Как сделать аналоговую антенну для телевизора. Самодельные зигзагообразные телевизионные антенны - самоделкин - сделай сам своими руками - схемы
К. Харченко
Прием телевизионных передач на радиочастотах 470...622 МГц (21-39 каналы) диапазона дециметровых волн (ДЦВ) требует соответствующего подхода к расчету и конструированию антенных устройств.
Некоторые радиолюбители пытаются решить эту задачу простым пересчетом, основанным на принципах электродинамического подобия антенн, параметров имеющихся конструкций телевизионных антенн метрового диапазона (1-12 каналы). При этом, они неизбежно сталкиваются с трудностями самого пересчета и зачастую не получают желаемых результатов.
Каковы же основные принципы подхода к решению этой задачи?
В свободном пространстве радиоволны, излученные антенной, имеют сферическую расходимость, в результате чего электрическая напряженность поля Е убывает обратно пропорционально расстоянию r от антенны.
В реальных условиях распространяющиеся радиоволны претерпевают большее затухание, чем существующее в свободном пространстве. Для учета этого затухания вводят множитель ослабления F(r)= Е/Есв, который характеризует отношение напряженности поля для реальных условий, к напряженности поля свободного пространства при равных расстояниях, одинаковых антеннах и подводимых к ним мощностях и т. д. С помощью множителя ослабления напряженность поля, создаваемая передающей антенной в реальных условиях на расстоянии r, может быть выражена как
Приемная антенна преобразует энергию электромагнитной волны в электрический сигнал. Количественно эту способность антенны характеризуют ее эффективной площадью Sэфф. Она соответствует той плошади фронта волны, из которой поглощается вся содержащаяся в ней энергия, С КНД эта площадь связана соотношением:
Изложенное здесь позволяет написать уравнение радиопередачи, которое связывает параметры аппаратуры связи (передатчика и приемника) и антенн и определяет уровень сигнала на трассе: при мощности передатчика Р1 мощность Р2 сигнала на входе приемника будет равна
Множитель в этом выражении, заключенный в скобки, определяет основные потери при распространении радиоволн (основные потери передачи). При этом предполагается, что антенна согласована с фидером, а фидер с телевизионным приемником и, кроме того, антенна согласована по поляризации с полем сигнала.
Рассмотрим подробнее выражение (11).
Этот конкретный пример показывает, что с увеличением частоты (уменьшением длины волны) телевизионных передач мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при прочих равных условиях, быстро уменьшается, т. е. условия приема ухудшаются. На стороне передачи эти неприятности стараются компенсировать увеличением произведения Р1У1. Но в реальных условиях множитель F(r) и КПД приемного фидера с ростом частоты уменьшаются, поэтому необходимость увеличения коэффициента усиления приемной антенны Y2 становится неизбежностью. Этот вывод влечет за собой еще один, заключающийся в том, что, как правило, для уверенного приема программ 21-39 телевизионных каналов нужно применять новые, более направленные антенны по сравнению с антеннами, применяемыми в диапазоне волн 1-5 каналов.
Стремясь получить устойчивый прием телепередач, радиолюбители вынуждены усложнять антенны, например, строить антенные решетки, т. е. объединяют несколько однотипных, зарекомендовавших себя на практике антенн (каждая из которых имеет свою пару точек питания) с общей системой питания и только одной (общей для всех) парой точек питания. При этом они нередко недооценивают важность этапа согласования при построении антенных решеток, связанного с относительно сложными измерениями. Сказанное проиллюстрируем таким конкретным примером.
Подобный эффект получается и при параллельном соединении трех элементов (рис. 1, в). Продолжая такие рассуждения, можно получить зависимость, которую иллюстрирует рис. 2.
Здесь эффективная площадь антенны прямо пропорциональна числу n излучателей в решетке, равно как и поглощаемая антенной мощность Р сумм. Мощность же Р пр подводимая к приемнику, с увеличением числа n асимптотически приближается к 4Рo. Этот пример показывает бесплодность попыток увеличить коэффициент усиления антенной решетки без учета согласования ее элементов с фидером. Трудности, связанные с согласованием, преодолевают либо применением специальных согласующих устройств, либо выбором специальных типов антенн. Например, в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн применяют, как правило, так называемые апертурные антенны, т. е. рупорные или параболические. Особенность таких антенн заключена в том, что они имеют простой, «небольших» размеров облучатель, и «большой», сравнительно сложный рефлектор. Большой рефлектор и обусловливает направленные свойства антенны, определяет ее КНД.
Выполнить в любительских услозиях антенны апертурного типа на диапазон ДЦВ не представляется возможным, так как они громоздки и сложны. Но некоторое подобие апертурной антенны сконструировать можно, положив в основу облучатель в виде известной зигзагообразной антенны (з-антенны). Полотно такой антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис. 3).
Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены относительно друг друга. З-антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которой непосредственно подключают фидер. Благодаря такой конструкции антенны ее проводники возбуждаются так (частный случай направления токов на проводниках антенны на рис. 3 показан стрелками), что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. В точках П-П проводники полотна антенны замкнуты между собой и здесь всегда имеется пучность тока. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора электрического поля Е на рис. 3 показана стрелками.
Диаграммы направленности з-антенны удовлетворяют диапазону частот с перекрытием fмакс/fмин =2-2,5. Ее КНД мало зависит от изменения угла а (альфа), так как с увеличением его уменьшение направленности антенны в плоскости Н компенсируется увеличением направленности в плоскости Е, и наоборот. Характеристика направленности з-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены проводники ее полотна.
В связи с тем, что в точках П-П нет разрыва проводников полотна антенны, то здесь имеются точки нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это обстоятельство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем.
Кабель прокладывают через точку нулевого потенциала П и по двум проводникам полотна антенны подводят к точкам ее питания (рис. 4). Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны, а центральный проводник - с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно кабель подвизать к проводам полотна антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.
Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.
Кривая 1, показанная на рис. 5, характеризует зависимость КБВ от
Пользуясь графиками рис. 5, можно построить з-антенну, имеющую максимально возможный КНД для данного типа полотна антенны. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля - трубки, пластины, уголки и т. п.
Рабочий диапазон з-антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера L путем образования дополнительной распределенной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные в длинах максимальной волны рабочего диапазона, уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников з-антенны, например, дополнительными проводниками (рис. 6),
Которые и создают дополнительную распределенную емкость.
Диаграммы направленности такой антенны в плоскости Е аналогичны диаграммам симметричного вибратора. В плоскости H диаграммы направленности с увеличением частоты претерпевают значительные изменения. Так, в начале рабочего диапазона частот они лишь слегка сжаты под углами, близкими к 90°, а в конце рабочего диапазона поле практически отсутствует в секторе углов ±40...140°.
Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран-рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны. Фаза отраженного поля зависит от формы и размеров экрана, а также от расстояния S между ним и полотном антенны.
Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору поля Е.
Длина проводников зависит от максимальной длины волны (Лямбда макс) рабочего диапазона и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины максимальной длинны волны. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.
По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3...5 мм не превышали 0,05...0,1- минимальной волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Если они расположены в плоскости самого рефлектора или за ним, то их влиянием на работу рефлектора можно пренебречь.
Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.
Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис. 7.
Ее активное полотно состоит из плоских проводников - планок, а рефлектор - из трубок. Но она может быть полностью металлической. В местах соединений элементов антенны должен быть надежный электрический контакт.
На значение КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки dпл (или радиус провода) активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана.
С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства з-антенны не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а с точки зрения согласования - увеличивать.
Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П-П (рис. 6 и 7) стойки могут быть как металлическими, так и диэлектрическими, а в точках У-У-обязательно диэлектрическими.
В ряде практических случаев приема сигналов по 21-39 каналам телевидения имеющегося коэффициента усиления (КУ) з-антенны c плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ, как уже говорилось, можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном. Есть, однако, другой путь увеличения КУ - усложнение формы рефлектора з-антенны.
Приводим пример, каким должен быть рефлектор з-антенны, чтобы ее КУ соответствовал значению КУ антенной синфазной решетки, построенной из четырех з-антенн. Этот путь наиболее простой и доступный в любительской практике, чем построение антенной решетки.
На рисунках антенны размеры всех ее элементов указаны применительно к приему телепрограмм по 21-39 каналам.
