Радиоэлектроника и схемотехника

Полуволновый диполь (вибратор Герца)

Полуволновой диполь

Древнейшая антенна (диполь Герца). Фактически это развернутый колебательный контур. Входное сопротивление полуволнового диполя на резонансной частоте в свободном пространстве 72-73 Ом (реально с учетом земли получается около 60 Ом). Подвешивать диполь можно практически как угодно (вернее, как получится), но оптимальнее размещать его горизонтально на высоте полуволны (при этом главные лепестки в вертикальной плоскости направлены под углом 30 град к горизонту, а зенитное излучение отсутствует). Также следует учитывать влияние земли и окружающих предметов. Чем ниже антенна, тем меньше её входное сопротивление.

Диаграмма направленности диполя при полуволновой высоте подвеса

При малой мощности диполь можно непосредственно подключать к коаксиальному кабелю 75 или 50 Ом. Если мощность велика, то сильнее проявляется асимметрия токов (начинает заметно излучать оплетка кабеля), что приводит к искажению диаграммы направленности, помехам телевидению и радиоприему (TVI) и снижению КПД всего антенно-фидерного устройства (АФУ). В этом случае, необходимо между коаксиальным кабелем (фидером) и антенной включить симметрирующее устройство. Чаще всего радиолюбители используют так называемый «запорный дроссель» (balun 1:1) — несколько витков коаксиального кабеля наматывают на ферритовый сердечник. Такой дроссель не симметрирует антенну, а подавляет синфазные токи в оплетке коаксиального кабеля.

Схема мощного тиристорного регулятора напряжения

Cхемы электронных устройств

 С помощью этого устройства можно регулировать напряжения от несколько десятков вольт до 220 В, при активной нагрузке.

Тринисторы VS1 и VS2 подключены параллельно между собой, на встречу друг к другу и последовательно к нагрузке. При включении тринисторы закрыты, через R5 происходит зарядка конденсаторов C1, C2. Конденсаторы C1, C2  и переменный резистор R5 образуют фазосдвигающую цепочку.

Динисторы VS3 и VS4 образуют импульсы, с помощью которых происходит управление тринисторами.

В тот момент когда конденсаторы зарядятся напряжением равным напряжению открытия динистора, произойдет скачок напряжения который включит тринистор и через нагрузку потечет ток. В начале отрицательного полупериода напряжения сети, происходит отключение данного тринистора и происходит новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Происходит открытие другого тринистера и динистора.

Используемые детали

• R1, R2, R3, R4 — 51 Ом
• R5 — 270 кОм
• VS1 — КУ202Н
• VS2 — КУ202Н
• VS3 — КН102А
• VS4 — КН102Н
• C1 — 0,25 мкФ
• C2 — 0,25 мкФ

Установив VS1 и VS2 на радиаторы, можно увеличить нагрузку до 1,5 кВт.

Конденсаторы необходимо использовать рассчитанные на напряжение не менее 300 В.

В схеме можно использовать динисторы КН102Б  но при этом нужно уменьшить емкость конденсаторов до 0,2 мкФ или КН102В — ёмкость уменьшить до 0,15 мкФ. Переменный резистор типа СП2-2-1

Дальше »

Принцип работы радиоприёмников

Стабильное функционирование такого устройства возможно только в том случае, если на входе будет создан оптимальный уровень сигнала, превышающий требуемый порог. Специалисты называют этот параметр чувствительностью агрегата. Только в том случае, если полученный сигнал будет выше этого порога, радио будет хорошо работать, а сам пользователь сможет наслаждаться качественным звучанием любимой музыки. В противном случае приём может и вовсе отсутствовать.

Такие последствия чаще всего возникают не только из-за большой удалённости от радиостанций, но и в условиях мегаполиса. Различные типы помех встречаются в тех приёмниках, которые работают с диапазонами FM и УКВ. Всё дело в том, что эти разновидности сигнала распространяются особым образом. Их частота не превышает отметки 108 мГц. Специалисты отмечают тот факт, что все волны из этого полосы распространяются только в пределах прямой видимости и крайне плохо огибают любые возвышенности на своём пути.

ПРОСТАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ АНТЕННА

 Если требуется быстро изготовить ком-ватную телевизионную антенну, удовлетворительно работающую в метровом диапазоне волн, то удобно использовать для этой цели фольгированный стеклотекстолит или гетинакс. Чертеж антенны показан на рисунке. Незаштрихованные на чертеже участки фольги необходимо удалить. Удаляют фольгу с помощью пассатижей, предварительно прорезав ее острым ножом. Если используют двусторонний фольгированный стеклотекстолит, то фольгу с одной стороны нужно снять полностью. Выбранная конфигурация антенны позволяет несколько выровнять частотную характеристику антенны.

Фидер выполняют из двух свитых вместе отрезков многожильного монтажного провода МГШВ 0,35. Можно применить провод и других сечений.

Место установки антенны, как обычно, определяют опытным путем по наилучшему качеству изображения.

Примечание редакции. Описанная антенна проверялась редакцией на нескольких телевизорах при различной удаленности от телецентра. На восьмом и одиннадцатом каналах антенна показала хорошие результаты. На первом и третьем каналах качество изображения в некоторых случаях было неудовлетворительным. Очевидно, антенну следует использовать как временную для районов, незначительно удаленных от телецентра.

(Радио 9-72, с.22)

Эффективность антенн

КПД антенны — практически не измеряемая величина. Нет такого прибора или метода, который бы позволил измерить коэффициент полезного действия той или иной антенны. Радиолюбители фактически на ощупь пытаются установить характеристики своей антенны. Один из «полу-объективных» параметров антенны — входное сопротивление, которое можно измерить, например, с помощью антенного анализатора (мостовая схема). Зависимость входного сопротивления от частоты также дает некоторое понимание характеристики антенны (так, например, определяется резонансная частота антенны).

К сожалению, еще не создан прибор, позволяющий непосредственно увидеть электромагнитное поле, создаваемое антенной (как, например, это делает тепловизор, при определении теплопотерь здания). В лучшем случае, можно измерить напряженность поля в конкретной точке. Поэтому главной измеряемой характеристикой антенны остается входное сопротивление антенны. Другая измеряемая величина антенн — частота резонанса. Её можно определить косвенно через изменение активного сопротивления антенны или при помощи гетеродинного индикатора резонанса (ГИР). О диаграмме направленности антенны можно ориентировочно судить по экспериментальным данным (измерение напряженности поля) и результатам расчетов программ, подобных NEC.

Сейчас появился более объективный способ оценки работы антенны. Благодаря развитой сети WEBSDR- приемников радиолюбители получили возможность дистанционно оценивать уровень своего сигнала в месте расположения антенны WEBSDR-приемника. Кроме этого, существует несколько сервисов, где сами радиолюбители докладывают о приеме вашего сигнала (вручную или автоматически).

Начинающему радиолюбителю нужна антенна «чтобы попробовать»: простая в изготовлении и установке, многодиапазонная и «всенаправленная». С простой антенной можно достаточно легко проводить радиосвязи в радиусе до 3000 км. Однако надо учитывать, что «простые» антенны могут «стрелять не туда» и ловить больше помех, чем полезных сигналов. Кроме этого, антенна может представлять серьезную опасность, если радиолюбитель не позаботиться о грозозащите.

