Антенна дмв волновой канал

10.10. Антенны дециметровых волн.

10.10. Антенны дециметровых волн

В диапазоне АМВ из-за уменьшения действующей длины приемной антенны при повышении частоты на входе антенны развивается меньшее напряжение, чем при тех же условиях в метровом диапазоне. Поэтому возникает необходимость устанавливать антенны с большим коэффициентом усиления. В антеннах типа «Волновой канал» это достигается при увеличении числа директоров, создании синфазных решеток из многоэлементных антенн (рис. 10.30). Так как размеры элементов антенн соседних каналов отличаются незначительно, обычно их приводят для группы каналов (табл. 10.20).

Т а б л и и а 10.20

13-элементная антенна типа «Волновой канал» состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 9 директоров. Расстояния между торцами петлевого вибратора А равняется 10...20 мм. Диаметр вибраторов антенны — 4...8 мм. Коэффициент усиления антенны равен 11,5 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях 40°.

19-элементная антенна типа Волновой канал для диапазона ДМВ (рис. 10.31) состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 15 директоров. Вибраторы изготовлены из проволоки и трубок диаметром 4 мм. Они крепятся любым способом к несущей стреле диаметром 20 мм. Длина стрелы для любой группы каналов составляет 2145 мм (табл. 10.21). Коэффициент усиления антенны составляет 14...15 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях равен 30...32.

Широкополосная антенна типа «Волновой канал» для приема в каналах 21...41 (рис. 10.32).

В зависимости от расстояния до телевизионного передатчика и зоны уверенного приема его сигналов количество элементов (директоров) антенны можно уменьшать до 8,11 или 15.

В случае когда предпочтение отдано приему в одном телевизионном канале (например, прием программы НТВ из пос. Колодищи), размеры элементов антенны и расстояния между ними можно пересчитать на этот канал.

Таблица 10.21

Наибольший коэффициент усиления (13 дБ) широкополосная антенна ДМВ имеет в 28-м канале, средняя частота которого составляет 500 МГц. Коэффициент пересчета (Кп) в этом случае определяется по формуле

Кп=530/fcp

где fcp — средняя частота канала ДМВ, МГц. Для 37-го канала, средняя частота которого 562 МГц, Кп равен:

Кп=530/562=0,943.

Умножив размеры элементов и расстояния между ними на 0,943, получим размеры антенны для 37-го канала (рис. 10.33). Так же можно пересчитать широкополосную антенну на любой канал (или группу каналов) ДМВ. Средняя частота канала (группы каналов) приведена в табл. 10.2, длина полуволновой петли — в табл. 10.1. При использовании металлической несущей стрелы (траверсы) полученные при пересчете размеры элементов увеличивают на половину ее диаметра.

Коэффициент усиления канальной антенны возрастает до 14...15 дБ. Антенну из восьми элементов используют на расстоянии до 20...30 км от пос. Колодищи, из 11 — до 30...40, из 15 элементов — до 50...60 км. За зоной уверенного приема на расстоянии до 70...90 км используют антенну из 24 элементов. Для обеспечения хорошего качества принимаемого изображения непосредственно на мачте устанавливают антенный усилитель.

Антенна мало подвержена влиянию близко расположенных предметов и имеет хорошую повторяемость. Допустимы отклонения до 2 мм от расчетных размеров практически без ухудшения параметров антенны.

Антенна типа «Волновой канал» со сложным пассивным рефлектором (рис. 10.34; табл. 10.22...10.24) состоит из решетчатого рефлектора (рис. 10.35, а), два полотна которого установлены под углом 90° на конце несушей стрелы, активного петлевого вибратора (рис. 10.35, б) и 18 директоров.

При этом два первых директора (А1 и Д2) являются двухэтажными и разнесены по вертикали на толщину несущей стрелы (табл. 10.23).

Таблица 10.22

Главным достоинством такой антенны является надежная экранировка задней полусферы благодаря увеличению КЗД при установке сложного рефлектора. Последний концентрирует энергию полезного сигнала в направлении активного вибратора, что способствует повышению коэффициента усиления антенны.

Таблица 10.23

Таблица 10.24

На рис. 10.36 показан вид сбоку описанной выше антенны. 6-элементная антенна предназначена для ближнего приема на расстоянии до 10...15 км от телевизионного передатчика:

10-элементная — 15...25; 15-элементная — 25...40; 20-элементная — на расстоянии 40...60 км и более.

В диапазоне ДМВ широко используются рамочные антенные Тройной квадрат, рамки которых выполнены из цельного куска медного, латунного провода диаметром 2...3 мм. При размерах дециметрового диапазона (табл. 10.25) антенна обладает достаточной жесткостью. Провод необходимо изогнуть определенным образом (рис. 10.37). В точках А, Б и В провода необходимо зачистить и спаять. В этой конструкции вместо шлейфа (см. рис. 10.12), изготовленного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновой корот-

козамкнутый мостик (см. рис. 10.11) той же длины, что и шлейф (см. табл. 10.5). Расстояние между проводами мостика остается прежним (30 мм). Конструкция такой антенны достаточно жесткая, и нижняя стрела здесь не нужна.

Фидер подвязывают к правому проводу мостика с наружной стороны. При подходе фидера к вибраторной рамке оплетку кабеля припаивают к точке X' центральный проводник — к точке X. Левый провод мостика закрепляют на диэлектрической стойке или в случае наружной антенны — на мачте. Важно, чтобы в пространстве между проводами мостика не находились фидер и стойка мачты.

При наличии медных, латунных или алюминиевых полосок

можно сделать ромбовидную антенну (рис. 10.38). Полоски (1) скрепляют внахлест винтами и гайками. В точке соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Толщина полосок произвольная.

Ромбовидная антенна может работать в полосе частот каналов 21...60, коэффициент усиления ее равен 6...8 дБ. Для его повышения антенну можно снабдить рефлектором (рис. 10.39).