Активное полотно антенны, показанной на рис. 6, выполнено из плоских металлических пластин толщиной 1...2 мм, наложенных друг на друга «внахлест» и скрепленных винтами с гайками. В точках соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Конструктивно активное полотно антенны имеет осевую симметрию, что позволяет прочно закрепить его на плоском экране. Для этого используют стойки-опоры, располагая их в вершинах П-П и У-У квадрата, образуемого пластинами полотна антенны. Точки П-П имеют «нулевой» потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих тачках могут быть из любого материала, в том числе металлическими. Точки У-У имеют некоторый потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих точках должны быть только из диэлектрика (например, из оргстекла). Кабель (фидер) к точкам а-б питания прокладывают по металлической опоре к одной (нижней) точке П и далее по сторонам полотна антенны (см. рис. 6). Особое внимание следует обратить на ориентацию вектора Е, характеризующего поляризационные свойства антенны. Направление вектора Е совпадает с направлением, соединяющим точки а-б питания антенны. Зазор между "точками а-б должен быть около 15 мм без зазубрин и прочих следов небрежной обработки пластин.
Основой плоского экрана-рефлектора служит металлическая крестовина, на которой, как на каркасе, размещают активное полотно антенны и проводники экрана. За крестовину антенну в сборе надежно прикрепляют к мачте с таким расчетом, чтобы поднятая она была выше местных мешающих предметов (рис. 8).
При изготовлении рефлектора типа «усеченный рупор» все стороны плоского рефлектора удлиняют створками и загибают их так, чтобы образовать фигуру по типу «полуразвалившейся» коробки, у которой дно -- плоский экран, а стенки - створки. На рис. 9
Такой объемный рефлектор показан в трех проекциях со всеми размерами. Сделать его можно из металлических трубок, пластин, проката различного профиля. В точках пересечения металлические стержни должны быть сварены или спаяны. На том же рис. 9 показано и место размещения активного полотна антенны с точками П-П, У-У. Полотно-удалено от плоского рефлектора - донышка усеченного рупора - на 128 мм. Стрелка символизирует ориентацию вектора Е. Почти все проекции стержней рефлектора на фронтальную плоскость параллельны вектору Е. Исключением являются лишь часть силовых стержней, образующих каркас рефлектора. Если рефлектор выполнен из трубок, диаметр трубок силовых стержней может быть 12...14 мм, а остальных - 4...5 мм.
КНД антенны с рефлектором типа «усеченный рупор» при заданных размерах соизмерим с КНД объемного ромба (1) и изменяется по диапазону частот в пределах 40...65. Это означает, что на верхних частотах рабочего диапазона антенны половина угла раскрыва ее диаграммы направленности составляет около 17°.
Форма диаграммы направленности антенны, показанной на рис. 9, примерно одинакова для обеих плоскостей поляризации. При установке антенны на местности ее ориентируют на телецентр. Конструкция антенны осесимметрична по отношению к направлению на телецентр, что может стать источником поляризационной ошибки при ее установке на мачту. Здесь надо учитывать, какую поляризацию имеют сигналы, приходящие от телецентра. При их горизонтальной поляризации точки питания а-б антенны должны быть расположены в горизонтальной плоскости, а при вертикальной поляризации - в вертикальной плоскости.
Литература
Харченко К., Канаев К. Объемная ромбическая антенна.
Радио, 1979, № 11, с. 35-36.
[email protected]
Зигзагообразные активные антенны ДМВ
Для приема телевизионных сигналов в диапазоне ДМВ, особенно в неблагоприятных условиях, необходимо использовать хорошие антенны с антенными усилителями, т. е. активные антенны. Об опыте постройки таких антенн и рассказывает автор публикуемой статьи.
В диапазоне ДМВ применение эффективных антенно-фидерных систем (АФС) для приема сигналов в сложных условиях не потеряло своей актуальности. Относительно малая длина λ этих волн позволяет создавать высокоэффективные антенны при сравнительно небольших размерах.
После длительных экспериментов с разными антеннами за основу была взята известная зигзагообразная антенна , показанная на рис. 1. Конструктивно в классическом виде полотно антенны состоит из двух одинаковых ромбовидных частей, повернутых одна относительно другой на 180°. Следовательно, такая антенна симметрична. Эта особенность допускает применение антенных усилителей (АУ) с симметричным входом и большим усилением, например, пластинчатых усилителей (ПАУ) SWA и др. .
Усиление зигзагообразной антенны зависит от отношения l/λ, а ее входное сопротивление - от отношений l/d и l/λ. Максимальное усиление достигается при длине l = 0,375λ, но при этом оно сильно зависит от диаметра провода.
При l = 0,25λ усиление получается, конечно, меньше, но и зависимость от диаметра провода уменьшается.
При изменении угла α изменяются габариты полотна. Так, если α = 90°, то SH = 2√2l = 2,83l; SE = l√2 = 1,41l, а если α = 120°, то SH = 2l; SE = 1,73l. Это необходимо учитывать при создании сложных АФС (об этом дальше). Основные размеры полотна антенны, например, для 29-го канала сведены в табл. 1. Следует также иметь в виду и то, что с уменьшением диаметра провода и увеличением периметра полотна усиление растет. Кроме того, при выборе более тонкого провода уменьшается парусность антенны.
Различные конструктивные исполнения антенны имеют разные входные сопротивления (табл. 1). Следовательно, необходимы и разные способы согласования симметричного входа полотна с симметричным входом АУ, имеющим входное сопротивление 300 Ом. Они показаны на рис. 2 .
При входном сопротивлении полотна 300 Ом АУ, конечно, можно подключить непосредственно к точкам а - а. Однако для увеличения усиления и направленного действия антенны полотно обычно используют вместе с рефлектором (о нем будет рассказано ниже). Поэтому АУ лучше установить за рефлектором, соединив с полотном симметричной линией с волновым сопротивлением 300 Ом так, как показано на рис. 2,а - для воздушной линии, на рис. 2,6 - для кабеля КАТВ или на рис. 2,в - для кабеля РК-150. В последнем случае оплетки двух отрезков кабеля спаивают одну с другой на концах.
Во всех случаях необходимо учитывать коэффициент укорочения линии К. Для воздушной линии из проводов (рис. 2,а) - К=0,975, для КАТВ (рис. 2,6) - К = 0,8, для кабеля РК-150 (рис. 2,в) - К = 0,75...0,86 в зависимости от типа кабеля.
Наиболее удобно (по мнению автора) использовать полотно с входным сопротивлением 75 Ом. В этом случае для согласования можно применить четвертьволновый согласующий трансформатор из линии с волновым сопротивлением 150 Ом так, как изображено на рис. 2, г. Он образован двумя отрезками кабеля РК-75 длиной 0,25λKn, где n - нечетное число. Коэффициент К равен 0,65789 для кабеля с полиэтиленовой изоляцией. Размеры трансформатора даны по спаянным на концах оплеткам.
Формула для расчета трансформатора известна:
Zтр = √Zвх · Zвых ,
поэтому и получается
Zтр = √75 · 300 = 150 Ом.
Разомкнутый согласующий шлейф, показанный на рис. 2,д, и четвертьволновый трансформатор (рис. 2,е) позволяют согласовать АУ и антенну с входным сопротивлением, равным менее 300 Ом. Для изготовления шлейфа используют графики в . Ориентировочные коэффициенты для расчета шлейфа и параметры четвертьволнового трансформатора указаны в табл. 2. Основное требование для шлейфа - Zл = Zш = 300 Ом. Размеры шлейфа и соединительной линии связаны соотношением А = В + С.
На рис. 2,д представлен способ подключения полотна с Rвх = 100 Ом к АУ с Rвх = 300 Ом, причем В = 0,13λК, а С = 0,09λК. Для подключения используют симметричный кабель КАТВ (SLX-300) или воздушную линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Для второго случая отношение (D/d) = 6,11. При использовании провода диаметром 3,569 мм расстояние между осями проводов равно D = 21,8 мм. Для сохранения фиксированного расстояния между проводами вдоль линии размещают несколько поперечных распорок из высококачественных изоляционных материалов, не ухудшающих свойств при воздействии окружающей среды (фторопласт, полиэтилен, органическое стекло). Следует иметь в виду, что, перемещая шлейф в точках в - в и изменяя тем самым размер С, можно добиться более четкого изображения на экране телевизора.