Наиболее эффективны направленные вращающиеся антенны (волновой канал, квадраты и т.п.). Они имеют острую направленность, а основное излучение идет под низким углом к горизонту, что обеспечивает условия для проведения дальних связей (DX). Однако сооружение таких антенн — сложная техническая задача (и дорогая). Поэтому большинство радиолюбителей используют так называемые «проволочные антенны» (диполь, OCF, inverted V, T2FD, Delta Loop и другие) или вертикальные. Вертикальные антенны по сравнению с «проволочными» имеют относительно низкий угол излучения к горизонту, что конечно благоприятно для дальних связей (DX). Однако как приемные, штыревые антенны немного проигрывают «проволочным» в соотношении сигнал/шум. Кроме этого, вертикальные антенны типа «граунд плейн» (GP) требуют до 120 противовесов для «достаточного КПД», что в большинстве случаев просто невозможно устроить.

На низкочастотных диапазонах (160-30 метров) чаще используют проволочные антенны, а на высокочастотных диапазонах (20-10 метров) стараются использовать направленные антенны. Это в основном продиктовано тем, что направленные антенны (а тем более вращающиеся) на низкочастотные диапазоны слишком громоздки и технически трудно выполнимы. В тоже время, соорудить простой «двойной квадрат» или HB9CV на 10 метров не так уж сложно. И тем не менее, подавляющее большинство радиолюбителей работают на «проволочные антенны».

У «проволочных» антенн есть одно общее свойство: чем ниже они подвешены, тем «вертикальнее» основное излучение. Хотите дальних связей — подвешиваете антенну как можно выше.

Чтобы оценить способность выбранной антенны распространять радиоволны можно использовать специальное программное обеспечение, например, ITS HF Propagation или вебсервис VOACAP Online.

При повороте ключа зажигания ничего не происходит.

Электрика автомобиля

 Столкнулся с такой проблемой — автомобиль «zaz sens» перестал заводиться. Вставляю ключ зажигания, поворачиваю до первого щелчка вроде все как обычно, начинает качать бензонасос. Насос перестает качать, я поворачиваю ключ зажигания, чтобы завести автомобиль и в этот момент все гаснет и ничего не происходит, как будто автомобиль выключается. При этом приборная панель, габаритные огни и даже аварийка не моргает и ничего не работает. Если включить свет в салоне, то он светит очень тускло, едва заметно. При следующих попытках завести, уже и бензонасос не качает. Если подождать пару часов, то повторяется та же ситуация, качает насос при попытке запустить стартер — все отключается и тишина.

Как я решил данную проблему.

Первое на что я подумал, это плохой контакт на массе. Я взял провод и подсоединил минус  от аккумулятора напрямую к кузову, при этом клеммы не отсоединял. Попробовал завести ничего не изменилось.

Второе что я сделал — это проверил все предохранители, они все оказались исправные.

На следующей день я решил зарядить аккумулятор, снял клеммы и поставил на зарядку. Полностью зарядил, не помогло.

Решил почистить клеммы, стал опять откручивать и случайно заметил что гайка на плюсовой клемме аккумулятора — очень слабо закручена, к которой присоединяется тонкий провод идущий от блока управления. Я открутил, все почистил и закрутил потуже. И все завелось, как обычно, даже ещё лучше.

Надеюсь данная информация кому-нибудь пригодится. Всем удачи!

Дальше »

Простейшее радио

Радио может быть невероятно простым, и на рубеже веков эта простота сделала раннее экспериментирование возможным для примерно любого человека. Как просто получить радио? Один из примеров описывается далее:

• Возьмите свежую 9-вольтовую батарейку и монету
• Найдите AM-радио и настройте его на область дисков, где будет слышна статика
• Теперь держите батарейку вблизи антенны и быстро нажмите на два контакта аккумулятора монетой (так, чтобы вы соединили их вместе на мгновение)
• Вы услышите потрескивание в радио, которое вызвано связью и разъединением монеты

Да, простая батарейка и не менее простая монета являются радиопередатчиком. Данная комбинация не передаёт ничего полезного (только статика), и передача не будет производиться на далёкие расстояния (всего несколько дюймов, потому что нет оптимизации для расстояния). Но если вы используете статику, чтобы вытряхнуть Азбуку Морзе, вы можете фактически сообщить о чём-то не более чем на расстояние нескольких дюймов с этим непродуманным устройством.

