Под дециметровым диапазоном подразумевают частоты телевизионного вещания, в этом числе и цифровое телевидение. Некоторые антенны из этой группы просты, некоторые могут быть сложной конструкции. В этой статье мы расскажем, как сделать антенные усилители и ДМВ т2 антенну своими руками .
Эта антенна из издания Радио номер 3 за 1991 год уже не раз была изменена, и сейчас мы хотим ее воскресить, чтобы читатель смог ей воспользоваться. Сделана схема частичного зигзага. Она находится в паре с конвертером и используется, чтобы установить прием ДМВ на метровую частоту телевизора. Те, кто не забыл про советскую технику, знают, что здесь находилось два гнезда , и дециметровые частоты государство нечасто использовало. На нем показывали региональные телеканалы.
Делаем квадратную рамку из 75-омного провода со стороной, которая равна 1/4 длины волны. Для 500 Герц эта величина составляет 13,5 сантиметра. Рамка фиксируется одним углом книзу на основании из какого-либо диэлектрического материала. Вот как это происходит:
Углы квадрата немного округленные, это нормально. Сделайте крепеж проволочными скобами по месту, чтобы получилась надежная конструкция. Можно изменять размер стороны квадрата в соответствии с вашими потребностями таким образом, чтобы настроить резонанс на частоту телевещания. Если необходимо, то вешается экран на длину 10 см с другой стороны пластины на длину 10 см. Все это суммарно до антенны образует также практически сторону квадрата, равной 13,5 см. Это расстояние подбирается с учетом размера волны .
Экран-рефлектор закрепляется на 4-х стойках и имеет высоту 200 миллиметров и ширину 330 миллиметров. Середина его симметрии одинакова с серединой симметрии антенны. Это дает возможность вести прием лишь с одного направления и убирает часть помех. Этот шаг полезен, когда есть эффект многолучевости. Одновременно установка экрана практически в два раза увеличивает коэффициент усиления. Конвертер к антенне сейчас смотрится не сильно уместно. А вот усилитель антенны был бы, кстати, когда сигнал слабо проходит, и вышка далеко находится.
Несложно понять, что конструкция довольно громоздкая. Также нужно отметить, что провод на 75 Ом рассчитан на постсоветскую технику, в то время это было единым стандартом. Сейчас большинство устройств работают на сопротивлении волн 50 Ом . Соответственно, и провод, прежде чем сделать ДМВ антенну, нужно найти 50-омный. Ну а если усилитель еще при этом можете сделать самостоятельно, так это отлично! У нас будет активная т2 антенна своими руками.
Намного легче изготовить из коаксиального провода своими руками четвертьволновый вибратор. Для чего определяем частоту приема. К примеру, для первого московского мультиплекса это составляет 559,25 МГц, с учетом этого определяем длину волны, которая равна 53,6 сантиметров.
Соответственно, зачищать нужно ровно на 13,4 сантиметра . Сопротивление четвертьволнового вибратора приближенно к 40 Омам. Берем это во внимание при согласовании либо просто подключаем в ресивер цифрового ТВ, установив перед этим Ф-разъем или другой подходящий коннектор. Зачищаем лишь экран и наружную. Непосредственно четвертьволновый вибратор устанавливаем горизонтально для более качественного приема. Эта антенна под силу даже школьнику, у которого есть 25 рублей на кабель, коннектор и ножик. Это простейшая ДМВ антенна своими руками.
Не ждите от нее великих подвигов и совершенно не нужно ставить ее на крышу. Это не внешняя антенна ДМВ и не антенный усилитель своими руками. Однако она хорошо усилит прием на простой ресивер. И когда нет времени что-то долго делать, попробуйте этот вариант.
По подсчетам размер антенны будет соответствовать европейскому 69-му каналу
, в который входит и Россия. Телевиденье показывается на частоте 855,25 Герц, а звук - на 861,75 Герц. По расчетам, свой антенный контур настроен на 857 Герц. Для конструкции будет необходим большой кусок кабеля 75 Ом. Из 54 сантиметров изготавливаем кольцо с разрывом, с него будем брать сигнал. Обратите особое внимание, что экран в данном варианте сигнальный. К нему фиксируем согласующее U-колено из провода 75 Ом размером в пол волны – 175 миллиметров.
Это происходит так:
В итоге добавленная часть линии уравнивает сопротивление провода, подведенного к ресиверу и круглого контура. Чтобы из данной конструкции получилась цифровая антенна ДМВ, ее необходимо подстроить под частоту мультиплекса . Как это выполнить, наверное, уже ясно, но мы подробно опишем:
Размер волны мультиплекса можно найти в интернете либо местных изданиях. Чтобы получать вертикальную поляризацию, рамку надо развернуть под прямым углом разрывом вбок. В этом случае можно словить и сигнал раций. Это простейшие внешние антенны.
Данная антенна создает небольшое усиление, но покрывает каналы с 1 по 41. Эта конструкция параллельного подсоединения звездочного метрового вибратора и «волнового канала» дециметрового диапазона.