Четвертьволновый трансформатор можно изготовить из трубок диаметром более 10 мм, как на рис. 2,е. При меньшем диаметре зазор между трубками будет очень мал, что затруднит изготовление трансформатора.
Приведем пример расчета полотна для 29-го канала. При Fиз = 535,25 МГц найдем λиз = 300 000/Fиз = 560,48 мм. Если Rвх = 75 Ом и α = 90°, размер стороны ромбовидной части (см. табл. 1) равен l = 0,29λ = 162,5 мм, α (l/d) = 32...75. Следовательно, диаметр провода полотна равен 2,1...5,1 мм. Можно применить полоски шириной 2d, т. е. 4,2...10,2 мм, из меди или дюралюминия.
Отметим, что на всех последующих рисунках размеры даны для 29-го канала. Пересчет на другие каналы не сложен: зная отношение частоты 29-го канала к частоте определяемого канала, известные размеры умножают на это отношение.
Конечно, полотно антенны, кроме ромбовидных частей, может представлять собой и другие формы, например, зигзагокольцеобразную со сплошными металлическими секторами, как показано на рис. 3.
В зависимости от угла β полотно имеет различное входное сопротивление. Например, при β = 90° оно равно Rвх = 100 Ом, а при β = 140° - Rвх = 75 Ом. Это определяет и разные способы согласования полотна с АУ. Так, полотно при β = 90° более широкополосно и согласуется шлейфом в соответстви и с рис. 2, д. При β = 140° антенна будет более узкополосной из-за необходимости применения четвертьволнового согласующего трансформатора по рис. 2, г.
Для изготовления такого полотна используют пластины из латуни толщиной 0,3 мм. С целью уменьшения парусности полотна в каждом секторе сверлят по 15-20 отверстий диаметром 5 мм с равномерным распределением по площади.
Размеры шлейфа для согласования по рис. 2, д следующие: В=60 мм, С=40 мм, отрезки в - с кабеля КАТВ могут быть длиной 224n мм, где n=1,2,3.... Четвертьволновый трансформатор из кабеля РК-75 при согласовании по рис. 2, г может иметь длину 92,18n мм, где n = 1,3,5,7....
По табл. 1 можно выбрать любое полотно из 25 предложенных исходя из наличия материалов или других характеристик.
Диаграмма направленности полотна антенны (без рефлектора) - двухлепестковая вида "восьмерки", поэтому применение рефлектора во всех случаях целесообразно и эффективно, так как улучшает направленные свойства и повышает усиление антенны примерно на 3 дБ при конструктивном исполнении рефлектора, аналогичном полотну. Однако более эффективный способ увеличения усиления антенны примерно на 7 дБ - установка рефлекторной решетки или сетки с мелкими ячейками. Решетка/сетка должна быть сварной и иметь антикоррозионное покрытие. Размеры решетки/сетки должны быть на 5...10 % больше вертикального (Sн) и горизонтального (SE) размеров полотна.
Решетку/сетку располагают на расстоянии h=100...50 мм позади полотна в зависимости от принимаемого канала (21-69). Значение h влияет на входное сопротивление полотна и может служить дополнительным способом улучшения согласования всей АФС. Изменяя h при размещении решетки на резьбовых шпильках, добиваются более четкого изображения с наименьшим уровнем шумов ("снега") на экране телевизора.
Использование рефлекторной решетки/сетки изменяет диаграмму направленности антенны, превращая ее в узкую однолепестковую. В результате прием со стороны рефлектора значительно ослаблен, что повышает помехозащищенность АФС.
Еще большего увеличения направленного действия и усиления антенны можно добиться, если применить синфазное включение двух и более полотен - синфазные решетки. Это позволяет принимать передачи на значительном расстоянии и в сложных условиях. Такие антенны представляют собой несколько параллельно включенных полотен, разнесенных по горизонтали или (и) по вертикали в одной плоскости.
Для примера на рис. 4 представлено синфазное включение двух полотен с входным сопротивлением 150 Ом, разнесенных по вертикали. Изображенное на рисунке полотно можно считать модификацией зигзагокольцеобразной антенны с углом β = 0 или разновидностью кольцевой. Антенна хорошо работает в диапазоне ДМВ при диаметре провода всего 1,5 мм.
Способы согласования такой антенны с АУ могут быть различными. Так, на рис. 4 показан вариант включения двух полотен, расположенных на оптимальном расстоянии 0,7λ по вертикали, с линией питания, подключенной к нижнему полотну (зтажу). Для связи между этажами использована двухпроводная линия длиной λК. Линия образована двумя отрезками кабеля РК-75 (К=0,65789). Она симметрична и имеет волновое сопротивление 150 Ом, что обеспечивает хорошее согласование с полотном.
В результате такого параллельного соединения двух одинаковых полотен входное сопротивление всей АФС в точках а - а1 получается равным 75 Ом. Согласование с АУ сделано четвертьволновым согласующим трансформатором по рис. 2,г. образованным двумя отрезками кабеля РК-75.
Для объединения полотен при центральном питании между ними включают две последовательно соединенные симметричные линии по рис. 2,в длиной 0.5ХК (184,4 мм по спаянным оплеткам на концах), но образованных отрезками кабеля РК-75. При этом в центральных точках в - в получается входное сопротивление антенны 75 Ом. К ним и подключают тот же четвертьволновый согласующий трансформатор, что и на рис. 4.
Аналогично используют полотна по рис. 1 с углом α = 120°. Если применены такие полотна с углом α = 90°, то лучше их разнести по горизонтали.
Синфазное включение трех одинаковых полотен по рис. 1 с центральным питанием изображено на рис. 5. Решетка снабжена рефлекторной сеткой. Входное сопротивление каждого полотна равно около 100 Ом и слабо зависит от диаметра провода. Для проверки были использованы провода диаметром 1,2 [(l/d) = 117] и 2,76 [(l/d) = 51] мм. Размеры соединительных линий λК останутся те же, если использовать и другие полотна с Rвх = 100 Ом (по рис. 1 при α = 120° или по рис. 3 при β = 90°).
Полотна соединяют между собой параллельно симметричными линиями с волновым сопротивлением 100 Ом, образованными отрезками кабеля РК-50 длиной (по спаянным оплеткам), равной λК (это условие - обязательное!). В точках в - в общее входное сопротивление антенны равно 33,3 Ом. Согласование с АУ обеспечивается четвертьволновым трансформатором из отрезков кабеля РК-50 (по рис. 2,г) длиной 277 мм.
Все полотна закрепляют на планке из органического стекла толщиной 5 мм. К рефлектору и мачте планка закреплена четырьмя резьбовыми шпильками в точках 0. Рефлекторную сетку (ячейки с размерами 18x18 мм) удаляют от полотна антенны на расстояние h = 105 мм, изменяемое на ±15 мм.
Как уже было выше сказано, АУ устанавливают за рефлектором на мачте и подключают к полотну в точках с - с. Блок питания (БП) АУ размещают рядом с телевизором или на его задней стенке так, как показано на рис. 6.
Постоянное напряжение 12 В с БП поступает по кабелю снижения РК-75 через развязывающее устройство (РУ), включенное в соответствии с рис. 7. РУ состоит из дросселя L1 и конденсатора С2.
Обычно ПАУ типов SWA, GPS и др. питают от маломощных БП, которые имеют различные схемные решения, но чаще всего не защищены от короткого замыкания в нагрузке. А такая защита необходима. Кроме того, если прием телевизионных сигналов происходит с разных направлений, например, на две антенны, то переключение кабелей от антенн на входе телевизора вносит ряд неудобств, причем быстро изнашиваются разъемы. Поэтому желательно предусмотреть их автоматическое переключение.
Для устранения указанных недостатков были разработаны различные БП АУ. Принципиальная схема одного из вариантов БП с применением реле для автоматического переключения антенн представлена на рис. 8. Прием сильных сигналов ДМВ обеспечивает антенна А1 без АУ, подключенная к гнезду XW2, причем БП в этом случае выключен. Для приема слабых сигналов подключается антенна А2 (XW3) с АУ, что происходит при включении БП.
БП включается при нажатии на кнопку SB1. При этом срабатывает реле К1 и его контакты К1.1 блокируют кнопку SB1, удерживая БП включенным. Контакты К1.2 отключают антенну А1 и подключают антенну А2 к телевизору. Выпрямленное напряжение, индицируемое светодиодом HL2, с выхода БП проходит на АУ.
