Какие бывают антенны дециметрового диапазона. Как выбрать подходящую антенну ДМВ. Можно ли сделать дециметровую антенну своими руками. Какие параметры важны при выборе антенны ДМВ.

Что такое антенны дециметрового диапазона

Антенны дециметрового диапазона (ДМВ) предназначены для приема телевизионного сигнала на частотах от 300 МГц до 3 ГГц. Длина волны в этом диапазоне составляет от 10 см до 1 м. Дециметровые антенны широко используются для приема цифрового эфирного телевидения стандарта DVB-T2.

Основные особенности антенн ДМВ:

• Небольшие размеры из-за короткой длины волны
• Узкая диаграмма направленности
• Высокое усиление сигнала
• Чувствительность к препятствиям на пути сигнала
• Дальность приема до 60-70 км от передатчика

Виды антенн дециметрового диапазона

Существует несколько основных типов антенн ДМВ:

1. Логопериодические антенны

Имеют характерную треугольную форму с множеством поперечных элементов. Обеспечивают широкополосный прием в диапазоне ДМВ. Коэффициент усиления 6-12 дБ.

2. Антенны «волновой канал» (Яги)

Состоят из активного вибратора, рефлектора и нескольких директоров. Обладают высоким усилением до 15-17 дБ. Узкополосные, настроены на определенный канал или группу каналов.

3. Панельные антенны

Плоские антенны с печатными излучателями. Компактны, могут монтироваться на стену. Усиление 8-12 дБ. Имеют широкую диаграмму направленности.

4. Параболические антенны

Обеспечивают самое высокое усиление до 20-25 дБ. Используются для приема слабых сигналов на большом удалении от передатчика. Имеют узкую диаграмму направленности.

Как выбрать антенну ДМВ

При выборе дециметровой антенны следует учитывать следующие факторы:

• Расстояние до телевизионного передатчика
• Наличие препятствий на пути сигнала
• Необходимость приема конкретных каналов или всего диапазона
• Возможность установки наружной антенны
• Требуемый коэффициент усиления

Для уверенного приема в радиусе 30-40 км от передатчика обычно достаточно компактной логопериодической или панельной антенны с усилением 8-12 дБ. На больших расстояниях рекомендуется использовать многоэлементные антенны «волновой канал» или параболические антенны.

Ключевые характеристики антенн ДМВ

При выборе антенны дециметрового диапазона важно обращать внимание на следующие параметры:

Коэффициент усиления

Показывает, во сколько раз антенна усиливает принимаемый сигнал. Измеряется в децибелах (дБ). Для уверенного приема цифрового ТВ достаточно усиления 10-12 дБ.

Диаграмма направленности

Характеризует чувствительность антенны к сигналам с разных направлений. Узкая диаграмма обеспечивает высокое усиление, но требует точной настройки.

Рабочий диапазон частот

Определяет, какие каналы может принимать антенна. Для приема всех мультиплексов цифрового ТВ нужен диапазон 470-790 МГц.

Волновое сопротивление

Должно соответствовать сопротивлению кабеля и входа телевизора. Стандартное значение — 75 Ом.

Дециметровая антенна своими руками

Простейшую антенну ДМВ можно изготовить самостоятельно из подручных материалов. Рассмотрим несколько вариантов:

Антенна из пивных банок

Для изготовления потребуется:

• 2 алюминиевые банки 0,5 л
• Деревянная рейка длиной 30-40 см
• Коаксиальный кабель
• Разъем для подключения к телевизору

Порядок сборки:

1. Закрепить банки на рейке горлышками друг к другу на расстоянии 75 мм
2. Припаять к банкам концы коаксиального кабеля
3. Установить на кабель разъем для подключения к ТВ

Петлевая антенна из проволоки

Простая конструкция из медной проволоки:

1. Согнуть проволоку в виде прямоугольной рамки
2. Длина петли должна составлять половину длины волны
3. Оставить зазор 1-2 см для подключения кабеля
4. Закрепить на диэлектрической пластине

Такие самодельные антенны подойдут для приема в зоне уверенного сигнала на расстоянии до 15-20 км от передатчика.

Как улучшить прием дециметровой антенны

Для повышения качества приема сигнала ДМВ можно применить следующие меры:

• Установить антенну как можно выше
• Использовать малошумящий усилитель
• Применить качественный коаксиальный кабель с минимальными потерями
• Точно направить антенну на передатчик
• Минимизировать помехи от электроприборов

При слабом сигнале рекомендуется использовать наружную антенну с высоким коэффициентом усиления и узкой диаграммой направленности.

Преимущества и недостатки антенн ДМВ

Рассмотрим основные плюсы и минусы дециметровых антенн:

Преимущества:

• Компактные размеры
• Высокое усиление сигнала
• Хорошая помехозащищенность
• Возможность приема цифрового ТВ

Недостатки:

• Чувствительность к препятствиям
• Ограниченная дальность приема
• Необходимость точной настройки
• Высокая стоимость качественных моделей

Заключение

Антенны дециметрового диапазона являются оптимальным выбором для приема современного цифрового телевидения. При правильном выборе и установке они обеспечивают отличное качество картинки и звука. Для сложных условий приема рекомендуется использовать профессиональные модели с высоким усилением. В зоне уверенного сигнала можно обойтись бюджетными вариантами или даже самодельными конструкциями.

Антенна дециметровая. Антенны для телевидения. Комнатная антенна ДМВ. Дециметровая антенна своими руками

Современный рынок предлагает огромный ассортимент антенн для приема эфирного телевидения. Существует два основных вида этих изделий, позволяющие осуществлять прием метрового и дециметрового диапазона радиоэфира. Также их можно разделить по месту использования на наружные и комнатные. Принципиально они мало чем отличаются. Здесь в первую очередь делается упор на размер и сохранение необходимых параметров под воздействием погодных условий. В этой статье мы обсудим существующие виды данных изделий, рассмотрим, какие у них параметры, как проводить тестирование. А для любителей мастерить расскажем, как изготавливается дециметровая антенна своими руками.

А в чем разница?

Попробуем объяснить в двух словах, как определить, какого вида изделие находится перед вами. Антенна дециметрового диапазона внешне напоминает лесенку. Устанавливают их параллельно земле. Метровые антенны ТВ представляют собой скрещенные алюминиевые трубки. Внешний вид обоих типов представлен на фото ниже. Существуют также и комбинированные антенны, когда совмещены и «лесенка», и перекрестные трубки.

Проблема выбора

Казалось бы, все просто. Однако при этом перед покупателем возникает вопрос о том, как правильно выбрать устройство, на какие параметры обращать внимание. Вообще лучше всего антенны ТВ тестировать непосредственно в тех условиях, в которых им предстоит работать. Прохождение радиосигнала зачастую бывает индивидуальным для той или иной местности. Так, изделие в лабораторных условиях показывает одни результаты, а в «полевых» — совсем иные. Существует определенная тактика, позволяющая тестировать как метровые, так и дециметровые ТВ-антенны. Однако, выбирая такое изделие в магазине, мы не имеем возможности провести полноценное тестирование. Ни один продавец не согласится дать нам на испытания несколько различных антенн. В таком случае приходится доверять характеристикам этих изделий. И надеяться, что выбранная антенна будет выполнять свои функции согласно паспортным данным, а не реальным условиям.

Основные параметры

Антенна дециметровая характеризуется в первую очередь диаграммой направленности. Основными параметрами этой характеристики являются уровень боковых (вспомогательных) лепестков и ширина основного лепестка. Ширину диаграммы определяют в горизонтальной и вертикальной плоскостях на уровне 0,707 от наибольшего значения. Так, по этому параметру (ширине основного лепестка) диаграммы принято делить на ненаправленные и направленные. Что это означает? Если основной лепесток умеет узкую форму, значит, антенна (дециметровая) является направленной. Следующим важным параметром является помехозащищенность. Данная характеристика в первую очередь зависит от уровня задних и боковых лепестков диаграммы. Она определяется отношением выделяемой антенной мощности при условии согласованной нагрузки в момент приема сигнала с главного направления к мощности (с той же нагрузкой) при приеме с бокового и заднего направления. В первую очередь форма диаграммы зависит от количества директоров и конструкции антенны.

Что означает термин «волновойканал»?

Антенны ТВ этого типа являются весьма эффективными направленными приемниками радиосигналов. Их широко применяют в зонах явно слабого телевизионного эфира. Антенна (дециметровая) типа «волновой канал» обладает большим усилением и имеет хорошую направленность. Кроме того, эти изделия имеют сравнительно небольшие габариты, что (наравне с высоким уровнем усиления) делает ее весьма популярной среди жителей дачных поселков и других населенных пунктов, удаленных от центра. Эта антенна имеет и второе название – Уда-Яги (по имени японских изобретателей, которые и запатентовали данное устройство).

Принцип работы

Антенна дециметровая типа «волновой канал» представляет собой набор элементов: пассивного (рефлектора) и активного (вибратора), а также нескольких директоров, которые устанавливаются на общую стрелу. Принцип ее действия заключается в следующем. Вибратор имеет определенную длину, он находится в электромагнитном поле радиосигнала и резонирует на частоте принимаемого сигнала. В нем наводится электродвижущая сила (ЭДС). На каждый пассивный элемент воздействует электромагнитное поле, что также приводит к возникновению ЭДС. В результате они переизлучают вторичные электромагнитные поля. В свою очередь эти поля наводят на вибраторе дополнительную ЭДС. Поэтому размеры пассивных элементов, а также их расстояния до активного вибратора выбираются такими, чтобы наводимая ими ЭДС за счет вторичных полей была в фазе с основной ЭДС, которая наводится в нем первичным электромагнитным полем. В таком случае все ЭДС суммируются, что обеспечивает увеличение эффективности конструкции по сравнению с одиночным вибратором. Таким образом, даже обычная комнатная антенна ДМВ может обеспечить устойчивый прием сигнала.

Рефлектор (пассивный элемент) устанавливается сзади вибратора 0,15-0,2 λ₀. Его длина должна превышать длину активного элемента на 5-15 процентов. У такой антенны получается односторонняя направленная диаграмма в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В результате значительно снижается прием отраженных сигналов и полей, которые приходят с тыльной стороны антенны. В случае необходимости принимать телевизионный сигнал на больших расстояниях, а также в сложных условиях, при наличии большого количества помех, рекомендуется использовать трех- и более элементную антенну, которая состоит из активного вибратора, одного либо более директоров и рефлектора.

