Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Наружные телевизионные антенны.

В настоящее время в связи с бурным ростом телевизионного вещания возникает проблема обеспечения качественного приема. Ниже рассмотрены основные конструкции антенн, опробованые автором в различных условиях.

Введение.

Телевизионные частоты охватывают диапазон 48.5 - 790 MHz (мегагерц) и условно делятся на метровый (МВ, каналы 1..12, частоты 48.5 - 230 MHz) и дециметровый (ДМВ, каналы 21..60, частоты 470 - 790 MHz). Спектр частот отдельно телевизионного канала занимает полосу 8 MHz. Автор рекомендует за для рассчета рабочей длины волны антенн выбирать несущую частоту изображения, поскольку сигнал изображения является амплитудно-модулированым, более подвержен влиянию помех и требует большего усиления, нежели ЧМ сигнал звукового сопровождения. Частоты несущих изображения для 1 и 2 телевизионых каналов равны 49.75 и 59.25 MHz соответственно. Для 3..5 каналов частота несущей изображения вычисляется по формуле 1, для 6..12 по формуле 2, а 21..60 - по формуле 3.

3..5: F:=77.25+(N-3)8; (1)
6..12: F:=175.25+(N-6)8; (2)
21..60: F:=471.25+(N-21)8 (3)
L=300/f (4)

Среднюю частоту полосы можно получить, добавив к несущей изображения 2.75 MHz, а частоту несущей звукового сопровождения - добавив 6.5 MHz. Зависимость между рабочей длиной волны l в воздухе и рабочей частотой F выражается формулой 4.
В других диэлектриках, отличных от воздуха, длина волны меньше (например, в полиэтилене в 1.52 раза). Этот факт необходимо учитывать при изготовлении резонансных элементов согласующих устройств из коаксиального полиэтиленового кабеля. В качестве материала для изготовления антенн желательно использовать металлы и сплавы с хорошей электропроводностью (медь, алюминий, латунь). От толщины использованных элементов зависит широкополосность антенн. Чем толще взят материал для изготовления, тем более широполосной будет антенна. Не рекомендуется выбирать поперечный размер элементов антенны менее 1/200 от длины волны, на которой работает антенна, так как при этом сильно ухудшаются ее электрические параметры и механическая прочность.
Элементы антенн могут быть изготовлены из полых трубок, прутков или же полос. В последнем случае ширину полосы выбирают равной удвоенному диаметру трубки или прутка, толщина полосы должна быть не менее 2-3 мм. Материалы для иготовления должны быть ровными и иметь гладкую поверхность. Для диапазона ДМВ наилучших результатов можно добиться, применяя элементы с полированной поверхностью.
Изгибать элементы антенн следует осторожно, подкладывая под губки тисков кусочки текстолита или древесины, чтобы не повредить их поверхность. Трубки перед изгибом необходимо набить песком и заткнуть концы деревянными пробками.

При установке вне действия молнеотвода необходимо обеспечить надежную грозозащиту антенн [1]. Для надежной работы антенны следует выполнить герметизацию электрических соединений и мест выхода оплетки кабеля из внешней изоляции путем заливки водо- и термостойкими диэлектрическими лаками или смолами.

Для точной ориентировки антенн на нужное направление сигнал на вход телевизора следует ослабить в несколько раз аттенюатором.

Узкополосные антенны.

Такие антенны предназначены для приема какого-нибудь одного телевизионного канала или же нескольких, при условии, что их частоты отличаются не более чем на 5-10%. В этом случае антенну настаивают на среднегеометрическую частоту, вычисляемую как корень квадратный из произведения частот каждого из каналов или на частоту сигнала более слабого канала.

Простейшие антенны [2].

Такие антенны одинаково принимают как прямой сигнал, так и сигнал, приходящий с обратного телецентру направления и обладают самым низким усилением (оно условно принимается за 0 Db). Поэтому их использование, как правило, ограничено небольшими расстояниями от телевышки и отсутствием отраженных сигналов (визуально они проявляются на экране телевизора в виде многокортурности или "размытости" изображения).