При коротком замыкании в АУ или фидере напряжение на выходе БП и ток через обмотку К1 реле упадут. Реле отпустит контакты К1.1, которые выключат БП. Светодиод HL2 и лампа HL1 погаснут.
Резистор R1 подбирают так, чтобы при стабилизированном напряжении 12В обеспечить четкое срабатывание реле при минимальном токе через его обмотку. Реле может быть любое, например, РЭС47 (паспорт РФ4.500.409). Лампа HL1 (6,3 В х 0,28 А) индицирует включение БП по сети и одновременно служит предохранителем в первичной цепи трансформатора Т1. Трансформатор - любой с напряжением на обмотке II - 9...11 В. Дроссель L1 - также любой, например, ДМ-0,6. Микросхема КР142ЕН8Б обеспечивает максимальный ток 1,5 А и имеет защиту от перегрузок по току. Однако БП потребляет не более 0,1 А, поэтому можно применить менее мощную микросхему, например, 78L12.
Для приема сигналов в диапазоне ДМВ в журнале рассмотрено несколько АУ, например, . Все они имеют входное сопротивление 75 Ом. Их тоже можно использовать с описанными антеннами с симметричным входом. Для этого нужно применить известное согласующее симметрирующее устройство (ССУ) на ферритовом кольце, включаемое по схеме на рис, 9,а. Но можно установить ССУ в виде U-петли по рис. 9,б. Кабель, идущий к АУ, должен быть коротким и лучше длиной 0.5λК.
Выбирая место установки антенны, необходимо помнить, что каждый лишний метр кабеля снижения ослабит сигнал в диапазоне ДМВ на 0,16...0,4 дБ. Чем тоньше кабель, тем больше потери. При окончательном монтаже АФС желательно устанавливать новый кабель, так как к концу его срока хранения (он определен в 12 лет) коэффициент затухания увеличивается на 30...60%. Кабель лучше выбирать более высокочастотный, с большим диаметром центрального проводника. Следует также обеспечить надежную гидроизоляцию в местах пайки.
Литература
- Харченко К. Зигзагообразная антенна. - Радио, 1961, № 3; 1999, № 8.
- Пахомов А. Антенные усилители SWA. - Радио, 1999, № 1, с. 10-12.
- Пахомов А. Новые антенные усилители. - Радио, 2000, № 7.
- Ротхаммвль К. Антенны. - М.: Энергия, 1969.
- Нечаев И. Антенный усилитель ДМВ на микросхеме. - Радио, 1999, № 4, с. 8.
Под аббревиатурой ДМВ имеются ввиду дециметровые волны, находящиеся в промежутке от 10 сантиметров и до одного метра. Именно в этом диапазоне и вещают некоторые телеканалы, а их улавливает телевизионная антенна, украшающая крышу каждого дома.
Требования к антеннам
В случае поломки этого устройства или плохого уровня сигнала можно прибегнуть к использованию антенны для ДМВ, сделанной своими руками и собранной из материалов, которые имеются под рукой во многих домах страны.
Устройство для улавливания дециметровых волн может быть внешним и внутренним, различаться особенностями сборки, а также характеристиками. Лучший прием сигнала, безусловно, осуществляет внешний тип.
Такой прибор можно поднять на крышу, хотя устройство для комнатного применения иногда сравнимо со стандартной уличной антенной.
Еще все зависит от непосредственного места жительства пользователя, так как ДМВ распространяются на небольшие расстояния.
Итак, с каждым километром теряется сила сигнала, поэтому самодельная антенна, сделанная своими руками, может помочь только в том случае, если имеется хотя бы теоретическая возможность достижения сигнала от вышки пользователя.
Виды антенн и особенности сборки
Следует учитывать важные моменты при изготовлении данного устройства своими руками. Каждая из разновидностей имеет свои особенности сборки, описанные ниже.
Зигзагообразный тип своими руками
В данном видео, вам расскажут как можно сделать очень просто зигзагообразную антенну, своими руками.
Положительное качество зигзагообразной разновидности– широкое поле для проведения экспериментов с материалом, размерами.
Конструкция допускает возможное внесение в нее своих изменений в достаточно широких пределах, при этом продолжает свою работу, позволяя вносить усовершенствования.
Сборка этого устройства, достаточно проста и не нуждается в особенных навыках. Глядя на устройство в собранном виде, становится понятно, что такая конструкция способна усовершенствоваться созданием дополнительных экранов либо изменением ширины и числа планок.
Рефлектор антенны вполне может быть собран из полосок металла или из металлических трубок. Стойки должны быть обязательно из диэлектрика.
Рефлектор не «лежит» на полотне, он отстоит от него на малом расстоянии благодаря использованию стоек. Расстояние между проводниками решетки должно быть не больше одного сантиметра.
Простой комнатный тип
Пример комнатной самодельной антенны
Удобство комнатной антенны заключается в том, что имеется возможность мгновенной ее подстройки.
Стоит всего лишь переставить ее с места на место, либо повернуть вокруг своей оси, наблюдая за изменением качества сигнала.
Еще, на нее не действует ветер, а также осадки и другие условия окружающей среды.
Комнатная разновидность может изготавливаться несколькими способами. Самая простая изготавливается с применением коаксиального кабеля и материалов сподручных для придания ему нужной формы.
Из отреза 530 мм скручивается разомкнутое кольцо, к которому подсоединяется кабель, ведущий непосредственно к телевизору. Второй отрез в 175 мм загибается в виде петли, которая подключена к концам первого кабеля, между ними должно быть расстояние 20-30 миллиметров.
С использованием фанерной доски с центральным отверстием в ней получившаяся конструкция устанавливается на любую ровную поверхность. Так, получается антенна ДМВ, изготовленная из коаксиального кабеля. Ее нельзя назвать очень мощной, но ее можно легко смастерить, а также разобрать для переделки.
Рамочная антенна своими руками
Она обладает высоким коэффициентом усиления, может использоваться и в комнатном, и в наружном варианте. Ее отличает простота изготовления, доступность материалов, малые размеры, эстетический вид.
Для изготовления берется провод из меди, стали, латуни, алюминия диаметром 3-8 мм и выгибается. В местах соединений провода нужно спаять.
Антенный кабель припаивается, а оплетка кабеля должна соединяться с материалом всего прибора.
Логопериодический тип
Вид логопериодическаой ДМВ антенны
Это широкополосная эфирная антенна, обеспечивающая прием передач многопрограммных телецентров при различных сочетаниях каналов.
Рабочая полоса со стороны нижних частот ограничивается размерами большего вибратора устройства.
А со стороны верхних — размерами меньшего вибратора.
Времени на изготовление данной разновидности для цифрового телевидения потребуется немного, а качество приема высокое.
Она получается очень простой и надежной, а прием цифрового телевидения уверенный.
Размеры элементов, а также вариант подключения кабеля отрабатывались экспериментальным путем.
Прием телевизионных сигналов производится несколько лет.
Конструкция логопериодического вида являет собой двухпроводную симметричную распределительную линия, выполненная из 2-х одинаковых труб, расположенных параллельно.
На каждой из них закреплены 7 полувибраторов.
Каждый последующий полувибратор направляется в противоположную сторону по отношению к предыдущему.
Плоскости, при этом, параллельны, а полувибраторы на разных трубах направляются в противоположные стороны.
Коаксиальный кабель проходит внутри одной из труб, причем концы труб соединены металлической пластиной.
В том месте, где кабель выходит для придания конструкции жесткости, устанавливается диэлектрическая планка.
Оплетка кабеля распаяна при выходе кабеля из трубы, а центральный проводник припаивается к лепестку, который закреплен на заглушенном конце второй трубы.
В настройке не нуждается.
Простая ДМВ антенна своими руками
Пример простой самодельной антенны
Самодельная антенна позволяет вести достаточно уверенный прием сигналов телевещания в дециметровом диапазоне.
Антенна предназначается для внешней установки.
Конструкция представляет собой 2 вложенные “восьмерки”, согнутые из отдельного куска проволоки.
Соединение проволоки для получения формы конструкции, подобной “восьмерке”, производится в месте центрального изгиба.
Соединяются концы проволоки с помощью пайки.
