Устройство наружной антенны автомобиля

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:

1. Падающие на АПРА электромагнитные волны наводят вихревые токи на поверхности токопроводящих рабочих элементов антенной конструкции.
2. Вихревые токи возбуждают переменное электромагнитное поле, которое по фидеру АПРА поступает на вход радиоэлектронного девайса. В зависимости от функционала, заложенного в используемую модель девайса, и частотного диапазона принимаемого радиосигнала водитель автомобиля получает возможность:

• приема радиосообщений;
• просмотра телепередач;
• пользования навигатором.

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:

• конструктивное исполнение антенны – вертикальный проводник по типу прямолинейного штыря;
• длина штыря – ¼-я часть длины волны радиовещания.

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:

• по назначению с учетом дальнейшего использования принятого сигнала;
• по способу установки антенного устройства;
• по месту размещения принимающего прибора;
• по способу усиления принятого радиосигнала.

Назначение АПРА

По назначению выделяют:

• радиоантенны, принимающие сигналы вещания радиостанций исключительно для автомагнитолы;
• тв антенны – для приема телевизионного вещания;
• gps антенны – для навигационной системы автомобиля и корректировки маршрута движения;
• антенны мобильной радиосвязи для радиопереговоров.

Способы установки АПРА

По способу установки антенных устройств на авто различают (см. рис. ниже):

• магнитные АПРА, оснащенные магнитными подошвами для фиксации на металлической поверхности (в основном на крыше);
• врезные антенны, требующие наличия отверстия в кузове;
• антенные устройства на эластичной присоске, обеспечивающей надежное сцепление основания прибора с автомобильным кузовом;
• АПРА, использующие резьбовое соединение;
• радиоантенны на струбцинах, называемые также желобовыми или накладными антеннами, закрепляемые на металлических водостоках;
• встраиваемые устройства, основные элементы которых при монтаже прячут под уплотнительными резинками, в дверях и т.п.

Места размещения АПРА

В зависимости от места размещения на авто, выделяют два типа антенных приборов:

• наружные (или внешние) антенны, размещаемые снаружи автомобиля;
• внутренние (или салонные) антенные устройства, чаще всего фиксируемые на лобовом стекле внутри салона.

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:

• пассивные, не имеющие встроенного усилителя радиосигнала;
• активные АПРА, снабженные встроенным усилителем.

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:

• обеспечение надежного закрепления радиоприемного устройства на автомобиле, не допускающего смещения при воздействии различных механических нагрузок (ветровой, изгибной и т.п.);
• обеспечение плотного контакта с кузовом, выполняющим роль массы, что существенно уменьшает уровень помех и улучшает качество сигнала.

Все варианты установки приемной радиоантенны сводятся к трем основным методикам фиксации АПРА на автомобиле:

• врезному креплению с использованием сквозного отверстия, просверленного в крыше или другой части кузова;
• магнитному креплению, использующему магнитную подошву антенны;
• штыревому креплению, представляющему собой механическую фиксацию прута антенны для автомагнитолы на специальном кронштейне типа струбцины.

Врезное крепление АПРА

В сквозное отверстие вставляется крепежная шпилька основания радиоантенны, на нее изнутри салона накручивается гайка. К достоинствам методики «врезного крепления» отосят:

• прочность закрепления прибора, снижающую вероятность его похищения;
• стабильность рабочих параметров антенно-фидерной системы после монтажа.

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:

• DV-разъем адаптирован под большинство антенных систем и допускает регулировку угла установки;
• PL-разъем более надежный в части соблюдения строгой вертикальности установки.

На рис. ниже показаны магнитные крепления антенн с DV и PL-основаниями.

К достоинствам магнитного способа крепления относят следующие моменты:

• легкость выполнения установки либо демонтажа;
• обеспечивается сравнительно высокая устойчивость АПРА при соблюдении оптимального размера магнитного основания;
• емкостная связь магнитного основания с металлом кузова создает своеобразную имитацию «массы», необходимую для работы приемной антенны;
• возможность перемещений при настройке аппаратуры.

Из недостатков отмечают:

• низкую прочность фиксации на кузове;
• легкость похищения;
• возможность сдвига, что приводит к необходимости проведения дополнительных подстроек.

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:

• низкую механическую прочность;
• затрудненную настройку и согласование АПРА.

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:

• поддержание на стабильном уровне параметров радиосигнала в FM-диапазоне;
• внутрисалонные АПРА не влияют на аэродинамику автомобиля;
• отсутствие внешних механических воздействий;
• недоступность для вандалов и грабителей.

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:

• черный провод приемного устройства необходимо подсоединить к кузову авто, создавая минусовой контакт;
• синий провод (как вариация красный) подключается к магнитоле;
• провод питания усилителя подключается к головному устройству.

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:

1. Плоские сетки-наклейки, устанавливаемые на заднем или боковом стекле машины. Проигрывая в какой-то степени в качестве приемаFM-трансляций, плоские антенные устройства выигрывают в борьбе за сохранение целостности изделия от:

• воздействия вандалов на стоянке;
• налетов птиц на длительной парковке;
• повреждений на автомойке;
• образования наледи.

1. Антенны типа «акулий плавник», добавляющие грацию морского хищника в очертания скоростного автомобиля. Габаритные размеры прибора настолько малы, что не создают проблем при заезде в гараж или под низко нависающий навес. На рис. ниже показана антенна с указанием габаритных размеров.

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:

• анкерный болт, диаметр резьбы которого соответствует размеру имеющегося отверстия под врезной или штыревой способ крепления;
• 2-3 гайки с той же резьбой, как на анкерном болте;
• медная проволока;
• слесарные инструменты для работы по металлу и паяльник;
• клей «холодная сварка для металла», эпоксидная смола либо пластик Полиморфус.

Процесс изготовления

Процесс изготовления АПРА состоит из следующих этапов:

• сверления на обоих концах анкерного болта отверстий для закрепления медной проволоки;
• намотки по всей длине болта двух слоев проволоки;
• запаивания проволоки в верхнем отверстии болта и поджатия намотки фиксирующими гайками;

На рис. ниже показан полуфабрикат изделия после намотки и фиксации гайками.

• нанесения ручной лепкой слоя внешней изоляции из эпоксидной смолы или другого полимера;

Важно! Приготовленный полуфабрикат изделия необходимо примерить по месту установки и проверить работоспособность в качестве приемной антенны.

• доведения внешнего вида изделия до желаемого дизайна, используя мехобработку и покраску.

Самодельные автомобильные TV и GPS антенны

Для изготовления самодельной телевизионной антенны доморощенные Кулибины используют:

• два кольца из алюминия, диаметрами 130 и 270 мм;
• деревянную рейку 3х3 см;
• телевизионный кабель.

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

Источник статьи: http://amperof.ru/antenny/dlya-avtomagnitoly.html