webdonsk.ruКоллинеарная антенна 868 мгц своими руками
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 10.09.2024
Внимание! Перед тем как создавать тему на форуме, воспользуйтесь поиском! Пользователь создавший тему, которая уже была, будет немедленно забанен! Читайте правила названия тем. Пользователи создавшие тему с непонятными заголовками, к примеру: "Помогите, Схема, Резистор, Хелп и т.п." также будут заблокированны навсегда. Пользователь создавший тему не по разделу форума будет немедленно забанен! Уважайте форум, и вас также будут уважать!
Здравствуйте!
Делаю для моделистов радиоканал передачи дискретных команд Пульт - Борт на базе радиомодуля SIM-20B и АТмеги48 на частоте 868 МГц.
Борт - плата 25х35мм , пульт 60х50мм.
Программная часть сделана, а вот грамотного согласования с антенной пока нет.
Я, к сожалению, не спец в радиочастотных делах!
Нашел ссылочку на печатную антенну Фред.Кервела.
Очень заманчиво.
Но там описана геометрия, а элементы согласования - нет.
Я для опытов припаял прим.80мм провод непосредственно ко входу модуля на борту и протравил такой же печатный проводник на плате пульта.
Прямая дальность в условиях города - прим. 250м по земле.
В поле не испытывал, но собираюсь.
Спецы с Гаммы (Днепр) говорят, что у них дальность по земле (воде) ок 1км.
Реально ли достичь такого результата?
Очень рассчитываю на ВАШУ помощь.
[B][/B]
Для модуля мощностью 20мвт 250м по земле в городе это уже неплохо. На воде будет раза в 1.5-2 больше, в воздухе против земли еще раза в 3-4 больше (примерно до 1км при отсутствии помех и условии что антенны имеют одинаковую пляризацию). С печатной антенной дальность будет меньше.
Работаю с трансивером от Texas, в аппнотах интересная дока
Присоединённый файл ( Кол-во скачиваний: 1511 )
swra351a.pdf
У Фред.Кервела такие рассмотрены - меандр сс1110ем.
Судя по фото, между выходом проца и печатной антенной - есть фильтр из нескольких СМД-шек (простите, что затупил).
Трансивер у него как раз от Texas.
| QUOTE (rc-man @ Apr 7 2013, 11:06 PM) |
| Судя по фото, между выходом проца и печатной антенной - есть фильтр из нескольких СМД-шек (простите, что затупил). |
На сайте TI много документов о согласовании антен. Но речь идет о согласовании входа/выхода с абстрактной 50 омной антеной. В качестве которой можно использовать много разного, начиная со штыря 1/4 волны. Если место есть, что еще надо? Круговая диаграмма при вертикальном положении.
Если нужно именно печатную антенну, то наверное либо "Inverted F", либо меандр.
Присоединённый файл ( Кол-во скачиваний: 1230 )
DN023_F_antenna_swra228c.pdf
На борту с местом туговато.
На пульте - полегче!
Я нарисовал печатную - типа меандр, непосредственно продлив вывод трансивера.
Пока на компе. реально еще не сделал.
Сайт TI - это что? (извините!)
Я его купил поиграть и как раз с меандром работает совсем неплохо. По крайней мере метров на 500 на уровне земли. Точных экспериментов не проводил т.к. перешел на Si4432 от Silicon Labs.
Подписаться на тему
Уведомление на e-mail об ответах в тему, во время Вашего отсутствия на форуме.
Небольшой обзор основных типов антенн, используемых в радиосистемах диапазона 433-866 МГц малого радиуса действия подготовили инженеры фирмы Telecontrolli. Поэтому в тексте и в иллюстрациях вы встретите ссылки на изделия, производимые этой фирмой.
Введение
Антенна – важнейший элемент маломощных беспроводных систем, в первую очередь определяющий их радиус действия. Передать информацию на значительное расстояние без антенны невозможно. В то же время, из всех элементов беспроводных систем, антенна труднее всего поддается расчету и оптимизации.
Кроме того, характеристики антенн сильно зависят от множества факторов, таких как диэлектрическая проницаемость материалов, близость и характер расположения других элементов. Наконец, измерение характеристик антенн требует наличия сложного и дорогостоящего оборудования, доступного далеко не всем.
В статье дается краткий обзор основных типов антенн, используемых в маломощных беспроводных системах.
Штыревая антенна
Простейший тип антенны – штыревая антенна. Эти антенны применяют, как правило, там, где радиус действия радиосистемы имеет первостепенное значение.
Штыревая антенна представляет собой четвертьволновый отрезок прямого провода или стержня (Рис. 1), подключаемого непосредственно к выводу RX/TX. Резонансная длина четвертьволновой штыревой антенны может быть вычислена по формуле:
L (см) = 7500 / частота (МГц)
Длина четвертьволнового отрезка для частоты 433.92 МГц равна 17 см.
| Рисунок 1. |
Такие антенны очень просты в настройке – достаточно лишь слегка изменить длину провода.