Прямой и отраженный сигналы

В статье, посвященной волновым приемным устройством («Теле-Спутник» № 11 за 1998 год), отмечалось, что в случае, когда источником сигнала служит не стандартный (то есть не лабораторный) генератор и излучающая антенна, а сигнал транслируется телевизионной вышкой, значительную роль играют погодные условия, а также место установки приемника. Особенно это сказывается на работе изделий ДМВ-диапазона. Объясняется это тем, что длина волны в дециметровом диапазоне меньше, соответственно, огибание препятствий значительно хуже, а любые отражения сигнала играют важную роль в качестве принимаемой картинки. В частности, даже стена дома может быть отражателем волн. Так, в условиях отсутствия прямой видимости этим свойством можно воспользоваться — принимать отраженный сигнал. Однако его качество будет ниже, чем у прямого. Если уровень транслируемого сигнала высокий, но нет прямой видимости, то можно воспользоваться отраженной волной. По сути, комнатная дециметровая антенна работает именно на этом принципе. Ведь в комнате сложно поймать прямую волну, если окна выходят в обратную сторону. Поэтому, если постараться, всегда можно найти такую точку, где принимаемый сигнал будет выше. А вот в случае прямой видимости любая отраженная помеха испортит принимаемую картинку.

Методика, позволяющая сравнивать параметры антенн

Для того чтобы провести тестирование приемных устройств, им необходимо создать одинаковые условия:

1. Выбрать место установки, в котором будет работать ваша антенна. Можно воспользоваться балконом, крышей или мачтой. Главное, чтобы и высота, и место были одинаковым для всех изделий.

2. Направление на источник транслируемого сигнала следует выдерживать с точностью до трех градусов. Для этого можно сделать специальную метку на трубе крепления.

3. Измерения следует проводить при одинаковых погодных условиях.

4. Кабель, соединяющий антенну и телевизор, должен иметь одинаковые сопротивление и длину. Лучше всего использовать один провод, меняя только приемники.

Тестирование следует проводить только для изделий одного вида. Например, комнатная антенна ДМВ-диапазона не должна сравниваться с наружной или с метровыми приемниками. Следует понимать, что полевые испытания могут дать результаты, которые будут существенно отличаться от лабораторных.

Дециметровая антенна для цифрового телевидения

В последнее время в средствах массой информации все настойчивее говорится о необходимости перехода на цифровое телевидение. Многие уже сделали это, а кто-то еще размышляет. Пока что трансляция сигнала ведется в обоих режимах. Однако качество аналогового ТВ оставляет желать лучшего. В связи с этим люди интересуются, какие можно использовать дециметровые антенны для Т2. Давайте разберемся с этим вопросом. По сути, цифровое телевидение вещает на канал ДМВ-диапазона. Так что для его приема может подойти стандартная ДМВ-антенна. В магазинах часто можно увидеть приемные устройства, на которых указано, что они предназначены для цифрового телевидения. Однако это маркетинговый ход, позволяющий продать стандартную дециметровую антенну дороже, чем она стоит. Покупая такое изделие, у вас не будет гарантии того, что оно обеспечит лучший прием, чем то, что уже стоит у вас дома и работает не один год. Как мы уже говорили раннее, качество зависит в основном от уровня транслируемого сигнала и условий прямой видимости. Однако следует учитывать, что в большинстве городов используются для передачи цифрового телевидения значительно более мощные генераторы, чем для аналогового. Это делается для того, чтобы ускорить переход на новый стандарт. Ведь зрители хотят видеть четкое изображение, а не «снег» на экранах. Поэтому если в витрине выставлен приемник, на котором написано «Дециметровая антенна для DVB T2», знайте: это вовсе не значит, что перед вами какое-то особенное изделие. Просто не совсем честный продавец хочет нажиться на неосведомленном покупателе. Также следует знать, что программа перехода на новый стандарт предусматривает создание консультативных центров. В них вы можете получить исчерпывающую информацию по любому вопросу, связанному с цифровым телевидением. Все консультации даются бесплатно. В некоторых городах данное оборудование находится в тестовом режиме, поэтому сигнал может быть неустойчивым или ослабленным. Не переживайте, работники центра всегда подскажут, как решить проблему с качеством приемом сигнала.

Дециметровая антенна своими руками

Длина ДМВ-волн укладывается в промежуток от 10 см до 1 м. От этой особенности и произошло их название. Электромагнитные колебания на этой частоте распространяются преимущественно по прямой линии. Они практически не огибают препятствия, лишь частично отражаются тропосферой. В связи с этим дальняя связь в дециметровом диапазоне весьма затруднительна. Ее радиус не превышает ста километров. Рассмотрим пару примеров того, как сделать дециметровую антенну в домашних условиях.

Первый вариант самодельного приемника телевизионного вещания будет, так сказать, собран на колене из подручных материалов. ДМВ-каналы располагаются на отрезке от 300 МГц до 3 ГГц. Наша задача — изготовить антенну, которая будет работать именно на этих частотах. Для этого нам понадобятся две пивные банки объемом 0,5 литра. Если использовать емкость большего объема, то снизится принимаемая частота. Для монтажа понадобится какой-нибудь каркас, можно использовать доску шириной 10 см. Также можно воспользоваться обычной деревянной вешалкой, в таком случае полученную антенну можно будет подвесить на гвоздь в любом удобном месте комнаты. Кроме каркаса и банок, необходимо подготовить пару шурупов-саморезов, инструменты, коаксиальный кабель, разъем, клеммы, изоляционную ленту. На один конец кабеля надеваем телевизионный разъем и подпаиваем его. Второй конец заводим в клеммник. Далее прикрепляем шурупами к горлышкам банок клеммы. Провода должны плотно прилегать к металлу. Теперь приступим к сборке самой антенны. Для этого на горизонтальной перекладине закрепляем банки горлышками навстречу. Расстояние между ними должно составлять 75 мм. Для фиксации банок можно использовать изоляционную ленту. Все, антенна готова! Теперь следует отыскать место устойчивого приема телевизионного сигнала и повесить в этом месте нашу «вешалку».

Приемное устройство для цифрового телевидения

Этот раздел предназначается для людей, которые не желают использовать обычное (аналоговое) изделие, а хотят, чтобы для нового формата использовалась специальная дециметровая антенна. Своими руками такое приемное устройство также собирается элементарно. Для этого нам понадобятся квадратный деревянный (можно из оргстекла) каркас с диагональю 200 мм и обычный кабель РК-75. Представленный вашему вниманию вариант является зигзагообразной антенной. Она отлично себя зарекомендовала при работе в диапазоне приема цифрового телевидения. Причем она может использоваться в местах, где отсутствует прямая видимость на источник сигнала. Если у вас слабая трансляция, к ней можно подключить усилитель. Итак, приступим к работе. Зачищаем конец кабеля на 20 мм. Далее выгибаем провод по форме квадрата с диагональю 175 мм. Конец загибаем наружу под углом 45 градусов, к нему пригибается второй зачищенный конец. Плотно соединяем экраны. Зачищенная центральная жила свободно висит в воздухе. На противоположном углу квадрата аккуратно снимаем изоляцию и экран на участке 200 мм. Это будет верх нашей антенны. Теперь соединяем полученный квадрат с деревянным каркасом. В нижней части, там, где соединены два конца, следует использовать медные скобы, сделанные из толстого провода. Это обеспечит лучший электрический контакт. Вот и все, дециметровая антенна для цифрового телевидения готова. Если она будет устанавливаться снаружи, можно сделать для нее пластиковых корпус, что защитит устройство от осадков.

fb.ru

10.10. Антенны дециметровых волн. | Техническая библиотека lib.qrz.ru

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).

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)

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

lib.qrz.ru

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:

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

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

chebo.biz

ТВ-антенна своими руками: ДМВ, цифровая

Когда-то хорошая телевизионная антенна была дефицитом, покупные качеством и долговечностью, мягко говоря, не отличались. Сделать антенну для «ящика» или «гроба» (старого лампового телевизора) своими руками считалось показателем мастерства. Интерес к самодельным антеннам не угасает и в наши дни. Ничего странного тут нет: условия приема ТВ кардинально изменились, а производители, полагая, что в теории антенн ничего существенно нового нет и не будет, чаще всего приспосабливают к давно известным конструкциям электронику, не задумываясь над тем, что главное для любой антенны – ее взаимодействие с сигналом в эфире.

Что изменилось в эфире?

Во-первых, почти весь объем ТВ-вещания в настоящее время осуществляется в диапазоне ДМВ. Прежде всего из экономических соображений, в нем намного упрощается и удешевляется антенно-фидерное хозяйство передающих станций, и, что еще более важно – потребность в его регулярном обслуживании высококвалифицированными специалистами, занятыми тяжелым, вредным и опасным трудом.

Второе – ТВ-передатчики теперь покрывают своим сигналом практически все более-менее населенные места, а развитая сеть связи обеспечивает подачу программ в самые глухие углы. Там вещание в обитаемой зоне обеспечивают маломощные необслуживаемые передатчики.

Третье, изменились условия распространения радиоволн в городах. На ДМВ промышленные помехи просачиваются слабо, но железобетонные многоэтажки для них – хорошие зеркала, многократно переотражающие сигнал вплоть до его полного затухания в зоне, казалось бы, уверенного приема.

Четвертое – ТВ-программ в эфире сейчас очень много, десятки и сотни. Насколько это множество разнообразно и содержательно – другой вопрос, но рассчитывать на прием 1-2-3 каналов ныне бессмысленно.

Наконец, получило развитие цифровое вещание. Сигнал DVB T2 – штука особенная. Там, где он еще хоть чуть-чуть, на 1,5-2 дБ, превышает шумы, прием отличный, как ни в чем ни бывало. А чуть дальше или в стороне – нет, как отрезало. К помехам «цифра» почти не чувствительна, но при рассогласовании с кабелем или фазовых искажениях в любом месте тракта, от камеры до тюнера, картинка может рассыпаться в квадратики и при сильном чистом сигнале.