Пошаговая инструкция установки на крышу

Если длины кабеля из комплектации недостаточно, то потребуется дополнительный. Кабель должен быть в экранированном оплете и иметь сопротивление в 75 Ом.

1. На месте установки необходимо просверлить два отверстия: диаметром под крепление антенны и 5 мм — вспомогательное.
2. Метал на месте установки зачищается с внутренней стороны салона.
3. Во избежание коррозии место установки обрабатывается мастикой с внутренней стороны салона и герметикам с внешней.
4. Для монтажа необходимо изготовить изолятор (проставку) из медных и фторопластовых шайб, к которым припаиваться кабель.
5. Место соединения изолятора и кабеля необходимо загерметизировать.
6. Устанавливаем антенну на крышу и затягиваем гайку изолятора с внутренней стороны салона.
7. Прокладываем кабель от антенны до магнитолы под обшивкой автомобиля.
8. Подключаем антенну к магнитоле и проверяем качество сигнала.Посмотрите видео по установке антенны

Иногда штатные антенны, установленные на автомобили, имеют низкую чувствительность, либо же со временем, в результате механических или других повреждений, перестают работать совсем. Первое время, конечно же, каждый водитель думает, что не нужна ему эта антенна, мол, буду слушать диски, а не радио. Но со временем скачанная музыка начинает надоедать и хочется послушать банальную болтовню диджеев на радио. Вот тогда то и появляется необходимость покупки активной автомобильной антенны.

Логопериодическая антенна

Логопериодическая антенна — широкополосная направленная антенна, работающая в десятикратном и более широком диапазоне волн. По коэффициенту усилении антенна эквивалентна трех-четырехэлементной антенне «волновой канал». Может быть использована для приема сигналов многопрограммных телецентров при любых сочетаниях каналов метровых и дециметровых волн (каналы 1—41).

Один из простых вариантов антенны показан на рис.1. Антенна состоит из ряда параллельных вибраторов, подключенных к двухпроводной линии с последовательной переполюсовкой точек питания вибраторов. Длины вибраторов и расстояния между ними убывают в геометрической прогрессии в направлении к точкам подключения фидера. Позади самого длинного вибратора устанавливают короткозамыкающую перемычку, улучшающую согласование антенны с фидером и обеспечивающую симметрирование.

Кабель пропускают внутри одной из трубок двухпроводной линии и припаивают со стороны самого короткого вибратора, как показано на рис.1.

Характеристики антенны зависят от знаменателя геометрической прогрессии т, характеризующего скорость убывания длин вибраторов и расстояний между ними, и угла ф при вершине треугольника, в который вписаны вибраторы. Чем ближе т к единице и чем меньше ф, тем больше коэффициент усиления антенны, однако при этом возрастают ее габариты и масса. На практике принимают обычно т =0,8—0,9 и ф=30—40°, что позволяет получить достаточно высокий коэффициент усиления при относительно небольших габаритах и массе.

ПРОСТАЯ TV-АНТЕННА

Эта ромбическая антенна перекрывает все метровые и дециметровые телевизионные каналы. На 1…3 каналах усиление примерно такое же как у полуволнового диполя, а с ростом частоты усиление растет, и на ДМВ достигает 8…9 дБ. Антенна сравнивалась с промышленной антенной «решетка с усиками» (усилитель и высота установки одинаковые) и показала свое полное преимущество, причем промышленная антенна на 1 5 каналах работает вообще плохо, даже с удлиненными «усами».

Полотно антенны натягивается на крестовину из деревянных реек соответствующей длины (металлические применять нельзя), а крестовина крепится горизонтально к мачте. В зоне уверенного приема хорошо работает укороченная антенна с длиной реек по 1,5 м.