Антенна типа "линейный разрезной вибратор"

Рис.1 Изображенная на рис.1, она имеет входное сопротивление на резонансной частоте, равное 75 ом. Антенна изготавливается из трубок, прутков или полос. Диаметр d трубок выбирается равным для МВ - 20..30 мм, для ДМВ - 6..12 мм. Расстояние между концами трубок l выбирается равным половине рабочей длины волны антенны, умноженной на Рис.2 коэффициэнт укорочения, зависящий от отношения диаметра трубок к рабочей длине волны. Для отношений 0.001 и 0.003 значения коэффициэнта укорочения равны 0.96 и 0.95 соответственно. Если это отношение 0.005 или больше, коэффициэнт выбирают равным 0.94. Расстояние L выбирается равным 50..80 мм для метровых каналов и 20..30 мм для дециметрового диапазона.
Для подключения антенны к фидеру используется согласующее устройство "четвертьволновый мост" (рис. 2), которое выполнено из короткозамкнутого отрезка кабеля длиной lш, равной одной четвертой длине волны, на которую настроена антенна. Рассояние D для метрового диапазона выбирают равным 50..80 мм, для дециметрового - 20..30 мм.
Антенна типа "полуволновой вибратор Пистолькорса" (рис. 3) имеет входное сопротивление на резонансной частоте - 295 ом. Так же, как и разрезной вибратор, антенна изготовляется из трубок, прутков или полос. Радиус изгиба значения не имеет и может отсутствовать (изгиб под прямым углом). Основное преимущество вибратора Пистолькорса перед разрезным вибратором в том, что в точке симметрии антенна имеет нулевой потенциал, и в этой точке можно крепить антенну к мачте без изоляторов. Рис.3 Антенна обладает несколько более широкой полосой пропускания, чем разрезной вибратор и отличается несколько улучшенной помехозащищенностью. Размеры l,L,d выбираются так же, как и для разрезного вибратора. Однако следует учесть, что для рассчета коэффициэнта укорочения (см. выше) вибратора Пистолькорса вместо диаметра трубок выбирают удвоенный корень квадратный из произведения диаметра трубок d на зазор в вибраторе S. Зазор в вибраторе выбирается равным 80..100 мм для антенн метрового диапазона и 40..50 мм для ДМВ. Рис.4
Для подключения антенны к фидеру используется согласующее устройство "U-колено" (рис. 4), выполненное из отрезка коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 ом. При этом длина U-колена по оплетке lш выбирается равной половине длины волны, на которой работает антенна, деленной на коэффициэнт укорочения (для полиэтиленового кабеля 1.52). Устройство подключается к вибратору в точках A и B.

Снизить влияние отраженного сигнала (и несколько увеличить коээфициэнт усиления) простейших антенн можно, расположив позади вибратора рефлектор (рис.5). Длина рефлектора должна быть больше длины вибратора l на 5-15%, а расстояние от вибратора до рефлектора составляет 0.15-0.20 длины волны.

Pамочные антенны [1].

Рис.6 Эти антенны (рис 6, 7) обладают неплохими параметрами при относительной простоте конструкции. Их входное сопротивление на резонансной частоте - 73 ом, коэффициэнт усиления - 3.5 Db. Рис.7
Для неполной зигзагообразной антенны (рис. 6) расстояние a выбирается равным 1/4 длины волны, на которой работает антенна; для кольцевой антенны (рис. 7) длина ее окружности равна длине волны, на которой будет работать антенна. Расстояние L выбирают равным для 10..15 мм для МВ и 7 мм для ДМВ. Рамочные антенны подключают к фидеру с помощью четвертьволнового короткозамкнутого моста (рис. 2). Рис.8
Если со стороны, обратной телецентру приему мешает сильный отраженный сигнал, то его влияние можно уменьшить, расположив позади антенны экран (рис. 8). При этом увеличивается и усиление антенны приблизительно на 3 Db. Констуктивно экран выполняется из тех же элементов, что и само полотно антенны, но можно и применить более тонкие проводники. Размеры экрана: ширина (a) и высота (b) - на 5..10% больше соответстующих габаритных размеров антенны. Расстояние между элементами R - не более 0.1 длины волны. Расстояние между полотном антенны и экраном - 0.21..0.27 длины волны. Элементы экрана можно крепить к мачте только в центре.
Зигзагообразная антенна (рис. 9).
Эта антенна также несложна в изготовлении [1]. Ее элементы можно выполнить из трубок, прутков, полос или отдельных медных проводников толщиной 2..3 мм, расположив их параллельно друг другу на расстоянии 5..10 мм для ДМВ диапазона и 20..50 мм для МВ. Входное сопротивление антенны на резонансной частоте - 73 ом. Коэффициэнт усиления - 6 Db.
Антенна подключается к кабелю снижения без каких-либо согласующих элементов непосредственно в точках A и B, прокладку фидера необходимо провести по одной из сторон антенны. Рис.9
При необходимости увеличить
коэффициэнт усиления и снизить влияние отраженного сигнала можно к установить экран-рефлектор (рис. 8). Его конструкция такая же, как и для рамочных антенн. Также увеличить коэффициэт усиления зигзагообразной антенны можно, используя многоэлементные системы, аненны с разомкнутыми крайними элементами, с углом альфа, большим 90° [3].

