Пассивная антенна для авто на крышу своими руками
Автомобильная СиБи антенна из подручных средств. ч. 1я.
Часть 1я, теоретическая.
Кто следит за моим блогом и сообществом Радиосвязь и радиолюбители, в курсе событий – приобретение мной Си-Би радиостанции и моим творчеством 🙂
Покупать готовую антенну меня не то что жаба задавила,
может и купил бы, да финансы поют романсы. Кстати о ценах, странная закономерность, чем длиннее антенна, тем она дороже… значительно дороже!
Кое какой опыт с ВЧ техникой имеется, руки растут чуть ниже плеч, но не значительно, почему бы не сделать самодельную антенну на автомобиль?
Что бы что-то сделать, надо понимать, что ты делаешь. Я посмотрел антенны заводского изготовления, схемы их подключения. Попробую нарисовать и объяснить, как это работает на простых словах.
Из уроков физики, кто еще помнит, там была схема контура, где пластины конденсатора раздвигали и получалась антенна. Ну я бы не сказал, что физики дураки, но объяснение не правильное, вернее нефига не доходчивое.
Вооружимся теорией и онлайн калькулятором (расчет частоты tel-spb.ru/lc.html и количества витков coil32.narod.ru/calc/one_layer.html )
Провод свитый в спираль/катушку имеет индуктивность, например, 10 витков провода на каркасе диаметром 20 мм при длине намотке 10мм (диаметр провода 1мм) имеет индуктивность 2.136 мкГн (микро Генри), при емкости контура 10 пФ (пико Фарад), резонансная частота контура по расчетам составляет 15,9 МГц (мега Герц).
Давайте грубо и весьма неправильно примем, что один виток провода будет иметь погонные характеристики 1мкГн /1пФ (длина витка 2*Пи*r будет 2*3,14*10=62,8мм). То если размотать нашу катушку и выпрямить провод, у провода длиной 628 мм будет емкость 10пФ и индуктивность 10мкГн, и резонансная частота 15,9 МГц. Смотрите Рис. 1.
Вот так и получается антенна, это кусок провода в зависимости от удельных погонных характеристик имеет свою резонансную частоту, на которой он излучает в пространство. Свернутый в катушку провод излучает он крайне слабо.
Принято, что длина эффективного излучателя должна быть кратна ¼ длины волны (длина волны считается так: 300/F где F в МГц).
Если часть провода свить в катушку, а часть выпрямить, то получится электрически укороченная антенна (Рис. 2). Теперь думаю понятно, для чего в коротких антеннах на СиБи применяются удлиняющие катушки. Не убудем углубляется в теорию антенн, мои познания не так глубоки для обучения этой теории, а эта статья такой цели не имеет.
Вернемся к нашим антеннам для СиБи. Длина волны около 11 м. Значит, чтобы получить эффективную антенну, нужен отрезок провода длиной 2,75 м и такой же противовес (получим диполь). Так как в качестве противовеса может выступать земля (заземление) или корпус автомобиля, то нужен всего один провод.
Но 2,75 м это длинный провод, особенно в городских условиях и располагать его нужно перпендикулярно земле. Укоротить его можно свернув часть в катушку. Почему в катушку не на конце провода, а в точке питания, любопытные читатели найдут в литературе )
Но просто свернув в катушку провод, можно столкнуться с одной неприятной особенностью, из-за высокого или низкого входного сопротивления, не удастся вогнать КСВ в приемлемый диапазон.
На Рис. 3 слева как раз изображен такой случай, из-за низкого входного сопротивления антенны, передатчик работает на рассогласованную нагрузку.
Еще из минусов такого включения, то что выход передатчика электрически связан с незаземленной антенной. В грозу или при касании проводов антенной можно получить нехилый фейерверк в машине и лишиться дорогого оборудования.
Подробнее рассмотрим правую часть Рис. 3.
Там используются уже 2 катушки, L1 является согласующей, а L2 удлиняющей. Антенна заземлена через катушку по постоянному току. Такое включение катушек, а физически это может быть одна катушка, уже является автотрансформатором. Подбирая количество витков L1 можно точно подстроить входное сопротивление антенны, а числом витков L2 скомпенсировать недостающую длину антенного штыря и подстроить резонанс антенны.