Все соединения конструкции антенны выполняется пайкой, которая обеспечивает хороший электрический контакт, чем снижает шумы устройства.
Для надежности крепления и уверенности электрического контакта концы проволоки перед пайкой следует очищать наждачной бумагой, обезжириваться растворителем на основе ацетона, стягиваться медной проволокой только меньшего диаметра.
Использование паяльника не позволяет выполнить качественную пайку. Взамен использования паяльника, зона пайки нагревается над горелкой газовой плиты с добавлением канифоли. К внутренней “восьмерке” в сгибе припаивается маленький отрезок провода с целью подключения экрана кабеля.
Соединение двух “восьмерок” производится пайкой и тонкой проволокой из меди, внутренняя “восьмерка” при этом смещается внутри внешней. Две восьмерки находятся в одной плоскости.
Далее, на соединенные “восьмерки” необходимо установить две пластмассовые горизонтальные перекладины, которые усиливают конструкцию и выравнивают положение элементов в одной плоскости. Крепление пластин осуществляется при помощи витков полихлорвиниловой изоляционной трубки.
Из 2-х жестяных банок (0,5 л) может получиться вполне достойная замена купленной антенне.
Но здесь имеется и минус: такое устройство работает только в ДМВ диапазоне. Для достижения большего количества каналов понадобятся две литровых банки.
К одной банке припаивается центральная жила – сигнал, к другой – экранированная оплетка. Затем они крепятся при помощи скотча к вешалке (его нижней части).
С обратной стороны нужно вывести антенный штекер. Для получения приличного вида нужно отрегулировать расстояние меж банками. Так можно сделать самую простую самодельную антенну.
Выясним, как сделать данное устройство, с наименьшими потерями и затратами. Основную трубу, как и все остальные детали, следует выбирать из латуни, меди либо алюминия. Их поверхность не должна быть шершавой.
Антенна из стали будет тяжелой, а прием сигнала не качественный. Помимо этого, она будет ржаветь, так как предполагается ее монтирование на улице. Основная трубка должна иметь длину два метра.
На нее винтами диаметром 5 мм осуществляется крепление трубок меньшего диаметра с расстоянием между ними 30 см.
Для сборки потребуется дрель и сверло. Длина последующей трубки короче должна быть на 10 см. Напротив самой большой трубы крепится отражатель в виде конструкции из трех трубок, соединенных параллельно. Затем производится монтирование вибратора на трубу.
Многим непонятно, как сделать улавливатель для дециметровых волн, чтобы она имела эстетический вид, не была громоздкой и принимала все имеющиеся каналы. Выход есть – это антенна с петлевым вибратором. После сборки устройства, припаиваем петлю.
Берется кусок специального провода 60 см, зачищаются концы таким образом, чтобы оплетку соединялась вместе, и приделывается к основной трубке. Центральные провода — к вибратору.
Соединения должны быть хорошо герметизированы для избегания попадания влаги. Вибратор представляет собой петлю, выполненную из того материала, что и всё устройство.
Расстояние меж концами вибратора 10 см, к ним подводятся центральные провода. Затем подсоединяется антенный провод со штекером необходимой длины.
Обычно такой вариант, устанавливается повыше. Лучше использовать деревянный брусок 50х50 мм, длиной 6 метров. На нем нужно закрепить антенну, предварительно распределив провод по всей длине и установить данную конструкцию на крыше дома.
Антенна Харченко своими руками
Эта конструкция получила свое название по фамилии инженера открывателя Харченко. Конструктивно антенна состоит из двух квадратов соединенных в одной из их вершин разъединенными сторонами. Питание осуществляется в точках соединения квадратов, при этом входное сопротивление антенны близко к 50 Ом. Эта антенна обладает огромной широкополосностью, по сравнению с составляющими ее элементами - квадратами. На сегодняшний день имеется огромное колличество вариантов антенны Харченко, в которых вместо квадратов, для составления ее полотна, применяют окружности, треугольники и т.п. Раньше антенну Харченко применяли для работы в ТВ и в УКВ диапазонах, а сегодня ее в основном изготавливают для усиления сигналов WI-FI, 3G и 4G.
Эта самодельная конструкция без проблем покроет весь диапазон частот современного цифрового телевидения в интервале от 470 и до 900 МГц. При этом параметры у нее просто потрясающие, а с согласованием справится даже начинающий радиолюбитель.
Самодельная конструкция состоит из двух квадратов. Оба стоят на углах и одним углом соединяются. В случае горизонтальной поляризации восьмерка стоит стоймя, а при вертикальной – лежит на боку.
Сторона квадрата определяется по формуле, как длина волны (λ ), деленная на четыре.
Кабель питания подводим к точкам сближения сторон квадратов.
«Восьмерку» изготавливаем из медной монолитной проволоки сечением 4 мм 2 . С помощью плоскогубцев проволоку сгибаем как показано на рисунке ниже. Концы спаиваем вместе.
Border="0">
Затем нам потребуется алюминиевая пластина толщиной 2 мм и размерами 140 х 140 мм. Она будет работать в роли рефлектора. В центре пластины требуется просверлить отверстие под кабель. Далее необходимо закрепить антенну по центру рефлектора на расстоянии 3,6 сантиметра, при этом рефлектор с антенной не должны контачить.
Просверлив в алюминиевой пластине отверстия под хомуты, одеваю конструкцию на кронштейн от спутниковой тарелки. Затем припаиваю кабель, предварительно пропуская его через отверстие в рефлекторе.
Т.к волновое сопротивление антенны 50 Ом, поэтому был использован кабель под это значение. Кроме того проводник в таком кабеле оказался полностью из меди и его очень легко припаять к конструкции.
После того как антенна собрана, на другом конце кабеля, который будет подключен к модему, необходимо собрать устройство согласования для 4G модема. Для этого нам потребуется немного медной фольги из которая применяется при . Последовательность сборки смотри на фотографиях ниже:
Если имеется разъём для внешней антенны, то кабель можно подключить к нему, через переходник. Настройка 4G антенны осуществляется экспериментальным путем, ее можно поворачивать по оси кронштейна, пока не получим четкий сигнал. О качестве сигнала судим по количеству «палочек» в интерфейсе подключения программы.
Самодельные зигзагообразные телевизионные антенны
Зигзагообразная телевизионная антенна из трех проводников (Рис. 1) предназначена для приема телесигналов на первых 12 каналах на границе зоны уверенного приема и в зоне полутени. Изготовить телевизионную антенну на один отдельно выбранный телеканал можно ориентируясь на данные табл. 1, а в многоканальном варианте, рассчитанном на прием передач с 1-го по 5-й и с 6-го по 12-й из табл. 2.
Рис. 1. Наружная зигзагообразная проволочная двухстороннейаправленная антенна:
1 - штанга антенны; 2 - пластина металлическая; 3 - полотно антенны проволочное; 4 - штырь упорный; 5 - рейка поперечная; 6 - пластина диэлектрическая; 7 - плата крепежная; 8 - фидерная линия; 9 - пластина питання металлическая; 10 - прокладка диэлектрическая.
Таблица 1. Конструктивные размеры зигзагообразной антенны
| Обозначение размеров, мм | Каналы | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| А | 6300 | 5300 | 4120 | 3750 | 3460 | 1860 | 1770 | 1700 | 1640 | 1570 | 1520 | 1460 |
| Б | 3150 | 2650 | 2060 | 1875 | 1730 | 930 | 885 | 850 | 820 | 785 | 760 | 730 |
| В | 260 | 260 | 260 | 260 | 260 | 200 | 200 | 200 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| С | 3150 | 2650 | 2060 | 1875 | 1730 | 930 | 885 | 850 | 820 | 785 | 760 | 730 |
| а | 15 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| b | 100 | 84 | 64 | 58 | 53 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 |
| d | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 |
Таблица 2. Конструктивные размеры многоканальной зигзагообразной антенны
| Каналы | Размеры, мм | ||||||
| А | Б | В | С | а | b | d | |
| 1-5 6-12 | 3400 950 | 1700 475 | 250 150 | 1700 475 | 10-15 7-10 | 100 28 | 3 2 |
Приемное полотно телевизионной антенны состоит из двух расположенных в одной плоскости ромбических рамок, соединенных параллельно. Для изготовления потребуются: деревянные бруски сечением 50?60 или 60?60 мм, антенный канатик или медный провод диаметром 2,5-3,5 мм, фольгированный гетинакс или стеклотекстолит, паяльник и некоторые вспомогательные материалы.