Вся длина конструкции - 64,7 сантиметров . Мы ее рассмотрим с переднего края. В дециметровой части находится 1 двойной рефлектор и пять директоров. Если рассматривать спереди, то они имеют определенный размер и удаление между собой:
Важно! Рефлектор имеет конструкцию из 2 проволок , одна поверх второй с перемычкой, которая центром находится на центральной оси антенны. Высота перегородки около 10 сантиметров. 5 директор в форме удлиненной овальной рамки, где верхний виток в середине закрепляется к оси антенны. Разомкнутая часть 5 директора необходима для параллельного соединения метровой части, закрепленной вертикально сзади антенны.
Метровая часть имеет 6 лучей, все лучи разорваны вертикально по оси. Один находится горизонтально. Лучи устанавливаются по 3 штуки на частях двухпроводной линии размером 5 сантиметров. Если рассматривать сверху, то все они выгибаются зеркально кпереди. Угол между лучами 120 гр. Если рассматривать спереди, то выходит правильная шестилучевая звезда с расстоянием углов между лучами 60 гр. Длина лучей 108 сантиметров .
Линия на 11 сантиметров выходит дальше звезды непосредственно вверх. Проходит она полукругом, от пятого директора, и оканчивается возле звезды вертикально. На дистанции 11 сантиметров, но в сторону директора находятся 2 точки для распайки коаксиального провода 75 Ом, идущий на телевизор. Куски от этого места двухпроводной линии до звезды и пятого директора подобрана так, чтобы волны данных диапазонов не пересекались.
Антенны телевизионные делаются из материала, обеспечивающий необходимые прочностные показатели. Центральная жила провода усаживается на один кабель двухпроводной линии, а экран – на второй. Если необходимо, то добавляется согласующее устройство . В данном случае сложно использовать U-колено, так как ДМВ и МВ диапазоны различные, но, как показывают отзывы, больших искажений мощности и не наблюдается.
Раньше готовую качественную телевизионную антенну приобрести было сложно. Умельцы, пользуясь радиотехническими знаниями, конструировали самостоятельно приличные образцы, добротно принимающие эфирный сигнал. Времена изменились, цифровое телевидение потеснило аналоговое, но проблема наличия хорошей дециметровой антенны в местах со сложными условиями остаётся актуальной.
В эфирном телевещании произошёл ряд перемен, которые необходимо учитывать перед тем, как сделать дециметровую антенну своими руками:
Длина ДВ-волны находится в пределах 0,1-1 м. Отсюда её наименование. Электромагнитные волны могут распространяться только в прямом направлении, не огибая препятствий. Поэтому для дальнего расстояния такая связь проблемна. Её радиус покрытия – 100 км. Антенна дециметрового диапазона должна быть изготовлена с учётом изменившихся требований.
Антенны, приемлемые для самостоятельного изготовления:
Важно! Идеальное согласование и симметрия антенны могут быть достигнуты при прокладке кабеля через «ноль» (точка с нулевым потенциалом, где токи максимальны, а напряжение – ноль).
Дециметровая антенна своими руками может быть сделана при минимуме теоретических знаний, но практически понимать значение её параметров необходимо.
Диаграмма направленности для антенн воспроизводится в виде лепестков. Направленность антенны определяется шириной основного лепестка, а защищённость от помех – уровнем боковых, задних.
Подобная самодельная антенна уличного использования, известная как «рога» (веерный вибратор), часто использовалась для приёма телевещательного сигнала не так давно. По параметрам она подошла бы для «цифры». Но используется только для приёма МВ с 1-го по 12-й канал. По такому же принципу можно сделать ДМВ-антенну.
Простейшая конструкция представляет собой металлические пластинки в виде равнобедренных треугольников. Треугольники нужно расположить так, чтобы их прямые углы были навстречу друг другу с зазором примерно в 1 см. По гипотенузам нужно укрепить две рейки и установить медные провода (эмалированные) любого диаметра на удалении 2-2,5 см друг от друга. Ширина и высота дециметровой антенны совпадают. При креплении кабеля в точке с нулевым потенциалом его можно привязать без припаивания.
Если растянуть такую антенну в районе окна, шириной полтора метра, то она будет принимать телесигнал с любого направления, без дополнительного поворачивания. Недостатком конструкции является низкий коэффициент усиления, а КЗД и вовсе равен нулю. Так что в местах с сильными помехами и очень слабым сигналом использование антенны проблемно.
Важно. Иногда радиолюбители пытаются изготовить всенаправленную антенну, используя спираль вместо треугольника, так как она меньше в размере для аналогичных частот. Но сконструировать такого типа антенну ДМВ своими руками труднее. Сложности вызывает и согласование с кабелем.
Разновидность всеволновой антенны, лёгкая в изготовлении, позволяющая получить приличное изображение. Хорошо подходит для использования в условиях сильного, но прерывающегося сигнала. Устройство – схема классического диполя. Своими размерами 0,5-литровые алюминиевые банки идеально подойдут для применения в качестве плеч вибратора диапазона ДМВ. Если взять банки больших или меньших габаритов, то изменятся частоты приёма. За основу берётся принцип, что при увеличении диаметра плеч вибратора (линейного) расширяется рабочий диапазон частот с сохранением прочих характеристик.
Самая простая антенна из двух банок подойдёт в качестве комнатной для приёма аналогового сигнала. Кабель даже не подлежит согласованию при не более чем двухметровой длине.
Последовательность действий:
Расстояние между банками задаётся приблизительно – 7-8 см.
