Ресиверы и Прошивки
Кв мачты своими руками. Как самому сделать высокую мачту для телевизионной антенны. Анкера для растяжек

Кв мачты своими руками. Как самому сделать высокую мачту для телевизионной антенны. Анкера для растяжек

В продаже на нашем рынке есть некоторое количество готовых моделей. Однако эти мачты стоят недешево. Да и выбор среди них ограничен. В основном выпускают или кронштейны небольшой высоты для установки спутниковой «тарелки» на фасаде или крыше, или высокие трехгранные мачты, больше подходящие для промышленного применения. А ведь многим владельцам загородных домов необходима более высокая мачта для размещения антенны, рассчитанной на сигнал эфирного телевидения. Также на подобной опоре можно разместить две-три «тарелки» одновременно (например, одну - для телевизионного сигнала, вторую - для Интернета). Кроме того, нередко мачту используют для установки Wi-Fi-приемника или выносной антенны, улучшающей прием 3G-сигнала (мобильного Интернета).

Поэтому мачту стоит делать самостоятельно или заказать ее изготовление в компании, занимающейся производством металлических изделий (будь то лестницы, решетки на окна, заборы и т. д.) Существует несколько методов изготовления, сборки и установки труб. Описанные ниже способы не являются единственно возможными. Главное - понимать, что просто замуровать в землю кусок прочной трубы или закрепить ее на фасаде здания недостаточно. Чтобы соорудить хорошую мачту, надо правильно ее собрать и выполнить все этапы работ в нужной последовательности. Ведь лучше качественно спланировать и учесть все мелочи заранее, чем переделывать или сооружать конструкцию заново в дальнейшем.

Выбор материала

Для стабильной работы техники необходимо качественное ее закрепление. Но если эфирное телевидение допускает определенный диапазон перемещения антенны, то спутниковой «тарелке» или Wi-Fi-приемнику важна миллиметровая точность настройки. Поэтому опору надо изготавливать из прочного и долговечного материала. В то же время он должен допускать легкость сборки и разборки конструкций.

Перечисленным выше требованиям в полной мере соответствуют металлические трубы. Их удобно использовать из-за хорошей жесткости на скручивание даже при большой длине изделий (хотя высокую мачту все равно нужно укрепить растяжками). А вот уголки для изготовления вытянутых участков мачты не подойдут, так как с последней характеристикой дела у них обстоят хуже. При этом вес уголков при равных геометрических параметрах будет больше, чем у труб. Да и цена выше. Из уголков лучше делать короткие опорные элементы, в частности кронштейны для закрепления на фасаде здания.

Металл для изготовления труб может быть разным. Отлично подойдут стальные трубы с толщиной стенки 3-4 мм. Второй вариант - алюминий. Прочность мачты из него будет ниже (но вполне достаточной), зато вес ощутимо меньше (что полезно с точки зрения удобства сборки и установки).

То же можно сказать о дюралевых (дюралюминиевых) трубах, которые производят из алюминия, легированного марганцем, медью и магнием. Во всех случаях требуется дополнительная защита труб от развития коррозии. Для этого их поверхность полируют и покрывают слоем краски или эмали. А вот древесина, пластик и стеклопластик - вещи заманчивые, но не подходящие. Мачты из таких материалов будут весить мало, но стоить много. И стойкость под воздействием механической и ветровой нагрузки вызывает вопросы.

Геометрические параметры

Следует заранее рассчитать, какая высота мачты потребуется. От этого зависит необходимое количество материала. Конечно, чем мачта выше, тем прием сигнала лучше. Но здесь важен разумный подход. Если дом находится в районе со сложным рельефом, а местная ретрансляционная станция − на расстоянии более 15 км, стоит вынести антенну на высоту в 10-12 м. В остальных случаях будет достаточно выдержать уровень в 5-10 м. Ставить для домашнего применения мачту длиной 15-20 м - бессмысленно. Выигрыш в качестве сигнала будет минимальным, а проблем с установкой и закреплением - намного больше.