Деревянный брусок выбранного сечения, обеспечивающею максимальную прочность конструкции, служит одновременно центральной стойкой антенны и вертикальной мачтой. К этому бруску под углом 90° жестко прикрепляются две поперечные рейки 5, сечение которых может быть меньше, чем центральной стойки, например 40?40 мм. Рейки врезаются в стойку, закрепляются винтом и дополнительно прямоугольной пластинкой 7, изготовленной из диэлектрика.
К центральной стойке снизу и сверху, а также к концам поперечных реек крепят шесть металлических планок 2, крепление которых к центральной стойке осуществляется без каких-либо изоляторов, но к концам поперечных реек эти планки укрепляются только через изоляционные прокладки.
На середине антенны, между поперечными рейками, прикрепляется диэлектрическая пластина 6, к которой в свою очередь крепятся две металлические пластины с закругленной кромкой. Полотно антенны состоит из трех параллельно натянутых проводов 3 из медного провода. Для удобства монтажа на всех металлических планках и пластинках 2 и 9 устанавливаются штыри диаметром и высотой 3 мм. Расстояние между штырями зависит от размера между проводниками. Между металлическими пластинами 9 и планкой 6 проложена прокладка из картона или прессшпана.
Провода натягиваются параллельно друг другу и пропаиваются в местах изгиба к металлическим пластинам 2 у штырей, а также к платам питания 9. Применение проводников большего диаметра, чем 3 мм, приводит не только к утяжелению антенны, но и затрудняет ее монтаж.
Полотно антенны может быть выполнено также из металлических полосок или трубок. Собрать антенну можно и из отдельных проводников, что облегчает работу над ней. При изготовлении центральной штанги антенны из металлической трубы необходимо предусмотреть возможность изоляции её от полотна антенны.
Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем 8 с волновым сопротивлением 75 Ом. После натягивания и закрепления полотна антенны прокладывается кабель снижения. Он привязывается к мачте снизу и к одному из проводов антенны. Оплетка кабеля припаивается в точке Е к пластине, соединенной с проводом, к которому он привязан, а центральная жила припаивается к пластине 9. Кабель прокладывается по двум сторонам внутреннего провода одной из ромбических рамок и вводится в антенну в точке нулевого потенциала. Крепление провода к металлическим пластинам может быть выполнено с помощью резьбовых зажимов.
Иногда при слабом телесигнале не удается получить качественное изображение на экране телевизионного приемника ни на одном принимаемом канале даже при правильной ориентации антенны на ТЦ. Изображение и некачественный звук могут быть существенно улучшены, если применить антенный усилитель, работающий в диапазоне метровых волн, или конвертер, если прием телепрограмм ведется на каналах ДМВ.
Зигзагообразная широкополосная антенна с рефлектором (рис. 2) предназначена для приема телесигналов на расстоянии 50-60 км от ТЦ. Рефлектор, расположенный с внутренней стороны, увеличивает коэффициент усиления почти в два раза, улучшает направленные свойства антенны и исключает прием сигналов с обратного направления.
Зигзагообразная телевизионная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, при этом обе диаграммы практически одинаковы. Если изготавливается антенна для более широкого диапазона частот, то диаграмма направленности в вертикальной плоскости сужается и становится меньше, чем в горизонтальной плоскости.
Рис. 2. Наружная зигзагообразная широкополосная проволочная антенна с рефлектором.
Рефлектор изготавливается в виде решетки из ряда параллельно расположенных проводников, чем достигается уменьшение массы рефлектора и резкое снижение ветрового сопротивления. При этом длина проводников, образующих ширину рефлектора, определяется следующим образом: l = 0,5l дл.mах. В качестве проводников могут быть использованы тонкостенные трубки диаметром 5-10 мм. Высота рефлектора определяется расстоянием между проводниками (стальными проводами или прутьями), которое зависит от минимальной длины волны рабочих частот t = 0,l l дл.min. Ориентировочно высота рефлектора может быть определена по формуле: H = 0,6l дл.mах. Полотно экрана рефлектора крепится к вертикальной штанге (металлической или деревянной). В верхней и нижней точках антенны действует нулевой потенциал, что позволяет в этих точках закреплять рефлектор металлическими деталями.
В фидерном устройстве применяется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель снижения подключается к антенне без УСС. Коаксиальный кабель прокладывается по двум сторонам нижнего ромба антенны от точек питания, далее в нижней части антенны кабель прикрепляется к металлической подставке и по ней идет до рефлектора. затем кабель поднимается по рефлектору вверх до точки, расположенной напротив узла питания антенны, пропускается через рефлектор наружу и образует снижение кабеля до телевизора.
Прутки или трубки рефлектора крепятся к вертикальной штанге с помощью винтов (скоб или сварки). Для уменьшения массы полотна антенны ее можно изготовить из провода диаметром 2 мм по рекомендациям, изложенным выше.
Конструктивные размеры телевизионной антенны с рефлектором приведены в табл. 3. Полотно антенны может быть изготовлено как из отдельных проводников, так и из металлических тонкостенных трубок или полосок. Полотно антенны можно разместить на деревянном каркасе из деревянных брусков и реек. Коаксиальный кабель подключается к металлическим платам питания, выполненным в виде закругленных сегментов.
Таблица 3. Конструктивные размеры широкополосной ЗТА с рефлектором
| Размеры, мм | Каналы | |
| 1-5 | 6-12 | |
| А | 3400-4200 | 1700-2200 |
| Б | 1700-2100 | 475-600 |
| Н | 3900-4200 | 1170 |
| С | 1700-2100 | 475-600 |
| l | 3200 | 900 |
| t | 300 | 130 |
| В | 620 | 175 |
| d 1 | 2 | 2 |
| d | 2 | 2 |
Изготавливать зигзагообразные телевизионные антенны из металлических трубок рекомендуется только для приема телесигналов на высоких частотах 21-39-го каналов. Диаметр проводов антенны определяется так: d = (0,016...0,02)l дл.max. Это значит, что для работы на 1-4-м каналах антенна должна изготавливаться из трубок диаметром 100-120 мм и 50-65 мм для работы на 5-м канале, а для 6-11-го каналов – из труб диаметром 30-35 мм и 20-27 мм – для 12-го канала. Совершенно ясно, что сделать полотно наружной антенны из труб такого диаметра трудно, антенна будет иметь очень большую массу, а учитывая эффект парусности и ветровую нагрузку, конструкция антенны потребует значительного усиления несущих частей. Именно поэтому полотно антенны и изготавливается не из труб, а из нескольких параллельных проводов, которые конечно же можно заменить прутками или металлическими полосками.
Сварная зигзагообразная антенна из трубок с рефлектором. Если, всё же есть желание изготовить полотно антенны из трубок, можно уменьшить их диаметр, что хотя и снизит электрические параметры антенны, но не значительно и при использовании сварки значительно повысит конструктивную прочность антенны. Один из вариантов такой антенны показан на рисунке 3.
Рис. 3. Наружная сварная зигзагообразная антенна из тонкостенных трубок с рефлектором
Таблица 4. Конструктивные размеры сварной ЗТА с рефлектором из трубок
| Размеры, мм | Каналы | |
| 1-5 | 6-12 | |
| А | 3400 | 950 |
| Б | 1700 | 475 |
| В | 3200 | 900 |
| С | 1700 | 475 |
| А 1 | 3900 | 1050 |
| а | 10-15 | 7-10 |
| d | 15-25 | 8-15 |
| d 1 | 5-8 | 2-3 |
| Е | 620 | 175 |
| Г | 100 | 28 |
Сдвоенная рамка изготавливается из отрезков трубок с помощью газовой сварки или пайки по размерам, указанным в табл. 4. Достаточная прочность конструкции рамки достигается жестким креплением сваренных трубок в верхней, нижней и средней частях антенны, где действует нулевой потенциал. В этом случае рамка соединяется с рефлектором с помощью металлических стоек также сваркой и не требует изоляционных прокладок в точках Б и В.
Кабель снижения прокладывается по металлической штанге антенны и прикрепляется к ней с помощью скоб по внутренней стороне до точки А, лежащей напротив узла питания, далее спускается вниз до точки В и по стойке, соединяющей рамку и рефлектор, до нижней точки соединения трубок.