Важно! Необходимо обеспечить плотное прилегание проводов к металлу банки.
Из банок можно собрать целую решётку, усилив защиту от помех при помощи установленного сзади сетчатого экрана. Эта конструкция используется вне помещения, закрепляется на мачте из диэлектрика. Экран должен присоединяться к мачте также диэлектрическими материалами. Если сделать более 4 перекладин, то появятся трудности в согласовании кабеля, 2 – не обеспечат достаточного усиления. Расстояние между перекладинами равно половине средней длины волны каналов, на которые нужно настроить приём. При наличии усилителя, его можно смонтировать дополнительно.
Ещё одна простая . Цель – получить рамку в виде круга, способную принимать сигнал узкого диапазона. Антенна для цифрового ТВ должна обладать высокой защитой от помех. Эта конструкция является ещё и избирательным фильтром, который снижает помехи. Хорошо работает она внутри квартир со стенами из железобетона.
Недостатком этой антенны является то, что входное сопротивление рамки будет около 300 Ом, а для фидера 75 Ом – волновое сопротивление. Необходимо устанавливать согласующееся устройство или изготавливать рамку со входным сопротивлением в 75 Ом. Она имеет форму прямоугольника (соотношение длин сторон 1:2). Оба варианта не слишком удобны. Существует третье оригинальное решение – для согласующегося устройства взять этот же кабель, сделав из него специальную петлю.
Исходя из расчётов, по дециметровому диапазону для кольца нужно взять отрезок коаксиального кабеля 5,3 м, для петли – 1,75 м
Изготовление рамочной антенны:
Обратите внимание! Конструкция, размещаемая на улице, защищается от непогоды пластиковым корпусом.
Максимальный коэффициент усиления, КНД и защиту от помех для самостоятельно сделанного устройства даёт антенна волновой канал. Подходит для применения на значительном удалении от телевещательного центра. В городе способна снизить помехи, так как обладает точной направленностью. Это же свойство ограничивает количество принимаемых каналов, так как за границами выбранной для настройки частоты характеристики антенны резко снижаются.
Чертежи антенны представляют устройство, которое состоит из укороченных директоров, или направителей, имеющих ёмкостное сопротивление, активного вибратора и рефлектора. Электромагнитный сигнал ориентируется директорами в направлении активного вибратора. Находящийся позади него рефлектор большей длины с индуктивным сопротивлением отражает к нему же прошедшие мимо волны.
Важно! Отражателя достаточно одного, а директоров может быть разное количество: до 10 и выше. С большим числом директоров возрастает коэффициент усиления, но диапазон принимаемых частот падает.
Телевизионный кабель подключается к активному вибратору. От его взаимосвязи с директорами и отражателем снижается собственное волновое сопротивление. Сила падения зависит от коэффициента усиления. В результате происходит рассогласование с телевизионным кабелем. По этой причине активный вибратор делается в виде петли, имея исходное сопротивление, равное 300 Ом. После взаимодействия с несколькими директорами и рефлектором сопротивление становится 75 Ом. Это соотношение справедливо для пятиэлементного устройства.
Для ДМВ вибраторы нужно изготавливать из металлической трубки от 6 до 10 мм в диаметре. Общее количество элементов дециметрового устройства 16. Все элементы смыкаются со стрелой фактически в точках с нулевым потенциалом. Значит, материал стрелы, как и мачты можно брать любой. Например, трубы из полипропилена.
Важно! Антенна должна быть строго согласована с кабелем. В качестве согласующего устройства можно применить петлю из коаксиального кабеля.
В теории длина петли составляет половину волновой длины (волна берётся рабочая). Но надо учитывать поправку на изоляцию кабеля. При использовании коаксиального кабеля 75 Ом, размер петли будет 0,35 от длины волны. Межклеммное расстояние – 6 см.
Зигзаг – это схема антенны Харченко, относится к широкополосным устройствам. Размеры конструкции для дециметрового диапазона компактны и с легкостью позволяют её применять внутри помещений. Особенно эффективна в удалённых населённых пунктах при приёме в различных направлениях. Пределы принимаемых частот с сохранением параметров перекрываются с коэффициентом 2,6-2,7.
Классический зигзаг сложен в изготовлении, требует точных расчётов. Широко применялся для приема аналоговых телепрограмм. Для цифрового сигнала всё значительно упрощается.
Конструкция ромб – разновидность зигзага. Наилучший материал для основного контура – медные трубки, другой возможный – листы алюминия (толщина 6 мм и выше), нарезанные на полосы. С целью создания ёмкости применяются вставки из жести, металлической сетки или фольги в границах малых боковых ромбов. Сзади укрепляется отражатель. Вставки-ёмкости и рефлектор дополняют сооружение, чтобы повысить чувствительность. При хорошем сигнале без этих элементов можно обойтись.
Важно! Сетчатые или жестяные вставки пропаиваются по контуру. При использовании листов тонкого металла это не обязательно.
Коаксиальный кабель нельзя сгибать сильно. Он доводится до боковой вершины ромба, а потом направляется к центру и припаивается.
В точке с нулевым потенциалом (нижняя вершина ромба) нужно произвести электрическое соединение с проводами экранирующей оплётки.
