть небольшое усиление перпендикулярно плоскости рамки — для полуволновой петли равное 2.13 dBi, а для квадратной рамки около 3.5 dBi.
  2. При добавлении рефлектора к рамке её направленность можно увеличить до 6.95 dBi для 2-элементного волнового канала или до 7.73 dBi для двойного квадрата.
  3. На частотах ниже 50 МГц размещение любой антенны на небольшой высоте над землёй (в единицы лямбд) очень существено изменяет результирующую ДН. 2.13 dBi диполь превращается в 8.2 dBi, 6.95 dBi волновой канал превращается в 11.8 dBi, 7.73 dBi двойной квадрат превращается в 12.4 dBi.
  4. Данные по направленности описанные у Лесли, Бирда, Ротхаммеля и Шейко — относятся к низкоподвешенным над землёй антеннам, к которым относятся практически все КВ антенны.
  5. Сергей Сотников экстраполировал производительность КВ антенн двойной квадрат на УКВ, почему этого делать нельзя — написано в „Главе 12.1.2 Земля на УКВ“ книги Гончаренко.
  6. Чтобы обосновать такую огромную направленность квадратов — Сотников кардинально переписал принцип работы квадрата, сравнив его с 2-этажной ФАР из полуволновых диполей и волновых каналов.
  7. Реальная направленность антенн двойной и тройной квадрат незначительно (менее 1 dB) превосходит направленность 2 и 3-элементных волновых каналов.
  8. Волновое сопротивление двойного квадрата (с разносом 0.15λ) близко к 150 Ом. Для работы на 75 Ом необходимо ССУ 2:1, а для 50 Ом — ССУ 3:1. При работе через ССУ 1:1 КСВ не может быть 6 уже при 535 МГц, а на 470 МГц КСВ150=35
    Направленность на резонансной частоте 6.88 dBi, F/B=12.77 dB

Изготовить ССУ 2:1 на ДМВ диапазон крайне сложно, поэтому производитель даже не пытался.

Антенна комплектуется печатным эквивалентом полуволновой петли, которая работает как трансформатор 4:1, но только когда электрическая длина петли L/2. Такое ССУ по определению узкополосное (одноканальное). При нагрузке на 75 Ом, входное сопротивление такого ССУ 300 Ом. Но производитель укомплектовал антенну кабелем 50 Ом (хотя телевизоры и тюнеры все 75 Ом). Возможно производитель посчитал что 200 ближе к 150 чем 300, и для уменьшения отражения на границе антенна кабель пожертвовал дополнительным отражением на границе кабель телевизор.

При нагрузке 300 Ом (платы симметризации или усилители типа SWA/PAE/ALN) антенна имеет КСВ около 2 в диапазоне 616-750 МГц.

При нагрузке 75 Ом (четвертьволновый трансформатор, как в схемах Сотникова) антенна сильно рассогласована везде, но в узком участке 577-608 МГц КСВ опускается до 2.

Направленность излучения вперёд на уровне 6.7 dBi антенна сохраняет от 540 до 860 МГц.
На частоте 500 МГц F/B падает до 0 (и вперёд и назад излучается по 5.2 dBi)

Такая антенна по сложности изготовления и по стоимости превышает 3-элементный волновой канал „Волна-1“ розничной стоимостью $3.5

А по электрическим характеристиками существенно проигрывает ей


Антенна двойной квадрат своими руками

Наверное каждый мечтаем о бесплатном интернете но эта мечта кажется не осуществимой. Я докажу что бесплатные интернет, это вполне реально. В этой статье я покажу вам, как сделать антенну двойной квадрат (биквадрат) своими руками, с помощью которой можно значительно усилить приём Wi-Fi сигнала. А где тут бесплатный интернет, спросите вы, об этом я расскажу в этой статье!

Итак, с помощью антенны двойной квадрат можно в десятки раз усилить приём Wi-Fi сигнала. В любом городе или даже посёлке, люди пользуются интернетом и не у всех Wi-Fi запоролен или пароль слишком простой, как это обычно бывает, обычно это набор простых чисел, который легко можно подобрать. Как только вы подключите антенну двойной квадрат, ваш компьютер поймает кучу Wi-Fi точек и к некоторым из них можно будет подключиться и это реально работает!

Что нужно для изготовления антенны двойной квадрат

  1. Лист гетинакса или фольгированного текстолита (100X120 мм.)
    Так же подойдёт любая металлическая пластина.
  2. Медная проволока от 1,5 до 3 мм. (Провод для проводки)
  3. Wi-Fi адаптер
  4. Кусок высокочастотного кабеля для wi-fi

Антенна двойной квадрат изготовление

Зачищаем примерно 28 сантиметров провода. Зачищать нужно аккуратно, старайтесь не делать на нём царапин и зазубрин, так как они значительно ухудшают проходимость радиоволн.