Требования к антеннам

В соответствии с новыми условиями приема, изменились и основные требования к ТВ-антеннам:

• Такие ее параметры, как коэффициент направленного действия (КНД) и коэффициент защитного действия (КЗД) ныне определяющего значения не имеют: современный эфир очень грязный, и по малюсенькому боковому лепестку диаграммы направленности (ДН), хоть какая-то помеха, да пролезет, и бороться с ней нужно уже средствами электроники.
• Взамен особое значение приобретает собственный коэффициент усиления антенны (КУ). Антенна, хорошо «облавливающая» эфир, а не смотрящая на него сквозь маленькую дырочку, даст запас мощности принятого сигнала, позволяющий электронике очистить его от шумов и помех.
• Современная телевизионная антенна, за редчайшими исключениями, должна быть диапазонной, т.е. ее электрические параметры должны сохраняться естественным образом, на уровне теории, а не втискиваться в приемлемые рамки путем инженерных ухищрений.
• ТВ-антенна должна согласовываться в кабелем во всем своем рабочем диапазоне частот без дополнительных устройств согласования и симметрирования (УСС).
• Амплитудно-частотная характеристика антенны (АЧХ) должна быть возможно более гладкой. Резким выбросам и провалам непременно сопутствуют фазовые искажения.

Последние 3 пункта обусловлены требованиями приема цифровых сигналов. Настроенные, т.е. работающие теоретически на одной частоте, антенны можно «растянуть» по частоте, напр. антенны типа «волновой канал» на ДМВ с приемлемым отношением сигнал/шум захватывают 21-40 каналы. Но их согласование с фидером требует применения УСС, которые либо сильно поглощают сигнал (ферритовые), либо портят фазовую характеристику на краях диапазона (настроенные). И «цифру» такая антенна, отлично работающая на «аналоге», будет принимать плохо.

В связи с этим, из всего великого антенного многообразия, в данной статье будут рассмотрены антенны для телевизора, доступные для самостоятельного изготовления, следующих типов:

1. Частотнонезависимая (всеволновая) – не отличается высокими параметрами, но очень проста и дешева, ее можно сделать буквально за час. За городом, где эфир почище, она вполне сможет принимать цифру или достаточно мощный аналог не небольшом удалении от телецентра.
2. Диапазонная логопериодическая. Ее, образно выражаясь, можно уподобить рыболовецкому тралу, уже при облавливании сортирующему добычу. Она тоже довольно проста, идеально согласуется с фидером во всем своем диапазоне, абсолютно не меняет в нем параметры. Техпараметры – средние, поэтому более подойдет для дачи, а в городе в качестве комнатной.
3. Несколько модификаций зигзагообразной антенны, или Z-антенны. В диапазоне МВ это весьма солидная конструкция, требующая немалого умения и времени. Но на ДМВ она вследствие принципа геометрического подобия (см. далее), настолько упрощается и съеживается, что вполне может быть использована как высокоэффективная комнатная антенна при почти любых условиях приема.

Примечание: Z-антенна, если использовать предыдущую аналогию – частый бредень, сгребающий все, что есть в воде. По мере замусоривания эфира она было вышла из употребления, но с развитием цифрового ТВ вновь оказалась на коне – во всем своем диапазоне она так же отлично согласована и держит параметры, как «логопедка».

Точное согласование и симметрирование почти всех описанных далее антенн достигается благодаря прокладке кабеля через т.наз. точку нулевого потенциала. К ней предъявляются особые требования, о которых подробнее будет сказано далее.

О вибраторных антеннах

В полосе частот одного аналогового канала можно передать до нескольких десятков цифровых. И, как уже сказано, цифра работает при ничтожном отношении сигнал/шум. Поэтому в очень удаленных от телецентра, куда сигнал одного-двух каналов еле добивает, местах, для приема цифрового ТВ может найти применение и старый добрый волновой канал (АВК, антенна волновой канал), из класса вибраторных антенн, так что в конце уделим несколько строк и ей.

О спутниковом приеме

Делать самому спутниковую антенну нет никакого смысла. Головку и тюнер все равно нужно покупать, а за внешней простотой зеркала кроется параболическая поверхность косого падения, которую с нужной точностью может выполнить далеко не всякое промышленное предприятие. Единственное, что под силу самодельщикам – настроить спутниковую антенну, об этом читайте тут.

О параметрах антенн

Точное определение упомянутых выше параметров антенн требует знания высшей математики и электродинамики, но понимать их значение, приступая к изготовлению антенны, нужно. Поэтому дадим несколько грубые, но все же поясняющие смысл определения (см. рис. справа):

К определению параметров антенн

• КУ – отношение принятой антенной на основной (главный) лепесток ее ДН мощности сигнала, к его же мощности, принятой в том же месте и на той же частоте ненаправленной, с круговой, ДН, антенной.
• КНД – отношение телесного угла всей сферы к телесному углу раскрыва главного лепестка ДН, в предположении, что его сечение – круг. Если главный лепесток имеет разные размеры в разных плоскостях, сравнивать нужно площадь сферы и площадь сечения ею главного лепестка.
• КЗД – отношение принятой на главный лепесток мощности сигнала к сумме мощностей помех на той же частоте, принятой всеми побочными (задним и боковыми) лепестками.

Примечания:

1. Если антенна диапазонная, мощности считаются на частоте полезного сигнала.
2. Поскольку совершенно ненаправленных антенн не бывает, за такую принимают полуволновой линейный диполь, ориентированный по направлению электрического вектора поля (по его поляризации). Его КУ считается равным 1. ТВ программы передаются с горизонтальной поляризацией.

Следует помнить, что КУ и КНД не обязательно взаимосвязаны. Есть антенны (напр. «шпионская» – однопроводная антенна бегущей волны, АБВ) с высокой направленностью, но единичным или меньшим усилением. Такие смотрят вдаль как бы сквозь диоптрический прицел. С другой стороны, существуют антенны, напр. Z-антенна, у которых невысокая направленность сочетается со значительным усилением.

О тонкостях изготовления

Все элементы антенн, по которым протекают токи полезного сигнала (конкретно – в описаниях отдельных антенн), должны соединяться между собой пайкой или сваркой. В любом сборном узле на открытом воздухе электрический контакт скоро нарушится, и параметры антенны резко ухудшатся, вплоть до полной ее негодности.

Особенно это касается точек нулевого потенциала. В них, как говорят специалисты, наблюдается узел напряжения и пучность тока, т.е. его наибольшее значение. Ток при нулевом напряжении? Ничего удивительного. Электродинамика ушла от закона Ома на постоянном токе так же далеко, как Т-50 от воздушного змея.

Места с точками нулевого потенциала для цифровых антенн лучше всего выполнять гнутыми из цельного металла. Небольшой «ползучий» ток на сварке при приеме аналога на картинке, скорее всего, не скажется. Но, если принимается цифра на границе шумов, то тюнер из-за «ползучки» может не увидеть сигнала. Который при чистом токе в пучности дал бы стабильный прием.

О пайке кабеля

Оплетка (да и центральная жила нередко) современных коаксиальных кабелей делаются не из меди, а из стойких к коррозии и недорогих сплавов. Паяются они плохо и, если долго греть, можно пережечь кабель. Поэтому паять кабели нужно 40-Вт паяльником, легкоплавким припоем и с флюс-пастой вместо канифоли или спиртоканифоли. Пасты жалеть не нужно, припой сразу же растекается по жилкам оплетки только под слоем кипящего флюса.

Частотнонезависимая антенна с горизонтальной поляризацией

Виды антенн

Всеволновая

Всеволновая (точнее, частотнонезависимая, ЧНА) антенна показана на рис. Она – две треугольных металлических пластинки, две деревянных рейки, да много медных эмалированных проволок. Диаметр проволоки значения не имеет, а расстояние между концами проволок на рейках – 20-30 мм. Зазор между пластинами, к которым припаяны другие концы проволок – 10 мм.

Примечание: вместо двух металлических пластин лучше взять квадрат из одностороннего фольгированного стеклотекстолита в вырезанными по меди треугольниками.

Ширина антенны равна ее высоте, угол раскрыва полотен – 90 градусов. Схема прокладки кабеля показана там же на рис. Точка, отмеченная желтым – точка квази-нулевого потенциала. Припаивать в ней оплетку кабеля к полотну не нужно, достаточно туго подвязать, для согласования хватит емкости между оплеткой и полотном.

ЧНА, растянутая в окне шириной 1,5 м, принимает все метровые и ДЦМ каналы почти со всех направлений, кроме провала около 15 градусов в плоскости полотна. В этом ее преимущество в местах, где возможен прием сигналов от разных телецентров, не нужно вращать. Недостатки – единичный КУ и нулевой КЗД, поэтому в зоне действия помех и вне зоны уверенного приема ЧНА не годится.

Примечание: есть и другие типы ЧНА, напр. в виде двухвитковой логарифимической спирали. Она компактнее ЧНА из треугольных полотен в том же диапазоне частот, поэтому иногда используется в технике. Но в быту это преимуществ не дает, сделать спиральную ЧНА сложнее, с коаксиальным кабелем согласовать труднее, поэтому не рассматриваем.

На основе ЧНА был создан очень популярный когда-то веерный вибратор (рога, рогулька, рогатка), см. рис. Его КНД и КЗД что-то около 1,4 при довольно гладкой АЧХ и линейной ФЧХ, так что для цифры он подошел бы и сейчас. Но – работает только на МВ (1-12 каналы), а цифровое вещание идет на ДМВ. Впрочем, на селе, при подъеме на 10-12 м, может сгодиться для приема аналога. Мачта 2 может быть из любого материала, но крепежные планки 1 – из хорошего ненамокающего диэлектрика: стеклотекстолита или фторопласта толщиной не менее 10 мм.

Веерный вибратор для приема МВ ТВ

Пивная всеволновка

Антенны из пивных банок

Всеволновая антенна из пивных банок явно не плод похмельных галлюцинаций спившегося радиолюбителя. Это действительно очень хорошая антенна на все случаи приема, нужно только сделать ее правильно. Причем исключительно простая.