Если с аналоговым сигналом антенна не всегда справляется без подстройки, то для приёма цифрового телевизионного сигнала является идеальной. Она состоит из длинного стержня, к которому прикреплены половины диполей разной длины. Промежутки между вибраторами и их длина изменяются по геометрической прогрессии. Рассчитать антенну достаточно сложно. Существует несколько методик, представленных в интернете.
Особенности логопериодической антенны:
Существуют простейшие варианты изготовления самодельных антенн и более сложные. В зависимости от знаний и накопленного опыта каждый пользователь может выбрать приемлемый лично для него вариант.
Под дециметровым диапазоном понимаются частоты вещания телевидения, включая цифровое. Некоторые антенны сегмента просты, иные сложной конструкции. Назначение агрегатов принимать горизонтальную поляризацию с вышек. Сегодня рассмотрим, как сделана ДМВ антенна своими руками.
Антенна ДМВ, описанная журналом Радио №3, 1991 год, не однажды изуродована, сегодня решили воскресить изделие, дабы читатели могли пользоваться. Выполнена схема частичного зигзага. Идет парно с конвертером, предназначена вести прием ДМВ на метровый вход телевизора. Помнящие советскую технику, знают: на задней стенке ТВ два гнезда. Дециметровый диапазон государством не использовался. Вещали региональные каналы.
Изготавливаем квадратную рамку из 75-омного кабеля стороной, равной четверти длины волны. Берем 500 МГц — получаем 12,5 см. Рамка крепится одним углом вниз на основании диэлектрического материала:
Углы квадрата слегка сглаженные. Ведите крепление проволочными скобами по месту, образуя прочную конструкцию. Можно варьировать длину стороны квадрата согласно своим потребностям. Настроить резонанс на частоту вещания телевидения. При необходимости вешается экран на расстоянии 10 см с обратной стороны пластины на расстоянии 10 см. Суммарно до антенны дает почти сторону квадрата, равную 12,5 см. Расстояния выбираются, определяясь длиной волны.
Экран-рефлектор крепится четырьмя стойками, имеет ширину 330 мм, высоту 200 мм. Центр симметрии совпадает со строительной осью антенны. Позволит вести прием с одного направления, избавляет от части помех. Шаг полезен, если имеется эффект многолучевости. Одновременно введение экрана примерно вдвое повышает коэффициент усиления антенны. Конвертер сегодня смотрится неуместно. Усилитель ДМВ антенны пригодится, если сигнал слабый, вышка далеко.
Несложно заметить: конструкция громоздкая. Кабель на 75 Ом рассчитан на советскую технику. Общепринятый стандарт телевидения. Сегодня устройства работают, питаемые кабелем волновым сопротивлением 50 Ом. Следовательно, перед тем, как сделать ДМВ антенну, требуется подыскать. Если усилитель вдобавок сможете сделать, хорошо! Получится антенна ДМВ активная.
Гораздо проще использовать коаксиальный кабель, создав четвертьволновый вибратор. Находим частоту приема. Московский первый мультиплекс использует 559,25 МГц, отсюда вычисляем длину волны.
Значит, зачищать будем на 13,4 см. Сопротивление четвертьволнового вибратора близко 40 Ом. Учитываем факт, при согласовании просто втыкаем в ресивер цифрового телевидения, приделав предварительно f-разъем иди другой необходимый коннектор. Зачищаем только внешнюю оболочку, экран. Четвертьволновый вибратор располагаем горизонтально для лучшего приема. Конструкцию соберут школьники, нашедшие 20 рублей на провод, ножик, коннектор. Самая простая ДМВ антенна своими руками, для сравнения, за покупную просят порядком больше деревянных.
Не ожидайте больших подвигов, избегайте тащить на крышу. Не наружная антенна ДМВ. С гарантией усилит прием обычного ресивера. Нет времени мастерить — попробуйте простой способ.
Размер антенны должен соответствовать 69-му каналу Восточной Европы, входит и Россия. Видео транслируется на частоте 855,25 МГц, звук - 861,75 МГц. Насколько можно судить, контур настроен на 857 МГц. Для изготовления понадобится изрядный кусок провода волновым сопротивлением 75 Ом. Из 53 см делаем кольцо с разрывом, откуда будем снимать сигнал. Обратите внимание: экран сигнальный. Прикрепим согласующее U-колено кабеля 75 Ом длиной половину волны – 175 мм.
Делается следующим образом:
В результате добавленный отрезок линии уравнивает сопротивление круглого контура и кабеля, идущего к ресиверу. Чтобы из устройства получилась антенна для цифрового телевидения ДМВ, нужно настроить на частоту мультиплекса. Порядок действий поясним основательно:
Длину волны мультиплекса можно узнать в интернете, местных газетах. Чтобы принимать вертикальную поляризацию, рамку поверните на 90 градусов разрывом вбок. Сможете уловить сигнал раций. Самые простые наружные антенны ДМВ.
Антенна МВ-ДМВ дает малое усиление, покрывая каналы 1-41 за небольшим исключением. Конструкция представляет собой параллельное соединение «волнового канала» дециметрового диапазона и звездочного вибратора метрового.