Для сборки мачты нужно приобрести как минимум две (а лучше три) трубы разного диаметра (порядка 60-90 мм). Причем выбирать следует так, чтобы внешний диаметр каждого следующего участка совпадал с внутренним диаметром более толстой трубы. Тогда их можно будет вставить одну в другую.

А если высота мачты превышает 5 метров, то имеет смысл сразу приварить к ней ступеньки для удобства подъема антенны в рабочее положение.

Телевизионный или интернет-сигнал невысокого качества – довольно частая проблема для загородных домов. Чтобы решить ее, нужно смонтировать высокую мачту для установки антенны.

Почему антенные мачты приходится делать самостоятельно

В продаже на нашем рынке есть некоторое количество готовых моделей. Однако эти мачты стоят недешево. Да и выбор среди них ограничен. В основном выпускают или кронштейны небольшой высоты для установки спутниковой «тарелки» на фасаде или крыше, или высокие трехгранные мачты, больше подходящие для промышленного применения. А ведь многим владельцам загородных домов необходима более высокая мачта для размещения антенны, рассчитанной на сигнал эфирного телевидения. Также на подобной опоре можно разместить две-три «тарелки» одновременно (например, одну – для телевизионного сигнала, вторую – для Интернета). Кроме того, нередко мачту используют для установки Wi-Fi-приемника или выносной антенны, улучшающей прием 3G-сигнала (мобильного Интернета).

Поэтому мачту стоит делать самостоятельно или заказать ее изготовление в компании, занимающейся производством металлических изделий (будь то лестницы, решетки на окна, заборы и т. д.) Существует несколько методов изготовления, сборки и установки труб. Описанные ниже способы не являются единственно возможными. Главное – понимать, что просто замуровать в землю кусок прочной трубы или закрепить ее на фасаде здания недостаточно. Чтобы соорудить хорошую мачту, надо правильно ее собрать и выполнить все этапы работ в нужной последовательности . Ведь лучше качественно спланировать и учесть все мелочи заранее, чем переделывать или сооружать конструкцию заново в дальнейшем.

Выбор материала

Металл для изготовления труб может быть разным. Отлично подойдут стальные трубы с толщиной стенки 3-4 мм. Второй вариант – алюминий . Прочность мачты из него будет ниже (но вполне достаточной), зато вес ощутимо меньше (что полезно с точки зрения удобства сборки и установки). То же можно сказать о дюралевых (дюралюминиевых) трубах, которые производят из алюминия, легированного марганцем, медью и магнием. Во всех случаях требуется дополнительная защита труб от развития коррозии. Для этого их поверхность полируют и покрывают слоем краски или эмали. А вот древесина, пластик и стеклопластик – вещи заманчивые, но не подходящие. Мачты из таких материалов будут весить мало, но стоить много. И стойкость под воздействием механической и ветровой нагрузки вызывает вопросы.

Геометрические параметры

Следует заранее рассчитать, какая высота мачты потребуется. От этого зависит необходимое количество материала. Конечно, чем мачта выше, тем прием сигнала лучше. Но здесь важен разумный подход. Если дом находится в районе со сложным рельефом, а местная ретрансляционная станция − на расстоянии более 15 км, стоит вынести антенну на высоту в 10-12 м. В остальных случаях будет достаточно выдержать уровень в 5-10 м. Ставить для домашнего применения мачту длиной 15-20 м – бессмысленно. Выигрыш в качестве сигнала будет минимальным, а проблем с установкой и закреплением – намного больше.

У многих дачников существует такая проблема, как качественный прием телевизионных программ в загородном доме. Избалованные хорошим изображением на экране у себя в городе, выехав на дачу (где еще и телевизор не самой последней модели, наверняка), они страдают и от резкого сокращения количества принимаемых каналов телепрограмм, и от качества изображения.