Если антенна устанавливается на удалении от приемного/передающего модуля, для подключения можно использовать кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (Рис. 2).
| Рисунок 2. |
Штыревую антенну можно, также, изготовить в виде дорожки печатной платы (Рис. 3).
| Рисунок 3. |
Длина дорожки должна быть на 10-20% меньше, чем дают расчеты. Насколько меньше – зависит от типа диэлектрика и толщины печатной платы. Если устройство портативное, антенну надо делать чуть короче, чтобы компенсировать влияние рук.
Дорожку антенны проводите на плате на расстоянии не менее 5 мм от остальных цепей.
Спиральная антенна
Спиральная антенна изготавливается, как правило, намоткой отрезка стального, медного или латунного провода (Рис. 4).
| Рисунок 4. |
Из-за высокой добротности спиральных антенн их полоса пропускания очень мала, и межвитковое расстояние оказывает на характеристики антенн значительное влияние.
Число витков зависит от диаметра провода, диаметра намотки и межвиткового расстояния. Проще всего необходимое количество витков определять экспериментально, первоначально сделав антенну заведомо большей длины и укорачивая ее до обнаружения резонанса на требуемой частоте. Точная настройка антенны выполняется сжатием или растягиванием спирали.
Для изготовления антенны на частоту 433.92 МГц необходимо намотать 17 витков эмаль-провода диаметром 1 мм на оправке диаметром 5 мм и растянуть катушку так, чтобы ее длина равнялась 30 мм.
Большим недостатком спиральных антенн является их высокая чувствительность к любым предметам, подносимым к антенне, в частности, к рукам, поэтому такие антенны плохо подходят для портативной аппаратуры.
Рамочная антенна
Рамочные антенны находят применение, в основном, в передатчиках, в особенности, когда критичны размеры и вес конструкции. Рамочные антенны изготавливаются как часть печатной платы. Один конец антенны заземляется, а другой подключается к выводу TX/RX через конденсатор (Рис. 5). Конденсатор используется для согласования и настройки антенны.
| Рисунок 5. |
Конструируя рамочную антенну, старайтесь сделать ее как можно больше, так как маленькая антенна имеет плохое усиление и очень узкую полосу пропускания. Крайне важна правильная настройка антенны. Для настройки часто используются подстроечные или постоянные конденсаторы.
Сравнение антенн различных типов
Подводя итог, можно сказать, что штыревая антенна имеет наибольшие физические размеры и должна использоваться там, где радиус действия имеет первостепенное значение.
Спиральная антенна является неплохим компромиссом, в особенности в тех случаях, когда важны габариты устройства. Конструкция должна заключатся в корпус, и может быть сделана весьма компактной. В установке и настройке спиральные антенны сложнее, чем штыревые, так как на них оказывают сильное влияние соседние объекты.
Рамочные антенны из всех рассмотренных имеют самый маленький радиус действия.
Базовые антенные системы подвижной УКВ радиосвязи - транкинговой или конвенциальной обычно имеют круговую диаграмму направленности, чтоб абоненты всей сети были равнодоступны для ретранслятора. И если позволяет окружающее пространство на высотном объёкте, то применяют штыревые коллинеарные антенны с высоким усилением.
Методы запитки могут быть последовательные(рис. 2) или параллельные (рис. 3).
Вторая обеспечивает более широкую полосу по усилению, но сложна в реализации у антенн с большим усилением. Поэтому чаще применяют последовательное питание элементов. В этом случае мы получаем антенную решётку с достаточно узкой рабочей полосой. Это происходит в результате фазового набега в каждом последующем элементе от точки питания. Чем дальше от центральной частоты настройки уходим, тем больше разница в фазовом сдвиге в излучающих элементах. А это приводит к развалу диаграммы направленности, точнее отклонению главного лепестка от нормали (рис.4). Ведь в подвижной связи, коей является транкинг, базовая антенна ретранслятора должна иметь диаграмму направленности вдоль горизонта, сконцентрировав излучение у поверхности земли. Поэтому любые антенны с последовательным питанием имеют ограниченную рабочую полосу по усилению, часто не достаточную для работы транкового ретранслятора с одинаковым качеством на приём и на передачу. На одной из частот обязательно произойдёт завал диаграммы, и чем дальше частотный разнос в дуплексе, тем больше этот завал. Поэтому, ошибочным является убеждение, что рабочая полоса антенны считается по уровню КСВ 1.5. Она, конечно, излучает при этом, но куда? В космос или себе под ноги?