Суммарная длина устройства составляет 64,7 см. Начнем передним краем! В дециметровой части приютились 5 директоров, один двойной рефлектор. Если считать спереди, имеют длину и удаление друг от друга:
Обратите внимание: рефлектор состоит из двух проволок, одна над другой с перемычкой, серединой сидящей на центральной оси ТВ антенны ДМВ. Высота перемычки 10 см. Пятый директор вида вытянутой овальной рамки, верхний виток которой в центре крепится к оси антенны. Разомкнутая часть пятого директора послужит для параллельного подсоединения метровой части, крепящейся вертикально в задней части антенны.
Метровая часть представляет собой 6 лучей, разорваны по вертикальной оси симметрии. Один расположен горизонтально. Лучи базируются по три штуки на элементах двухпроводной линии шириной 5 см. Если смотреть сверху, загибаются зеркально вперед. Угол между лучами составляет 120 градусов. Если смотреть спереди, получается правильная шестилучевая звезда с угловым расстоянием между прутками 60 градусов. Длина каждого 108 см. Для соединения конструкции, центром сидящей на оси антенны, послужит двухпроводная линия суммарной длиной 91,5 см, идущая прямиком на 5-й директор (нижний разомкнутый виток).
Линия на 11 см уходит дальше звезды вверх. Идет деталь полукругом, начинаясь у 5-го директора, заканчиваясь у звезды вертикально. На расстоянии 11 см, теперь в сторону директора расположены две точки распайки коаксиального кабеля 75 Ом, идущего на телевизор. Отрезки от точки двухпроводной линии до звезды и 5-го директора выбраны, чтобы волны диапазонов не смешивались. Метровые легко проходят от звезды до кабеля, в дециметровую часть не идут, наоборот, от 5-го директора сопротивление мало для высоких частот, непреодолимо для длинных.
Антенны телевизионные ДМВ-МВ изготавливаются из материала, обеспечивающего нужные прочностные характеристики. Центральная жила кабеля сажается на один провод двухпроводной линии, экран – на другой. При необходимости добавляется согласующее устройство. Тяжело применить U-колено, диапазоны разные, автор изобретения пишет: особых отражений мощности не наблюдается.
Антенна ДМВ логопериодическая является устройством широкополосным. Ловит весь диапазон. Напоминает конфигурацией волновой канал, отличается тем, что директора расположены по иному математическому закону, давшему название конструкции антенне ДМВ. Директоры очертим треугольником. ДМВ антенна Дельта Н111-01 сделана подобным образом. Обеспечивая широкополосность.
Антенна для ДМВ своими руками делается из подручного материала, можно приспособить многие металлические предметы. Указанные конструкции часть всех схем, лучше всего сегодня действуют узкоспециализированные устройства. Цифровые мультиплексы вовсе занимают одну частоту. Антенны телевизионные ДМВ-МВ становятся ненужными.
Желаем удачи радиолюбителям, помощь Фортуны понадобится, учитывая несуразность статей на тему конструирования. Не претендуем на идеальность, но хотя бы стараемся!
К. Харченко
Прием телевизионных передач на радиочастотах 470...622 МГц (21-39 каналы) диапазона дециметровых волн (ДЦВ) требует соответствующего подхода к расчету и конструированию антенных устройств.
Некоторые радиолюбители пытаются решить эту задачу простым пересчетом, основанным на принципах электродинамического подобия антенн, параметров имеющихся конструкций телевизионных антенн метрового диапазона (1-12 каналы). При этом, они неизбежно сталкиваются с трудностями самого пересчета и зачастую не получают желаемых результатов.
Каковы же основные принципы подхода к решению этой задачи?
В свободном пространстве радиоволны, излученные антенной, имеют сферическую расходимость, в результате чего электрическая напряженность поля Е убывает обратно пропорционально расстоянию r от антенны.
В реальных условиях распространяющиеся радиоволны претерпевают большее затухание, чем существующее в свободном пространстве. Для учета этого затухания вводят множитель ослабления F(r)= Е/Есв, который характеризует отношение напряженности поля для реальных условий, к напряженности поля свободного пространства при равных расстояниях, одинаковых антеннах и подводимых к ним мощностях и т. д. С помощью множителя ослабления напряженность поля, создаваемая передающей антенной в реальных условиях на расстоянии r, может быть выражена как
Приемная антенна преобразует энергию электромагнитной волны в электрический сигнал. Количественно эту способность антенны характеризуют ее эффективной площадью Sэфф. Она соответствует той плошади фронта волны, из которой поглощается вся содержащаяся в ней энергия, С КНД эта площадь связана соотношением:
Изложенное здесь позволяет написать уравнение радиопередачи, которое связывает параметры аппаратуры связи (передатчика и приемника) и антенн и определяет уровень сигнала на трассе: при мощности передатчика Р1 мощность Р2 сигнала на входе приемника будет равна
Множитель в этом выражении, заключенный в скобки, определяет основные потери при распространении радиоволн (основные потери передачи). При этом предполагается, что антенна согласована с фидером, а фидер с телевизионным приемником и, кроме того, антенна согласована по поляризации с полем сигнала.
Рассмотрим подробнее выражение (11).