Далее нужно разметить маркером, 8 частей провода по 35 мм. Затем в размеченных местах, с помощью пассатижей, делаем изгибы под 90°. Делать их нужно как можно точнее, так как неточность даже до миллиметра, может заметно ухудшить усиление антенны.

Теперь в подготовленном листе гетинакса, точно по центру, сверлим отверстие и вставляем туда антенну так, что бы расстояние между ней и пластиной было 15 мм. С обратной стороны с помощью припоя крепим ножку антенны. Отверстие нужно сделать немного больше, что бы запустить туда кусок высокочастотного кабеля для wi-fi.

Далее нужно снять крышку с wi-fi адаптера и выпаять встроенную антенну, а на её место припаять кусочек высокочастотного кабеля, а второй его конец припаиваем к антенне, просунув провод через отверстие в экране.

Далее крепим wi-fi к обратной стороне экрана при помощи скотча или можно придумать другое крепление, например припаяв к плате что-то вроде скоб. В Принципе антенна двойной квадрат готова, остаётся только её подключить.

Для этого можно использовать удлинительный USB кабель, если вы живёте в квартире, то его понадобится не много, а если в частном доме, то советую вытащить антенну на крышу, предварительно сделав для неё влагозащитный коробок.

Испытание антенны двойной квадрат

Итак, антенна двойной квадрат готова и теперь можно её испытать. Как говорилось выше, антенна была помещена в защитный корпус, сделанный из пяти литровой пластиковой бутылки. До подключения антенны, на ноутбуке не было ни каких wi-fi подключений.

После подключения антенны двойной квадрат, результат превзошел все мои ожидания. Сначала я подключил её коротким кабелем и поднёс к окну, поле чего ноутбук поймал 2 wi-fi сигнала, но они были слабые.

Затем антенна двойной квадрат была установлена на крыше дома. Для неё был изготовлен защитный корпус из пятилитровой пластиковой бутылки. После всех манипуляций, сразу нашлось много wi-fi точек и одна из них была открытая, ко второй удалось подобрать пароль и выглядел он так 12345678 ))

Данные эксперименты были проведены в селе, где мало wi-fi точек, но даже не смотря на это, удалось найти много открытых и с лёгким паролем, в городе результат будет гораздо лучше!

Заключение и особенности антенны двойной квадрат

Антенна двойной квадрат, направленного действия, проворачивая её по кругу, можно поймать различные сигналы. Кстати антенну можно использовать и без экрана и тогда сигнал будет ловиться со всех сторон, но соответственно сигнал упадёт примерно на 30%.

В место экрана можно использовать спутниковую тарелку, прикрепив антенну двойной квадрат на место головки, таким способом значительно усилится уровень сигнала. На этом всё, спасибо за внимание! ))

Самодельная антенна для Wi-Fi-роутера двойной квадрат

Зачастую необходимо передать сигнал от беспроводной точки доступа на большое расстояние, например, обеспечить связь между квартирой и гаражом на окраине. Стандартного диполя, поставляемого с роутером, как правило, недостаточно для выполнения таких задач, и нужным решением может стать направленная антенна-биквадрат для WiFi, которая выступает как пассивный усилитель сигнала. В приведенной статье рассматриваются чертеж и инструкция по самостоятельному изготовлению такого устройства в домашней мастерской.

Биквадратные антенны Wi-Fi

Усиление сигнала и передачу его на большие расстояния при правильно собранной антенне – до 2 км в условиях городских застроек — в самом распространенном вайфай диапазоне 2,4 ГГц выполняется при помощи различных типов направленных антенн. Одна из них – биквадратная, по-другому называемая по имени ее конструктора, – Харченко. Она состоит из следующих элементов:

  • приемопередающей рамки в виде двойного (или в количестве кратном двум) ромба;
  • рефлектора, изготовленного из алюминия, оцинкованной стали или медной пластины;
  • фидерной линии, роль которой выполняет коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
  • разъемов и переходников.