Таблица 10.25

к металлической или деревянной мачте (4). Точки 0 имеют нулевой потенциал, относительно земли, поэтому стойки (2) могут быть металлическими.

Фидер (5) — кабель типа РК с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывают к точкам питания А и Б. Оплетку кабеля припаивают к точке Б, а центральный проводник — к точке А. При дальнем приеме ромбовидная антенна может быть оснащена широкополосным усилителем (6).

2-элементная Швейцарская антенна (см. рис. 10.21) также может использоваться в диапазоне ДМВ (табл. 10.26).

Таблица 10.26

Антенна ДМВ, простые самодельные устройства своими руками

В настоящее время почти всё телевизионное вещание перешло на трансляцию в дециметровом диапазоне. Это обусловлено тем, что волны этого диапазона малочувствительны к влиянию внешних помех и оборудование, применяемое для обеспечения трансляции в этом диапазоне, обладает невысокой стоимостью. В качестве диапазона для использования цифрового телевидения Т2 был выбран именно он.

Дециметровые волны (ДМВ) располагаются в диапазоне радиоволн, имеющих длину волны от одного метра до 10 см, и лежат в частотах от 300 МГц до 3 ГГц. Для приёма ДМВ применяются широкополосные антенны направленного действия они могут осуществлять приём телетрансляций на удалении 60—70 км от телецентра.

Особенности приёма ДМВ

Необходимо понимать, что чёткого различия между профессиональными и домашними антеннами не существует. Профессиональные антенны для телевизионного режима имеют узкую диаграмму направленности, а значит и больший коэффициент усиления. Благодаря этому они имеют более усложнённую, с множеством элементов конструкцию, чем домашние.

Перечислим основные части, из которых состоит антенна:

фидер;
рефлектор;
вибратор;
директор.

В первую очередь на качество приёма оказывает влияние рельеф местности. Различные барьеры, возникающие на пути прохождения сигнала, ослабляют его уровень или не дают его распространению. В зоне отсутствия прямой видимости антенны нередко настраивают на отражённый сигнал и из-за этого приходится применять различного вида активные усилители и согласователи.

В близости от передатчика антенна может ставиться внутри помещения или снаружи. В отдалении, конечно, нужно ставить снаружи: на стену, балкон, крышу, мачту. Обычно в удалении от ретранслятора антенна размещается на высоте 8—15 м на мачте.

Симметрирование антенн

Симметрирующие устройства устраняют попадание токов радиочастоты на внешнюю площадь наружного проводника (оплётки) коаксиального провода. Подключать без такого устройства нельзя, так как это приводит к искривлению диаграммы направленности антенны и уменьшению помехоустойчивости приёма. Когда входное сопротивление антенны отличается от волнового сопротивления провода, то такое устройство применяется и как согласующее.

Согласующее устройство для антенны своими руками выполнить несложно. Обычно применяют четвертьволновой мостик или волновое U-колено. Мостик представляет собой двухпроводную короткозамкнутую линию с величиной длины Lcp/4, подключённую к зажимам вибратора. Мостик состоит из двух трубок, изолятора и короткозамкнутого шунта. Через одну из трубок (например, левую) пропускается кабель. Внешний проводник (оплётка) подключается к левой трубке вибратора и левой трубке мостика, центральный контакт — к правой трубке вибратора.

Волновое колено выполняется из кабеля и состоит из двух отрезков с волновым сопротивлением 75 Ом, соответственно длиной Lc/4 и Lc/3, где Lc средняя длина волны в кабеле. Выдерживать определённое расстояние между кабелями не нужно. Рабочая полоса частот составляет 12— 15 процентов.

И также может использоваться проволочный трансформатор. Он трансформирует входной импеданс антенны в импеданс равный 73 Ом. Две пары катушек трансформатора намотаны поочерёдно на двух каркасах диаметром 5— 7 мм. Намотка непрерывная, в два провода. Промежуток между каркасами 15—20 мм. Монтаж выполняется на металлической плате, к концам которой припаиваются оплётка фидера и концы обмоток.

Проволочная антенна

Самую простую конструкцию можно выполнить из куска медной проволоки. Такая антенна представляет собой петлевую рамку, которая состоит из двух разделённых зазором проводников. В случае использования мачты, крепление осуществляется с помощью изоляционной пластины, например, гетинакс, покрытый лаком или текстолит. Место подключения кабеля при использовании на улице следует закрыть от прямого попадания атмосферных осадков.

Основная операция будет заключаться в расчёте длины петли. Для этого необходимо знать частоту передачи эфирного сигнала. Длина волны, соответствующая несущей частоте изображения f, вычисляется по формуле L = 300/f. Например, для частоты 600 МГц это значение будет L = 300/600= 0,5 м. То есть длина петли составит 50 см.

Алюминиевый диск

Для изготовления нам понадобится:

алюминиевый диск толщиной 1 мм;
печатная плата из стеклотекстолита толщиной 1 мм;
согласующий трансформатор;
кабель с волновым сопротивлением 75 Ом.

В алюминиевом диске диаметром 356 мм, с отверстием посередине с диаметром 170 мм, делается пропил 10 мм. Вместо выпиленного куска устанавливается печатная плата, к которой припаивается согласующий трансформатор. Вместо него можно установить усилительное устройство, взятое из комплекта, идущего с польской антенной.

Волновой канал

Несложная по конструкции высокоэффективная антенна направленного действия, которая может быть использована практически во всём диапазоне телевизионного вещания. Антенна представляет собой активный полуволновой вибратор (обычно петлевой), рефлектор из нескольких директоров, укреплённых на основании стрелы, зафиксированные скобами или сваркой. Вибратор со стрелой закрепляется на мачте. Соединение кабеля и симметрирующе-согласующего U образного колена к активному вибратору производится с помощью специальной коробки.