Антенна "тройной квадрат" [4].

Эта антенна представляет собой гибрид рамочной антенны и "волнового канала" (рис. 10). Ее входное сопротивление - 70 ом, коэффициэнт усиления - 8 Db. Антенна состоит из трех квадратных элементов - рефлектора (P), вибратора (B) и директора (D). Элементы изготавливаютя из прутка, проволоки, трубок или полос с поперечным размером не меннее 3 мм для ДМВ и 10 мм для МВ диапазонов. Стороны квадратов равны соответственно 0.32, 0.25, 0.22 рабочей длины волны антенны. Рис.10 Расстояния между рефлектором и вибратором (a) и между вибратором и директором (b) равны 0.16 и 0.11 рабочей длины волны соответственно. При изготовлении антенны следует учесть, что плоскости квадратов должны быть параллельны друг другу, а их центры располагаться на одной оси. Усилить жестскость антенны можно, установив кроме верхней металлической перекладины диэлектрические распорки между квадратами. Расстояние L для диапазона ДМВ выбирается равным 15 мм, для МВ - 40 мм. Антенна подключается к фидеру с помощью согласующего устройства четвертьволновый короткозамкнутый мост (рис. 2). Несколько худшие результаты можно получить, отказавшись от директора (антенна "двойной квадрат"), при этом несколько изменятся сторона рефлектора P, и расстояние a до 0.31 и 0.18 длины волны соответственно. Входное сопротивление такой антенны - около 100 ом, усиление на 3..4 Db хуже, чем у "тройного квадрата".

Антенна типа "волновой канал Шпиндлера" [5].

Параметры:
входное сопротивление на резонансной частоте - 280 ом. Коэффициэнт усиления зависит от числа элементов: Рис.5

кол-воэлементов 5 10  16 20 24 30 к-тусиления(Db) 8 11.5 15 16.5 17 18.5

Эта многоэлементная антенна кроме активного вибратора (который обычно выполняется в виде вибратора Пистолькорса) состоит из нескольких пассивных вибраторов - директоров, располагаемых от вибратора в сторону телецентра и рефлекторов, располагаемых в направлении, противоположном телецентру (рис. 5). Антенна работает по принципу "бегущей волны" и является наиболее эффективной узкополосной антенной. Назначение директоров - усилить приходящий с главного направления полезный сигнал; рефлекторов - ослабить отраженный сигнал. Констуктивно элементы антенны располагаются на металлической или диэлектрической траверсе, обладающей достаточной мехачической прочностью. В случае использования металлической траверсы размер элементов увеличивают на половину поперечного размера траверсы. Для рассчета размеров антенны используют сложные формулы либо готовы программы. Одна из таких программ разработана автором и находится
При изготовлении антенны особое внимание следует обратить на соблюдение точных размеров элементов, расстояний между ними и симметрии антенны. Для подключения кабеля снижения используется согласующее устройство U-колено (рис. 4), подключаемое к точкам A и B вибратора Пистолькорса.

Широкополосные антенны.

Такие антенны предназначены для приема телевизионных сигналов, сильно отличающихся по частоте. Они неплохо работают без перестройки, иногда полностью перекрывая диапазоны МВ или ДМВ. Ниже рассмотрены две конструкции простейших широкополосных антенн - антенны типа "паутинка" и зигзагообразных.

Рис.11 Антенна "паутинка" (рис. 11).