Чертёж двойного самодельного биквадрата

В дополнение к вышесказанному следует отметить, что при изготовлении антенны под определенную частоту очень важно соблюдать все размеры, которые приведены ниже (совместно с чертежом):

  1. первичное значение угла между плечами рамки – 90 градусов, далее при выставлении зазора он незначительно изменится до нужной величины;
  2. внешняя длина каждого ребра квадрата – 30,5 мм, отклонение допустимо в пределах 0,5 мм, не более;
  3. величина зазора между центральными изгибами – 1-5 мм, выбирается непосредственно во время настройки;
  4. рефлектор выполнен в виде прямоугольника со сторонами 100 х 120 мм.

Обратите внимание! Еще раз следует упомянуть о важности соблюдения точных размеров. Под этим подразумевается то, что антенна должна быть абсолютно симметричной относительно ее центральной части, независимо от величины длины граней.

Материалы и инструменты

Прежде чем перейти к инструкции, как сделать биквадрат на вай фай, необходимо определиться с набором инструментов и материалов, которые однозначно понадобятся во время работы:

  • пассатижи, утконосы, бокорезы (кусачки), ножницы по металлу, нож, паяльник или паяльная станция;
  • припой, флюс, паяльная кислота;
  • медная проволока диаметром 1,8 мм (сечение 2,5 кв. мм);
  • листовой металл толщиной до 1 мм (алюминий, оцинкованное железо, подойдет даже односторонний фольгированный текстолит);
  • коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
  • разъем (если требуется, с переходником) для подключения к роутеру, реже N-type, чаще RP-SMA.

Важно! Следует очень внимательно отнестись к типу разъема, потому что RP-SMA и SMA конструктивно идентичны, но при этом несовместимы физически, выбирать нужно четко под оборудование.

Советы и техника безопасности

При изготовлении такого точного оборудования, как СВЧ-антенна, рекомендуется принять к сведению несколько советов:

  1. Совет 1. При работе с медной проволокой, при создании загибов, нужно оперировать не внешней, а внутренней величиной длины ребра биквадрата описываемого в этой статье, — Lвн = 30,5 – 3,6 = 26,9 (мм). При допуске в 0,5 мм это значение можно округлить до 27 мм. Также для обеспечения поверки лучше создать чертеж-шаблон в апример, для устройства, реальном масштабе, нарисованным линиями толщиной 1,8 мм, после чего, прикладывая к нему будущую антенну, сверять точность изготовления.
  2. Совет 2. Если проволока изначально имеет мелкие изгибы (волны), не надо пытаться ее выправить при помощи пассатижей, это не приведет к требуемому результату. Вместо этого нужно найти деревянный брусок, зафиксировать его на столе (струбцина, саморезы и т. д.). Надеть тканевые перчатки и, отступив от края проволоки 30 – 40 см, надежно ухватить ее. Конец нужно взять пассатижами, далее от начала и до места захвата, перегибая проволоку через край бруса, несколько раз с усилием выполнить протяжку (в одну сторону). При таком методе все мелкие неровности будут стопроцентно устранены. Если длины выровненного участка недостаточно, нужно повторить процедуру от конца выровненного участка и выше, но уже проложив между губками пассатижей кусочки оргалита, чтобы не царапать медь.
  3. Совет 3. В том случае когда используется оцинкованная сталь, пайку элементов нужно производить при помощи паяльной кислоты. Если в качестве материала был выбран алюминий, соединения выполняются посредством заклепок или резьбы (болты и гайки), пайка этого металла в домашних условиях без специализированного оборудования невозможна.
  4. Техника безопасности при проведении монтажных и паяльных работ. В первую очередь следует помнить, что при работе с металлами нужно использовать защитные очки. Если планируется применение станков с вращающимися элементами (наждачный круг), категорически запрещено использование перчаток. Рукава должны быть не длиннее, чем до локтя, а волосы убраны при помощи резинки или в берет. Вторым важным правилом является соблюдение норм при выполнении пайки. Помещение, где проводятся работы, должно хорошо проветриваться. Использование защитных очков обязательно. При воздействии высоких температур на канифоль, флюс или кислоту образуются пары, которые могут попадать в легкие, поэтому желательно применять плотно прилегающий респиратор с угольными фильтрами.

Рамка для двойной биквадратной антенны

Рамка для антенны Харченко изготавливается следующим образом:

  • от выправленной проволоки откусывается отрезок, длина выбирается исходя из того, какой размер будет иметь устройство итого 260 мм;
  • при помощи утконосов и поверочного чертежа придается нужная форма, излишек проволоки удаляется кусачками;
  • в центральной части получаются два примыкающих кончика, их нужно спаять так, чтобы они не прикасались к противоположному углу, который необходимо залудить.