Полуволновое колено выполняется из отрезков коаксиального кабеля длиной равной средней длины волны поделённой на два. U-колено является сразу как симметрирующим устройством, так и трансформатором сопротивлений: оно изменяет входное сопротивление петлевого вибратора 292 Ом до 73 Ом, что даёт возможность обеспечить согласование вибратора с фидером. Оплётки кабеля колена нужно спаять между собой, а также с оплёткой фидера. Длина отрезка используемого провода примерно будет около 185 мм.

Расчёт

ДМВ антенны вибраторы изготавливаются из трубок диаметром от 14 до 25 мм, несущую стрелу 18—35 мм. Мачта может быть изготовлена из трубок диаметром 40—50 мм, со стенкой 3—4 мм или деревянного бруса 60×60 мм.

Рекомендуется применять при расстояниях 40—50 км от телевышки трёхэлементного вида антенну, 50—70 пяти или семиэлементную, 70—80 одиннадцатиэлементную.

Расстояние между элементами устройства можно рассчитать в специально созданных для этого программах: Antwu 15, 4K6D и т. п. Эти утилиты русифицированные, разобраться будет нетрудно.

Зигзагообразное устройство

Несложная в изготовлении антенна широкого диапазона. Работает в двукратной полосе частот. Конструкция представляет собой две вертикальные рейки, закреплённые на диэлектрической стойке. На верхнем и нижнем конце стойки крепят стальные планки. Планки такого же вида, но через изоляционные шайбы, закрепляют на концах реек. На стойке между рейками располагают непроводящую пластину, на которой установлены две пластины из проводника.

Кабель диаметром 3—4 мм соединяют со стальными планками. Его также подпаивают к нижней планке. Провод прокладывают параллельно стороне внутреннего кабеля нижней рамки и припаивают к планкам (оплётку — слева, центральный проводник справа).

Для упрощения конструкции можно использовать только один ромб, зигзаг. Размер такого ромба составит 340×340 мм. Расстояние между двумя металлическими планками в центре ромба берут около 10 мм. В качестве материала применяют алюминиевые, медные или латунные трубки, или полоски шириной 6—10 мм.

Усилитель

Для улучшения приёма телевизионного эфира часто применяют антенну с активным усилителем сигнала. Обычно такой усилитель не нуждается в настройке и выполняется на малошумящих транзисторах с усилением около 20 дБ.

Для того чтоб изготовить усилитель ТВ сигнала своими руками, понадобится печатная плата и следующий перечень радиоэлементов:

Резисторы: R1, R5—220 Ом; R2, R6—8,2 кОм; R3—3,3 кОм; R4, R8—22 Ом; R7— 1,5 кОм.
Конденсаторы: C1—0,01 мкФ; C2, C4, C6—220 пФ; C3, C5—100 нФ.
Транзисторы: VT1, VT2 S790T.

Схема антенного усилителя для телевизора своими руками будет выглядеть так:

https://masterkit.ru/images/magazines/3_Sh4 04 .gif

Усилитель выполнен на транзисторах S790T по схеме с общим эмиттером и имеет две корректирующие цепочки R1, C3 и R5, C5. Устройство собирается на двух усилительных каскадах. Центральная жила входного кабеля подпаивается на вход конденсатора C2, а оплётка экрана на общую землю. Усиленный сигнал снимается с выхода конденсатора C6.

Усилитель для антенны распаивают на отдельной независимой плате, радиоэлементы на ней устанавливаются навесным способом. Крепят плату посередине антенны, такое расположение позволяет эффективно принимать сигнал.

Рамочная антенна

Самодельное устройство будет состоять из следующих элементов:

алюминиевые полосы размером 320 мм;
мачта;
рефлектор;
усилительное устройство;
кабель.

Вначале собирается рамка из четырёх полос. Крепление между собой осуществляется с помощью винтов. В середину рамки устанавливается крестовина. От центра каждая часть крестовины укорачивается на 5 мм. Ближайшие друг к другу части обрезанных пластин соединяются проводником, образовывая два внутренних, разделённых квадрата. К этим пластинам припаивается кабель, к одной центральная жила, к другой оплётка. Далее антенна устанавливается на мачте, и крепится усилитель.

Логопериодическая

Такая антенна выделяется хорошим согласованием с коаксиальным кабелем и узкой диаграммой направленности, что позволяет принимать телевизионный сигнал на значительном удалении.

Антенна состоит из двухпроводной симметрично распределённой линии, образованной из одинаковых трубок, лежащих параллельно друг другу. На эти трубки устанавливаются полувибраторы в количестве семи штук, при этом направление их чередуется на противоположное относительно предыдущего.

Кабель с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывается в одну из линий, концы труб в месте входа фидера соединяются пластинкой из проводника. Экран кабеля распаивается при его выходе из линии, а центральная жила припаивается к лепестку, установленном на заглушке другой трубы. Расстояние между вибраторами выбирают от начала 80, 94,77, 63, 52, 43, 35 мм, а их размер соответственно 160, 131, 107, 88, 72, 60, 49 мм.

Польская

Если выполнить самостоятельно усилитель нет возможности или желания, можно приобрести готовый. Особой популярностью пользуются те, что стоят в так называемых польских антеннах, например, фирмы Sowar. Польская антенна работает в широкополосном диапазоне, т. е. может принимать дециметровый и метровый сигнал. Однако, в том виде в котором она есть, она не очень приспособлена для приёма цифрового телевидения DVB-T, поэтому для её использования рекомендуется выполнить доработки.

Всё дело в том, что входное сопротивление усилителя выше сопротивления антенны. Для начала убираем длинные метровые активные вибраторы или укорачиваем их до размеров дециметровых, затем удаляем полотно рефлектора от активных вибраторов. Таким образом, изменяется сопротивление антенны. Из усилителя желательно выпаять и узел согласования, кольцо из феррита. Это поможет расширить диапазон, увеличит сопротивление, изменит частотную характеристику.