В основе ее конструкции следующее явление: если увеличивать диаметр плеч обычного линейного вибратора, то рабочая полоса его частот расширяется, а прочие параметры остаются неизменными. В дальней радиосвязи с 20-х годов используется т.наз. диполь Надененко, основанный на этом принципе. А пивные банки по размерам как раз подходят в качестве плеч вибратора на ДМВ. В сущности, ЧНА и есть диполь, плечи которого неограниченно расширяются до бесконечности.

Простейший пивной вибратор из двух банок годится для комнатного приема аналога в городе даже без согласования с кабелем, если его длина не более 2 м, слева на рис. А если собрать из пивных диполей вертикальную синфазную решетку с шагом в полволны (справа на рис.), согласовать ее и отсимметрировать с помощью усилителя от польской антенны (о нем речь еще пойдет), то благодаря сжатию главного лепестка ДН по вертикали такая антенна даст и хороший КУ.

Усиление «пивнухи» можно еще увеличить, добавив заодно КЗД, если сзади нее поместить экран из сетки на расстоянии, равном половине шага решетки. Монтируется пивная решетка на мачте из диэлектрика; механические связи экрана с мачтой – тоже диэлектрические. Остальное ясно из след. рис.

Синфазная решетка из пивных диполей

Примечание: оптимальное количество этажей решетки – 3-4. При 2-х выигрыш в усилении будет небольшим, а большее трудно согласовать с кабелем.

Видео: изготовление простейшей антенны из пивных банок

«Логопедка»

Логопериодическая антенна (ЛПА) представляет собой собирающую линию, к которой попеременно подключаются половинки линейных диполей (т.е. куски проводника длиной в четверть рабочей волны), длина и расстояние между которыми меняются в геометрической прогрессии с показателем меньше 1, в центре на рис. Линия может быть как настроенной (с КЗ на противоположном от места подключения кабеля конце), так и свободной. ЛПА на свободной (ненастроенной) линии для приема цифры предпочтительнее: она выходит длиннее, но ее АЧХ и ФЧХ гладкие, а согласование с кабелем не зависит от частоты, поэтому на ней мы и остановимся.

Конструкция логопериодической антенны

ЛПА может быть изготовлена на любой, до 1-2 ГГц, наперед заданный диапазон частот. При изменении рабочей частоты ее активная область из 1-5 диполей смещается вперед-назад по полотну. Поэтому, чем ближе показатель прогрессии к 1, и соответственно меньше угол раскрыва антенны, тем большее усиление она даст, но при этом возрастает ее длина. На ДМВ от наружной ЛПА можно добиться 26 дБ, а от комнатной – 12 дБ.

ЛПА, можно сказать, по совокупности качеств идеальная цифровая антенна, поэтому остановимся на ее расчете несколько подробнее. Основное, что нужно знать, что увеличение показателя прогрессии (тау на рис.) дает прирост усиления, а уменьшение угла раскрыва ЛПА (альфа) увеличивает направленность. Экран для ЛПА не нужен, он на ее параметры почти не влияет.

Расчет цифровой ЛПА имеет особенности:

1. Начинают его, ради запаса по частоте, со второго по длине вибратора.
2. Затем, взяв обратную величину от показателя прогрессии, рассчитывают самый длинный диполь.
3. После самого короткого, исходя из заданного диапазона частот, диполя, добавляют еще один.

Поясним на примере. Допустим, наши цифровые программы лежат в диапазоне 21-31 ТВК, т.е. в 470-558 МГц по частоте; длины волн соответственно – 638-537 мм. Также допустим, что нам нужно принимать слабый зашумленный сигнал вдали от станции, поэтому берем максимальный (0,9) показатель прогрессии и минимальный (30 градусов) угол раскрыва. Для расчета понадобится половина угла раскрыва, т.е. 15 градусов в нашем случае. Раскрыв можно еще уменьшить, но длина антенны непомерно, по котангенсу, возрастет.

Считаем В2 на рис: 638/2 = 319 мм, а плечи диполя будут по 160 мм, до 1 мм можно округлять. Расчет нужно будет вести, пока не получится Bn = 537/2 = 269 мм, и затем просчитать еще один диполь.

Теперь считаем А2 как В2/tg15 = 319/0,26795 = 1190 мм. Затем, через показатель прогрессии, А1 и В1: А1 = А2/0,9 = 1322 мм; В1 = 319/0,9 = 354,5 = 355 мм. Далее последовательно, начиная с В2 и А2, умножаем на показатель, пока не дойдем до 269 мм:

• В3 = В2*0,9 = 287 мм; А3 = А2*0,9 = 1071 мм.
• В4 = 258 мм; А4 = 964 мм.

Стоп, у нас уже меньше 269 мм. Проверяем, уложимся ли по усилению, хотя и так ясно, что нет: чтобы получить 12 дБ и более, расстояния между диполями не должны превышать 0,1-0,12 длины волны. В данном случае имеем для В1 А1-А2 = 1322 – 1190 = 132 мм, а это 132/638 = 0,21 длины волны В1. Нужно «подтянуть» показатель к 1, до 0,93-0,97, вот и пробуем разные, пока первая разница А1-А2 не сократится вдвое и более. Для максимума в 26 дБ нужно расстояние между диполями в 0,03-0,05 длины волны, но не менее 2-х диаметров диполя, 3-10 мм на ДМВ.

Примечание: остаток линии за самым коротким диполем, обрезаем, он нужен только для расчета. Поэтому реальная длина готовой антенны получится всего около 400 мм. Если наша ЛПА наружная, это очень хорошо: можно уменьшить раскрыв, получив большую направленность и защиту от помех.

Видео: антенна для цифрового ТВ DVB T2

О линии и мачте

Диаметр трубок линии ЛПА на ДМВ – 8-15 мм; расстояние между их осями – 3-4 диаметра. Учтем еще, что тонкие кабели-«шнурки» дают на ДМВ такое затухание на метр, что все антенно-усилительные ухищрения сойдут на нет. Коаксиал для наружной антенны нужно брать хороший, диаметром по оболочке от 6-8 мм. Т.е., трубки для линии должны быть тонкостенными цельнотянутыми. Подвязывать кабель к линии снаружи нельзя, качество ЛПА резко упадет.

Крепить наружную ЛПА к мачте нужно, разумеется, за центр тяжести, иначе малая парусность ЛПА превратится в огромную и трясущуюся. Но соединять металлическую мачту прямо с линией тоже нельзя: нужно предусмотреть диэлектрическую вставку не менее 1,5 м длиной. Качество диэлектрика большой роли тут не играет, пойдет проолифленное и покрашенное дерево.

Об антенне «Дельта»

Если ДМВ ЛПА согласуется с кабелем усилителем (см. далее, о польских антеннах), то к линии можно пристроить плечи метрового диполя, линейные или веерные, как у «рогатки». Тогда получим универсальную МВ-ДМВ антенну отличного качества. Такое решение использовано в популярной антенне «Дельта», см. рис.

Антенна “Дельта”

Зигзаг в эфире

Z-антенна с рефлектором дает усиление и КЗД такие же, как ЛПА, но главный лепесток ее ДН более чем вдвое шире по горизонтали. Это может быть важно на селе, когда есть прием ТВ с разных направлений. А дециметровая Z-антенна имеет небольшие в плане размеры, что существенно для комнатного приема. Но ее рабочий диапазон теоретически не безграничен, перекрытие по частоте при сохранении приемлемых для цифры параметров – до 2,7.

Z-антенна МВ

Конструкция Z-антенны МВ показана на рис; красным выделен путь прокладки кабеля. Там же слева внизу – более компактный кольцевой вариант, в просторечии – «паук». По нему хорошо видно, что Z-антенна родилась как комбинация ЧНА с диапазонным вибратором; есть в ней кое-что и от ромбической антенны, которая в тему не вписывается. Да, кольцо «паука» не обязательно должно быть деревянным, это может быть обруч из металла. «Паук» принимает 1-12 МВ каналы; ДН без рефлектора – почти круговая.

Классический же зигзаг работает или на 1-5, или на 6-12 каналах, но для его изготовления нужны только деревянные рейки, медный эмалированный провод c d = 0,6-1,2 мм да несколько обрезков фольгированного стеклотекстолита, поэтому даем размеры, через дробь для 1-5/6-12 каналов: А = 3400/950 мм, Б, С = 1700/450 мм, b = 100/28 мм, В = 300/100 мм. В точке Е – нулевой потенциал, здесь нужно оплетку спаять с металлизированной опорной пластиной. Размеры рефлектора, тоже 1-5/6-12: А = 620/175 мм, Б = 300/130 мм, Г = 3200/900 мм.

Диапазонная Z-антенна с рефлектором дает усиление в 12 дБ, настроенная на один канал – 26 дБ. Чтобы на основе диапазонного зигзага построить одноканальный, нужно взять сторону квадрата полотна по середине ее ширины в четверть длины волны и пересчитать пропорционально все прочие размеры.

Народный зигзаг

Как видим, Z-антенна МВ – довольно сложное сооружение. Но ее принцип показывает себя во всем блеске на ДМВ. Z-антенну ДМВ с емкостными вставками, сочетающая в себе достоинства «классики» и «паука», сделать настолько просто, что она еще в СССР заслужила звание народной, см. рис.

Народная ДМВ антенна

Материал – медная трубка или алюминиевый лист толщиной от 6 мм. Боковые квадратики цельные из металла или затянутые сеткой, или закрытые жестянкой. В двух последних случаях их нужно пропаять по контуру. Коаксиал резко гнуть нельзя, поэтому ведем его так, чтобы он дошел до бокового угла, а затем не выходил за пределы емкостной вставки (бокового квадратика). В т. А (точка нулевого потенциала) оплетку кабеля электрически соединяем с полотном.

Примечание: алюминий не паяется обычными припоями и флюсами, поэтому алюминиевая «народная» годится для наружной установки только после герметизации электрических соединений силиконом, в ней ведь все на винтах.

Видео: пример двойной треугольной антенны

Волновой канал

Антенна волновой канал

Антенна волновой канал (АВК), или антенна Удо-Яги из доступных для самостоятельного изготовления способна дать наибольшие КУ, КНД и КЗД. Но принимать цифру на ДМВ она может только на 1 или 2-3 соседних каналах, т.к. относится к классу остро настроенных антенн. Ее параметры за пределами частоты настройки резко ухудшаются. АВК рекомендуется применять с очень плохих условиях приема, причем для каждого ТВК делать отдельную. К счастью, это не очень сложно – АВК проста и дешева.