Вертикальные антенны

Выбор вертикальных антенн не особо большой. В основном это различные модификации классической Ground Plane (GP), вертикального диполя, коаксиальной антенны и J-поля. Т.к. для низкочастотных диапазонов высота таких антенн слишком большая, то вертикальные антенны в основном применяются на высокочастотных диапазона (выше 14 МГц). Многодиапазонность GP достигается в основном  введение дополнительных вибраторов и «емкостей/индуктивностей», работающих как удлиняющие или режекторные элементы.

Основное достоинство вертикальных антенн — низкий угол излучения к горизонту. Основной недостаток — требуется «хорошая земля».

Антенна поверхностной волны

В механизме излучения этих антенн основную роль играет так называемая поверхностная волна. Эта волна распространяется вдоль антенны и одновременно участвует в процессе излучения. Длина антенн поверхностных волн обычно больше длины волны. Характеристики излучения этой антенны определяются как условиями распространения волны вдоль антенны, так и способом ее соединения с линией питания. Типичными представителями этой группы антенн являются диэлектрические антенны, антенны Уда — Яги и др. В этих антеннах возможности формирования различных характеристик излучения, как правило, достаточно ограничены.

Антенной системой называют обычно совокупность отдельных антенн. Объединение нескольких антенн в одну антенную систему значительно увеличивает возможность формирования различных требуемых диаграмм направленности. Антенные системы включают в себя источники излучения, размещенные по какой-либо поверхности дискретным или непрерывным образом.

Читатель должен отчетливо представлять себе, что между апертурными антеннами и излучающими системами имеется существенная разница.

В апертурной антенне зеркального типа излучатель создает сферическую волну, а рефлектор (параболическое зеркало) преобразует ее в плоскую волну.

В антенной системе можно изменить фазовые соотношения между отдельными излучателями, например с помощью изменения длин питающих линий. Это позволяет в значительных пределах видоизменять направленные свойства антенн, в том числе и направление излучения главного лепестка антенны. Последнее обстоятельство позволяет, в свою очередь, обойтись при настройке антенны без механической ориентации полотна антенны.

Антенная система, особенно в диапазоне УКВ, дает возможность получить большой выигрыш, например в уровне сигнала, по сравнению с одиночной антенной Проектирование таких антенн требует хорошего знания теории, а также умения правильным образом реализовать на практике эти знания.

Следует отметить, что приемная антенна улавливает только ту часть электромагнитной волны передатчика, которая попадает на ее апертуру. Кроме того, передающая направленная антенна излучает подведенную к ней энергию в виде конического луча. Ширина этого луча зависит от размера апертуры антенны и обратно пропорциональна этому размеру. Например, увеличивая линейный размер апертур антенны в n раз, мы тем самым в n раз сужаем луч. Выигрыш от использования направленной передающей антенны заключается в увеличении уровня сигнала на станции-корреспонденте. Выигрыш от использования направленной приемной антенны особенно сильно ощущается в условиях воздействия сторонних сигналов-помех, приходящих с боковых направлений, а также при малых уровнях принимаемого сигнала.

ДМВ-антенна со сложным рефлектором

В диапазоне дециметровых волн (ДМВ) из-за уменьшения действующей длины приемной антенны при повышении частоты на ее входе развивается меньшее напряжение, чем при тех же условиях в метровом диапазоне. Поэтому возникает необходимость в установке антенн с большим коэффициентом усиления (КУ), что достигается, например, в антеннах типа «Волновой канал» увеличением числа директоров, созданием синфазных решеток из многоэлементных антенн. Так как размеры элементов антенн соседних каналов отличаются незначительно, то обычно приводят их для групп каналов.

Эскиз конструкции широкополосной телевизионной антенны типа «Волновой канал» со сложным решетчатым рефлектором для приема в дециметровом диапазоне волн представлен на рис. 1.

Рис. 1. Эскиз конструкции широкополосной антенны типа «Волновой канал» со сложным решетчатым рефлектором для диапазона дециметровых волн

Размеры элементов указаны в табл. 1.