Этот конкретный пример показывает, что с увеличением частоты (уменьшением длины волны) телевизионных передач мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при прочих равных условиях, быстро уменьшается, т. е. условия приема ухудшаются. На стороне передачи эти неприятности стараются компенсировать увеличением произведения Р1У1. Но в реальных условиях множитель F(r) и КПД приемного фидера с ростом частоты уменьшаются, поэтому необходимость увеличения коэффициента усиления приемной антенны Y2 становится неизбежностью. Этот вывод влечет за собой еще один, заключающийся в том, что, как правило, для уверенного приема программ 21-39 телевизионных каналов нужно применять новые, более направленные антенны по сравнению с антеннами, применяемыми в диапазоне волн 1-5 каналов.
Стремясь получить устойчивый прием телепередач, радиолюбители вынуждены усложнять антенны, например, строить антенные решетки, т. е. объединяют несколько однотипных, зарекомендовавших себя на практике антенн (каждая из которых имеет свою пару точек питания) с общей системой питания и только одной (общей для всех) парой точек питания. При этом они нередко недооценивают важность этапа согласования при построении антенных решеток, связанного с относительно сложными измерениями. Сказанное проиллюстрируем таким конкретным примером.
Подобный эффект получается и при параллельном соединении трех элементов (рис. 1, в). Продолжая такие рассуждения, можно получить зависимость, которую иллюстрирует рис. 2.
Здесь эффективная площадь антенны прямо пропорциональна числу n излучателей в решетке, равно как и поглощаемая антенной мощность Р сумм. Мощность же Р пр подводимая к приемнику, с увеличением числа n асимптотически приближается к 4Рo. Этот пример показывает бесплодность попыток увеличить коэффициент усиления антенной решетки без учета согласования ее элементов с фидером. Трудности, связанные с согласованием, преодолевают либо применением специальных согласующих устройств, либо выбором специальных типов антенн. Например, в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн применяют, как правило, так называемые апертурные антенны, т. е. рупорные или параболические. Особенность таких антенн заключена в том, что они имеют простой, «небольших» размеров облучатель, и «большой», сравнительно сложный рефлектор. Большой рефлектор и обусловливает направленные свойства антенны, определяет ее КНД.
Выполнить в любительских услозиях антенны апертурного типа на диапазон ДЦВ не представляется возможным, так как они громоздки и сложны. Но некоторое подобие апертурной антенны сконструировать можно, положив в основу облучатель в виде известной зигзагообразной антенны (з-антенны). Полотно такой антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис. 3).
Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены относительно друг друга. З-антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которой непосредственно подключают фидер. Благодаря такой конструкции антенны ее проводники возбуждаются так (частный случай направления токов на проводниках антенны на рис. 3 показан стрелками), что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. В точках П-П проводники полотна антенны замкнуты между собой и здесь всегда имеется пучность тока. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора электрического поля Е на рис. 3 показана стрелками.
Диаграммы направленности з-антенны удовлетворяют диапазону частот с перекрытием fмакс/fмин =2-2,5. Ее КНД мало зависит от изменения угла а (альфа), так как с увеличением его уменьшение направленности антенны в плоскости Н компенсируется увеличением направленности в плоскости Е, и наоборот. Характеристика направленности з-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены проводники ее полотна.
В связи с тем, что в точках П-П нет разрыва проводников полотна антенны, то здесь имеются точки нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это обстоятельство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем.
Кабель прокладывают через точку нулевого потенциала П и по двум проводникам полотна антенны подводят к точкам ее питания (рис. 4). Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны, а центральный проводник - с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно кабель подвизать к проводам полотна антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.
Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.
Кривая 1, показанная на рис. 5, характеризует зависимость КБВ от
Пользуясь графиками рис. 5, можно построить з-антенну, имеющую максимально возможный КНД для данного типа полотна антенны. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля - трубки, пластины, уголки и т. п.
Рабочий диапазон з-антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера L путем образования дополнительной распределенной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные в длинах максимальной волны рабочего диапазона, уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников з-антенны, например, дополнительными проводниками (рис. 6),
Которые и создают дополнительную распределенную емкость.
Диаграммы направленности такой антенны в плоскости Е аналогичны диаграммам симметричного вибратора. В плоскости H диаграммы направленности с увеличением частоты претерпевают значительные изменения. Так, в начале рабочего диапазона частот они лишь слегка сжаты под углами, близкими к 90°, а в конце рабочего диапазона поле практически отсутствует в секторе углов ±40...140°.
Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран-рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны. Фаза отраженного поля зависит от формы и размеров экрана, а также от расстояния S между ним и полотном антенны.
Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору поля Е.
Длина проводников зависит от максимальной длины волны (Лямбда макс) рабочего диапазона и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины максимальной длинны волны. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.
По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3...5 мм не превышали 0,05...0,1- минимальной волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Если они расположены в плоскости самого рефлектора или за ним, то их влиянием на работу рефлектора можно пренебречь.
Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.
Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис. 7.
Ее активное полотно состоит из плоских проводников - планок, а рефлектор - из трубок. Но она может быть полностью металлической. В местах соединений элементов антенны должен быть надежный электрический контакт.
На значение КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки dпл (или радиус провода) активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана.
С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства з-антенны не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а с точки зрения согласования - увеличивать.
Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П-П (рис. 6 и 7) стойки могут быть как металлическими, так и диэлектрическими, а в точках У-У-обязательно диэлектрическими.