В основе работы АВК – «сгребание» электромагнитного поля (ЭМП) сигнала к активному вибратору. Внешне небольшая, легкая, с минимальной парусностью, АВК может иметь эффективную апертуру в десятки длин волн рабочей частоты. Укороченные и поэтому имеющие емкостный импеданс (полное сопротивление) директоры (направители) направляют ЭМП к активному вибратору, а рефлектор (отражатель), удлиненный, с индуктивным импедансом, отбрасывает к нему то, что проскочило мимо. Рефлектор в АВК нужен всего 1, но директоров может быть от 1 до 20 и более. Чем их больше, тем выше усиление АВК, но уже полоса ее частот.

От взаимодействия с рефлектором и директорами волновое сопротивление активного (с которого снимается сигнал) вибратора падает тем больше, чем ближе к максимуму усиления настроена антенна, и согласование с кабелем теряется. Поэтому активный диполь АВК делают петлевым, его исходное волновое сопротивление не 73 Ом, как у линейного, а 300 Ом. Ценой его снижения до 75 Ом АВК с тремя директорами (пятиэлементную, см. рис. справа) удается настроить почти что на максимум усиления в 26 дБ. Характерная для АВК ДН в горизонтальной плоскости приведена на рис. в начале статьи.

Элементы АВК соединяются со стрелой в точках нулевого потенциала, поэтому мачта и стрела могут быть любыми. Очень хорошо подходят пропиленовые трубы.

Расчет и настройка АВК под аналог и цифру несколько различны. Под аналог волновой канал нужно рассчитывать на несущую частоту изображения Fи, а под цифру – на середину спектра ТВК Fс. Почему так – здесь объяснять, к сожалению, нет места. Для 21-го ТВК Fи = 471,25 МГц; Fс = 474 МГц. ДМВ ТВК расположены вплотную друг к другу через 8 МГц, поэтому их настроечные частоты для АВК рассчитываются просто: Fn = Fи/Fс(21 ТВК) + 8(N – 21), где N – номер нужного канала. Напр. для 39 ТВК Fи = 615,25 МГц, а Fс = 610 МГц.

Чтобы не записывать множество цифр, удобно размеры АВК выражать в долях длины рабочей волны (она считается как Л = 300/F, МГц). Длину волны принято обозначать малой греческой буквой лямбда, но, поскольку в интернете греческого алфавита по умолчанию нет, мы условно обозначим ее большой русской Л.

Размеры оптимизированной под цифру АВК, по рис., таковы:

U-петля: УСС для АВК

• Р = 0,52Л.
• В = 0,49Л.
• Д1 = 0,46Л.
• Д2 = 0,44Л.
• Д3 = 0,43л.
• a = 0,18Л.
• b = 0,12Л.
• c = d = 0,1Л.

Если не нужно большого усиления, но важнее уменьшение габаритов АВК, то Д2 и Д3 можно убрать. Все вибраторы выполняются из трубки или прутка диаметром 30-40 мм для 1-5 ТВК, 16-20 мм для 6-12 ТВК и 10-12 мм на ДМВ.

АВК требует точного согласования с кабелем. Именно небрежным выполнением устройства согласования и симметрирования (УСС) объясняется большинство неудач любителей. Самое простое УСС для АВК – U-петля из того же коаксиального кабеля. Ее конструкция ясна из рис. справа. Расстояние между сигнальными клеммами 1-1 140 мм для 1-5 ТВК, 90 мм для 6-12 ТВК и 60 мм на ДМВ.

Теоретически длина колена l должна быть в половину длины рабочей волны, так и значится в большинстве публикаций в интернете. Но ЭМП в U-петле сосредоточено внутри заполненного изоляцией кабеля, поэтому нужно обязательно (для цифры – особенно обязательно) учитывать его коэффициент укорочения. Для 75-омных коаксиалов он колеблется в пределах 1,41-1,51, т.е. l нужно брать от 0,355 до 0,330 длины волны, и брать точно, чтобы АВК была АВК, а не набором железок. Точное значение коэффициента укорочения всегда есть в сертификате на кабель.

В последнее время отечественная промышленность начала выпускать перенастраиваемые АВК для цифры, см. рис. Идея, надо сказать, отличная: передвигая элементы по стреле, можно точно настроить антенну под местные условия приема. Лучше, конечно, чтобы это делал специалист – поэлементная настройка АВК взаимозависима, и дилетант непременно запутается.

АВК для цифрового ТВ

О «полячках» и усилителях

У многих пользователей польские антенны, ранее прилично принимавшие аналог, цифру брать отказываются – рвется, а то и вовсе пропадает. Причина, прошу прощения, похабно-коммерческий подход к электродинамике. Стыдно порой бывает за коллег, сляпавших такое «чудо»: АЧХ и ФЧХ похожи то ли на ежа-псориазника, то ли лошадиный гребень с выломанными зубьями.

Единственно, что хорошо в «полячках» – их усилители для антенны. Собственно, они и не дают сим изделиям бесславно помереть. Усилители «поячек», во-первых, широкополосные малошумящие. И, что еще важнее – с высокоомным входом. Это позволяет при той же напряженности ЭМП сигнала в эфире подать на вход тюнера в несколько раз большую его мощность, что дает возможность электронике «выдрать» цифру из совсем уж безобразных шумов. Кроме того, вследствие большого входного сопротивления польский усилитель – идеальное УСС для любых антенн: что ни цепляй ко входу, на выходе – точно 75 Ом без отраженки и ползучки.

Однако при очень плохом сигнале, вне зоны уверенного приема, польский усилитель уже не тянет. Питание на него подается по кабелю, и развязка по питанию отнимает 2-3 дБ отношения сигнал/шум, которых может как раз и не хватить, чтобы цифра пошла в самой глубинке. Тут нужен хороший усилитель ТВ сигнала с раздельным питанием. Располагаться он будет, скорее всего, возле тюнера, а УСС для антенны, если оно требуется, придется делать отдельно.

Усилитель ТВ сигнала ДМВ

Схема такого усилителя, показавшая почти 100% повторяемость даже при выполнении начинающими радиолюбителями, приведена на рис. Регулировка усиления – потенциометром Р1. Дроссели развязки L3 и L4 – стандартные покупные. Катушки L1 и L2 выполняются по размерам на монтажной схеме справа. Они входят в состав полосовых фильтров сигнала, поэтому небольшие отклонения их индуктивности не критичны.

Однако топологию (конфигурацию) монтажа нужно соблюдать точно! И точно также обязателен металлический экран (metal shield), отделяющий выходные цепи от прочей схемы.

С чего начать?

Мы надеемся, что и опытные мастера найдут в этой статье некоторое количество полезных им сведений. А новичкам, еще не чувствующим эфир, начинать лучше всего с пивной антенны. Автор статьи, отнюдь и отнюдь не дилетант в данной области, в свое время был немало удивлен: простейшая «пивнушка» с ферритовым согласованием, как оказалось, и МВ берет не хуже испытанной «рогатки». А что стоит сделать ту и другую – см. текст.

Загрузка…

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

vopros-remont.ru

расчет, калькулятор, инструкция по сборке

Для приема цифрового ТВ нужна качественная антенна, одним из самых популярных вариантов является логопериодическая. Рассмотрим ее устройство, расчет и порядок самостоятельного изготовления.

Что значит «логопериодическая» и в чем ее сила

За годы, прошедшие со времен Герца, Маркони и Попова до наших дней, было разработано множество конструкций антенн. Однако большинство из них страдают общими недостатками:

• принимают со всех направлений, но слабо;
• ловят качественно, но не на всех диапазонах;
• изменение длины принимаемой волны (или частоты сигнала) ведет к тому, что у узкополосных антенн коэффициент усиления резко снижается, а у широкополосных изменяется монотонно;

Главная проблема при конструировании антенн – это правильное построение диаграммы направленности (графика, определяющего  степень и вектор принимаемого сигнала). В идеальной ситуации она должна быть либо четким кругом, либо одним длинным лепестком, вытянутым в направлении передатчика. На практике же достичь этого невозможно.

Один из способов борьбы с неравномерной диаграммой и падением коэффициента усиления – использование логопериодической антенны. Это конструкция, состоящая из двух основных стержней, направленных на источник передачи, и расположенных поперек вибраторов разной длины.

Устройство имеет широкий диапазон приема, при этом коэффициент усиления остается равномерным. Антенна отлично согласуется с фидером (кабелем, по которому происходит передача принятого сигнала на приемный тюнер).

Само название происходит от двух основных свойств этой антенны:

• Логарифмической зависимости длины отдельных вибраторов друг от друга.
• Их периодического расположения. Расстояние, на котором находятся проводники на основных стержнях, определяется тем диапазоном, в котором работает устройство. Размеры вибраторов и их удаленность от вершины треугольника подчиняются геометрической прогрессии.

Мнение эксперта

Виталий Садовников

Специалист по подключению и настройке цифрового телевидения

Задать вопрос

Логопериодическая антенна рассчитана на работу с высокими частотами (диапазоном ДМВ). Однако при необходимости она может принимать и МВ, только для этого потребуются вибраторы длиннее. Основной принцип расчета антенны: для эффективного приема требуются проводники размером не меньше четверти длины волны.

Конструкцию с торчащими стержнями в несколько метров сделать сложно. Из-за этого для МВ обычно используются волновые каналы, рамочные приспособления из проволоки типа «биквадрат» или «триквадрат» и пр.

Конструкция

Логопериодическая антенна состоит из следующих элементов:

• Два стержня, на которых крепятся вибраторы.
  Обычно они пустотелые, и в них пропускают антенный кабель-фидер, который в этом случае является дополнительным элементом антенны. Он пропускается через нижний стержень, петлей уходит наверх и заканчивается короткозамкнутой перемычкой. Это обеспечивает согласование и симметрирование, поскольку дополнительные контуры в конструкции не требуются.
• Вибраторы – торчащие по бокам проводников переменной длины, подключенных с помощью переполюсовки.