С этого момента кабель идет без верхней изоляционной оболочки внутри правой или левой стороны нижней половины рамки до узла питания. Оплетка коаксиального кабеля припаивается в нижней части рамки на входе в трубку, а в узле питания – к одному из соединений трубок. Внутренняя жила коаксиального кабеля припаивается к противоположному стыку двух трубок в узле питания.
Сварная конструкция антенны хорошо выдерживает внешние механические нагрузки, обеспечивая устойчивый прием волн.
При изготовлении антенны важное значение имеет расстояние от полотна антенны до полотна рефлектора, которое необходимо выдерживать с достаточной точностью. При использовании металлической мачты полотно рефлектора крепится к ней без изоляторов.
Двойная треугольная зигзагообразная сварная антенна (рис. 4). Является одной из разновидностей зигзагообразных антенн, её полотно в отличие от рассмотренных ранее антенн отличается тем, что вместо двух ромбов состоит из двух треугольных рамок за счёт чего уменьшается её размер. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости без рефлектора представляет собой восьмерку.
Рис. 4. Наружная двойная треугольная зигзагообразная сварная антенна из трубок:
1 - трубка политна антенны; 2 - мачта; 3 - прокладка метоллическая; 4 - плата диэлектрическая: 5 - кабель снижения: 6 - скоба крепления
Таблица 5. Конструктивные размеры сварной двойной треугольной антенны из трубок
| Каналы | Размеры, мм | ||||
| А | В | С | а | d | |
| 1 | 2370 | 2390 | 1670 | 20 | 75 |
| 2 | 1980 | 2000 | 1390 | 20 | 63 |
| 3 | 1510 | 1530 | 1060 | 20 | 48 |
| 4 | 1370 | 1390 | 964 | 20 | 43 |
| 5 | 1250 | 1270 | 880 | 20 | 40 |
| 6 | 661 | 681 | 466 | 20 | 21 |
| 7 | 632 | 652 | 445 | 20 | 20 |
| 8 | 605 | 625 | 426 | 20 | 19 |
| 9 | 580 | 600 | 410 | 20 | 18 |
| 10 | 558 | 578 | 390 | 20 | 17 |
| 11 | 538 | 558 | 378 | 20 | 16 |
| 12 | 518 | 538 | 365 | 20 | 15 |
Кроме формы полотна и размеров, конструктивно она ни чем не отличается от антенн представленных выше. Её так же можно снабдить рефлектором, а полотно изготовить из провода или антенного канатика. Различные варианты конструкции треугольных зигзагообразных антенн представлены на рисунках 4-6, а конструктивные размеры соответственно в таблицах 5-6.
Рис. 5. Наружная проволочная двойная треугольная антенна:
1 - плата контактная; 2 - проводник полотна антенны: 3 - мачта; 4 - кабель снижения; 5 - шина заземления, 6 - рейка диэлектрическая; 7 - узел питания антенны; 8 - винт М5?25; 9 - плата питания.
Таблица 6. Конструктивные размеры ДТЗА из стальных прутков
| Каналы | Размеры, мм | |||||||
| А | Б | В | Г | С | а | b | d | |
| 1, 3-5 | 2390 | 2120 | 2540 | 135 | 2140 | 20 | 1490 | 3 |
| 2, 5 | 1980 | 1760 | 2120 | 112 | 1780 | 20 | 1240 | 3 |
| 3, 6 | 1660 | 1470 | 1770 | 93 | 1490 | 20 | 1030 | 3 |
| 4, 6 | 1430 | 1270 | 1510 | 80 | 1290 | 20 | 890 | 3 |
| 5-8 | 1250 | 1110 | 1320 | 70 | 1130 | 20 | 780 | 3 |
| 5, 9-11 | 1310 | 1160 | 1400 | 73 | 1180 | 20 | 815 | 2,5 |
| 6-10 | 659 | 585 | 716 | 37 | 605 | 20 | 413 | 2,5 |
| 7-12, 21 | 635 | 563 | 691 | 36 | 583 | 20 | 396 | 2 |
| 8-12, 22 | 610 | 540 | 665 | 35 | 560 | 20 | 380 | 2 |
| 9-12, 23 | 586 | 520 | 639 | 33 | 540 | 20 | 365 | 2 |
| 10-12, 24 | 557 | 495 | 608 | 31 | 515 | 20 | 350 | 2 |
| 11, 12, 25-27 | 535 | 475 | 585 | 30 | 495 | 20 | 336 | 2 |
| 12, 25-32 | 518 | 460 | 367 | 29 | 480 | 20 | 324 | 2 |
Рис. 6. Наружная цельносварная двойная треугольная антенна с экраном:
1 - мачта; 2 - трубка экрана; 3 - стойка соединительная; 4 - вибратор; 5 - шина заземлении; 6 - скоба; 7 - кабель снижения.
Таблица 7. Конструктивные размеры цельносварной ДТЗА с экраном
| Каналы | Размеры. мм | |||||||||
| А | Б | В | Г | Д | Е | К | a | d | d 1 | |
| 1-3, 5 | 2600 | 2980 | 2600 | 2390 | 1490 | 1040 | 260 | 20 | 30 | 10 |
| 2, 5 | 2170 | 2480 | 2170 | 1980 | 1240 | 870 | 220 | 20 | 30 | 10 |
| 3, 6 | 1800 | 2060 | 1800 | 1660 | 1030 | 720 | 180 | 20 | 25 | 8 |
| 4, 6 | 1560 | 1790 | 1560 | 1430 | 890 | 625 | 160 | 20 | 25 | 8 |
| 5-8 | 1370 | 1560 | 1370 | 1250 | 780 | 550 | 140 | 18 | 20 | 6 |
| 5, 9-11 | 1430 | 1630 | 1430 | 1310 | 815 | 570 | 145 | 18 | 20 | 6 |
| 6-10 | 700 | 826 | 700 | 659 | 413 | 290 | 50 | 15 | 15 | 5 |
| 7-12, 21 | 690 | 792 | 690 | 635 | 396 | 277 | 46 | 15 | 14 | 5 |
| 8-12, 22 | 665 | 760 | 665 | 610 | 380 | 265 | 44 | 15 | 12 | 4 |
| 9-12, 23 | 639 | 730 | 640 | 586 | 365 | 251 | 40 | 15 | 12 | 4 |
| 10-12, 24 | 608 | 700 | 610 | 557 | 350 | 240 | 38 | 15 | 10 | 3 |
| 11, 12, 25-27 | 585 | 672 | 590 | 535 | 336 | 234 | 35 | 15 | 10 | 3 |
| 12, 25-32 | 567 | 648 | 570 | 518 | 324 | 227 | 30 | 15 | 10 | 3 |
Неполная зигзагообразная антенна (рис. 7) предназначена для приема телесигналов на расстоянии до 50 км от ТЦ. Антенна позволяет принимать программы телевидения в диапазоне частот 1-5-го или 6-12-го каналов. В конструктивном отношении антенна проста, ее высота примерно в два раза меньше, чем у проволочной телевизионной антенны (рис. 1). Как видно из рисунка она представляет из себя лишь нижнюю её часть. Однако для подключеия антенны необходимо применять УСС , например типа ССТФ (рис. 8), которое применяется в широкополосных антеннах всех типов, включая и комнатные. Называется данное УСС симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритах (ССТФ). Схема включения обмоток ССТФ показана на рисунке 9. Устройство хорошо работает на всех первых 12 каналах телевидения.