Радикальным решением проблемы конечно, можно считать установку спутниковой тарелки. И количество каналов - около 200 (на иностранном языке), и качество отличное. Но спутниковое телевидение все же не заменяет наших обычных каналов и мы рассмотрим типовой вариант - установку мачты для телеантенны. Обычно мачты для антенны делают из высокой стройной корабельной сосны. Их высота может достигать 10-15 метров! Вначале я тоже хотел пойти по стандартному пути - использовать сосну. Но посоветовавшись с соседом, у которого именно такая мачта стоит, отказался от этой затеи. Во-первых, на такую мачту серьезную антенну типа \«волновой канал\» не поставишь. \«Ломающая\» нагрузка на мачту резко возрастает. Во-вторых, тонкая сосна очень гибка. И при сильном ветре если не ломается, то начинает раскачиваться довольно сильно. Что бы эти колебания не мешали приему, придется ставить широконаправленную (а следовательно, неэффективную антенну). За что боролись? И в третьих, как рекомендуют сами антенщики, мачта для антенны должна быть металлической и заземленной. В противном случае для ее эффективной работы потребуется устраивать искусственную \«землю\». А заодно металлическая мачта и молниеотводом послужит.

Взвесив все \«за\» и \«против\» я решил сделать металлическую мачту. Конструкция, разумеется не обсуждалась - разумеется по принципу телескопической. На выбор - два типа материала. Труба или прямоугольный профиль. Мачта из профиля отпала потому, что профиль при большой длине слаб на скручивание. К тому же он дороже и тяжелей.

Были куплены 5 труб длиной около 3-4 метров каждая, причем такие, у которых внутренний диаметр совпадал с внешним диаметром более тонкой трубы. Так, что бы их можно было вставить одну в другую. Была также приобретена телевизионная антенна \«волновой канал\» с усилителем в самой антенне. (Кстати сказать, антенны типа волновой канал являются одними из самых эффективных). Усилитель необходим для компенсации затухания сигнала в коаксиальном кабеле и вообще, усиления сигнала. Ведь спуск предполагался достаточно длинным, около 20 м. А до телецентра - вообще около 100 км.

Самая толстая труба (у меня 55 мм диаметром) была приобретена с \«хвостиком\» в 1,5 метра. От нее был отрезан кусок длиной около 2 метров (еще 2,5 м осталось на собственно мачту). В месте установки антенны роется шурф, как можно более узкий и глубокий. В шурф опускается кусок трубы и при помощи кувалды загоняется как можно более глубже в землю. При этом над землей должно остаться примерно сантиметров 50 торчащей трубы. Шурф заливается бетоном, которому дают несколько дней схватиться.

От трубы диаметром поменьше отрезается кусок длиной примерно 60-70 и вваривается в торчащую трубу так, что бы из нее торчал кусок трубы сантиметров 30-40. Зачем это надо? Дело в том, что эффективные телевизионные антенны имеют очень узкую диаграмму направленности - буквально несколько градусов. Поэтому изначально сориентировать их строго на передающую телевышку просто невозможно. И необходимо иметь возможность вращать телевизионную мачту в горизонтальной плоскости, что бы направить антенну строго на телевышку или ретранслятор. Кроме того, если есть несколько телецентров, то это дает возможность разворачивать антенну в ту или иную сторону.

Собирать собственно антенну можно двумя способами. Первый - антенну сваривают в горизонтальном положении. При этом более тонкую трубу вставляют сантиметров на 30 внутрь более толстой и проваривают по периметру торца более толстой трубы. Когда антенная мачта будет готова, на ее верх надежно устанавливают саму телевизионную антенну с подключенным кабелем необходимой длины. Кабель свободно крепят к мачте при помощи хомутов. Кабель не должен быть натянут. Необходимо оставить небольшую слабину - термокомпенсацию на зимний период. Иначе зимой он может лопнуть. Мачта высокая и пропускать кабель внутри трубы не рекомендуется. Закрепить внутри трубы вы его вряд ли сможете (разве что заранее спарить его с тросиком). Кабель достаточно тяжелый и если его вывесить, то рано или поздно он все равно оборвется под собственной тяжестью. Кроме того, выпускное отверстие - лишний концентратор напряжения. Если труба когда-нибудь и переломится, то будьте уверены - именно в этом месте. Поэтому рекомендую не рисковать, а пустить кабель по внешней стороне, каждые 50 см надежно прикрепив его специальными пластмассовыми хомутами. Стоят они копейки, не ломаются, не трескаются и служат вечно.