Коэффициэнт усиления - 1.5 Db.
Входное сопротивление - 73 Ом.
Эта антенна относится к классу "самодополнительных структур" и имеет широкий рабочий диапазон. Но из-за низкого коэффициэнта усиления ее использование ограничено МВ диапазоном. Элементы антенны изготавливаются из медного провода или прутка из латуни толщиной не менее 3 мм, в местах соединения проводников должен быть обеспечен надежный электрический контакт. Размеры антенны выбираются из рассчета для самой низкой частоты диапазона, как для полуволнового разрезного вибратора. Угол раствора альфа выбирают от 90° до 120°. Атненна не требует применения согласующих устройств, фидер подключается непосредственно к точкам A и B. Аналогичная антенна описана в [2].

Широкополосные зигзагообразные антенны.

Исследования, проведенные в [6], показывают, что расширить полосу пропускания зигзагообразной антенны в более низкочастотную область можно, использовав в конструкции антенны дополнительные элементы, изображенные на рисунке 9 пунктиром. В этом случае антенну настраивают на наивысшую частоту принимаемого сигнала.

Также отличный результат показала зигзагообразная антенна [7], изображенная на рисунке слева..
Она обеспечивает уверенное перекрытие обоих диапазонов (МВ и ДМВ). Элементы a,b,c,d выбираются равными 3/4 средней длины волны (максимальная чувствительность), а e,f,g,h - половине длины волны. Фидер подключается непосредственно к точкам A и B, расстояние между которыми выбирается равным 10..30 мм.
 

Антенные решетки [4].


Зачастую усиление одной антенны оказывается недостаточным для уверенного приема. В этом случае применяют антенные усилители либо антенные решетки. Причем использование последних более предпочтительно, так как любой усилитель вносит в полезный сигнал собственные шумы и искажения, требует тщательной настройки с использованием сложной измерительной аппаратуры. Рис.12
Простейшая решетка (двухэтажная) состоит из двух однотипных антенн, активные элементы которых расположены в одной вертикальной плоскости. Антенны должны быть разнесены друг от друга (обычно по вертикали) на расстояние H, равное рабочей длине волны. Коэффициэнт усиленния такой решетки примерно на 3 Db выше усиленния отдельной антенны. Более высокие результаты можно получить, используя антенную решетку из четырех антенн, также называемую двухэтажной двухрядной (рис. 12). В этом случае коэффициэнт усиления возрастает до 6 Db по сравнению с единичной антенной. Расстояние H также выбирают равным рабочей длине волны. Обычно решетку составляют из антенн типа "волновой канал", реже используют рамочные антенны.
Для суммирования сигналов антенн решетки используют согласующие системы, состоящие из отрезков коаксиального кабеля длиной T, равной половине рабочей длины волны.
Решетку из двух антенн подключают к кабелю снижения с помощью отрезка кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом в соответствии с рис. 12. Если же использовать кабель РК-75, то подключать антенны следует согласно рис. 13. В случае решетки из четырех антенн подключение надо выполнять по рисунку 14.

 Рис.12-14. Согласование антенных решеток с фидером

 

Литература и линки:

1. И.Н.Сидоров. "Телевизионные антенны на садовом участке". С-Пб.: "Лениздат", 1996.
2. С.А.Седов. "Индивидуальные видеосредства. Справочное пособие". Киев: "Наукова думка", 1990.
3. Н.Кудрявченко. "Эффективные зигзагообразные антенны". Сборник "В помощь радиолюбителю" Выпуск 114, M.: "Патриот", 1992.
4. В.А.Никитин. "Как добиться хорошей работы телевизора". М.: "ДОСААФ", 1988.
5. Н.Кудрявченко. "Антенна Шпиндлера для ДМВ". Журнал "" No 5, 1989.
6. К.Харченко. "Антенна диапазона ДМВ". Сборник "В помощь радиолюбителю" Выпуск 94, M.: "ДОСААФ", 1989.
7. Г.Петин. "Простая сверхширокополосная телеантенна". Журнал "" No 2, 2000.
8. В.Ефремов. "Широкополосная антенна ДМВ". "


Источник: http://axenoff.narod.ru/antenna/antenna.htm


Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками

Антенны волновой канал дмв своими руками