Баночная

Эта оригинальная антенна, которую просто сделать самостоятельно, не уступит по параметрам логопериодической антенне. Собирается из двух консервных банок. Банки берутся размерами 75×95 мм. С помощью двух полосок стеклотекстолита банки соединяются путём пайки. Одна полоска сплошная, а на второй делается разрыв в который подпаивается кабель. Принцип работы её основан на свойстве симметричного широкополосного вибратора, за счёт чего она обладает большим коэффициентом усиления.

Рассмотренные виды антенн без проблем можно подключать к всевозможным приставкам для приёма цифрового телевидения и даже фм диапазона.

4.2. Универсальные антенны типа «волновой канал»

Четырехэлементная антенна типа «волновой канал»

(рис. 4.1) предназначена для приема телепередач на одном выбранном канале на расстоянии 50—60 км от ТЦ или ретранслятора. Антенна обеспечивает получение высокого качества изображения и звука при высоком уровне помех и отраженных сигналов, имеет повышенные электрические параметры и технические характеристики.

Четырехэлементная антенна имеет диаграмму направленности, расположенную в трех координатах в виде вытянутой сигары в сторону ТЦ. Такая диаграмма образуется в результате сложения полей активного вибратора, рефлектора и двух директоров. При настройке антенны путем подбора размеров деталей антенны и расстояния между ними добиваются такого соотношения фаз всех

полей, чтобы они в направлении директора складывались, а в направлении рефлектора — вычитались, как бы образуя волновой канал, вдоль которого проходит поток ЭДС. Диаграмма направленности четырехэлементной антенны значительно уже, чем у трехэлементной.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ................. 2,5—2,8 дБ

КБВ ............................... 0,58—0,85

входное сопротивление ................. 40 Ом

волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом

переходное сопротивление в деталях

крепления, между стрелой и

вибраторами, не более. . ............. 0,1 Ом

коэффициент затухания в кабеле

снижения на частоте 50—200 МГЦ .... 0,76—2 дБ

кпд ................................ 0,97

рабочая частота ...................... 48,5—230 МГц

неравномерность коэффициента усиления. . 0,8 дБ помехозащищенность .................. -(14...20) дБ

ширина главного лепестка диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости. ......................... 60

При выборе конструкции антенны типа «волновой канал» необходимо учитывать как качественные характеристики, так и обращать внимание на настройку антенны на частоту передающей телестанции. На садовых участках обычно нет необходимых измерительных приборов, и поэтому настройку производят непосредственно при приеме сигналов — по контрастности изображения на экране телевизора. Сначала антенну точно по азимуту устанавливают в направлении передающего ТЦ или ретранслятора. Это положение фиксируют. Но ecли нет карты и компаса и по азимуту втравить антенну не представляется возможным, это делают, медленно поворачивая антенну влево до тех пор, пока на экране телевизора изображение не начнет исчезать. Затем проделывают то же самое, поворачивая антенну вправо. После этого антенну устанавливают посредине между двумя зафиксированными положениями.

Подстройку и настройку производят только в том случае, если при изготовлении антенны были использованы трубки нерекомендованного диаметра и длины. При этом необходимо иметь в виду, что если вибраторы изготовлены большего диаметра, то длина их должна быть несколько меньше, а при уменьшении диаметра — больше. Настройка антенны заключается в установлении оптимальной длины рефлектора и директоров.

В четырехэлементной антенне расстояние между рефлектором и активным вибратором регулируется в пределах (0,15...0,25)lдл длина рефлектора больше активного вибратора на 10—20 %; расстояние между активным вибратором и первым директором и между директорами равно (0,1...0,2)lдл.

У антенн типа «волновой канал» входное сопротивление находится в пределах от 32 до 40 Ом, а это значит, что для УСС можно использовать любой коаксиальный кабель, имеющий волновое сопротивление 50 или 75 Ом. На практике необходимо длину кабеля снижения установить опытным путем. Выходное сопротивление антенн типа «волновой канал» в большой степени зависит от расстояния между первым директором и активным вибратором, а также от расстояния между активным вибратором и рефлектором. При увеличении этих расстояний выходное сопротивление антенн типа «волновой канал» возрастает. При этом необходимо иметь в виду, что входное сопротивление антенн типа «волновой канал» указано при условии применения петлевых вибраторов. Если же вместо петлевых вибраторов применяются обычные симметричные (разрезные) вибраторы, то приведенные в тексте значения входных сопротивлений антенн должны быть уменьшены в четыре раза.

Коэффициент усиления антенны, состоящей из четырех элементов, выше, чем у трехэлементной антенны, почти в полтора раза и во многом зависит от конструктивных размеров вибраторов.

Изготавливается антенна из металлических трубок одинакового диаметра в пределах определенной частоты телевещания. Можно рекомендовать к применению тонкостенные трубки диаметром 18 мм для 1—5-го каналов, диаметром 12 мм — для 6—12-го и 8 мм — для 21—10-го.

Конструктивные размеры данной антенны приведены в табл. 4.3.

Четырехэлементная антенна состоит из активного петлевого вибратора 4, рефлектора 3, двух директоров 1 и 2, укрепленных на одной несущей стреле, и УСС. Стрела устанавливается на мачте в точке равновесия (центре тяжести). Подключение кабеля снижения 7 к активному вибратору 4 производится с помощью УСС 6. Варианты соединения элементов антенны с помощью специальных крепежных деталей и пайки см. на рис. 3.11. Но наиболее надежной конструкцией является сварная: она долго выдерживает постоянное воздействие климатических и механических нагрузок (ветра, дождя, снега, инея, росы, грибков и т. д.). Такая антенна наиболее технологична.