Характерными параметрами для таких антенн являются:

• Знаменатель геометрической прогрессии, показывающий, как быстро убывает длина вибраторов от основания стержня к его концу. Чем меньше этот показатель, тем эффективнее телеантенна, однако при этом одновременно растут размеры и масса устройства.
• Угол при основании треугольника, который в итоге образуют собранные вибраторы. Чем он меньше, тем лучше работа антенны. Однако это тоже увеличивает длину и массу, появляется риск возможной деформации.

Расчет логопериодической антенны, хоть фабричной, хоть самодельной, всегда основан на балансе между массой, прочностью и эффективностью приема. Обойти общий принцип работы нельзя, и из-за этого конструкторам постоянно приходится выбирать, чем именно жертвовать в конкретном случае.

Выбор формы

Классическая форма – треугольник, образованный двумя линиями вибраторов постепенно уменьшающейся длины (если считать от основания).Однако это не единственное решение.

Производители выпускают эти конструкции еще как минимум в двух форматах:

Всеволновая логопериодическая

Помимо работы с короткими волнами дециметрового диапазона, такая антенна может принимать сигналы в широкополосном спектре. Это полезная функция, если планируется принимать «цифру» в формате DVB-T2 и подключать источник аналогового сигнала.

Переход на цифровое вещание не означает полного ухода от МВ. От местных аналоговых станций никто не откажется, пока не заработает  с местными каналами на всей территории России. Или пока не будет добавлено вещание четвертого (в формате 3G либо схожем).

Прием сигналов со всех диапазонов возможен в следующих случаях:

• В конструкции встроены вибраторы длиной не менее метра.
• Устройство имеет не только два штыря с вибраторами для дециметрового диапазона. У него как минимум пара «усов» с телескопическими штырями для приема метрового вещания.

Такая конструкция обычно характерна для комнатной антенны. На мачте или выносном настенном кронштейне трудно вручную раздвигать «телескопы» и ориентировать их в сторону передающей станции.

Возможны также конструктивные совмещения логопериодической антенны с плоской метровой, использование параллельного волнового канала и пр. Однако особо сложные конструкции требуют дополнительных расчетов как по коэффициенту усиления, так и по прочности антенны. Поэтому широкого распространения не получили устройства ни промышленного производства, ни собранные своими руками.

По той же причине почти не используются популярные в 60-х годах сферические телеантенны. У них очень интересные характеристики приема, но они слишком уж нетривиальны при расчетах, в конструировании и обслуживании. Проще рассчитать и изготовить волновой канал, плоский би- или триквадрат Харченко или логопериодическую антенну, чем подгонять сферу под частоты современного цифрового ТВ.

Как сделать самостоятельно

Основное применение этих антенн – прием дециметровых (ДМВ) сигналов. Обычная конструкция – это два параллельных стержня, на которых в противофазе друг к другу крепятся от 5 до 7 проводников-вибраторов равномерно уменьшающейся длины.

При необходимости эту антенну можно изготовить в домашних условиях. Самодельная конструкция требует дополнительных расчетов. Калькулятор можно найти ниже или воспользоваться формулами из любого учебника по радиотехнике. При этом на дату выпуска можно не смотреть: с 60-70-х годов XX века никаких глобальных открытий в этой области сделано не было.

Так что старыми формулами можно пользоваться безбоязненно.

Расчет логопериодической антенны

Вначале надо рассчитать размеры рабочих элементов устройства. Для этого воспользуйтесь онлайн-калькулятором:

После нажатия «Рассчитать» не убирайте мышку с кнопки — прокрутите скроллингом вниз, чтобы увидеть результаты.

Пояснения к расчету:

• минимальная и максимальная рабочая частота — укажите диапазон, исходя из для вашего региона;
• входное сопротивление — оставьте 75 Ом;
• диаметр элемента — укажите сечение вибраторов, которые планируете применять;
• сторона собирающей линии — калькулятор рассчитывает значения для трубок квадратного сечения, нужно указать размер одной грани.

Вибраторы укорачиваются в геометрической прогрессии со знаменателем, равным τ. Работа антенны зависит от периода структуры τ и угла при вершине треугольника α, связанного с относительным интервалом σ.

Чем меньше угол α (и больше τ), тем выше коэффициент усиления антенны. При этом увеличивается число вибраторов и общая длина конструкции. Поэтому при выборе периода структуры рекомендуем принимать значение τ 0,9.

Существует оптимальное значение относительного интервала σ для определенного τ — калькулятор посчитает его автоматически.

Полученные значения используйте при изготовлении антенны.

Изготовление проводника

Создание самодельной модели включает в себя:

1. Изготовление стержней. Подбираются две проводящие трубки нужного диаметра, поскольку изготовить их сложно.
2. Нарезка и попеременное присоединение вибраторов посчитанных размеров. Длина самых больших должна получиться около четверти (а в сумме – правый и левый – равна половине) длины волны нужного диапазона.
3. Подвод питания к передней части, если используется усилитель.
4. Проводку фидера внутри одного из стержней. В этом случае кабель играет роль четвертьволнового трансформатора.
5. Пайка кабелей, подключение и .

Подключение вибраторов производится попеременно, как показано на схеме.

Чтобы не упустить из виду важные мелочи, посмотрите эту видеоинструкцию. Лучше чем на ней объяснить невозможно — все наглядно и понятно.

Настройка

При правильной сборке и использовании фидера волновым сопротивлением 75 Ом антенна не нуждается в дополнительной настройке. Достаточно ее правильно .

Если же при сборке были допущены огрехи, то исправить их можно следующим образом:

• Укорочением или наращиванием вибраторов.
  Обрезать можно с помощью кусачек, пилки по металлу или болгарки. Удлинить же можно, надставляя на короткие вибраторы трубки из такого же материала до соответствующей расчетам длины. После того как она достигнута, трубки крепятся клеем, запаиваются, заклепываются или же зажимаются плоскогубцами так, чтобы обеспечить надежный контакт.
• Изменением расстояния между парами вибраторов.

Подключение усилителя SWA

В зоне, где прием телесигнала неуверенный, можно использовать . Наиболее популярной маркой является SWA. Платы этой линейки выпускаются с разными коэффициентами усиления и канальными диапазонами.

Подключение выполняться одним из двух способов:

• При питании по антенному кабелю.
  Здесь центральная жила кабеля зажимается одним винтом, а экран заворачивается и зачищается с помощью планки. Главное при этом – не допустить короткого замыкания экрана на центральную жилу;
• При питании от внешнего адаптера.
  Здесь требуется переходник-адаптер («краб») с подходящими параметрами (для их проверки потребуется мультиметр). Он распаивается в соответствии с конструкцией антенны и спецификой ее подключения. Здесь требуются нетривиальные знания электротехники, поскольку единого стандарта устройств производители адаптеров не поддерживают и в разных случаях нужны индивидуальные расчеты.

Вместо заключения

Сборка логопериодической антенны – нетривиальная задача, доступная не всякому телемастеру. Тем не менее сделать эту работу даже с нуля может любой, имеющий минимальные знания в электротехнике.

Вот какие экземпляры собирают радиолюбители:

Логопериодическая антенна — хороший вариант?

Круто!Отстой!

Предыдущая

Антенна10 лучших антенн для приема эфирного цифрового ТВ

Следующая

Антенна3 способа подключения усилителя к эфирной цифровой антенне

prodigtv.ru

Ликбез по антеннам: диаграмма направленности

Аннотация

Перед тем как перейти к рассмотрению конструкции и работы разного типа антенн, рассмотрим одну из важнейших характеристик антенны – диаграмму направленности и те параметры, которые из нее напрямую вытекают.
Рекомендую, также, ознакомиться с предыдущей статьёй — Ликбез: основы теории по антеннам.

Введение

Антенна, вне зависимости от конструкции, обладает свойством обратимости (может работать как на прием, так и на излучение). Часто в радиорелейных трактах одна и та же антенна может быть подключена одновременно к приемнику и передатчику. Это позволяет излучать и принимать сигнал в одном направлении на разных частотах.

Почти все параметры приемной антенны соответствуют параметрам передающей антенны, но иногда имеют несколько другой физический смысл.

Несмотря на то, что приемная и передающая антенны обладают принципом двойственности, в конструктивном отношении они могут существенно отличаться. Связано это с тем, что передающая антенна должна пропускать через себя значительные мощности для передачи электромагнитного сигнала на большие (максимально возможные) расстояния. Если же антенна работает на прием, то она взаимодействует с полями очень малой напряженности. Вид токопередающей конструкции антенны часто определяет ее конечные габариты.

Пожалуй, основная характеристика любой антенны это диаграмма направленности. Из нее вытекает множество вспомогательных параметров и такие важные энергетические характеристики как коэффициент усиления и коэффициент направленного действия.

Диаграмма направленности

Диаграмма направленности (ДН) – это зависимость напряженности поля, создаваемого антенной на достаточно большом расстоянии, от углов наблюдения в пространстве. В объеме диаграмма направленной антенны может выглядеть так, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1

То, что изображено на рисунке выше также еще называют пространственной диаграммной направленностью, которая является поверхностью объема и может иметь несколько максимумов. Главный максимум, выделенный на рисунке красным цветом, называется главным лепестком диаграммы и соответствует направлению главного излучения (или приема). Соответственно первые минимальные или (реже) нулевые значения напряженности поля вокруг главного лепестка определяют его границу. Все остальные максимальные значения поля называются боковыми лепестками.

На практике встречаются различные антенны, которые могут иметь несколько направлений максимального излучения, или не иметь боковых лепестков вовсе.

Для удобства изображения (и технического применения) ДН их принято рассматривать в двух перпендикулярных плоскостях. Как правило, это плоскости электрического вектора E и магнитного вектора H (которые друг другу в большинстве сред перпендикулярны), рисунок 2.

Рисунок 2

В некоторых случаях ДН рассматривают в вертикальной и горизонтальной плоскостях по отношению к плоскости Земли. Плоские диаграммы изображают полярной или декартовой (прямоугольной) системами координат. В полярных координатах диаграмма более наглядна, и при наложении ее на карту можно получить представление о зоне действия антенны радиостанции, рисунок 3.

