Антенна GP на 2.3 ГГц, 4 противовеса [GP Antenna 2.3 GHz, 4 counterposes]

 Антенна Groun Plane на 2.3 ГГц c четыремя противовесами создается достаточно легко прямо на "маме" разъеме SMA. Отмеряем 1/4 волны на нужную частоту = 0.033 м. Отрезаем 5 кусочков медной проволоки 0.7-1 мм диаметром. Запаиваем на колечко от китайского тумблера 4 противовеса, а на центральный контакт SMA-разъема последний кусочек. Диаграмма такой антенны должна быть круговой, а поляризация - вертикальной.

(антенна GP на фоне платы для  RHCP QFA Антенны на 1.6 ГГц)

Подключаем к анализатору R&S ZNB-20 и смотрим, требуется ли подстройка.

Уже видно, что попали почти на 200 МГц ниже желаемой частоты. Полоса по уровню КСВ 2 около 200 МГц. Минимальный КСВ чуть больше 1.4. Попробуем увеличить активное входное сопротивление антенны, отогнув противовесы в сторону коаксиального кабеля.

Полоса по КСВ 2 расширилась до 300 МГц, а минимальный КСВ около 1.16!

Теперь укорачиваем штырь и противовесы примерно на 2 мм.

Здесь противовесы снова образуют перпендикулярную плоскость относительно штыря.

Центральная частота уже в районе 2.245 МГц (что можно считать подходящим и попадающим в рабочую полосу (около 200 МГц). Осталось улучшить согласование, снова отгибаем противовесы:

Итак имеем по КСВ 2 перекрытие от 2.09 ГГц до 2.376 ГГц, полоса 286 МГц, центральная частота 2.245 МГц с КСВ чуть более 1.2. Можно еще укоротить размеры антенны на 1 мм, чтобы точнее подойти к частоте 2.3 ГГц, но мне это не требуется и я оставляю её такой.

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

для связи позывной + @ + mail.ru

Квадрифилярная антенна на 1.6 ГГц [QFA Antenna KIT 1.6 GHz AliExpress]

 Рассмотрим квадрифилярную антенну на 1.6 ГГц из набора самостоятельной сборки AliExpress.

Цена с доставкой на 2022: 383,64 ₽ https://aliexpress.ru/item/1005004133331332.html

Особенности:

1. Нет чертежа сборки или хотя бы методики по выбору длины спиралей.

Зачем он нужен? - В QFA может использоваться 0.5, 1, 1.5 витковые варианты, более оптимальный одновитковый, обеспечивает в несколько дБ отношение F/B). Рабочая частота зависит от диаметра витка, от шага спирали - форма ДНА.

2. Материал для антенны - магнитная сталь. Это не очень хорошо с точки зрения потерь, и совсем плохо с точки зрения пайки в домашних условиях.

3. Приложенная картинка с КСВ антенны - вообще показывает оптимум около 1.4 ГГц, т.е. продавцы сами не попали в свой 1.6 ГГц.

В теории антенна выглядит следующим образом:

Ее 3D диаграмма направленности:

Плоская диагармма направленности для нескольких срезов по углу Фи и поляризаций левого и правого вращения показана ниже:

Паразитная поляризация (в модели правого вращения) слабее основной (левого вращения) на 10 дБ. Отношение F/B вдоль оси по основной поляризации вышло всего 1 дБ. 

Я собрал две антенны, используя условные длины 156 мм (сталь) и 120 мм (медь). Все петли равного размера. С медной проволокой на синей плате (120 мм на отрезок, условный диаметр 57 мм), и стальной проволокой на зеленой плате (156 мм на отрезок, условный диаметр 82 мм).

Сталь даже магнитится:

Проверим оптимум КСВ на VNA Agilent Technologies N5230A.

Медь 120 мм:

Два минимума КСВ. По уровню 2. 1.152-1.424 ГГц и 2.288-2.639 ГГц. Считаем основным первый минимум. F_центр=1.288 ГГц (Основной - приближенный в части ДНА к расчетной модели). 