На необходимой высоте к мачте прикрепляют тонкий металлический тросик. И спуск антенны (фидер) прикрепляют к этому тросику. Что бы кабель не испытывал нагрузку на разрыв от собственного веса.

Самая сложная часть - это подъем и установка мачты. Собственно она сама не тяжелая, примерно килограммов 60 (я ее свободно поднимал). Но ввиду того, что она очень длинная и центр тяжести расположен примерно на 4-м метре высоты, одному ее поднять не представляется возможным. Мачта была поднята следующим образом. Была привязана длинная веревка в месте на 2 метра выше центра тяжести. Веревка переброшена через конек дома, который играл роль блока. После чего антенну быстро привели в вертикальное положение и насадили на поворотное устройство.

Второй способ сборки мачты исключает саму процедуру подъема антенны, а предусматривает ее сборку на месте. Но для этого требуется иметь возможность работать на высоте 3-4 м. И проводить там сварочные работы. При этом способе все трубы сначала нарезаются в размер, а затем вставляются одна в одну, образую как бы телескопическую антенну. Затем прикрепив к самой вершине мачты антенну выдвигают самое тонкое звено и приваривают его ко второму. По мере выдвижения крепят кабель к мачте. И так до тех пор, пока мачта не будет собрана полностью.

После подключения антенны и ее настройки (ориентации) я был приятно удивлен результатами работы. В районе Покрова (Владимирская область, ~ 100 км от Останкинской ТВ башни) отлично принимаются все 15 каналов эфирного вещания. Высота от уровня земли получилась чуть более 13 м. Кроме того, я на мачте закрепил 2-х метровый \«штырь\» для СВ-радиостанции (гражданский диапазон 28 Мгц). Мачта с антенной показали прекрасную аэродинамику. На следующий день после установки был сильнейший ветер, ок. 15 м/сек. Мачта практически не раскачивалась.

Да, собственно мачта обошлась дешевле 1000 рублей. Причем все трубы (кроме самой толстой) - оцинкованные.

Для начала, маленькая вводная, как некий итог проделанной работы. Итак, к реализации подобного проекта стоит приступать, если у вас в кармане есть лишние тысяч 50 , огромное желание иметь качественную радиосвязь , в основном при работе в прохождениях , Вы не боитесь косых взглядов окружающих вас людей или давно к ним привыкли (хи-хи), и у вас есть куча энтузиазма , которого некуда девать.

Если не испугались и дочитали до этого места, то скорее всего осилить такой проект вам по плечу. Когда я начинал эту эпопею, а продлилась она примерно 3 месяца, то я не имел представления о ни работе подобных антенн, ни о принципах установки антенно-мачтовых сооружений. Однако терпение, труд, опыт старших товарищей и метод тыка, порой, дают замечательные результаты.

Антенна

Конструкция подобной антенны была найдена в единственном источнике, на сайте производителя в штатах http://macoantennas.net/ , кроме упоминания подобных конструкций в рунете никаких материалов по подобным антеннам увы, нет. Возможно я плохо искал. К слову, на сайте производителя в разделе инструкций можно обнаружить чертежи со всеми размерами, правда, только в футах и дюймах (америка’c), но для энтузиаста это не помеха.

Перед постройкой любой антенны ее нужно промоделировать, чтобы иметь представление о том, чего ожидать от нее в будущем. Для расчетов любых типов антенн, я рекомендую использовать программу MMANA-Gal. Программа несколько неудобна в освоении и работе, но на выходе дает отличный результат, при повторении которого в реале будет очень близок к теории. Технологию работы с программой я описывать не буду, это уже сделал товарищ И. Гончаренко в своей книге «Компьютерное моделирование антенн», расскажу только о готовых результатах.
Вообще, создание антенны процесс творческий. Нельзя упираться в одну конструкцию и только над ней работать. Есть масса других интересных вариантов, которые можно получить изменив конструктив и поменяв размеры тех или иных элементов, что, однако, не отменяет принципов работы антенн.