Всем известная Lemm 2001 Turbo сделана по тому же самому принципу. Это удлиняющая или «горячая» катушка
Антенна для автомагнитолы
Уже несколько десятилетий антенна для автомагнитолы входит в перечень незаменимых аксессуаров любого автотранспортного средства, обеспечивая качественный прием радиосигналов. На рис. ниже показан автомобиль Москвич-408 выпуска конца 60-х годов, над которым возвышается гибкий метровый стержень радиоантенны.
Обратите внимание! Многие автомобили различного назначения оснащены мобильными рациями. В этом случае антенна выполняет дополнительную функцию передачи радиосигнала.
В данной статье выбираем к рассмотрению только антенны, работающие в режиме приема радиоволнового излучения.
Принцип работы автомобильной радиоантенны
Автомобильная приемная антенна для магнитолы (далее по тексту – АПРА) представляет собой радиотехническое устройство, в работе которого технически реализованы следующие электрофизические процессы:
Большинство радиопередач, предназначенных для автомагнитол, на территории РФ транслируется в так называемом FM-диапазоне (от 88 до 108 МГц). Длина радиоволны FM-вещания колеблется от 280 до 340 см. Чтобы антенна для автомобиля смогла максимально эффективно преобразовать FM-радиоволну для радио, сложился следующий оптимум технического обеспечения качественного радиоприема:
На рис. ниже показана штыревая радиоантенна FM-диапазона со спиральным участком.
Для FM-излучения диапазона 88-108 МГц с длиной волны 2,8-3,4 м электрическая длина АПРА должна составлять 70-85 см. Отклонение от этих размеров значительно ухудшает согласование приемной антенны с радиоприемником, что негативно сказывается на эффективности работы всего радиоприемного комплекса. В целях уменьшения избыточного линейного размера и повышения удобства эксплуатации АПРА изготавливают по принципу несимметричного четвертьволнового вибратора.
Дополнительная информация. Несимметричный четвертьволновый вибратор представляет собой гибкий стержень, устанавливаемый перпендикулярно металлическому кузову автомобиля, которому отведена роль заземления.
Гибкий стержень изготавливается из диэлектрического материала, на него наматывается электропровод, затем конструкция покрывается диэлектрической оболочкой. Использование спирального участка позволяет дополнительно уменьшить размер антенны по вертикали. В этом случае длину штыря АПРА удается снизить до 30-50 см.
Классификация АПРА
Антенны, устанавливаемые на автомобиль, классифицируют по следующим основным признакам:
Назначение АПРА
По назначению выделяют:
Способы установки АПРА
По способу установки антенных устройств на авто различают (см. рис. ниже):
Места размещения АПРА
В зависимости от места размещения на авто, выделяют два типа антенных приборов:
Наилучший результат приема FM-трансляции достигается, если поставить АПРА снаружи в центре крыши автомобиля как наивысшей точке автомашины. В этом случае хороший радиосигнал будет улавливаться со всех сторон.
Типы усиления радиосигнала
В соответствии со способом усиления сигнала, АПРА подразделяются на:
На рис. ниже показана одна из модификаций активной внешней радиоантенны известного бренда Calearo, устанавливаемая на задней части крыши авто.
Варианты установки АПРА
Установка АПРА должна осуществляться с соблюдением следующих требований:
Все варианты установки приемной радиоантенны сводятся к трем основным методикам фиксации АПРА на автомобиле:
Врезное крепление АПРА
В сквозное отверстие вставляется крепежная шпилька основания радиоантенны, на нее изнутри салона накручивается гайка. К достоинствам методики «врезного крепления» отосят:
Из недостатков отмечают следующее обстоятельство: края просверленного отверстия являются очагами коррозии металлического кузова, поэтому рекомендуется использовать штатные технологические отверстия.
Важно! В зоне крепления необходимо зачистить металл от краски, чтобы обеспечить надежный токопроводящий контакт гайки, как элемента антенны, с металлом кузова автомобиля.
На рис. ниже показаны основание антенны со шпилькой и отверстие в крыше автомобиля, подготовленное для установки АПРА.
Магнитное крепление АПРА
Магнитное крепление антенны обеспечивается магнитами, расположенными в ее основании – подошве. Магниты можно приобретать отдельно от антенного устройства. Наиболее востребованы магниты диаметрами от 90 до 170 мм. Устойчивость АПРА напрямую зависит от диаметра магнита.
Крепление антенны к магниту осуществляется через два вида разъемов:
На рис. ниже показаны магнитные крепления антенн с DV и PL-основаниями.