Сталь 156 мм:

ПО КСВ 2 первый минимум 977 МГц - 1.126 ГГц, второй минимум 2.06-2.166 ГГц. F_центр=1.051 ГГц

На закуску разместим антенны носами друг к другу и посмотрим прохождение S21:

Расстояние между антеннами около 30 см. В районе 1.2 ГГц - максимум прохождения -20 дБ.

Итог: Стальная антенна захватывает диапазон ADS-B (1090 МГц), маленькая попадает в S-band своим вторым минимумом, что вряд ли можно считать рабочей частотой антенны. Исходя из размеров и измерений можно предположить длины прутков для  L-Band и S-Band (1600 и 2280 МГц): L-Band от 96.6 до 102.47 мм, S-Band от 67.7 до 72 мм. Или, совсем грубо: 100 мм и 70 мм.

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

для связи позывной + @ + mail.ru

Антенна Патч - Решетка 5 ГГц [5 GHz Patch array antenna]

 Образец антенны на 5 ГГц попал мне в руки. Это массив из патчей, всего 16 штук. Внешний вид:

Связь размеров патча с длиной волны:

Подходит под описание:

WiFi-антенна АX-5520P предназначена для использования в комплекте с оборудованием беспроводных систем передачи данных стандарта IEEE 802.11а/n/ac (частота 5 ГГц).

Эта модель имеет секторную диаграмму направленности и идеально подходит для организации связи «точка-точка» и «точка-многоточка». Тип антенны — синфазная полосковая решетка. Металлические излучатели защищены от осадков пластиковым кожухом.

Рекомендуется к применению при реализации линков средней протяженности. Для подключения к оборудованию необходимо купить кабельную сборку с разъемом N-типа.

Антенна AX-5520P от завода Антэкс может заменить аналогичные модели именитых брендов, например, TP-Link TL-ANT5823B. AX-5520P имеет практически аналогичный коэффициент усиления, но в три раза меньшую цену.

Характеристики
Рабочий диапазон частот, МГц	5100-5900
Усиление, dBi	20
Уровень боковых лепестков, не более	-14dB
Входное сопротивление, Ом	50
Ширина ДН в Е-плоскости, град	15
КСВ в рабочем диапазоне частот, не более	1,8
Допустимая мощность, Вт	50
Уровень кроссполяризации, не более	-30dB
Поляризация	вертикальная
Масса с креплением, г	900
Крепление	мачта диаметром 20-52мм
Габаритные размеры, м	0,2х0,2х0,04
Допустимая скорость ветра, м/сек	45
Разъем	N-female
Материал антенны	сталь, медь, FR4
Материал кожуха антенны	АБС с защитой от ультрафиолета
Материал крепления	сталь
Защитное покрытие	порошковая полимерная краска

Источник описания: https://gsm-repiteri.ru/prodazha/antenni_wifi/wifi-ax-5520p

А что с характеристиками? Смотрим на R&S ZNB-20

От 1 до 8 ГГц:

И область 4-6 ГГц:

Основная рабочая область по КСВ менее 2 от 4.7 до 4.9 ГГц. Минимум КСВ 1.38 на 4.86 ГГц

Тест на поляризацию с использовании антенны Харченко. Исследуемая антенна расположена стандартно: первыми отводами от N-разъема вертикально. 

Харченко "бесконечность" (Вертикальная поляризация):

Харченко "восьмерка" (Горизонтальная поляризация): 

В среднем, сигнал больше при положении Харченко "бесконечность", вертикальная поляризация патч-массив-антенны на 5 ГГц подтверждена.

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

для связи позывной + @ + mail.ru

Антенна AliExpress на 2.1-2.7 ГГц [Wi-Fi PCB Antenna]

 

Антенна AliExpress на 2.1-2.7 ГГц. Двухполюсная антенна 2100-2700MH 2.1dB 10W Bluetooth WiFi LTe 293 р. с доставкой в 2023 году.

Внешний вид:

Приведу измерение ее КСВ на R&S ZNB-20.

Полоса 1-3 ГГц

Полоса 1 МГц - 11 ГГц

Итог: Может работать в зоне GPS (L-Band), Wi-FI (S-band), и даже 10 ГГц (Ku-band)

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

для связи позывной + @ + mail.ru

Сенсорный телеграфный ключ для прямого входа [Capacitive CW Touch Key M0UKD + YACK - morse memory keyer]

Благодаря радиолюбителю Сергею R2ALA у меня в руках оказалась очередная самоделка, которая вылилась в некоторое радио расследование. 