При распайке коаксиального кабеля в монтажной коробке, а также при монтаже и разделке оплетку кабеля нельзя разрезать. Ее всегда расплетают и паяют, предварительно скрутив проволочки в одну или две косички. При разделке коаксиального кабеля необходимо следить за тем, чтобы случайно не подрезать проволочки центральной жилы и чтобы на нес не замкнулись проволочки оплетки. Токоведущие провода и жилы коаксиального кабеля к вибраторам антенны и в распределительных коробках лучше припаивать или прикреплять винтами с гайками, тщательно зачищая места соединения. В соединениях не должно быть ржавчины.

Применение четырехэлементной антенны с узкой диаграммой направленности целесообразно в условиях города, поселков, вблизи высоких сооружений. Кроме того, в районах сильных помех даже при небольших расстояниях от ТЦ использование этой антенны может оказаться полезным, если только источник помех не находится со стороны ТЦ на линии, проходящей через ТЦ и приемную антенну.

Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 4.2) предназначена для приема телепередач на расстояниях свыше 50 км от ТЦ в неблагоприятных условиях (при наличии помех и отраженных сигналов).

Техническая характеристика:

коэффициент усиления. ... ............ 6,5—7,8 дБ

рабочая частота ...................... 48,5—230 МГц

входное сопротивление антенны ......... 32 Ом

волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны ......... 1

неравномерность коэффициента усиления. . 1 дБ КБВ ............................... 0,6—0.7

помехозащищенность .................. -(15...26) дБ

оптимальное расстояние от ТЦ ......... 50—60 км

угол раствора диаграммы направленности

в горизонтальной плоскости. .......... 50

Антенна состоит из рефлектора 1, он же основной пассивный вибратор, активного вибратора 3 и трех директоров 4, 7 и 8, которые являются пассивными элементами. Все вибраторы расположены в одной плоскости параллельно друг другу. Закрепляются они в центре тяжести на общей стреле, в качестве которой используется тонкостенная трубка.

Для соединения элементов антенны со стрелой применена деталь крепления, показанная на рис. 3.10, а. Трубки

пассивных вибраторов устанавливаются в паз детали 2 и закрепляются двумя винтами М4 или Мб (их размеры определяются диаметром имеющейся трубки). К общей стреле эта сборка прикрепляется также с помощью двух винтов и гаек М4 или Мб. Эта конструкция обладает достаточной жесткостью, легко противостоит ветровым нагрузкам и удобна при сборке и настройке антенны. Узел крепления вибраторов показан на рис. 4.2.

Наиболее простым и надежным вариантом пятиэлементной антенны является сварной вариант. Все вибраторы в данном случае привариваются к центральной стреле в точках, соответствующих центрам тяжести. Стрела после установки заземляется. Крепление стрелы с вибра-

торами к мачте производится в центре тяжести стрелы. Рефлектор и директоры изготавливаются из тонкостенных трубок одинакового диаметра (10—30 мм). Стрела с мачтой соединяется с помощью хомута и скобы произвольной конструкции. Для удобства настройки антенны в стреле просверливаются дополнительные отверстия, необходимые для перестановки пассивных вибраторов. После сборки вибраторы и детали крепления покрываются морозостойкой краской.

В этой антенне активный вибратор, рефлектор и директоры изготавливаются из металлических трубок, наружные диаметры которых зависят от частоты принимаемого сигнала: 16—22 мм для 1—5-го каналов; 10—11 мм для 6—12-го;

8—10 мм для. 21—41-го. Оптимальная толщина этих трубок 1—1,5 мм. Основная несущая стрела антенны изготавливается из трубки наружным диаметром 35 мм для 1—5-го каналов;

диаметром 18—25 мм для 6—12-го; диаметром 16—20 мм для 21—41-го и толщиной 2—2,5 мм.

В качестве активного элемента антенны применяется петлевой вибратор, выполненный из коаксиального кабеля (см. гл. 1). Петлевой вибратор подключается к коаксиальному кабелю с помощью УСС типа «полуволновое U-образное колено», размеры которого зависят от частоты принимаемого канала.

В табл. 4.4 даны конструктивные размеры пятиэлементной антенны, необходимые для изготовления ее в домашней мастерской. В технической литературе приводятся сведения о размерах подобных антенн, несколько отличающиеся от приведенных в данной таблице. Это объясняется тем, что многоэлементная антенна типа «волновой канал», собранная по размерам на максимальный коэффициент усиления, всегда имеет узкую полосу пропускания частот. Поэтому при настройке и регулировке многоэлементных антенн приходится изменять размеры как самых вибраторов, так и расстоянии между ними, чтобы наилучшим образом удовлетворить достаточно противоречивые требования одновременного получения широкой полосы пропускания частот и высокого коэффициента усиления. Пятиэлементная антенна рассчитана на получение возможно большего коэффициента усиления при минимально необходимой полосе пропускания.

Антенна имеет увеличенное количество пассивных вибраторов, чем обеспечивается хорошее качество изображения на экране телевизора в местах, отстоящих от ТЦ на дальних расстояниях. Как отмечалось ранее, рефлектор обеспечивает получение однолепестковой диаграммы направленности. Длина рефлектора и его расстояние от активного вибратора рассчитаны таким образом, чтобы поля, создаваемые рефлектором и активным вибратором в главном направлении, складывались.

Система директоров, состоящая их трех вибраторов, значительно сужает ширину диаграммы направленности. Длины директоров и расстояния между ними и от них до активного вибратора рассчитываются с таким условием,

чтобы обеспечить сложение электромагнитных полей, создаваемых директорами и активным вибратором в главном направлении.

Сложение электромагнитных полей активного вибратора, рефлектора и трех директоров образует объемную диаграмму направленности пятиэлементной антенны, которая вытянута в сторону главного направления. Чем больше количество директоров, тем уже диаграмма направленности. Для того чтобы данная антенна могла обеспечить устойчивую работу в месте приема сигналов, необходимо тщательно выдержать все основные размеры.

При изготовлении антенны размеры ее элементов выбираются из указанной выше таблицы, но они могут быть и пересчитаны исходя из следующих соображений. Пассивный вибратор (рефлектор) делается всегда длиннее активного на 10—20 %, а пассивные вибраторы (директоры) изготавливаются на 10—15 % короче активного вибратора. Расстояние между активным вибратором и реф-

лектором устанавливается в пределах (0,15...0,25)lдл.р, где lдл.p — рабочая частота принимаемого канала телевидения. Расчетное расстояние между активным вибратором и первым директором, а также между директорами устанавливается равным (0,1 ...0,2)lдл.р.

Необходимо иметь в виду, что с уменьшением расстояния между активным и пассивными вибраторами входное сопротивление антенны резко уменьшается. Если надо немного расширить полосу пропускания, то можно увеличить расстояние между элементами на величину, лежащую в пределах (0,16...0,2)lдл.р, но при этом уменьшится коэффициент усиления.

При определении размеров антенны в формулах учас-

твует не cpеднне значение длины волны, а только ее расчетное значение lдл.р, лежащее между двумя несущими частотами, ближе к несущей частоте сигналов изображения, чем к сигналам звукового сопровождения.

Если при постройке антенны окажется, что произошло ослабление несущей частоты сигнала звука, то необходимо укоротить длину первого директора на 8- 10 %.

На рис. 4.3 приведены схемы конструктивных исполнений наружных антенн типа «волновой канал, рассчитанных на прием телесигналов в диапазоне частот от 48,5 до 230 MГцi и более. Они относятся к антеннам направленного действия многоэлементной конструкции с высокими электрическими параметрами, позволяющими осуществлять прием телепередач на первых 12 каналах на границе зоны прямой видимости или в полутени, где напряженность электромагнитного поля значительно ослаблена.

В радиолюбительской практике антенны сложной конструкции не изготавливаются. На первых 5 каналах к антеннам предъявляются повышенные требования к электрическим параметрам — коэффициенту усиления и отношению сигнал — шум на входе телевизора, а это, и свою очередь, вызывает необходимость применять от 5 до 11 вибраторов. Все это приводит к усложнению конструкции, увеличению массогабаритных характеристик и к резкому сужению полосы пропускания.

Эти антенны наиболее эффективны на высоких частотах (от 100 МГц и выше).

Различные варианты многоэлементных антенн типа «волновой канал» имеют свои положительные и отрицательные стороны, проявляющиеся в конкретных условия\ применения.

Трехэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором (рис. 4.3, а).

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ............ 5,3 дБ

КБВ ........................... 0.55—0,8

рабочая частота .................. 48,5—66 МГц

неравномерность коэффициента

усиления ...................... 0,5 дБ

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны ..... 1

помехозащищенность .............. -(12...18) дБ

угол раствора диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости...................... 75

Рефлектор обеспечивает значительное расширение рабочей полосы пропускания частот и коррекцию диаграммы направленности в части уменьшения боковых лепестков. Двойной рефлектор состоит из двух параллельных трубок, симметрично размещенных в вертикальной плоскости относительно несущей стрелы. В качестве активного вибратора применяется шлейфибратор Пистолькорса, имеющий входное сопротивление 292 Ом.

Применение антенны по схеме (рис. 4.3, а) на границе уверенного приема увеличивает шумы, проявляющиеся на экране телевизора, например, в виде штрихов и черточек. Используется антенна для приема телевизионных программ на 6—12-м каналах и реже на 1—5-м каналах.

Конструктивные размеры антенны с двойным рефлектором приведены в табл. 4.5. При анализе размеров между элементами антенны легко увидеть, что расстояние между активным вибратором и первым директором меньше, чем у трехэлементной антенны с 6-го по 12-й канал, а это приводит к снижению входного сопротивления и требует более точного изготовления антенны и тщательного согласования ее с кабелем снижения.

На садовых участках трехэлементную антенну с двойным рефлектором можно рекомендовать только в тех случаях, когда есть необходимость значительно уменьшить влияние помех и отраженных сигналов.

Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором (рис. 4.3, б).

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ............ 8.0-9,0 дБ

КБВ, не менее ................... 0,6

рабочая частота .................. 48.5—230 МГц

входное сопротивление антенны ..... 32 Ом

волноное сопротивление фидера ..... 75 Ом неравномерность коэффициента

усиления, не более .............. 9,5 дБ

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны ..... 1

помехозащищенность .............. -(14...18) дБ

угол раствора диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости ...................... 48-56

При настройке пятиэлементной антенны (рис. 4.2), предназначенной для эксплуатации в условиях сильных помех и отраженных сигналов, особое внимание уделяется уменьшению величины задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Применение двойного рефлектора вместо одиночного вибратора позволяет улучшить помехозащищённость антенны за счет изменения размеров задних и боковых лепестков до минус 18—24 дБ в сложных условиях приема телепередач.

Подключение антенны к телевизору производится с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом через УСС, подключенное к петлевому вибратору. Конструкция данной антенны отличается от пятиэлементной типа «волновой канал» (см. рис. 4.2) только наличием двойного рефлектора. Для крепления вибраторов к стреле и стрелы к мачте используются детали, показанные на рис. 3.10, и крепежные винты с гайками М4, М5 или Мб.

Конструктивные размеры данной антенны приведены в табл. 4.6.

Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным первым директором (рис. 4.3, в) предназначена для приема телесигналов в диапазоне частот 1—5-го каналов в зоне полутени на расстоянии свыше 50 км от ТЦ. Эта антенна относится к группе широкополосных многоканальных антенн с высокими электрическими параметрами. Ширину пропускания обычных пятиэлементных антенн типа «волновой канал» определяют пассивные вибраторы, их конструкция и размеры. На практике можно увеличить ширину пропускания антенны почти на 40 % за счет подбора размеров вибраторов и расстояний между ними. При этом коэффициент усиления антенны, как правило, уменьшается.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ............. 6,5—8.0 дБ

КПД .......................... 10-11

КБВ, не менее ................... 0,65

рабочая частота .................. 48,5—230 МГц

входное сопротивление антенны .... 292 Ом

волновое сопротивление фидера ..... 50—75 Ом

неравномерность коэффициента

усиления, не более .............. 9 дБ

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны ..... 2

кпд ........................0.95

полоса пропускания частот ......... ± 4 %

помехозащищенность ..............-( 15. .17) дБ

угол раствора диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости...................... 60—66

Главный лепесток диаграммы направленности данной антенны представляет собой вытянутый вперед эллипс правильной формы с некоторым сужением в сторону директоров.

Пятиэлементная антенна с двойным директором в зависимости от размеров вибраторов может принимать телесигналы в следующих сочетаниях каналов: 1-й и 3-й, 1-й и 4-й, 2-й и 4-й, 2-й и 5-и, 1-й и 5-й, 3-й и 5-й. Конструктивные размеры антенн для каждого из этих сочетаний каналов приведены в табл. 4.7.

Антенна подключается к телевизору с помощью фидерной линии, изготовленной из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, и подсоединяется к петлевому вибратору через проволочный симметрирующе-согласующий трансформатор (см. рис. 1.16). Проволочный трансформатор используется для согласования любых широкополосных антенн с входным сопротивлением 300 Ом.

Четыре катушки ССТ намотаны на двух диэлектрических каркасах диаметром 8 мм двойным изолированным проводом. Каждая катушка трансформатора содержит 12 витков провода марки ПЭЛШО диаметром 0,3 мм или ПЭВ-2 диаметром 0,31 мм. Намотка рядовая — виток к витку в два провода. Оба каркаса с намотанными проводами устанавливаются на общем основании, при этом между каркасами должно быть не менее 18 мм.

Активный вибратор, рефлектор и директоры изготавливаются из тонкостенных латунных (дюралюминиевых или стальных) трубок диаметром 16—22 мм Для 1—5-го каналов, 10—14 мм — .для 6—12-го. Двойной директор жестко соединяется со стрелой антенны без изоляторов и между собой отрезком трубки такого же диаметра. Наиболее прочной и надежной в эксплуатации является антенна сварной конструкции, в которой все трубки привариваются непосредственно к стреле. К мачте стрела с вибраторами крепится с помощью хомутов, скоб и крепежных соединений.

На рис. 4.3, г изображена сварная пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с конструктивными размерами, обеспечивающими прием телесигналов на 3-м и 5-м каналах. Расчетные значения размеров вибраторов и расстояний между ними обеспечивают устойчивую работу телевизора на расстоянии свыше 50 км от ТЦ и в зоне полутени. Отличается данная антенна от рассмотренной ранее такой же антенны (рис. 4.3, в) только точностью изготовления ее отдельных элементов и аккуратностью сборки.

Конструктивные размеры сварной пятиэлементной антенны, рассчитанной на прием передач 3-го и 5-го каналов, даны в табл. 4.6.

Шестиэлементная антенна типа «волновой канал» с двумя рефлекторами и двойным первым директором (рис. 4.3, д) предназначена для установки в зоне предельной видимости радиосигнала с ослабленной напряженностью электромагнитного поля. Конструкция этой антенны отличается от ранее рассмотренных тем, что после основного активного вибратора включено два рефлектора (вместо одного), а первый директор антенны выполнен в виде двух параллельных вибраторов. Это позволяет изменить электрические параметры антенны в части расширения полосы пропускания частот за счет некоторого снижения коэффициента усиления.

Конструктивные размеры шестиэлементной антенны, рассчитанной на прием 1-го и 5-го каналов, приведены в табл. 4.6.

Пятиэлементная антенна с тройным рефлектором (рис. 4.3, е) предназначена для установки в зоне за пределами прямой видимости, в условиях действия сильных помех и отраженных сигналов на расстоянии более 50 км от ТЦ. Рефлектор, выполненный из трех вибраторов, обеспечивает образование узконаправленных лепестков диа-

граммы направленности антенны и ее устойчивую работу в полосе частот 1—12-го каналов.

Конструктивные размеры пятиэлементной антенны с тронным рефлектором приведены в табл. 4.8.

В качестве активного вибратора применен шлейф-вибратор Пистолькорса, имеющий большое входное сопротивление — 292 Ом. Активный вибратор создает вокруг себя в плоскости, перпендикулярной к его оси, электромагнитное поле, которое наводит токи в тройном рефлекторе и директорах. В результате этого они сами излучают электромагнитные поля. Размеры вибраторов и расстояния между ними рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить сложение полей в главном направлении. Рефлекторы позволяют получить однолепестковую диаграмму направленности — однонаправленной характеристики излучения. Директоры способствуют обострению главного лепестка диаграммы направленности. Все вибраторы этой антенны образуют объемную диаграмму направленности, вытянутую в сторону главного направления, т. е. в сторону директоров.

Главными условиями хорошей работы этой антенны являются высокая точность изготовления ее элементов, скрупулезная выдержка размеров при сборке и тщательная настройка. В некоторых случаях для юстировки антенны применяются подстроечные наконечники, которые после окончательной настройки жестко закрепляются.

На отдаленных садово-огородных участках пятиэлемент

ная антенна с тремя рефлекторами практически не используется из-за сложности ее изготовления в домашних условиях.

Семиэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 4.3, ж) предназначена для приема телесигналов в радиусе действия мощной передающей станции до 100 км (оптимальное расстояние 60—70 км). Устанавливается антенна в местности, где много индустриальных и других электромагнитных помех, а также отраженных сигналов.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ............ 8 дБ

КБВ. .......................... 0,6—0,75

рабочая частота ................. 50—230 МГц

входное сопротивление антенны ... 32 Ом входное сопротивление активного

вибратора антенны ............. 292 Ом

волновое сопротивление фидера. .... 75 Ом

неравномерность коэффициента

усиления...................... 1 дб

номера рабочих каналов .......... 1—12-й, 6—12-и

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны. .... 1 или 6

помехозащищенность. ............. -(16...26) дБ

угол раствора главного лепестка

диаграммы направленности ...... 45°

Антенна имеет один вибратор, расположенный на конце стрелы (рефлектор), активный вибратор Пистолькорса и

пять неразрезных вибраторов (директоров). Все вибраторы укрепляются параллельно друг другу на горизонтальной стреле, создавая антенную систему «волновой канал». Петлевой вибратор Пистолькорса крепится в точке нулевого потенциала. В качестве согласующе-симметрирующей системы применен отрезок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом в виде полуволнового U-образного колена. Входное сопротивление петлевого вибратора 292 Ом. Схема подключения U-образного колена к вибратору показана на рис. 1.10.

Изготавливается антенна, как правило, из металлических трубок с тонкими стенками диаметром 8—30 мм. Мачта и стрела могут быть сделаны из металлической трубки или из деревянного бруска (рейки). Сечение бруска должно обеспечивать прочность конструкции и жесткость. Наилучшее конструктивное решение достигается в сварном варианте, когда все вибраторы жестко приварены к центральной несущей стреле в точках равновесия, а стрела с вибраторами приварена к вертикальной мачте в точке тяжести.

Можно рекомендовать применение этой антенны на каналах высоких частот (свыше 6-го канала). На первых пяти каналах семиэлементные антенны почти не используют из-за больших габаритных размеров и массы, но главным образом из-за недопустимо узкой полосы пропускания, ухудшающей качество изображения и звука. Но в некоторых случаях с этим приходится мириться.

Настройка и регулировка семиэлементной антенны является сложным делом, их не всегда удается качественно выполнить. Одновременно надо знать, что изготовление элементов антенны и ее сборка должны осуществляться с учетом повышенных требований к настройке антенны и ее ориентации на ТЦ или ретранслятор. Требования к точности подстройки антенны обусловлены теми недостатками, которые присущи в основном семиэлементным антеннам, но являются общими для всех антенн типа «волновой канал».

Во-первых, эти антенны очень зависят от конструктивных размеров элементов, от точности их изготовления и настройки. Увеличение количества активных и пассивных элементов антенны, а также конструктивные ошибки приводят, как правило, к отрицательному результату. Несоблюдение требований тщательной настройки и регулировки антенны после изготовления может привести к серьезному ухудшению се направленных свойств.

Во-вторых, антенны типа «волновой канал» всегда требуют подключения их к телевизору с помощью коаксиального кабеля и УСС, что значительно усложняет их конструкцию и затрудняет настройку.

В-третьих, так как семиэлементные антенны узкополосные, это затрудняет их использование не только в диапазонах частот нескольких каналов, но даже для приема телесигналов по одному из первых каналов, в которых относительная полоса частот достаточно велика.

Здесь необходимо заметить, что имеются и другие многоканальные антенны типа «волновой канал», однако их коэффициент усиления существенно хуже.

Конструктивные размеры семиэлементной антенны типа «волновой канал» приведены в табл. 4.9.

Размеры антенны рассчитаны таким образом, чтобы можно было получить достаточно широкую полосу пропускания при возможно большем коэффициенте усиления и принимать телепередачи многих каналов.

Семиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором и пятью директорами (рис. 4.3, з) имеет более расширенную полосу пропускания по сравнению с предыдущей антенной (рис. 4.3, ж), высокий коэффициент усиления и поэтому применяется для приема

телепередач на всех каналах в зависимости от расстояния до ТЦ: 1—5-й каналы — 70—80 км, 6—12-й — 60—70 км, 21—41-й — 50—60 км.

Конструктивные размеры семиэлементной антенны с двойным рефлектором и пятью директорами приведены в табл. 4.10 В качестве активного вибратора применен петлевой вибратор с УСС типа «полуволновое U-образное колено».

10.10. Антенны дециметровых волн

Смотрите также

Водонагреватель нева люкс
Дикий виноград на заборе как сажать
Мдф лист размеры
Уголь для барбекю
Волма нивелир комфорт
Двигатель на пылесос
Вытяжка для котла
Принцип работы насоса
Устройство фундаментной плиты
Трафареты для росписи стен
Поливинилхлоридный плинтус технические характеристики

Поиск по сайту

Т а б л и и а 10.20

Широкополосная антенна типа «Волновой канал» для приема в каналах 21...41 (рис. 10.32).

Таблица 10.21

Кп=530/fcp

где fcp — средняя частота канала ДМВ, МГц. Для 37-го канала, средняя частота которого 562 МГц, Кп равен:

Кп=530/562=0,943.

Таблица 10.22

Таблица 10.23

Таблица 10.24

На рис. 10.36 показан вид сбоку описанной выше антенны. 6-элементная антенна предназначена для ближнего приема на расстоянии до 10...15 км от телевизионного передатчика: 10-элементная — 15...25; 15-элементная — 25...40; 20-элементная — на расстоянии 40...60 км и более.

При наличии медных, латунных или алюминиевых полосок можно сделать ромбовидную антенну (рис. 10.38). Полоски (1) скрепляют внахлест винтами и гайками. В точке соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Толщина полосок произвольная.

Простейший рефлектор представляет собой плоский экран, изготовленный из трубок или отрезков толстого провода. Диаметр элементов рефлектора некритичен (3...10 мм). Полотно рефлектора (2) крепится с помощью стоек-опор (3) к металлической или деревянной мачте (4). Точки 0 имеют нулевой потенциал, относительно земли, поэтому стойки (2) могут быть металлическими.

Таблица 10.25

2-элементная Швейцарская антенна (см. рис. 10.21) также может использоваться в диапазоне ДМВ (табл. 10.26).

Таблица 10.26