В ряде практических случаев приема сигналов по 21-39 каналам телевидения имеющегося коэффициента усиления (КУ) з-антенны c плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ, как уже говорилось, можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном. Есть, однако, другой путь увеличения КУ - усложнение формы рефлектора з-антенны.
Приводим пример, каким должен быть рефлектор з-антенны, чтобы ее КУ соответствовал значению КУ антенной синфазной решетки, построенной из четырех з-антенн. Этот путь наиболее простой и доступный в любительской практике, чем построение антенной решетки.
На рисунках антенны размеры всех ее элементов указаны применительно к приему телепрограмм по 21-39 каналам.
Активное полотно антенны, показанной на рис. 6, выполнено из плоских металлических пластин толщиной 1...2 мм, наложенных друг на друга «внахлест» и скрепленных винтами с гайками. В точках соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Конструктивно активное полотно антенны имеет осевую симметрию, что позволяет прочно закрепить его на плоском экране. Для этого используют стойки-опоры, располагая их в вершинах П-П и У-У квадрата, образуемого пластинами полотна антенны. Точки П-П имеют «нулевой» потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих тачках могут быть из любого материала, в том числе металлическими. Точки У-У имеют некоторый потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих точках должны быть только из диэлектрика (например, из оргстекла). Кабель (фидер) к точкам а-б питания прокладывают по металлической опоре к одной (нижней) точке П и далее по сторонам полотна антенны (см. рис. 6). Особое внимание следует обратить на ориентацию вектора Е, характеризующего поляризационные свойства антенны. Направление вектора Е совпадает с направлением, соединяющим точки а-б питания антенны. Зазор между "точками а-б должен быть около 15 мм без зазубрин и прочих следов небрежной обработки пластин.
Основой плоского экрана-рефлектора служит металлическая крестовина, на которой, как на каркасе, размещают активное полотно антенны и проводники экрана. За крестовину антенну в сборе надежно прикрепляют к мачте с таким расчетом, чтобы поднятая она была выше местных мешающих предметов (рис. 8).
При изготовлении рефлектора типа «усеченный рупор» все стороны плоского рефлектора удлиняют створками и загибают их так, чтобы образовать фигуру по типу «полуразвалившейся» коробки, у которой дно -- плоский экран, а стенки - створки. На рис. 9
Такой объемный рефлектор показан в трех проекциях со всеми размерами. Сделать его можно из металлических трубок, пластин, проката различного профиля. В точках пересечения металлические стержни должны быть сварены или спаяны. На том же рис. 9 показано и место размещения активного полотна антенны с точками П-П, У-У. Полотно-удалено от плоского рефлектора - донышка усеченного рупора - на 128 мм. Стрелка символизирует ориентацию вектора Е. Почти все проекции стержней рефлектора на фронтальную плоскость параллельны вектору Е. Исключением являются лишь часть силовых стержней, образующих каркас рефлектора. Если рефлектор выполнен из трубок, диаметр трубок силовых стержней может быть 12...14 мм, а остальных - 4...5 мм.
КНД антенны с рефлектором типа «усеченный рупор» при заданных размерах соизмерим с КНД объемного ромба (1) и изменяется по диапазону частот в пределах 40...65. Это означает, что на верхних частотах рабочего диапазона антенны половина угла раскрыва ее диаграммы направленности составляет около 17°.
Форма диаграммы направленности антенны, показанной на рис. 9, примерно одинакова для обеих плоскостей поляризации. При установке антенны на местности ее ориентируют на телецентр. Конструкция антенны осесимметрична по отношению к направлению на телецентр, что может стать источником поляризационной ошибки при ее установке на мачту. Здесь надо учитывать, какую поляризацию имеют сигналы, приходящие от телецентра. При их горизонтальной поляризации точки питания а-б антенны должны быть расположены в горизонтальной плоскости, а при вертикальной поляризации - в вертикальной плоскости.
Литература
Харченко К., Канаев К. Объемная ромбическая антенна.
Радио, 1979, № 11, с. 35-36.
[email protected]
Несмотря на бурное развитие спутникового и кабельного телевидения, прием эфирного телевещания все еще остается актуальным, например, для мест сезонного проживания. Совсем не обязательно для этой цели покупать готовое изделие, домашняя дециметровая (ДМВ) антенна может быть собрана своими руками. Прежде чем переходить к рассмотрению конструкций, кратко расскажем, почему выбран именно этот диапазон телевизионного сигнала.
Есть две весомые причины, чтобы остановить свой выбор на конструкциях этого типа:
Эта простая, но, в то же время, надежная конструкция, была одной из самых распространенных в эпоху расцвета эфирного телевещания.
Рис. 1. Простейшая самодельная Z-антенна, известная под названиями: «Ромб», «Квадрат» и «Народный зигзаг»Как видно из эскиза (B рис. 1), устройство представляет собой упрощенный вариант классического зигзага (Z-конструкции). Для увеличения чувствительности, ее рекомендуется оборудовать емкостными вставками («1» и «2»), а также рефлектором («А» на рис.1). Если уровень сигнала вполне приемлем, делать это не обязательно.
В качестве материала можно использовать алюминиевые, медные, а также латунные трубки или полосы шириной 10-15 мм. Если планируется устанавливать конструкцию на улице, то лучше отказаться от алюминия, поскольку он подвержен коррозии. Емкостные вставки изготавливаются из фольги, жести или металлической сетки. После установки, они пропаиваются по контуру.