Сенсорные уголки, коннектор 3.5, тумблер включения. После запуска, прикасаюсь к панелям и слышу точки и тире. А что внутри?

Сразу два KIT! 

1) https://m0ukd.com/homebrew/capacitive-cw-touch-key-circuits/

Сенсорный телеграфный ключ. Его схема:

Выпускался M0UKD (сейчас нет в продаже), цена собранной платы 17 фунтов, не собранной 14 и только печатки -  8 фунтов.

Микросхема AT42QT1011 реагирует на контакт человека с пластиной и изменяет свой выходнйо уровень на пине 1 с 0 на 1, открывая n-канальные транзисторы IRFML8244, таким образом устанавливая низкий логический уровень на выходе Dit/"Tip"/Точка или Dash/"Ring"/Тире, смотря какую пластину вы нажали. По логике, далее вы можете уже подключать данное устройство к современному трансиверу, имеющее в себе электронный ключ. От двух батареек АА такая плата проработает около 3000 часов! 

Потребляемые токи и сопротивление открытого перехода в зависимости от напряжения питания показаны в таблице:

Voltage	Current (µA)	MOSFET on resistance (Ω)
1.8v	550 µA	100Ω
2.0v	604 µA	30Ω
2.5v	760 µA	0.6Ω
3.0v	922 µA	0.07Ω
3.5v	1140 µA	0.05Ω
4.0v	1370 µA	0.03Ω
4.5v	1632 µA	0.02Ω
5.0v	2000 µA	0.02Ω
5.5v	2260 µA	0.02Ω

0.07 Ом должно вполне хватать, чтобы логический ноль оставался логическим нулём для электронного ключа.

2) https://hamshop.cz/kits-c4/ и описание https://blog.ok1cdj.com/2013/05/yack-telegrafni-klic.html

YACK - отдельный электронный ключ на базе микроконтроллера Attiny45. 

В данной схеме сигналы о точках и тире поступают на цифровые входы 2 и 3. Входы подтянуты напряжением питания через резисторы в 1 КОм. Цифровые выход 6 - для спикера, вход 7 - кнопка запуска автопроигрывания и функций. Питание подключается +8, -4 пины, от 3 до 5 В.

Управляющих выход - 5. Через резистор R3 подает положительный потенциал для открытия транзистора BC547, таким образом формируя логический ноль, в случае поступления на выход точки или тире.

В продаже имеется как KIT 7.34 €, так и собранная плата 9.66 €. Прошитый МК можно взять отдельно за 3.86 €. 

Приведу вольный перевод с блога OK1CDJ.

Этот ключ построен на ATtiny45 и основан на проекте YACK с открытым исходным кодом , написанном на C. Две памяти (?)

После подачи питания ключ находится в режиме IAMBIC B, а скорость составляет 12 слов в минуту. Частота звукового генератора - 800 Гц.

Изменение скорости:

Изменение скорости осуществляется одновременным удерживанием командной клавиши и клавишей точка/тире. Точки - замедление, тире- ускорение. При изменении скорости клавиша не управляет выходном электронного ключа. Изменения можно услышать только при прослушивании.

Командный режим

Кратковременным нажатием командной кнопки попадаем в командный режим. Ключ ответит знаком вопроса. Еще одним коротким нажатием выходим из командного режима. При вводе команд все слышно только из подслушивания (?)

Список команд выглядит следующим образом:

V - Версия

Ключ сообщит версию программного обеспечения.

P - шаг, шаг

Позволяет регулировать высоту прослушивания. Подгоняем с помощью ловушки. Если в течение 5 секунд ничего не происходит, клавиша ответит «ОК» и вернется в командный режим.

Р - сброс

Все настройки вернутся к состоянию по умолчанию.

U - режим отладки

Блокируется постоянно на 20 секунд или до тех пор, пока ловушка не будет нажата.

А - ЯМБ А

Включает режим IAMBIC A, и клавиша отвечает «A OK».

Б - ЯМБ Б

Включает режим IAMBIC AB и клавиша отвечает "B OK".

L - Ультиматик

Устанавливает режим ключа ULTIMATIC. 

D - режим приоритета DAH. Приоритет запятой, запятая отправляется при нажатии обоих манипуляторов.

Имитирует устаревший ключевой режим.

X - реверсивный весло 

Щелкая подрулевыми лепестками, ключ отвечает "ОК".

S - включить прослушивание

Включает или выключает прослушивание. Подслушивание всегда включено в командном режиме. Ключ ответит «ОК».

K - выключение, включение выхода манипуляции

Включает или выключает вывод ключа, ключ ответит «ОК». В командном режиме манипуляция отключена.

I - настройка выхода манипуляции

Устанавливает вывод манипуляции на 1 или 0 при манипуляции. Это зависит от подключения выхода манипуляции. В нашей проводке поставил единицу.

W - возвращает текущую скорость в WPM

1 и 2 - память записи 1 или 2

ключ ответит "1" или "2" и тогда можно будет загрузить до 100 символов. Через 5 секунд бездействия сообщение воспроизводится и сохраняется в EEPROM. Если вы ничего не загружаете, исходный контент удаляется.

E и T - воспроизведет память 1 или 2

Н - автоматический маяк

Клавиша отвечает "N" и цифрой от 0 до 9999. Через 5 секунд клавиша отвечает цифрой и "ОК". После возврата в режим манипуляции с заданным интервалом проигрывается память №2. Все хранится в EEPROM и ключ запоминает настройки после включения.

Интервал 0 останавливает маяк.

0 - блокировка конфигурации

Команда блокирует текущую конфигурацию, кроме изменения скорости, тона.

С - обучение бренду

Ключ генерирует метки (только для целей прослушивания), и пользователь должен повторить его. Если знак повторяется правильно, за ним следует буква «R» и еще один знак. Если в отметке ошибка, то снова 8 точек и отметка. Если в течение 10 секунд ничего не происходит, ключ вернется в командный режим.

(перевод машинный, надо разбираться)

Итак, мой набор выглядит так:

YACK - заводская плата, Capacitive CW Touch Key - похоже на ЛУТ. Также я заметил дополнительный транзистор STC945 (NPN) тип.

Подключено начальное смещение через делитель 10 КОм. Думал предположить, что ключ не полностью открывается закрывается, и конструктор решил добавить еще один каскад.

Попробовал работать с ключом, выход каскада STC945 устойчиво дает высокий уровень (нет нажатия). Отпаял лишний каскад, проверил, что происходит на выходе BC547. А там все с точностью до наоборот. Когда питание с ключа снято - "высокий уровень", когда питание на схему подано "низкий уровень", когда поступают точки или тире, уровень переходит в "высокий уровень". Такая же картина на управляющем пине 5. - дает низкий уровень (нажатие), когда  точки или тире не поступают на входы платы (логическими нулями).  Похоже на ошибку в коде прощивке, которую и пытался исправить R2ALA установив, дополнительный инвертирующий каскад. В конечном итоге весь этот огород нужен, если

а) Нет механического ямбик-ключа, тогда его вполне заменяет такой сенсорный ключ;

б) Когда у устройства нет встроенного электронного ключа, и нужен какой-то внешний (например простейший трансивер Пикси, или любой другой самодельный телеграфный передатчик).

Обычно на всех мало-мальски  ходовых трансиверах есть встроенный электронный ключ, поэтому платы сенсорного ключа будет вполне достаточно. Электронный ключ YACK вынимаю из корпуса, и зачем там инверсия?!

Также я заметил, что памяти в ключе почти нет. Если быстро попытаться предать *** ключ отработает лишь * *. 

условно говоря у меня в ключе память на ползнака. т.е. быстро .-  он отрабатывает, а .. или -- уже нет. Букву .-.   может а ..-. уже нет если я быстро передавать.