В этой связи наши разработки имеют большой модельный ряд антенн одного типа, но разные по частотным поддиапазонам. Так, одна антенна может работать в качестве приёмной, а на передачу уже используется другая модель. Если же доступен только однофидерный вариант, то применяется компромиссная антенна, настроенная посередине этих двух участков (рис.6)
На таком принципе построен модельный ряд всех наших вертикальных коллинеарных антенн диапазона UHF, которые называются A6UHF. (дальше следует литера поддиапазона и порядковый номер в диапазоне). Структура излучателей построена по принципу, который имеет у нас на фирме внутреннюю аббревиатуру ATPU , что означает «антенны транспозиционные UHF.Электрическая схема излучающей части антенны по технологии ATPU изображена на рис.7 .Здесь цилиндрические медные стаканы длиной около 0,66 длины волны запитаны последовательно со сменой фазы на 180 градусов. Таким образом, сигнал от соседнего излучающего элемента поступает на следующий излучатель со сдвигом фазы в полволны, что приводит к сложению всех сигналов с одним знаком в точке питания. Как и все антенны последовательного питания, эта коллинеарка имеет частотное сканирование, но в пределах своего диапазона оно не существенно и не превышает падение усиления более чем на 1 дБ.
К сожалению, технология ATPU не применима в VHF диапазоне, что в первую очередь связано потребностью в большом количестве излучателей и результирующей высотой структуры около 10 метров. К тому же реальная рабочая полоса сужается до 4-5 МГц, что практически не позволяет создать полнодуплексный экземпляр антенны и требуется выпуск большого модельного ряда этих антенн в диапазоне VHF.
Таким образом, вертикальная коллинеарная антенна F2VHF оказывается незаменимым элементом в ретрансляторах различных транкинговых систем, различных протоколов, например SmarTrunkII. Или для обычной мобильной радиосвязи, где имеется дуплексный разнос 4-5 МГц и даже более. Альтернативой таким антеннам по широкополосности являются только дипольные антенные решётки, которые, как известно, не имеют идеальной круговой диаграммы направленности.
Информация, представленная на этой странице не является официальной офертой.
Для уточнения актуальных параметров свяжитесь с отделом продаж перед оформлением заказа.
X-200 - это двухдиапазонная (144/430) коллинеарная антенна с круговой диаграммой направленности и высоким коэффициентом усиления.
Первая такая антенна была изготовлена в конце 90х и даже до сих пор работает. X-200 Ниже представлена схема антенны:
Антенна изготовлена полностью (включая все катушки) из сплошного медного провода диаметром 2мм без промежуточных паек. Все катушки бескаркасные. Конденсатор С1 выполнен из отрезка коаксиального кабеля SAT-703 длиной 2см - он для возможности работы системы на 70см диапазоне. Конденсатор С2 - воздушный, подстроечный - им и производим настройку антенны.
Ну, с электрической частью все понятно - перейдем к технической реализации.
Силовую нагрузку нес деревянный черенок от лопаты (только несколько мощнее, чем в магазинах продают).
К нему на изоленту (сейчас вопрос можно решить красивее, безусловно) несильно (чтоб не пережать) приматывалась стеклопластиковая удочка, внутрь которой и помещалось все, что было намотано непосильным трудом, т.е. сама антенна, проложенная поролоновыми прокладками от дребезга со всеми катушками (кроме L4 и конденсаторов).
В черенке на 5см ниже катушки L4 перпендикулярно, но с разницей по высоте в 5мм было просверлено два сквозных отверстия - для будущих противовесов. Вставлялись и пропаивались противовесы. Схематично их крепление можно увидеть ниже:
Схема крепления противовесов (вид сверху)
Далее, в районе L4 и перемычки на противовесах устанавливался уголок с закрепленным разъемом SO-239 и к нему производилось крепление всех необходимых элементов.
В первую очередь, нужно настроить параллельный контур C1/L4 на среднюю частоту 70см диапазона - именно он позволяет питать всю конструкцию на этих частотах. Место отвода в L4 определяет коэффициент трансформации. Ну, если нечем проверить, то оставьте, как есть. Я тоже это ни разу не проверял, т.к. в то время и нечем было.
Я производил настройку лишь по показаниям КСВ-метра прямо в помещении, поместив антенну горизонтально. Высокие потолки позволяли это сделать. Настройка производится вращением ротора С2. Нужно отметить, что если не удается "сходу" получить нужные показатели по согласованию одновременно в обоих диапазонах, нужно подобрать отвод от катушки L4.
В итоге, я получил очень хорошие показатели по согласованию:
После настройки, сверху на узел согласования была надета пустая бутылка из-под "Спрайта", которая предохраняла все открытые части от влаги. Спустя 10 лет эта бутылка утратила свой зеленый цвет.
Практическая работа в эфире показала полную работоспособность системы, в т.ч. и в сравнении с фирменными продуктами. В связи с чем и повторялась эта конструкция неоднократно. Тем более, что коэффициент ее повторяемости очень высок при указанной технологии ее изготовления.
Читайте также: