Направленная антенна 5.8 ггц своими руками. Изготовление FPV-антенн в домашних условиях

Антенна 5/8 лямбда на 2 метра

А здесь краткий процесс изготовления, без КСВ или АЧХ метра настроить не выйдет, но обещал показать показал, ниже инструкция о том как сконструировать такую антенну.

Антенна такого же типа работает у rk9ugt, вот что он говорит о ней.

Диэлектрическая пластина.
Вибратор, 5/8 длины волны
Согласующая катушка
Металлическая пластина (луженая жесть)
Противовесы 1/4 длины
Шпилька, шайбы, гайки
Коаксиальный кабель

1- Любая изоляционная и стойкая к влаге пластина, размером ~ 80×250 мм.

На нее с помощью хомутов, винтов, проволоки и т. д крепится штырь 2 длина которого составляет 5/8 длины волны нужного диапазона (в нашем варианте 144 МГц), в зависимости от диаметра длина будет:

диаметр 4-5 мм биметалл – длина 1270 мм,
диаметр 10-14 мм алюминий – длина 1200 мм,

лучше взять с запасом – пригодится при настройке.

Далее мотаем катушку 3 на каркасе диаметром 15 -18 мм (в оригинале использовался маркер) – 9 витков провода, почти любого, голая медь, серебрянка и т.д. диаметром 1,5-2,5 мм (не критично). После намотки растягиваем катушку до длины 34-35 мм.

Верхний конец катушки паяем или через лепесток прикручиваем (в зависимости от используемых материалов) к штырю антенны 2, нижний к пластине 4 из луженой жести 25х35 мм, которая крепиться болтом 6, а лучше шпилькой к основной пластине 1.

Противовесы 5 делаем из биметалла или другой подходящей проволоки диаметром 4-6 мм. Длина чуть больше 1 метра (не забывайте про запас для настройки). Изгибаем их греческой буквой ОМЕГА с длинными усами. ОМЕГА должна быть посередине. Две получившиеся ОМЕГИ крепим к шпильке 6 с разных сторон с помощью гаек и разводим усы в разный стороны под углом 90 градусов.

Кабель 7 крепим к пластине 1 любым способом (продиваем в просверленные отверстия, привязываем проволокой или пропарафиненными нитками и т.д.) Оплетку паяем к пластине 4, а центральную жилу к 3 и 1/3 витка сверху катушки 3.

Берем бутылку, отрезаем дно, делаем отверстие в пробке и четыре отверстия или прорези снизу под противовесы и надеваем на штырь 2. Получилась “бутылочная” антенна.

Крепление антенны к мачте, я думаю, сможете сделать сами.

НАСТРОЙКА.
Лучше всего настраивать антенну с помощью АЧХ-метра (оптимально Х1-48), а не с помощью КСВ-метра, как делают многие.

Настройка заключается в том, чтобы путем изменения длины штыря и противовесв, и сжатия или растягивания витков катушки получить резонанс на нужной частоте. А путем перемещения точки подключения центральной жилы кабеля уже получить минимальный КСВ, к стати согласуется она на любое разумное сопротивление кабеля.

Дальность ~100км при 25Вт.

Спасибо за внимание.

Основными расходными деталями на гоночном квадрике являются пропеллеры и FPV-антенны. Если для первых удалось найти приемлемые варианты, то с антеннами не так все радужно. Любая антенна рано или поздно придет в негодность. Это неизбежно. Тут два варианта: либо закупать их пачками и держать всегда под рукой несколько антенн, либо научиться быстро и качественно их изготавливать без больших затрат. Второе, конечно, интереснее:)

Для начала нужно определиться с разъемами и кабелем. Посмотрите на разъем своего передатчика и сравните с картинкой, чтобы узнать его название:

С большой долей вероятности это будет RP-SMA Female. Значит для антенны потребуется разъем RP-SMA Male . Чтобы не плодить сущности, лучше всю аппаратуру перевести на один тип разъемов. Разъемы бывают под пайку и под обжим . Лучше выбирать под пайку, это надежнее. Большинство антенн изготавливают с использованием кабеля RG402 .

Есть еще один вариант - использовать готовые антенные удлинители RP-SMA-to-RP-SMA длиной 15см . Не надо возиться с пайкой разъемов и из одного удлинителя получаются две антенны.

Материалом для изготовления антенн является стальная проволока, покрытая медью, диаметром 0.8мм. Такую проволоку используют при сварке, так что найти ее можно в любом автосервисе. Антенны из такой проволоки получаются в меру прочные. Но лучше использовать медную проволоку диаметром от миллиметра. Из нее получаются более качественные антенны, но и более хрупкие.

Прежде чем изготавливать сами антенны, надо сделать простой кондуктор. Материалом для кондуктора может служить что угодно, лишь бы легко обрабатывалось и не боялось небольшого нагрева. Отлично подходит вспененный ПВХ. Но можно и распечатать на 3D-принтере. Сделаю кондуктор для четырех-лепестковой антенны.

Конечная конструкция должна получиться как на рисунке. Сначала я нарисовал и распечатал шаблон , затем зафиксировал рисунок на заготовке и вырезал детали ножом. В шаблоне есть заготовки для трех-, четырех- и пяти-лепестковой антенны.

Собрал кондуктор на суперклее. В центре разместил алюминиевый цилиндрик, который точно соответствует наружному диаметру оплетки кабеля. Это важно. Канавки под проволоку продавил кончиком шила.

Кроме кондуктора, потребуется еще один инструмент для создания ровных лепестков антенны. Это цилиндрик диаметром 17-19 миллиметров с отверстием рядом с краем.

На глаза попался картонный цилиндрик подходящего диаметра. Просверлил его и вставил поперек стальную трубочку диаметром 1.5мм. Это был обрезок стальной вязальной спицы. Затем залил внутрь цилиндрика термоклей с помощью паяльного фена и таким образом зафиксировал стальную трубочку.

Инструменты подготовлены. Теперь, собственно, сам процесс изготовления антенн. Сначала разрезал пополам антенные удлинители. Затем зачистил так, чтобы центральная жила кабеля торчала наружу на 2мм, а оплетка была свободна на 4-5мм.

Необходимо вычислить длину отрезка проволоки для одного лепестка. Это можно сделать по формуле:

Где F - частота в килогерцах, а L - длина отрезка антенны для одного лепестка в миллиметрах. Для частоты 5800кГц получается следующее:

307022/5800 = 52.93мм

Заготовка для лепестка делится на три условные части. Центральная часть длиной в половину длины заготовки, и загнутые концевые части длиной в четверть длины заготовки.
Четверть длины для частоты 5800кГц будет:

L/4 = 13.23мм

Но это значение рассчитывается без учета толщины используемой проволоки. Для примера нарисовал макет заготовки лепестка:

Чтобы более точно вычислить длину концевых частей, нужно вычесть радиус проволоки из четверти длины заготовки. Для проволоки диаметром 0.8мм будет так:

13.23 - 0.4 = 12.83мм

Вот на это значение и буду сгибать заготовки лепестков антенны.

Нарезать заготовки для лепестков удобнее всего кусачками, отмеряя длину штангенциркулем. С учетом того, что кусачки немного заминают место среза, я выставляю на штангенциркуле длину 53мм.

После откусывания заготовки, торец проволоки обрабатываю надфилем, чтобы было все ровно. Когда необходимое количество заготовок сделано, выставляю на штангенциркуле значение 12,83мм, насколько это возможно, и загибаю заготовки с обоих сторон с помощью небольших пассатижей.

В итоге получается приличная кучка будущих лепестков антенн, пока еще похожих на скрепки от степлера:)

Затем начинаю делать собственно лепестки. Для этого вставляю заготовку в отверстие цилиндрика и загибаю сначала с одной стороны, потом с другой.

В итоге, имею кучку готовых ровных лепестков и мозоль на большом пальце:)

Требуется залудить кончики готовых лепестков примерно на длину в 3мм. Нужно постараться, чтобы получился тонкий слой олова, который будет не сильно влиять на геометрию антенны во время сборки. После этого можно приступать к формированию антенны на кондукторе. Это, пожалуй, самое сложное и долгое. Необходимо добиться того, чтобы верхние кончики лепестков смыкались в одной точке, а нижние прилегали к цилиндрику в центре кондуктора.

Вся конструкция должна быть собрана без напряжения в металле лепестков, иначе позже, при монтаже на кабель, могут быть проблемы.

Чтобы спаять вместе верхние кончики будущей антенны, надо зафиксировать лепестки на кондукторе. Для фиксации использую обычные иголки. Вечер кропотливого труда и вот результат!

Все заготовки как на подбор! Осталось закрепить будущие антенны на кабеле. Если диаметр цилиндрика на кондукторе подобран правильно, то заготовка будет легко устанавливаться на кабель. Главное, чтобы заготовка надевалась на кабель без напряжения, иначе при пайке конструкция может рассыпаться на детали.

Здесь надо сделать небольшое лирическое отступление. На этом этапе нужно было подумать о защите лепестков, пока еще антенна не установлена на кабель. Изначально я планировал сделать защиту после окончательной сборки антенны, но потом придумал другой вариант, о чем расскажу ниже. Так что позже мне пришлось отпаивать разъем, чтобы установить защиту на лепестки.

Сначала паяльником немного фиксирую один нижний кончик лепестка к оплетке кабеля. Выравниваю конструкцию так, чтобы нижние части лепестков были перпендикулярны кабелю. Потом прихватываю еще один кончик, снова проверяю. И так до тех пор, пока не прихвачу все нижние кончики лепестков к оплетке кабеля. Затем аккуратно основательно припаиваю нижние кончики к оплетке. Но паяю так, чтобы не перегреть заготовку, иначе может распаяться центральная часть и заготовка развалится.

После того как с нижней частью закончено, пропаиваю центральную часть так, чтобы олово попало на центральную жилу кабеля. Если антенна собрана аккуратно, то все припаяется без проблем.

В общем, антенны готовы. Их уже можно использовать, но на гоночном квадрике проживут они недолго:) Каким-то образом надо защитить лепестки антенны от выламывания при авариях. Я перепробовал много различных вариантов защиты лепестков, но ни один мне не нравился. Несколько дней ходил в раздумьях, пока в голову не пришла простая идея. Если у вас есть ребенок, значит должна быть куча пластиковых яиц от киндер-сюрпризов:) Попробовал засунуть внутрь антенну - влезает с небольшим усилием. Отлично!

Оставалось придумать, как сделать донышко. Под рукой оказался небольшой кусок вспененного ПВХ толщиной 5мм, из которого делал кондуктор. Отличный материал! В меру плотный, в меру легкий, легко режется ножом. Похож на очень плотный пенопласт. Из такого рекламщики буквы вырезают. Циркулем разметил окружность диаметром 31мм, ножом вырезал и обработал шкуркой, зажав заготовку в дремель. Затем просверлил по центру отверстие диаметром 6.5мм.

Зачем такое большое отверстие? Дело в том, что я хотел сделать еще небольшой цилиндрик, который будет надеваться на кабель, чтобы кабель не сгибался у основания донышка.

Отличный цилиндрик длиной 12мм получился из трубки для систем обратного осмоса. Такие трубки можно в изобилии найти в магазинах, занимающихся фильтрацией воды. Мне повезло - обрезки трубок предоставил друг, который и работает в таком магазине :)

После установки на кабель донышка, нужно припаять на кабель заготовку антенны. Об этом говорил выше. Просто у меня порядок сборки получился немного нарушен:)

Надо вычислить на сколько придется укоротить пластиковое яйцо от киндер-сюрприза. Вставил внутрь до упора антенну с установленным донышком. Штангенциркулем измерил расстояние от донышка до края половинки яйца. У меня получилось 14.5мм. Выставил на штангенциркуле этот размер и, опираясь одной острой губкой о край яйца, второй губкой штангенциркуля процарапал линию, по которой отрезал верхнюю часть пластикового яйца с помощью острого ножа.

Получился отличный колпачок, который надевается на донышко с небольшим усилием.

Чтобы скрепить все детали защиты просто заливаю внутрь колпачка монтажную пену, вставляю антенну с донышком, стягиваю все скотчем и жду несколько часов, пока пена не высохнет. Пена полезет из всех щелей, но это и хорошо. Прочно соединит все детали вместе. Лишнее потом легко убрать.

На всякий случай еще обматываю по контуру парой слоев изоляционной ленты. Потом заменю ее на термоусадку для аккумуляторов шириной 63мм.

Такие самодельные антенны отлично работают на передачу сигнала. На прием лучше делать без всякой защиты и из медной проволоки. По дальности работы проблем не обнаружено. Антенны работают даже лучше, чем китайские грибки заводского изготовления. А стоимость таких антенн на порядок меньше. На этом все, удачных полетов!

Предлагаю еще раз обратиться к популярной конструкции, уточнить размеры и обратить внимание на особенности настройки. Существует несколько вариантов исполнения данной антенны. Несомненно, лучшим вариантом стала бы конструкция, замкнутая по постоянному току, то есть нижний конец удлиняющей катушки (см. рис.1) соединяется с противовесами и оплеткой кабеля, а центральная жила, естественно, подключается к отводу катушки.

Но, несмотря на лучшую конфигурацию (защита от статического электричества), я выбрал вариант, представленный на рисунке.

В данном случае число паек минимально, так как катушка выполняется без отвода. Соответственно, увеличивается механическая надежность всей конструкции, а кроме того, такой вариант исполнения легче технологически.

Исходные размеры:

Материалы и конструкция:

Излучатель L1 изготовлен из дюралевой трубки, в которую вставлена трубка L2 меньшего диаметра. В дальнейшем элемент L2 будет выполнять функцию подстроечного элемента. Общая длина вибратора (L1+L2) не должна превышать 1,35 м. При дальнейшем увеличении длины вибратора диаграмма направленности сильно изменяется. Излучение под низким углом к горизонту снижается, а излучение под большим углом растет, то есть все преимущество 5/8 - волновой антенны сводится на нет.

Излучатель L1 насаживается на отрезок стеклопластиковой трубки, на которой намотана удлиняющая катушка L удл. В разных изданиях предлагается различное число витков для этой катушки. В основном, это - результат опечаток как, например, в последнем переиздании К. Ротхаммеля. Но есть и просчеты, связанные с практикой. Пытаясь добиться наилучших параметров по КСВ, подбирается требуемое количество витков.

Однако при этом антенна остается полностью ненастроенной. Именно с этим я и встретился, когда стал изготавливать эту антенну по "уточненным размерам", предоставленным одним из моих знакомых.

Противовесы L3 (у меня их четыре) изготовлены из латунного прутка. В отличие от бронзы латунь не покрывается ужасным слоем оксида меди - она просто темнеет. Ну и, естественно, она паяется не в пример другим материалам. Диаметр прутка 4 мм, что достаточно тонковато для прочной конструкции.

Тем не менее, сильные порывы ветра такие противовесы выдержали и в бараний рог не скрутились. Противовесы устанавливаются под углом 110 градусов по отношению к излучателю. Ниже удлиняющей катушки, примерно на 7 мм, устанавливается диск из фольгированного стеклотекстолита, к которому и припаиваются противовесы.

Чтобы исключить попадание влаги в фидер, требуется не только хорошо загерметизировать точку запитки, но и подвести кабель из положения сверху вниз. Дело в том, что со временем влага все равно полезет внутрь. Чтобы перекрыть это естественное движение воды, надо подвести питание сверху, то есть организовать "горочку". Я сделал петлю диаметром 15 см, при этом не забыл загерметизировать не только точку питания, но и все пайки противовесов.

В качестве герметика применяю лучшее средство - пластилин. Предварительно покрываю все клеем БФ-2, просушиваю, затем пластилином замазываю основание с формой под конус для стока воды. Чтобы наш герметик не потек от солнца, покрываю его слоем того же клея, а, чтобы его не съели вороны (а это - главное), основание антенны закрыто горловиной от пластиковой бутылки. Необходимо так рассчитать конструкцию, чтобы исключить возможность приземления вороны для обеда на антенне.

Настройка:

Следует помнить, что, чем толще трубка вибратора, тем короче должен он быть. При этом сам вибратор должен иметь электрическую длину 5/8 лямбды. Некоторые изготавливают антенну вообще без удлиняющей катушки, просто откусывая длинный провод до получения требуемых параметров. Естественно, диаграмма при этом далека от теоретических возможностей антенны.

При настройке по КСВ получается странная картина. Через примерно равные промежутки частот КСВ имеет приемлемые параметры. Например, в моем случае через примерно каждые 2 МГц КСВ доходил до 1,5 (лучший результат) - 2 (худший результат). При этом полоса по КСВ=1,5 составляла максимум 200 КГц. Помню, как мой знакомый советовал при настройке подбирать длину кабеля. Этому совету я, естественно, не последовал. Но, именно, в кабеле была причина ложной настройки антенны.

При длине, где-то, более 20 метров кабель имел собственный резонанс (то есть 1/4 и 1/2 и т. д.) на частоте около 2 МГц. По КСВ метру я даже не смог понять примерный резонанс антенны, так как минимумы были везде. Вероятно, так было со многими: получив минимум КСВ на 145,500 МГц и, смирившись с КСВ = 2 по ЧМ участку думалось, что антенна настроена (или примерно настроена).

Воспользовавшись прибором MFJ (анализатор антенн), я начал с подбора числа витков катушки. Намотав ротхаммельские 11 витков, а затем "уточненные" 8, я увидел, что антенна имеет резонанс на десятки мегагерц ниже!!! Три витка и подбор длины вибратора (см. таблицу) сделали свое дело. КСВ приблизился к заветному значению 1,0. Реактивность нулевая или с минимальными значениями. Имея такой анализатор, я подобрал длину противовесов, постепенно их укорачивая. В моем варианте длина противовесов составила 495 мм.

Необходимо учитывать следующее обстоятельство. При увеличении длины вибратора полоса пропускания антенны увеличивается. В окончательном варианте полоса пропускания по уровню КСВ = 1,1 составила почти 4 МГц.

Данное конструктивное исполнение имеет только технологические преимущества. Предпочтение следует отдать, конечно же, катушке с отводом (статика полностью закорачивается, плюс другие небольшие преимущества);
Настройка антенны сложна по причине собственных резонансов кабеля. Для настройки требуется ГИР или другой анализатор, позволяющий настроить антенну в резонанс;
В случае настройки только с помощью КСВ-метра необходимо найти показания КСВ = 1-1,1 в широкой полосе частот. В противном случае ваша антенна имеет ложную настройку.

Всем 73! До встречи на УКВ!

Сергей Горбунов, (UA3TJC)

Паркфлаер предлагает клеверы фирм Boscam, ImmersionRC и что-то китайское с не подписанным авторством.
На антенны фирм Boscam и ImmersionRC мне кажется при их цене смотреть не стоит,особенно тогда когда средств и так не хватает.А совсем китайское брать не хочется. Поэтому я предлагаю изготовить их самостоятельно. Для этого нам понадобятся: ВЧ разъемы SMA или RP-SMA, в зависимости от того, что у вас стоит на передатчике и приемнике, кусок ВЧ кабеля, кусок проволоки от сварочного автомата или обычной медной 0.8-1 мм. Пример покажу на 3-х лепестковой антенне. 1. Распрямляем проволоку и нарезаем 3 одинаковых куска,
910MHz = 338мм
1280MHz = 240мм
2.4GHz = 125мм
5.8GHz = 53мм 2.Зачищяем кончики и лудим их.

3. Изгибаем их под 90 гр. с каждой стороны на расстоянии четверть длины волны от края
Четверть длины волны.
910MHz = 84мм
1280MHz = 60мм
2.4GHz = 31мм
5.8GHz = 13мм

4.Скругляем центральную часть получившейся буквы П.

5.Отрезаем кусок вч кабеля нужной длины,припаиваем к нему разъём. Счищаем 4-5 мм верхней изоляции,формируем из экрана 3 уса под 120 градусов друг к другу. Счищаем 3мм внутренней изоляции. И лудим всё это.

6.Припаиваем лепестки к усам под углом 45 гр. (Наклон лепестков должен быть одинаковый на обеих антеннах).

7. Припаиваем свободные стороны лепестков к центральной жиле.

8. Для прочности покрываем пайку термоклеем или эпоксидкой. По желанию можно покрасить,главное чтоб краска была без свинца.

4-х лепестковый клевер делается точно также, только формируем из экрана не 3 ,а 4 уса под 90 градусов друг к другу. Обычно 3-х лепестковый клевер ставится на передатчик,а 4-х лепестковый на приёмник.(4-х лепестковый имеет, можно сказать приплюснутую диаграмму направленности. Спасибо за внимание!