У M0UKD подсмотрел интересную идею:

Использовать мама 3.5" разъем, вместо пайки провода с штекером 3.5. Хорошие штекеры 3.5 под пайку сейчас дефицит, а готовые сборки 3.5-3.5 папа-папа - сколько угодно есть! =)

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

для связи позывной + @ + mail.ru

Широкополосный трансформатор и LW [HF Broadband Transformer and LW]

 Иногда, становится надоедливым постоянно крутить ручку СУ, при переходе с диапазона на диапазон, особенно если тюнер находится на удалении от трансивера. Для решения этой проблемы были придуманы автоматы - ATU, тюнеры, умеющие настраивать себя по минимуму КСВ. Еще одно решение - выполнять трансформацию сопротивлений, антенну луч - то предполагаем высокоомную! Перефразирую немного Игоря DL2KQ:
Питание луча 41 м через повышающий широкополосный трансформатор известно давно.
На повышающем конце получается (1к9) 450 Ом, (1к16) 800 Ом, (1к49) 2450 Ом, (1к64) 3200 Ом,
а относительно этого сопротивления импедансы от 400 до 1800 Ом дают КСВ <2. (усредненно по диапазоном).
Противовес может быть единственным и довольно плохим, коротким в несколько метров, нерезонансным и даже просто в виде заземления на арматуру дома.
На фоне килоома полезного входного сопротивления даже сотня ом плохого противовеса не сильно снизит КПД.
Минус такой антенны в том, что очень трудно сделать широкополосный трансформатор 50 Ом - 800 Ом с хорошей полосой. У ШПТ, к сожалению, чем больше коэффициент трансформации, тем уже полоса.
Реально при 100 ваттах, хорошем сердечнике и луче 41 м можно получить КСВ в кабеле меньше 3 на всех диапазонах от 80 до 10 м, включая WARC.
Какие варианты ШПТ предлагает нам глобальная паутина? Отмечу, что именно интернет, а не книги умные 😏

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотке трансформатора = отношению витков первичной и вторичной обмотки трансформатора.

Отношение сопротивлений первичной и вторичной обмотки трансформатора = отношению квадратов витков первичной и вторичной обмотки трансформатора.

k = U1/U2 = N1/N2;  

R1/R2 = N1^2/N2^2 = k^2;

R1 = R2*k^2;

здесь R2 = 50 Ом (наш коаксиал)

Картинка 1

Обмотка TRX 9 витков, обмотка LW 27 витков. Коэффициент трансформации 27/9 = 3  для работы с лучом  450 Ом. 

Картинка 2

Обмотка TRX 10 витков, обмотка LW 30 витков. Коэффициент трансформации 30/10 = 3 для работы с лучом 450 Ом. 

Картинка 3

Здесь уже посерьезнее, есть упоминание разных материалов сердечника магнитопровода для НЧ и ВЧ диапазонов. Обмотка TRX 2 витка, обмотка LW 16 витков. Коэффициент трансформации 16/2 = 8 для работы с лучом 3200 Ом.  Показан корректирующий конденсатор в 100 пФ, метод его подбора не ясен. 

Эквивалентная схема подключения антенны и трансивера:

Теоретически, мой луч может иметь на диапазонах 80М и 40М (под 1000 и под 2000 Ом соответственно)

Итак, по последнему рисунку два экземпляра готовы: 

Красное колечко из тюнера KIT AliExpress (Т106-2)

Черное колечко - какое-то из СССР загашников (кольцо, 38х24х7 мм, М2000НМ)

Давайте подключим образцы к лучу и посмотрим на графики КСВ

Красное колечко:

Черное колечко:

С такими кольцами, особо на КВ не поработаешь. Также я провел тест Холодный, Теплый, Горячий (ХТГ). Для черного кольца 3560 кГц, 100 Вт около 30 секунд. Для красного кольца 24490 кГц, 50 Вт около 30 секунд. Оба колечка горячие.

Идеи: Не хватает индуктивности у колец, попробовать перемотать трансформаторы, удвоив витки. 

2023.02.07 

Дополнение.

Перемотал красное колечко, удвоил витки. Таким образом 4 витка со стороны TRX и 32 витка со стороны LW. k=8, трансформация сопротивлений 50 к 3200 Ом.

Проверил по NanoVNA:

Результат лучше, чем был, КСВ уменьшился. Но этого всё ещё недостаточно для нормальной работы. 

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

для связи позывной + @ + mail.ru