Кабель укладывается так, как продемонстрировано на рисунке, а именно: не имел резких изгибов и не покидал пределов боковой вставки.
В местах, где в относительной близости не расположена мощная ретрансляционная башня, можно поднять уровень сигнала до приемлемого значения при помощи усилителя. Ниже представлена принципиальная схема устройства, которое может использоваться практически с любой антенной.
Рис. 2. Схема антенного усилителя для ДМВ диапазона
Перечень элементов:
Индуктивность: L1 – представляет собой бескаркасную катушку диаметром 4 мм, намотанную медным проводом Ø 0,8 мм (необходимо сделать 2,5 витка); L2 и L3 – высокочастотные дроссели 25 мкГн и 100 мкГн, соответственно.
Если схема собрана правильно, мы получим усилитель со следующими характеристиками:
Обратим внимание на способ подачи питания, оно осуществляется непосредственно по кабелю.
Данный усилитель может работать с самыми простыми конструкциями, сделанными из подручных средств.
Несмотря на необычность конструкции, она вполне работоспособна, поскольку представляет собой классический диполь, тем более, что размеры стандартной банки отлично подходят для плеч вибратора дециметрового диапазона. Если устройство установлено в комнате, то в этом случае даже не обязательно согласование с кабелем, при условии, что он не будет длиннее двух метров.
Обозначения:
Плечи этого экзотического диполя необходимо закрепить на держателе, сделанного из любого изоляционного материала. В качестве такового можно использовать подручные вещи, например, пластиковую вешалку для одежды, перекладину швабры или кусок деревянного бруса соответствующих размеров. Расстояние между плечами от 1 до 8 см (подбирается эмпирическим путем).
Основные преимущества конструкции – быстрое изготовление (10 – 20 минут) и вполне приемлемое качество «картинки», при условии достаточной мощности сигнала.
Существует конструкция, значительно проще предыдущего варианта, для которой потребуется только кусок медной проволоки. Речь идет о рамочной петлевой антенне узкого диапазона. Такое решение имеет несомненные преимущества, поскольку помимо своего основного назначения, устройство играет роль селективного фильтра, снижающего помехи, что позволяет уверенно принимать сигнал.
Рис.4. Простая рамочная ДМВ антенна петлевого типа для приема цифрового ТВ
Для данной конструкции необходимо рассчитать длину петли, чтобы сделать это, нужно узнать частоту «цифры» для вашего региона. Например, в Санкт-Петербурге она транслируется на 586 и 666 МГц. Формула расчета будет следующей: L R = 300/f, где L R – это длина петли (результат представлен в метрах), а f – усредненный частотный диапазон, для Питера это значение будет равно 626 (сумма 586 и 666, деленная на 2). Теперь рассчитываем L R , 300/626 = 0,48, значит, длина петли должна быть 48 сантиметров.
Если взять толстый RG-6 кабель, где имеется фольга в оплетке, то его можно использовать вместо медной проволоки для изготовления петли.
Теперь расскажем, как собирается конструкция:
Заметим, несмотря на простоту конструкции, она наиболее эффективна для приема «цифры», при условии, что правильно проведены расчеты.
Если помимо ДМВ есть желание принимать и МВ, можно собрать простую мультиволновку, ее чертеж с размерами представлен ниже.
Для усиления сигнала в данной конструкции используется готовый блок SWA 9, если возникли проблемы с его приобретением, можно использовать самодельное устройство, схема которого была приведена выше (см. рис. 2).
Важно соблюдать угол между лепестками, выход за пределы указанного диапазона существенно отражается на качестве «картинки».
Несмотря на то, что такое устройство значительно проще логопериодической конструкции с волновым каналом, тем не менее, оно показывает неплохие результаты, если сигнал достаточной мощности.
Рассмотрим еще один распространенный вариант конструкции для приема «цифры». В основу положена классическая схема для ДМВ диапазона, из-за своей формы получившей название «Восьмерка» или «Зигзаг».
Рис. 6. Эскиз и реализация цифровой восьмерки
Размеры конструкции:
Место подключения кабеля в точках 1 и 2.Требования к материалу такие же, как у конструкции «Ромб», о которой рассказывалось в начале статьи.
Собственно, все перечисленные выше примеры способны принимать DBT T2, но для разнообразия приведем эскиз еще одной конструкции, называемой в народе «Бабочка».
В качестве материала можно использовать пластины из меди, латуни, алюминия или дюрали. Если конструкцию планируется устанавливать на улице, то последние два варианта не подходят.
Как ни странно, но самый простой вариант наиболее действенный, поэтому «петля» лучше всего подходит для приема «цифры» (рис. 4). Но, если требуется принимать и другие каналы в дециметровом диапазоне, то лучше остановиться на «Зигзаге» (рис. 6).
Антенна для телевизора должна быть направлена в сторону ближайшего активного ретранслятора, чтобы выбрать нужное положение, следует вращать конструкцию, пока мощность сигнала не станет удовлетворительной.
Если, не смотря на наличие усилителя и рефлектора, качество «картинки» оставляет желать лучшего, можно попробовать установить конструкцию на мачту.
В этом случае необходимо обязательно установить молниезащиту, но это уже тема другой статьи.