Более сложное радио

Если вы хотите получить немного более сложное радио, используйте металлический файл и два куска проволоки. Соедините ручку файла к одному контакту 9-вольтовой батарейки, затем соедините второй кусок проволоки ко второму контакту и запустите конструкцию проводя вверх и вниз по файлу. Если вы сделаете это в темноте, вы сможете увидеть, как очень маленькие 9-вольтовые искры бегут вдоль файла, поскольку наконечник проволоки производит соединение и разъединение. Держите файл около AM-радио и тогда услышите много статики.

В первые дни радиопередатчики были названы искровыми катушками, и, кроме того, они создавали непрерывный поток искр при гораздо более высоких напряжениях (например, 20000 вольт). Высокое напряжение, соответственно, поспособствовало созданию больших искр, таких, какие вы видите в свече зажигания, например. Сегодня такой передатчик, как этот, незаконен, потому что спамит весь спектр радиочастот, но в первые дни он работал отлично и был очень распространён потому, что было не много людей, использующих радиоволны.

Программы для разводки печатных плат

программы для радиолюбителей

На данный момент существует множество программ и онлайн сервисов для разводки печатных плат. Когда в интернете находишь интересную электронную схему то сразу хочется её собрать своими руками, но не всегда к ней прилагается рисунок печатной платы. Когда-то давно, дорожки рисовали лаком на фольгированном текстолите. Сейчас радиолюбители не рисуют дорожки от руки, а распечатывают с помощью лазерного принтера — эта технология называется ЛУТ. Можно отдать схему специалистам, которые за определённую сумму все сделают, но лучше освоить одну из программ и сделать все своими руками.

Я подобрал несколько программ для разводки (трассировки) печатной платы.

Sprint-Layout

Самая популярная программа среди радиолюбителей, почти все новички начинали именно с неё. Простой и понятный интерфейс, существует русифицированная версия. Спринт лайт имеет большую базу электронных компонентов (макросов), которые можно скачать в интернете. Огромное количество обучающих видеороликов на Ютубе, помогут освоить весь интерфейс и научат рисовать печатные платы. Программа является условно — бесплатной.

easyeda

Китайский онлайн сервис с большими возможностями. В Китае студенты создают проекты с помощью данного сервиса и его преподают в некоторых учебных заведениях. Основное удобство заключается в том что созданные проекты можно редактировать на любом компьютере с доступом в интернет, необходимо только пройти простую регистрацию для создания аккаунта. Easyeda имеет огромную базу электронных компонентов которые постоянно обновляются и добавляются самими пользователями. Данный сервис имеет функцию автоматической трассировки печатной платы и симуляцию электронных схем. Интерфейс интуитивно понятный с поддержкой русского языка. После того как печатная плата разведена на дорожки её можно заказать в этом сервисе, причем промышленного качества, а можно и не заказывать, а распечатать на принтере и сделать самому. Также можно открыть доступ к проекту и делится им с другими пользователями или совместно создавать один проект.

ZenitPCB

Простая и бесплатная программа для рисования принципиальных схем с возможностью трассировки. Минусом является ограничение контактных площадок в 800 штук. База элементов около 1000.

DesignSpark PCB

Мощная программа с возможностью автоматической трассировки печатных плат. Подходит как для новичков так и для профессионалов.
DesignSpark PCB это бесплатная программа со встроенными специализированными калькуляторами для разных расчётов облегчающими подбор компонентов. На официальном сайте можно скачать библиотеку готовых печатных плат. Единственный минус это отсутствие русского языка в интерфейсе.

Я пользуюсь двумя;
Программа Sprint-Layout
Онлайн сервис easyeda.com
Для моей деятельности, на данном этапе моего развития, этого вполне хватает. В освоении перечисленных программ, справится любой начинающий радиолюбитель.

Дальше »