Рисунок 3

Представление диаграммы направленности в прямоугольной системе координат более удобно для инженерных расчетов, такое построение чаще применяется для исследования самой структуры диаграммы. Для этого диаграммы строят нормированными, с главным максимумом, приведенным к единице. На рисунке ниже приводится типичная нормированная диаграмма направленности зеркальной антенны.

Рисунок 4

В том случае, когда интенсивность бокового излучения довольно небольшая и в линейном масштабе измерение бокового излучения затруднительно, применяют логарифмический масштаб. Как известно децибелы маленькие значения делают большими, а большие – маленькими, поэтому та же самая диаграмма в логарифмическом масштабе выглядит так, как показано ниже:

Рисунок 5

Из одной только диаграммы направленности можно вытащить довольно большое количество важных для практики характеристик. Исследуем подробнее диаграмму, изображенную выше.

Один из наиболее важных параметров – это ширина главного лепестка по нулевому излучению θ₀ и ширина главного лепестка по уровню половинной мощности θ_0,5. Половина мощности соответствует уровню 3 дБ, или уровню 0,707 по напряженности поля.

Рисунок 6

Из рисунка 6 видно, что ширина главного лепестка по нулевому излучению составляет θ₀ = 5,18 град, а ширина по уровню половины мощности θ_0,5 = 2,15 град.

Также диаграммы оценивают по интенсивности бокового и обратного излучения (мощности боковых и задних лепестков), отсюда вытекает еще два важных параметры антенны – это коэффициент защитного действия, и уровень боковых лепестков.

Коэффициент защитного действия – это отношение напряженности поля, излученного антенной в главном направлении к напряженности поля, излученного в противоположном направлении.  Если рассматривают ориентацию главного лепестка диаграммы в направлении на 180 градусов, то обратного – на 0 градусов. Возможны и любые другие направления излучения. Найдем коэффициент защитного действия рассматриваемой диаграммы. Для наглядности изобразим ее в полярной системе координат (рисунок 7):

Рисунок 7

На диаграмме маркерами m1,m2 изображены уровни излучения в обратном и прямом направлениях соответственно. Коэффициент защитного действия определяется как:

 

— в относительных единицах. То же самое значение в дБ: 

. 

Уровень боковых лепестков (УБЛ) принято указывать в дБ, показывая тем самым, насколько уровень бокового излучения слаб по сравнению с уровнем главного лепестка, рисунок 8.

Рисунок 8

УБЛ в районе -18 дБ считается довольно хорошим показателем для высоконаправленной антенны. На рисунке изображены уровни первых боковых лепестков. Аналогично можно указывать также уровни всех последующих, но практической ценности их значение имеет мало, а представляет скорее академический интерес. Дело в том, что первые боковые лепестки находятся как правило «ближе всех остальных» к максимуму диаграммы направленности и могут оказывать помехи. Например, если сопровождение объекта происходит на уровне главного лепестка диаграммы -3дБ, а уровень первого бокового лепестка близок к этому значению (например -5:7 дБ), то велика вероятность начать цеплять объект боковым излучением со всеми вытекающими отсюда последствиями (неправильное позиционирование, потеря объекта и др.). Низкий УБЛ необходим не только для радиолокации, но и для области связи, ведь наличие паразитного излучения это всегда дополнительные помехи.

Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления

Это два немаловажных параметра любой антенной системы, которые напрямую вытекают из определения диаграммы направленности. КНД и КУ часто путают между собой. Перейдем к их рассмотрению.

Коэффициент направленного действия

Коэффициент направленного действия (КНД) – это отношение квадрата напряженности поля, созданного в главном направлении (Е₀²), к среднему значению квадрата напряженности поля по всем направлениям (Е_ср²). Как понятно из определения, КНД характеризует направленные свойства антенны. КНД не учитывает потери, так как определяется по излучаемой мощности. Из сказанного выше можно указать формулу для расчета КНД:

D=E₀²/E_ср²

Если антенна работает на прием, то КНД показывает, во сколько раз улучшится отношение сигнал/шум по мощности, при замене направленной антенны ненаправленной, если помехи приходят равномерно со всех направлений.

Для передающей антенны КНД показывает, во сколько раз нужно уменьшить мощность излучения, если ненаправленную антенну заменить направленной, при сохранении одинаковых напряженностей поля в главном направлении.

КНД абсолютно ненаправленной антенны, очевидно, равно единице. Физически пространственная диаграмма направленности такой антенны выглядит в виде идеальной сферы:

Рисунок 9

Такая антенна одинаково хорошо излучает во всех направлениях, но на практике нереализуема. Поэтому это своего рода математическая абстракция.

Коэффициент усиления

Как уже было сказано выше, КНД не учитывает потери в антенне. Параметр, который характеризует направленные свойства антенны и учитывает потери в ней, называется коэффициентом усиления.

Коэффициент усиления (КУ) G – это отношение квадрата напряженности поля, созданного антенной в главном направлении (Е₀²), к среднему значению квадрата напряженности поля (Е_оэ²), созданного эталонной антенной, при равенстве подводимых к антеннам мощностей. Также отметим, что при определении КУ учитываются КПД эталонной и измеряемой антенны.

Понятие эталонной антенны очень важно в понимании коэффициента усиления, и в разных частотных диапазонах используют разные типы эталонных антенн. В диапазоне длинных/средних волн за эталон принят вертикальный несимметричный вибратор длиной четверть волны (рисунок 10).    

Рисунок 10

Для такого эталонного вибратора D_э=3,28, поэтому коэффициент усиления длинноволновой/средневолновой антенны определяется через КНД так: G=D*ŋ/3,28,  где ŋ – КПД антенны.

В диапазоне коротких волн в качестве эталонной антенны принимают симметричный полуволновый вибратор, для которого Dэ=1,64, тогда КУ:

G=D*ŋ/1,64

В диапазоне СВЧ (а это почти все современные Wi-Fi, LTE и др. антенны) за эталонный излучатель принят изотропный излучатель, дающий D_э=1, и имеющий пространственную диаграмму, изображенную на рисунке 9.

Коэффициент усиления является определяющим параметром передающих антенн, так как показывает, во сколько раз необходимо уменьшить мощность, подводимую к направленной антенне, по сравнению с эталонной, чтобы напряженность поля в главном направлении осталась неизменной.

КНД и КУ в основном выражают в децибелах: 10lgD, 10lgG.

Заключение

Таким образом, мы рассмотрели некоторые полевые характеристики антенны, вытекающие из диаграммы направленности и энергетические характеристики (КНД и КУ). Коэффициент усиления антенны всегда меньше коэффициента направленного действия, так как КУ учитывает потери в антенне. Потери могут возникать из-за отражения мощности обратно в линию питания облучателя, затекания токов за стенки (например, рупора), затенение диаграммы конструктивными частями антенны и др. В реальных антенных системах разница между КНД и КУ может составлять 1.5-2 дБ.    

nag.ru

Антенна ДМВ своими руками. Самодельная антенна ДМВ для цифрового телевидения :: SYL.ru

Во времена огромных ламповых телевизоров хорошая антенна для качественного приема аналогового телевидения была в дефиците. Те, которые можно было купить в магазинах, не отличались высоким качеством. Поэтому люди изготавливали телевизионные антенны ДМВ своими руками. Сегодня многие интересуются самодельными устройствами. И даже тогда, когда сплошь и рядом цифровые технологии, интерес этот не угасает.

Цифровая эра

Данная эпоха коснулась и телевидения. Сегодня особенно широко развивается вещание Т2. Оно имеет свои особенности. В тех местах, где уровень сигнала немного превышает помехи, получается достаточно качественный прием. Дальше сигнала просто нет. Цифровому сигналу помехи нипочем, однако в ситуации рассогласования кабеля или различных фазовых искажениях практически в любом месте передающего или принимающего тракта картинка может идти квадратиками даже при сильном уровне сигнала.

В современном телеэфире прошли другие изменения. Так, все вещание ведется в ДМВ-диапазоне, передатчики имеют хорошее покрытие. Сильно изменились условия, по которым радиоволны распространяются по городам.

Антенные параметры

Прежде чем заняться изготовлением, нужно определить некоторые параметры этих конструкций. Они, конечно, требуют углубленных познаний в различных областях математики, а также законов электродинамики.

Итак, коэффициентом усиления называется отношение мощности на входе эталонной системы к силе на входе используемой антенны. Все это будет действовать, если каждая из антенн создает значения напряженности и плотности потока при одинаковых параметрах. Величина данного коэффициента безразмерна.

Коэффициент направленного действия — это отношение напряженности поля, которое создает антенна, к напряженности поля по любым направлениям.

Нужно запомнить, что такие параметры, как КУ и КНД, не взаимосвязаны. Существует антенна ДМВ для цифрового ТВ, которая обладает очень высокой направленностью. Однако усиление ее небольшое. Эти конструкции направлены вдаль. Также существуют конструкции с высокой направленностью. Здесь она идет в сочетании с очень мощным уровнем усиления.

Сегодня можно не искать формулы, а воспользоваться специальными программами. В них уже учтены все необходимые параметры. Вам остается только ввести некоторые условия — и вы получите полный расчет ДМВ-антенны, чтобы затем собрать ее.

Нюансы изготовления

Любой элемент конструкции, в котором протекают токи сигнала, нужно соединять при помощи паяльника либо сварочного аппарата. Подобный узел, если он находится на открытом воздухе, страдает от нарушения контакта. От этого различные параметры антенн и уровень приема могут стать значительно хуже.

Особенно это касается точек с нулевыми потенциалами. По мнению специалистов, в них можно наблюдать напряжение, а также пучность тока. Если быть точнее, то это максимальное значение тока. Имеется наличие его при нулевых напряжениях? Это неудивительно.

Такие места лучше всего изготавливать из цельного металла. Ползучие токи вряд ли скажутся на картинке, если соединения выполнять сваркой. Однако из-за их наличия сигнал может пропадать.

Как и чем паять?

Антенна ДМВ своими руками изготавливается не очень просто. Это подразумевает работу с паяльником. Современные производители телевизионного кабеля уже не делают его медным. Сейчас там недорогой сплав, стойкий к воздействию коррозии. Эти материалы трудно паяются. А если их достаточно долго греть, есть риск пережигания кабеля.