Обратите внимание! Дополнительно усилить радиоволну можно, увеличив количество рамок в конструкции (усиленная биквадратная вай фай антенна). Такой двойной биквадрат или двойная WiFi-антенна своими руками изготавливается так же, как и обычный вариант. Отличительной чертой будет то, что длину заготовки из проволоки нужно будет увеличить еще на 24,4 см, а в чертеж добавить с каждой стороны еще по две рамки. Следует также помнить, что для крайних квадратов отсутствует центральное соединение, они просто пересекают друг друга, а между ними прокладывается изоляция.

Изготовление излучателя

Излучателем для антенны типа биквадрат будет служить отрезок центральной жилы коаксиального кабеля. Его нужно зачистить таким образом, чтобы длина составляла 10-20 мм, при этом экранирующий слой также необходимо сохранить. Сделать это можно, сняв верхний слой изоляции, надрезав и завернув внешнюю оплетку и фольгу назад. Оголится второй изолирующий слой, который удаляется непосредственно по нужным размерам.

Рефлектор

Как уже говорилось выше, рефлектор – это обычная металлическая пластина, при изготовлении нужно учитывать следующие особенности:

  1. отрезая заготовку, нужно помнить, что не должно возникать никаких изгибов материала;
  2. в центральной части, проведя диагонали, заранее необходимо просверлить отверстие под диаметр изоляции основной жилы коаксиального кабеля;
  3. края пластины нужно обработать шкуркой или на наждачном круге, убрав заусенцы.

Оптимальный отражатель

Когда говорят об оптимальном отражателе, подразумевают его положительное влияние на коэффициент усиления всей антенны в целом. На это влияют два параметра:

  • Материал. Общепринято, что лучшим металлом здесь является оцинкованная жесть, на втором месте – алюминий и только потом медь.
  • Площадь. Чем она больше, тем лучше, условное стартовое значение – 12000 кв. мм.

Расположение антенны

Если говорить о расположении рамки над поверхностью рефлектора, вначале нужно определиться с расстоянием между ними. Оно будет кратно значению, получаемому делением длины волны на 10. В случае с частотным диапазоном 2,4 ГГц эта величина равна очень удобным 5 мм. Биквадрат целесообразно располагать на пластиковой трубочке, вырезанной из корпуса шариковой ручки, внутри которой проложены два несоприкасающихся провода, которые соединяют центральную жилу и рефлектор (к нему, в свою очередь, припаивается общий провод-оплетка) с двумя углами в центре резонатора.

Когда речь идет о пространственном положении всей конструкции в целом, здесь все стандартно – пара антенн должны быть направлены максимально точно друг на друга.

Подключение к роутеру

Произвести подключение полученной антенны к приемопередающей части роутера можно тремя способами:

  1. через разъем типа N, SMA или RP-SMA непосредственно к гнезду;
  2. при помощи переходника к разъему антенны на плате роутера;
  3. методом пайки к контактным площадкам (наихудший вариант).

Тесты антенны

Тестирование антенны производят при уже полностью собранном устройстве, что не мешает и ее настройке, которая наряду с поворотом излучателя выполняется путем уменьшения или увеличения центрального зазора биквадрата. При этом каждый раз проверяется качество усиления при помощи специализированных программ, типа WiFi Analyzer.

После достижения оптимального результата величина зазора фиксируется капелькой термоклея. Следует заметить, что в среднем удается добиться коэффициента усиления 10 dBi, что хватает для уверенной передачи сигнала на 2 км.

О дальности действия вай фай антенн

При количественной оценке дальности распространения радиосигнала используется формула для вычисления коэффициента усиления Ку = Ко*10*log(A1/A0), где Ко – коэффициент ослабления, возникающий вследствие поглощения мощности волны различными препятствиями (бетон, дерево, вода, железо и т.д.), А1, А0 – амплитуда принятого и излученного сигнала, соответственно.

Следует заметить, что теоретические расчеты – довольно трудоемкая вещь, которая подразумевает предварительное построение карты, диаграмм направленности и ввода коэффициентов всех материалов. Поэтому замеры лучше всего производить эмпирически, добиваясь максимального показателя коэффициента усиления. Кстати, многие источники говорят, что сигнал 2,4 ГГц при использовании биквадрата можно усилить так, что дальность передачи данных будет достигать 25 км. Это утверждение не является верным, самое большое расстояние, на которое удается передать информацию, составляет около 5 км.

Как видно из описания, антенна Харченко для Wi Fi-роутера — довольно простой в изготовлении самодельный биквадрат, который может в значительной мере помочь там, где необходимо усилить слабый сигнал. Главное при изготовлении такой конструкции — внимательность и точность.