Чтобы подробно не описывать мои метания, скажу только, что в силу тех или иных причин о которых я напишу в ходе повествования я пришел именно к 2х элементной конструкции гибрида Яги и Квадрата (с подачи Антона — 165 из Алма-Аты).

Расчеты.

Антенна состоит из вибратора в виде диполя с гамма-согласованием и рефлектора в виде квадрата из проволоки, определенного диаметра на определенном от вибратора расстоянии. В оригинальной конструкции вибраторов 2, для оперативного переключения вертикальной и горизонтальной поляризаций. Питание идет по двум кабелям. Вибраторы расположены крестообразно и взаимного влияния друг на друга не оказывают, а рефлектор получается общий. В моделировщике выглядит все это дело следующим образом. Длина вибраторов, примерно, 5 метров (фактически регулируется на месте), Расстояние между рефлектором и вибраторами примерно 1,4 метра. Периметр рефлектора 11,8 метра. Периметр рефлектора величина очень важная, от нее зависит поведение антенны, подавление заднего лепестка и усиление вперед.

Диаграммы направленности и КСВ для вертикальной поляризаций

Диаграммы направленности и КСВ для горизонтальной поляризаций

Лучший усилитель, это антенна. Как видно из расчетов, что в вертикальной, что в горизонтальной поляризации усиление антенны, примерено, 11idB, что на практике эквивалентно увеличению мощности передатчика, примерно, в 12 раз. Делаем вывод, что антенну повторить стоит.

Отлично, с размерами и габаритами определились, теперь нужно подумать о конструктиве. Исходя из того, что большинству радиолюбителей не доступен парк обрабатывающих станков, конструкция антенны разрабатывалась исходя из реалий рынка материалов и возможностей среднестатистического радиоюбителя. Забегая вперед, скажу, что с подобными материалами, которые достать в наше время довольно просто, подобную антенну и любую другую типа Яги или Квадрата в состоянии повторить любой!

Исходя из размеров, были закуплены алюминиевые трубы в магазине OBI.

Тубы алюминиевые. Основа антенны.
Диаметр (мм), толщина стенки (мм), длина (м), количество (шт).
40х1х2 – 2 (бум антенны)
25х1х2 – 5 (основа вибраторов и крестовины рефлектора, если удастся найти 22-23мм, то лучше взять их)
20х1х2 – 4 (элементы вибраторов)
18х1х1 – 8 (элементы вибраторов)

Гамма согласование.
12х1х1 — 1
8х1х0,5 — 2
На фото еще трубы 12х1х2, они к делу не относятся…

В списке, количество труб взято с запасом, поскольку вначале планировалось делать антенну трех-элементной, поэтому лишнее можно выкинуть, продать, сделать еще одну антенну и ее продать. По сути, тут материала на две 2х элементных антенны или на одну большую 4х или 3х элементную.
Далее готовим трубы следующим образом. Трубы диаметром 20мм, пилим пополам получаем куски по 1 метру. У 20мм труб с одной стороны делаем пропил с торца по диаметру на глубину, примерно 4 см шириной 3мм и в конце разреза сверлим отверстие навылет. Делается обычной ножовкой по металлу в 4 пропила, плюс одно сверление. Я делал без сверления, но теперь понимаю, что оно было бы очень кстати. Далее вставляем трубу 18 мм внутрь 20мм трубы и фиксируем автомобильным червячным хомутом. Вставлять нужно на глубину не менее 15см. Главная задача сделать так, чтобы одна труба внутри другой не вращалась и не болталась. Важно не перетянуть и не сорвать хомут. Должно получиться что-то типа этого.

В итоге, у нас должно получиться 4 собранных элемента для 2х элементной антенны и 8 для трех элементной (про 3 элемента пишу исходя из количества материала выше).