К достоинствам магнитного способа крепления относят следующие моменты:
Из недостатков отмечают:
Штыревое крепление АПРА
Для технической реализации штыревого крепления на выступающей части автомобильного кузова (крыло, багажник и т.п.) устанавливается кронштейн-струбцина, зажимные болты которого своими заостренными концами создают массовый контакт, необходимый для качественного радиоприема.
На рис. ниже показано штыревое крепление на кронштейне.
Из преимуществ этого метода отмечают возможность фиксации антенных устройств на автотехнике с неоднородными и выступающими металлическими поверхностями (автокраны, открытые автомобили, спецтехника).
К недостаткам относят:
Салонные АПРА
Салонные антенные радиоприемные устройства представляют собой радиоаппаратуру активного типа, устанавливаемую в салоне автомобиля. Принципиальным отличием салонных активных антенн от приборов внешнего монтажа является наличие в комплектации встроенного ВЧ-усилителя, для которого используется электропитание от головного устройства (магнитолы или другого девайса). Неоспоримыми достоинствами салонных активных АПРА считаются:
Внутренние антенны обычно закрепляются на лобовом или заднем стекле. Способы фиксации – присоски, скотч, магниты.
На рис. ниже показана внутрисалонная антенна модели Триада-190, закрепленная в углу лобового стекла при помощи двустороннего скотча.
Подключение антенны к магнитоле
Подключение АПРА к магнитоле представляет собой электрическую коммутацию, обеспечивающую надежный контакт звуковоспроизводящей аппаратуры с антенной. В общем случае подключение пассивной радиоантенны автомобиля осуществляется через штекер или разъем к антенному гнезду ISO-стандарта в соответствии с инструкцией по установке и подключению штатной антенной системы.
При установке активной АПРА, оснащенной двумя проводами для подключения электропитания и выводом для подключения к магнитоле, алгоритм подключения более расширенный:
Обратите внимание! При таком способе подключения электропитание будет поступать на усилитель только при работающей магнитоле.
АПРА нового типа
Каноническая форма автомобильной приемной радиоантенны в виде гибкого стержня продиктована условиями качественного приема радиоволн FM-диапазона. Технический прогресс и различные условия эксплуатации автомобилей внесли разнообразие в традиционную конструкцию автомобильной «радиомачты» и ее конфигурацию. Принцип «чем антенна выше, тем качественнее радиоприем», десятилетиями диктующий свои требования к изготовлению штатных и самодельных антенн, уступил свое место практицизму и изменившимся дизайнерским тенденциям в автомобилестроении. Из новых разработок, закрепившихся на рынке автомобильных антенных приборов, особо выделяются два типа АПРА:
Выбор кабеля для АПРА
Радиоантенные устройства, установленные на автомобиле стационарно (врезные и штыревые крепления), имеют хороший контакт с металлом кузова. Входное сопротивление серийно выпускаемых антенн составляет 50 Ом, с ними отлично согласуется стандартный коаксиальный антенный кабель марки RG-58 внешним диаметром 5,0 мм. Длину кабеля более 5 метров не рекомендуют из-за нарастающего затухания принимаемого сигнала.
АПРА, установленные на авто магнитным способом, электрически не связаны с кузовом. Для их коммутации с магнитолой рекомендуют кабели RG-213 либо РК 50-7-11 наружным диаметром в пределах 10,5 мм. Длина кабеля определена 360-390 см. Изменение длины в любую сторону от этого показателя приводит к потере возможности качественной настройки аппаратуры.
Антенна для автомагнитолы своими руками
Нередко штатная антенна по какой-то причине не устраивает владельца автомобиля, побуждая его к самостоятельному конструированию приемного устройства. «Рецептов», как сделать антенну в домашних условиях из подручных материалов, предостаточно. Многим автолюбителям импонируют укороченные антенные устройства, допускающие заезды в низкие гаражи без обязательного откручивания штыря антенны. Чтобы изготовить имитирующую модный сейчас «плавник акулы» антенну для автомагнитолы своими руками, нет нужды подбирать специальные антенные материалы и дополнительные радиодетали. Можно обойтись подручными материалами.
Материалы и инструмент для самодельной АПРА
Для сборки антенны своими руками домашнему умельцу понадобятся следующие материалы и инструменты:
Процесс изготовления
Процесс изготовления АПРА состоит из следующих этапов:
На рис. ниже показан полуфабрикат изделия после намотки и фиксации гайками.
Важно! Приготовленный полуфабрикат изделия необходимо примерить по месту установки и проверить работоспособность в качестве приемной антенны.
Самодельные автомобильные TV и GPS антенны
Для изготовления самодельной телевизионной антенны доморощенные Кулибины используют:
Собранная антенна принимает сигналы в МВ и ДМВ диапазонах.
Для изготовления GPS антенны умельцы советуют применить медную проволоку сечением 2,5 мм2, которую при помощи плоскогубцев гнут для формирования нужной конфигурации. На рис. ниже приведен чертеж самодельного устройства, которое после изготовления прикрепляется к GPS-приемнику.
Антенные системы являются неотъемлемым атрибутом аппаратуры радиосвязи в автомобиле, обеспечивая не только надежную связь водителя с внешним миром, но и создавая довольно комфортные условия времяпровождения во время езды или остановок при прослушивании радиопередач или просмотра телефильмов.
Видео
Автомобильная антенна своими руками
Автомобильные антенны сегодня расходятся предназначением. В боевых условиях ловят связь, в мирных – каналы вещания, навигационную информацию. Автомобильная антенна представляет собой четвертьволновый вибратор, дополненный согласующими устройствами. Сигнальная линия, землей послужит корпус автомобиля. За счет двух этих составляющих становится возможен прием сигнала. Ввиду простоты конструкции изготавливают автомобильную антенну своими руками. Определите вначале назначение устройства, диапазон волн, тип модуляции. Три основные составляющие, закладываемые конструкцией.
Разновидности автомобильных антенн
Упоминали разновидности автомобильных антенн, приведем избыточную классификацию:
Схема подключения автомобильной антенны под заднее крыло
Наверняка опытный автолюбитель сможет добавить пару-тройку признаков, ограничимся указанной классификацией. FM-антенны умещаются внутри салона. Любители изготавливают аксессуары собственноручно, используя отрезки кабеля волновым сопротивлением 50 Ом. Оплетка электрически объединяется с корпусом авто (массой). Опасайтесь словить молнию, проезжая полем. Гроза выбирает максимально близкую небу точку.
Величина автомобильной антенны зависит от диапазона. Связные (рации частоты 27 МГц) большого размера. Мощные разновидности достигают длины 2-х метров (ставят на грузовики), по науке следовало бы изготовить выше на 50 см. Для согласования отличий между действительным размером, четвертью длины волны «удлиняющая» катушка в основании. Для использования установка автомобильной антенны для связи ведется вертикально. Обусловлено типом поляризации. Связная антенна может наклоняться посредством барашка, рычага, чтобы не сломать, проезжая лесом, преодолевая пролеты низкого моста. Связными антеннами пользуются по большей части водители крупногабаритных фур. Допускается оснащение джипов, гражданских авто, временами вид получится неказистый.
Примечание. Заводские антенны настраиваются на длину волны. Укорачивается ус, снабженный на конце защитным колпачком. Операция проводится согласно инструкции. Руководство включает график рекомендуемых размеров. Нарушение вызывает падение чувствительности приема.
Цифровая автомобильная антенна приема ТВ выглядит подобно милицейской мигалке, выполнена в другом цветовом решении. Устройстве лишено излишних наворотов, принимает частоту сотни МГц. Первый мультиплекс Москвы облюбовал 559 МГц. Цифровая автомобильная антенна на магните размещается наверху (крыша), провод проходит над дверцей без доработок. Сигнал горизонтальной поляризации, задача устройства принимать произвольный азимут.
Антенны радиовещания редко прихвастнут большим размером, поскольку длина волны повыше, габариты поболее. Небольшой высоты штыри, наподобие украшающих переносные рации. Остерегайтесь случайно купить антенну для автомагнитолы, предназначенную изготовителями украсить телевизионный приемник. Боясь ошибиться, читайте в магазине технические характеристики:
Иногда дилеры забывают указать возможности антенны. Приведен диапазон 400 – 530 МГц, упомянуто, “доступна опция приема сигналов GPS”. Остается догадываться, что умеет экземпляр, первый московский мультиплекс проходит мимо. Частоты выше 400 МГц использованы портативными рациями, ведомственной связью МВД.
Осталось обратить внимание на разъем. Совпадает с подавляющим большинством устройств, для которых предназначен, выверить вопрос совместимости будет нелишним. Говорят, внешняя автомобильная антенна лучше ловит, вопрос касается преимущественно городского приема. Мчась трассой, стекла типичной легковушки не создадут серьезных препятствий прохождению электромагнитного излучения. Внутрисалонные автомобильные антенны монтажом попроще. Аксессуары стоят ниже наружных, отсюда худшее качество.
Магазине предоставит всяческие гибридные модели, включая варианта а-ля Все в одном. Можно переключать прием с городского на шоссейный. Отличается чувствительностью, особенностями подавления помех. Загородная дальность приема увеличивается, составляя 80 км. Продают своеобразные тандемы. Выложена пара видом похожих штырей, один из которых ловит телевещание, другой – радио, связь. Использование прелестей набора, требует приобретения соответствующего приемного оборудования.
Создание автомобильной антенны своими руками
Сложность единственная: корпус авто непрерывно движется. Традиционные наземные бытовые антенны в этом случае будут образовывать мертвые зоны приема. Возникнут продолжительные промежутки времени при маневрировании, когда прием отсутствует. Касается горизонтальной поляризации, не вертикальной! В последнем случае антенне безразличен азимут поступления сигнала. Мачта стоит вертикально! Это обсуждали обыкновенные рамочные биквадратные антенны, четвертьволновые вертикальные вибраторы. Посмотрим, что еще природе полезного.
Зануление оплетки посредством массы
Как сделать автомобильную антенну своими руками, чтобы:
Четвертьволновый вибратор подходит названному случаю плохо. Сложен в изготовлении, снабжен сравнительно большими размерами (см. выше), сложно крепится, мешает езде. Вот придумка шоферов автомобилей ВАЗ 2106 (опытный радиолюбитель переделает концепцию, абстрагируясь от марки машины).
Используется рамочная конструкция, прокладываемая под уплотнителем заднего стекла авто. Чуть заужена кверху, немного иных размеров, нежели требуются частотой 27 МГц, в центре расположился конденсатор, которым выполняется настройка автомобильной антенны в резонанс на нужном канале. Обратите внимание, приемных частот две:
Верхний резонанс приходится на нижний диапазон вещания радио. Схема автомобильной антенны проста:
Спиральный участок снижает общую длину антенны
Подключение автомобильной антенны идет через разъем, используемый связным оборудованием. Длина кабеля небольшая, точнее – следует взять поменьше. Поскольку антенна пассивная, в тракте до приемника сигнал будет сильно затухать. Если реально связное оборудование поставить у заднего стекла, так стоит сделать.
Преимущества самодельной рамочной автомобильной антенны
Смотрите преимущество. Едва ли наша антенна для авто своими руками будет отличаться слишком большой дальностью действия, выказывать чудеса приема, но конкурентоспособна некоторым заводским моделям, монтируемым на крышу, имеют высоту большую, нежели легковая машина. Плюс в лесу, городу не помешает. К тому же отпадает надобность мотать согласующее устройство. Это непросто, помимо точной выдержки количества, шага витков необходимо будет найти нужную толщину провода. Конструкцию придется герметизировать, мероприятие потребует покупки ряда дополнительных материалов.
Поймет смысл единожды державший руками рацию. Антенна покрыта плотным герметиком, приборы позволят вещать в лучшем случае на пару километров. Если местность не пересеченная. В нашем случае достигаются простота монтажа, легкость конструирования, доступность для рядового пользователя.
Конденсатор необходим: контур укороченный. По утверждениям автора идеи, коэффициент составляет 0,3. Серединными шлейфами выполняется электрическое удлинение рамки до нужного размера, конденсатор гасит реактивное сопротивление для согласования с кабелем РК – 50 и позволит настроить систему в резонанс. Автор утверждает, что антенна широкополосна. В большинстве случаев можно выполнить монтаж на заднее стекло любого авто без серьезных изменений в конструкции. Настройка ведется по минимуму коэффициента стоячей волны.
В некоторых случаях купить антенну для автомобиля и установить выйдет дороже, сложнее и обеспечит меньшим качеством приема. В приведенной же конструкции нет ничего трудного, и на досуге аксессуар может попробовать в деле каждый автолюбитель. Мачта под два метра не подойдет легковой машине, больше уместна на танке! Которые, как известно, грязи не боятся.