Рис. 7. Наружная неполная зигзагообразная антенна:
1 - провод полотна антенны; 3 - планка контактная; 4 - штырь; 5 - штанга несущая; 6 - кабель снижения; 7 - трансформатор согласования типа ССТФ
Таблица 8. Конструктивные размеры неполной ЗТА
| Каналы | Размеры. мм | |||||
| А | Б | В | С | b | а | |
| 1 | 3150 | 3150 | 2228 | 350 | 100 | 15 |
| 2 | 2650 | 2650 | 1874 | 260 | 84 | 15 |
| 3 | 2060 | 2060 | 1460 | 200 | 64 | 15 |
| 4 | 1875 | 1875 | 1325 | 180 | 58 | 15 |
| 5 | 1730 | 1730 | 1225 | 170 | 53 | 15 |
| 6 | 930 | 930 | 660 | 100 | 28 | 12 |
| 7 | 885 | 885 | 625 | 95 | 27 | 12 |
| 8 | 850 | 850 | 600 | 95 | 26 | 12 |
| 9 | 820 | 820 | 580 | 90 | 25 | 10 |
| 10 | 785 | 785 | 555 | 85 | 24 | 10 |
| 11 | 760 | 760 | 538 | 85 | 23 | 10 |
| 12 | 730 | 730 | 516 | 85 | 22 | 10 |
Изготавливается ССТФ на высокочастотных ферритовых кольцах марки 50ВЧ с размерами 7?4?2, или марки 1000BH с размерами 7?4?2, или марки 100ВЧ с размерами 8,4?3,5?2. В конструкции трансформатора могут быть использованы два ферритовых кольца со своими обмотками или одно кольцо с двумя обмотками. Каждая обмотка трансформатора содержит восемь витков обмоточного провода, намотанных в два провода. Можно применить обмоточный провод марки ПЭВ-2, ПЭЛ, ПЭЛШО или ПЭВТЛ диаметром 0,23 мм, с изоляцией. Но необходимо иметь в виду, что использование трансформатора на одном ферритовом кольце дает низкий результат. В схему соединений трансформатора введен конденсатор С типа КД-1-1 пФ.
Рис. 8. УСС типа «симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритах»
Рис. 9. Схема соединений ССТФ с активным вибратором.
Как следует из схемы (рис. 9), начало обмотки I соединяется с правым плечом вибратора, а ее конец - с внутренней жилой коаксиального кабеля снижения; начало первичной обмотки I, а - с началом обмотки II и заземляется в точке 0 полуволнового вибратора. Конец первичной обмотки I, а соединяется через конденсатор С с внутренней жилой кабеля снижения. Конец обмотки II соединяется напрямую с центральной жилой кабеля снижения. Начало обмотки II, а - со вторым левым плечом вибратора. Конец вторичной обмотки II, а - с концом обмотки I, а и заземляется в точке 0, где антенна крепится к мачте.
Конструктивные размеры антенны даны в табл. 8. Для улучшения электрических параметров и исключения приема телесигналов с обратного направления антенну можно поставить перед металлическим экраном. При этом экран может быть установлен без механической привязки к конструкции антенны.
Двенадцатиканальная антенна на обруче (рис. 10) предназначена для приема телесигналов в диапазоне частот от 48,5 до 230 МГц. Такую антенну можно часто увидеть в загородной местности. Радиолюбители еще называют эту антенну «паутинкой» за внешнюю схожесть. Создателем антенны является К. П. Харченко.
Хорошее качество изображения и звука при применении данной антенны может быть достигнуто при условии, что антенна выполнена на прием всех программ на первых 12 каналах в полном соответствии с чертежами, без отклонений от основных размеров. Антенна может быть использована в районах, отстоящих от мощного ТЦ на расстоянии более 50 км в зоне прямой видимости, а также в зоне полутени. Антенна без рефлектора принимает сигналы с обеих противоположных сторон, так как ее диаграмма направленности имеет вид правильной восьмерки с глубокими провалами с боковых направлений.
Рис.10. Наружная широкополосная 12-канальная антенна «паутинка»
Конструктивной основой многоканальной широкополосной антенны является правильный круг, изготовленный из тонкостенной трубки диаметром 10-16 мм. Лучше применить медную или латунную трубку (в крайнем случае можно использовать стальную или дюралюминиевую). Это требование объясняется тем, что к этому обручу впоследствии должны быть припаяны радиальные проводники, чтобы создать соединение без переходного сопротивления. Пайка к стальной или дюралюминиевой трубке в условиях домашней мастерской затруднена (в этом случае добиться прочного соединения можно только сваркой в среде нейтрального газа, например аргона).
Вместо тонкостенной трубки можно применить металлическую полосу, сварить ее встык и укрепить ребром жесткости. Для изготовления антенны необходимо разместить обруч и просверлить отверстия для укрепления в них радиальных проводников. Кольцо делится на две равные части и размечается, образуя горизонтальную диагональ. От размеченных точек Г и Д откладываются в обе стороны углы деления круга на сектора так, чтобы получилось восемь секторов с центральным углом 35° каждый. Расстояние между точками Е и Ж регламентируется выбранным каналом. Для 1-го канала расстояние между точками Е и Ж приблизительно равно 800 мм. С увеличением номера канала это расстояние уменьшается. Для 1-го канала телевидения внешний диаметр кольца равен 2992 мм.
Таблица 9. Размеры элементов двенадцатиканальной антенны на обруче
| Каналы | Размеры, мм | Длина волны, соответствующая средней частоте канала, м |
|||||
| L | D | D 1 | D 2 | d | а | ||
| 1 | 7200 | 120 | 110 | 2292 | 3 | 40 | 5.72 |
| 2 | 6120 | 120 | 110 | 1948 | 3 | 40 | 4.84 |
| 3 | 4750 | 120 | 110 | 1512 | 3 | 40 | 3.75 |
| 4 | 4320 | 120 | 110 | 1375 | 3 | 40 | 3.41 |
| 5 | 3600 | 120 | 110 | 1146 | 2.5 | 38 | 3.13 |
| 6 | 2160 | 120 | 110 | 688 | 2.5 | 38 | 1.68 |
| 7 | 2030 | 120 | 110 | 646 | 2.5 | 36 | 1.61 |
| 8 | 1950 | 120 | 110 | 620 | 2.5 | 36 | 1.55 |
| 9 | 1865 | 120 | 110 | 594 | 2 | 35 | 1.48 |
| 10 | 1800 | 120 | 110 | 575 | 2 | 35 | 1.43 |
| 11 | 1730 | 120 | 110 | 550 | 2 | 35 | 1.37 |
| 12 | 1660 | 120 | 110 | 530 | 2 | 35 | 1.32 |
После разметки с внутренней стороны кольца сверлятся десять отверстий диаметром 3-3,2 мм. При этом в каждой половине кольца эти отверстия располагаются на равном расстоянии друг от друга. В отверстия вставляются концы радиальных проводов, которые закручиваются и потом припаиваются. Основным элементом антенны является узел питания, который располагается точно в центре антенны. Узел питания состоит из диэлектрического основания, выполненного в виде круга диаметром D, двух накладок 8, изготовленных в виде секторов, такого же диаметра, как и основание, и двух накладок для увеличения жесткости конструкции. Основание изготавливается из диэлектрического материала, например оргстекла. Контактные накладки 8 делаются из латуни толщиной 2 мм. В каждую пластину вклепывается по пять штифтов из медного провода диаметром d. Пластины прикрепляются к основанию с помощью трех винтов с гайками М5. Радиальные проводники 6 прикрепляются к штырям и припаиваются. Перед пайкой этих проводников узел питания прикрепляется к деревянному бруску 10 высотой 100 мм с помощью двух винтов 9. Перед монтажом кольцо закрепляется на мачте в точках Б и В без изоляционных прокладок, так как в этих точках антенна имеет нулевой потенциал.
Радиальные проводники 6, кольцо 1 и пластины 8 узла питания образуют правый и левый сектора антенны, симметричные относительно мачты. В этих секторах к радиальным проводникам на равном расстоянии друг от друга припаиваются по пять рядов поперечных проводников. Изготавливаются все проводники из медного провода диаметром d или из антенного канатика.
Фидер изготавливается из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. От телевизора кабель снижения прокладывается по мачте, к которой он или привязывается, или закрепляется хомутиками. В точке В кабель привязывается к мачте и к кольцу, затем прокладывается по кольцу левого сектора антенны до точки Г, где его закрепляют и поворачивают к центру антенны.
Для того чтобы кабель не провисал и не болтался при порывах ветра, его прикрепляют липкой лентой через каждые 150 мм. Центральная жила коаксиального кабеля прикрепляется с помощью пайки или под винт к правой пластине питания 8, а оплетка кабеля точно так же прикрепляется к левой пластине питания. Узел питания после монтажа необходимо закрыть пластмассовой крышкой.
Коаксиальный кабель припаивается непосредственно к антенне без УСС, так как основные электрические параметры антенны согласованы с входными параметрами телевизора.
Если мачта антенны изготовлена из деревянного бруска, то необходимо проложить провод заземления, замкнув его в точках Б и В.