Специалисты рекомендуют использовать маломощные паяльники, легкоплавкие припои, а также флюсы. Не стоит жалеть пасты при пайке. Припой ляжет правильно только тогда, если он находится под слоем закипевшего флюса.

Ловим Т2

Для того чтобы наслаждаться цифровым телевидением, достаточно приобрести специальный тюнер. Но он не имеет встроенной антенны. А те, которые предлагаются как специальные цифровые, слишком дорогие и бессмысленные.

Сейчас мы научимся ловить Т2 на полностью самодельной конструкции. Самодельная антенна ДМВ – это просто, дешево, качественно. Попробуйте сами.

Самая простая антенна

Чтобы собрать эту конструкцию, не нужно будет даже идти в магазин. Для изготовления ее достаточно обычного антенного кабеля. Необходимо 530 мм провода для кольца и 175 мм, из которого будет сделана петля.

Сама ТВ-антенна представляет собой кольцо из кабеля. Концы нужно зачистить, а затем соединить с петлей. А к последней нужно припаять кабель, который подключается к тюнеру Т2. Так, на кольце экран и центральная жила соединяются с экранами петли. На последней центральные жилы также соединяются. А кабель к тюнеру припаивается стандартно к экрану и центральной жиле.

Вот и получилась антенна ДМВ, своими руками сделанная. Конструкция ее оказалась очень дешевой и практичной. А работает она не хуже, чем дорогие магазинные варианты. Ее нужно закрепить на фанере или оргстекле. Для этого отлично подойдут строительные хомуты.

«Народная» антенна

Эта конструкция представляет собой диск из алюминия. Внешний диаметр элемента должен составлять 365 мм, а внутренний — 170 мм. Диск должен иметь толщину 1 мм. Предварительно нужно сделать в диске пропил (10 мм в ширину). В месте, там где пропил, следует установить печатную плату из текстолита. Она должна быть толщиной 1 мм.

В плате должны быть отверстия для винтов МЗ. Плату необходимо приклеить к диску. Затем к ней нужно припаять выводы кабеля. Центральную жилу следует паять к одной стороне диска, экран — к другой. Что касается качества, то такая ТВ-антенна будет принимать лучше с двумя дисками, особенно если она находится далеко от телевизионного ретранслятора.

Универсальная антенна

Для изготовления этой конструкции не будет использоваться ничего сверхъестественного. Делать ее будем из различных подручных материалов. Однако, хоть она и самодельная, но будет отлично работать во всем дециметровом диапазоне. Так, эта антенна ДМВ, своими руками быстро изготовленная, ничем не уступает магазинным, более дорогим конструкциям. Для приема Т2 ее хватит полностью.

Итак, чтобы собрать эту конструкцию, понадобятся пустые банки от консервов или пива. Нужно 2 банки с диаметром 7,5 см. Длина каждой — 9,5 см. Также необходимо запастись полосками текстолита или гетинакса, обязательно с фольгой.

Наши банки нужно соединить с полосами текстолита при помощи паяльника. Пластина этого материала, которая будет соединять емкости наверху, должна иметь сплошное покрытие из медной фольги. На нижней пластинке фольгу следует разрезать. Это делается для удобного подключения кабеля.

Нужно собирать конструкцию таким образом, чтобы общая длина не была меньше 25 см. Эта антенна (ДМВ-диапазона) представляет собой широкополосный симметричный вибратор. Благодаря площади своей поверхности она обладает большими коэффициентами усиления.

Если вдруг вы не можете найти подходящие банки, то можно использовать тару с меньшим диаметром. Однако тогда фольгу придется резать и на верхней соединительной пластине.

«Пивная» антенна

Любите выпить пива? Не выбрасывайте банки. Из них можно сделать хорошую антенну. Для этого нужно закрепить на любом диэлектрическом материале две пивные банки.

Для начала нужно выбрать подходящий кабель, а затем довести его до ума. Для этого кабель необходимо зачистить. Вы увидите экранирующую фольгу. Под ней будет защитный слой. А вот под ним и можно наблюдать непосредственно кабель.

Для нашей антенны нужно зачистить верхний слой этого провода примерно на 10 см. Фольгу нужно аккуратно закрутить, чтобы в итоге получилось ответвление. Защитный слой для центральной жилы нужно зачистить на 1 см.

С другой стороны на кабель нужно припаять штекер для телевизора. Если вы являлись абонентом кабельных сетей, то данную деталь и кабель не придется даже отдельно приобретать.

Теперь что касается банок. Желательно использовать пивные емкости объемом в 1 л. Однако хорошее немецкое пиво в таких банках дорогое, а отечественное не продают.

Банки нужно откупоривать очень аккуратно. Затем надо освободить тару от содержимого, а после хорошо просушить. Далее следует при помощи самореза соединить наш экран на кабеле и банку. Ко второй нужно прикрутить центральную жилу.

Для более высокого качества изображения лучше соединять емкости и кабель при помощи пальника.

Закрепить банки необходимо на каком-либо диэлектрическом материале. Нужно учесть, что располагаться они должны на одной прямой линии. Расстояние между ними зависит от емкости. Все это подбирается лишь опытным путем.

Зигзаг

Зигзагообразная антенна ДМВ имеет максимально простую конструкцию. Сама деталь широкополосная. Устройство ее позволяет допускать различные отклонения от исходных расчетных параметров. При этом электрические параметры ее почти не нарушатся.

Входное сопротивление ее в определенном диапазоне зависит о того, каких размеров будут проводники, которые лягут в основу полотна. Здесь наблюдается зависимость. Чем больше ширина или толщина проводников, тем лучше будет согласована антенна с фидером. Вообще, для изготовления полотна можно использовать любые проводники. Для этого подойдут и пластины, и трубки, и уголки, и многое другое.

Для того чтобы увеличить направленность такой антенны, допустимо применять плоский экран, который будет играть роль рефлектора. Последний будет отражать в сторону антенны высокочастотную энергию. Такие экраны часто имеют серьезные размеры, а фаза зависит в основном от расстояния.

С практической стороны рефлектор лишь в редких случаях выполняется из цельного листа металла. Чаще он сделан в виде проводников, которые соединены в одной плоскости. Из конструктивных соображений не стоит изготавливать слишком плотный экран. Проводники, из которых будет выполнен сам экран, присоединяются методом сварки или пайки к раме из металла.

Изготавливается данная конструкция очень просто. Она хорошо работает в диапазоне ДМВ. В СССР это была настоящая народная незаменимая модель. Она обладает небольшими размерами, поэтому может применяться как комнатная антенна ДМВ.

Материалом послужат медные трубки либо алюминиевый лист. Боковые части могут быть из цельного металла. Часто их затягивают сеткой или закрывают жестянкой. Если используется один из указанных способов, в таком случае конструкция должна пропаяться по контуру.

Кабель нельзя резко гнуть. Как проводить этот элемент, можно посмотреть на представленных картинках.

Его нужно вести таким образом, чтобы он доходил до бокового угла, но при этом не выходил за пределы антенны или бокового квадрата.

Комнатная антенна МВ ДМВ

Эта конструкция предназначена для легкого и уверенного приема сигналов цифрового телевидения. Изготовить ее можно легко и очень быстро. Для этого понадобится алюминиевый или медный пруток. Длина его должна составить до 1800 мм. Данная антенна может использоваться также как наружная.

Конструкция представляет собой рамку в виде ромба. Их должно быть две. Одна выполняет роль вибратора, вторая работает в качестве рефлектора. Для приема Т2 нужно, чтобы сторона нашего ромба составляла примерно 140 мм, а расстояние между ними было 100 мм.

После того как рамка будет изготовлена, и конструкция обретет жесткость, между двумя концами нашего прутка монтируется диэлектрик. Это может быть что угодно. Форма и размеры совершенно не важны. Расстояние между двумя точками прутков должно быть примерно 20 мм. Верхние части наших ромбов нужно соединить.

Фидер можно изготовить из кабеля. Его необходимо подключить к латунным или медным лепесткам, которые должны быть уже закреплены на выводе антенны.

Если полученная конструкция не соответствует вашим ожиданиям, например, слабое качество приема или ретранслятор находится далеко, можно снабдить антенну усилителем, — и в итоге получится активная ДМВ-антенна. Она используется как в городе, так и на даче.

Самая простая рамочная антенна ДМВ

Эта конструкция напоминает цифру «ноль». Кстати, это коэффициент ее усиления. Она идеально подходит для приема T2. Данная деталь способна работать лучше, чем та продукция, что предлагается в магазинах.

Также ее называют цифровой, потому что при помощи нее можно идеально ловить цифровое вещание. Она узкополосная, а это значительное преимущество. Работает по принципу селективного клапана, что позволяет говорить о надежной защите от помех.

Для сборки потребуется обыкновенный коаксиальный кабель с сопротивлением 75 Ом, а также обычный телевизионный штекер. Лучше из всех вариантов выбирать кабель с большим диаметром. В качестве подставки можно использовать коробку из картона или что-нибудь еще.

Какой длины будет рамка, определяем при помощи программ для расчета параметров антенн. Материал для изготовления рамки можно использовать такой же, как и в кабеле. Кстати, для расчетов необходимо знать частоты цифрового вещания в вашем городе.

Центральная жила кабеля в конструкции рамки не нужна. Зачищенный провод скручивается вместе с жилой и оплеткой рамки. Затем это соединение нужно пропаять.

Конструкцию необходимо расположить на диэлектрическом основании. Лучше держать ее подальше от вашего тюнера. Важно, чтобы в антенном входе не было напряжения.

Итак, мы выяснили, как делается антенна ДМВ своими руками. Как видите, это не столь уж и сложное задание. Зато теперь можно будет смотреть любимые телепередачи в цифровом качестве. А устанавливается такая конструкция так же, как и обычная магазинная — на крыше. Можно использовать шурупы либо болтовое соединение. Устанавливать следует в надежном месте, чтобы во время порывов ветра она не слетела вместе с куском шифера. Желательно, чтобы антенна крепилась на максимально большой высоте. Таким образом вы исключите появление помех во время показа кабельного или цифрового телевидения.

www.syl.ru