Аналогично поступаем с трубами 25 (22-23)мм, только, у них пропилы делаем с обоих концов и также сверлим навылет. Это будут основы вибраторов в которые будут вставляться элементы сделанные ранее. Далее собираем вибратор. Вставляем с обоих концов элементы и фиксируем силовым широким хомутом. Поскольку, у меня трубы основы диаметром 25 мм, то даже силовым хомутом зажать их не получалось, пришлось делать вкладыши из строительной стальной перфоленты толщиной по 1мм.

Далее приступаем к изготовлению гамма-согласования.
Оно представляет собой 2 трубки диаметров 12мм и 8мм вставленных одна в другую. Длина 12мм трубки примерно 30см, 8мм трубки 50см. На 8мм трубку одет изолятор из силиконового шланга. Таким образом, мы получаем переменную емкость тромбонного типа. Один конец 12мм трубки нагревается на газу или еще каким-нибудь способом и сплющивается. В получившейся плоскости сверлится отверстие диаметром 4мм. Это будет часть, крепящаяся к центральной жиле фидера.

Далее, в магазине строительных материалов покупаются монтажные пластины подходящего размера с подходящими отверстиями изгибаются буквой Г, в них крепятся элементы гамма согласования. Разъем для подключения фидера крепится на монтажной пластине и к центральному проводнику припаивается обжимная клемма типа «O». К этой клемме и привинчивается 12мм трубка, которую мы раньше сплющили и просверлили. Соединение нужно делать с шайбой гровера, дабы от тряски и вибрации ничего не раскрутилось. Для крепления «гаммы» к вибратору можно использовать сантехнические хомуты предназначенные для фиксации труб на стенах и потолках, убрав из них резиновый уплотнитель. Должно получиться что-то вроде того, что на фотографиях.

Узлы крепления вибратора, рефлектора и крестовины распорок квадрата будут крепиться к буму следующим образом. Используем для этого монтажную пластину, размером 185х40х2, хомут-стремянку от глушителя Оки (41.5мм), и трубные хомуты 21-25мм, для крепления труб отопления, они уже с приваренной гайкой и резинкой-изолятором. Собираем это вот так (на фотографиях пластины без сверления под хомут). Сверлим 2 дырки под хомут.

Далее, приступаем к изготовлению рефлектора и его крепления. Для крестовины рефлектора отлично подойдут китайские стеклопластиковые удочки длиной 4 метра, кои продаются в рыболовных магазинах по 300 рублей за штуку. Я взял удочки марки Clasiх Pro 300. Покупаем 4 удочки и удаляем верхнее, самое тонкое, колено. Для этого откручиваем пробку в нижней части удилища, откусываем верхнее кольцо и вытряхиваем самое тонкое колено. Остальное нам пригодится. Нижнюю часть удочки, там, где находится пробка, не позволяющая удочке рассыпаться спиливаем дремелем. Ножовкой лучше не пилить, поскольку есть шанс расколоть стеклопластик и удочку можно будет выкинуть и идти в магазин за новой. Отпиленный конец обматываем хорошей изолентой, чтобы распил не начал раскалываться.
Далее трубу 25мм и длиной 2 метра пилим пополам, и получаем 2 метровых куска. При помощи изоленты подгоняем размер удочки к внутреннему диаметру трубы и с двух концов засовываем удочки в трубу. Внутри их можно зафиксировать клеем, можно термоусадкой. Я предпочел использовать изоленту и зафиксировал сверху термоусадкой. Несмотря на некоторую кустарность конструкции, она очень надежна и не развалится. К тому-же нагрузки на нее почти никакой не будет.

Итак, после проведения всех операций у нас получился почти готовый комплект для сборки 2х – 3х – 4х элементной антенны, причем конфигурация может быть самой разнообразной. Такой набор элементов позволяет собирать антенны, Яги и Q-Yagi, 2,3,4 элемента.

Еще одной важной деталью является держатель бума и крепление к мачте или поворотке. Детально его описывать не буду, все понятно из фотографий.

Все готово для сборки нужной антенны и экспериментов. Возможно, во всей конструкции или в отдельных ее узлах можно провести какие-нибудь доработки, которые для меня не очевидны, но будут полезны в целях увеличения эффективности или надежности конструкции. Антенностроение процесс творческий.