О дециметровой антенне: конструкция антенны дециметрового диапазона для телевизора

Содержание

• 1 Современное цифровое телевещание
  • 1.1 Преимущества диапазона ДМВ
  • 1.2 Особенности ДМВ антенн
• 2 Самодельные антенны
• 3 Параметры самодельной антенны
• 4 Особенности самостоятельного изготовления
• 5 Особенности изготовления
  • 5.1 Всеволновая антенна
  • 5.2 Логопериодическая антенна (ЛПА)
  • 5.3 Антенна Z-типа
  • 5.4 Антенна типа «волновой канал»
• 6 Видео

В советские времена приобрести готовую и качественно сделанную телевизионную антенну было совсем непросто, так что многие народные умельцы пытались изготавливать их самостоятельно. У них получались вполне приличные образцы антенных изделий, сравнительно хорошо принимающие эфирный сигнал дециметровой длины (смотрите рисунок ниже).

Простейшая самодельная ДМВ антенна

В настоящее время всё кардинально изменилось, а цифровое телевидение постепенно начало вытеснять аналоговое. Однако качественная дмв антенна, нормально работающая в удалённых регионах страны, по-прежнему остаётся востребованной у любителей и профессионалов.

Современное цифровое телевещание

Преимущества диапазона ДМВ

В последние годы в секторе эфирного телевещания наблюдаются заметные перемены, оказывающие определённое влияние на то, какая антенна дециметрового диапазона оптимально подходит для отдалённых районов. Особо важно, что сегодня пpaктически всё телевещание ориентировано на цифровой ДМВ диапазон, для перекрытия которого потребуются те же дециметровые антенны.

Одна из причин, по которым этим частотам отдаётся предпочтение, – хорошо известный всем экономический фактор. Дело в том, что современное оборудование передающих станций, а также волновые каналы (фидеры) и антенны сильно подешевели. Добавим к этому снижение расходов на обслуживание передающих систем и других станционных устройств.

Помимо этого, антенны дмв диапазона в комплекте с соответствующей цифровой аппаратурой обеспечивают следующие преимущества:

• Если применять дмв антенну в личных целях, то удаётся принимать сигнал даже в удалённых от городской черты местах, считающихся ранее недоступными;
• В отдалённых районах перекрытие диапазона обеспечивается за счет мощности передатчиков без необходимости применения ретрaнcляционных вышек;
• Ещё одно достоинство приёмников этого класса – низкая чувствительность цифрового ДМВ сигнала к помехам.

Обратите внимание! У цифрового сигнала имеются определённые недостатки, чаще всего проявляющиеся при наличии в передающем тpaкте каких-либо рассогласований.

Следствием этого является появление хаpaктерных разрывов в изображении при его достаточно высоком качестве. Причиной таких нарушений могут стать заметные искажения по фазе, вызванные отклонениями хаpaктеристик тpaкта от нормы.

Особенности ДМВ антенн

Современная дмв антенна отличается от своих предшественниц тем, что на первое место начинают выходить её индивидуальные качества (прежде всего, усиливающий эффект). Поэтому она может применяться пpaктически на любом (в пределах прямой видимости) удалении от передающей станции. При использовании такой антенны за счёт обработки сравнительно слабых сигналов в усилительной приставке удаётся добиться высокого качества изображения. Основные параметры приёмно-усилительного тpaкта задаются следующими техническими требованиями:

• Его амплитудно-частотная хаpaктеристика (АЧХ) должна быть по возможности равномерной во всей полосе принимаемых частот (смотрите график на рисунке ниже);

График АЧХ

• Наличие на ней небольших провалов и пиков не должно приводить к появлению фазовых искажений и разрывов в изображении;
• Электронную часть приёмного тpaкта необходимо согласовывать с фидером во всём диапазоне принимаемых частот.

При соблюдении этих условий антенна для цифрового тв не нуждается в дополнительных устройствах, обеспечивающих её адаптацию к местным условиям приёма.

Самодельные антенны

Антенна GPS

Непосредственно перед тем, как сделать дециметровую антенну своими руками, следует разобраться с существующими её видами, доступными для самостоятельного изготовления.

Согласно накопленному радиолюбителями опыту, под указанную категорию подходят следующие типы приёмных устройств:

• Так называемая всеволновая антенна, хаpaктеристики которой пpaктически не зависят от частоты принимаемого сигнала;
• Специальное изделие с логопериодическим диапазоном, обладающее нелинейными параметрами;
• Антенна Z-типа (фото ниже).

Антенна зигзагообразного типа

Первое из этих изделий отличается особой простой изготовления; она может применяться для приёма сигнала в загородных условиях (при отсутствии сильных помех). Всеволновая комнатная антенна также прекрасно справляется с обработкой аналогового сигнала, но только, если станция не слишком удалена от приёмника.

Дополнительная информация. В отличие от устройств рассматриваемого нами типа, антенна мв, например, из-за большой длины волны принимаемого сигнала в домашних условиях изготавливается с большим трудом.

Изделия с логопериодической частотной хаpaктеристикой также можно отнести к несложным в изготовлении вариантам. Они прекрасно согласуются фидерной линией в охватываемом ими диапазоне и одновременно не пропускают (фильтруют) все сторонние сигналы. Обладая хаpaктеристиками среднего уровня, такие приёмные конструкции также неплохо зарекомендовали себя в городских условиях.

Зигзагообразные, или Z-антенны, в дециметровом исполнении выглядят более миниатюрными, чем в метровом. Они намного эффективнее всех рассмотренных образцов и могут применяться даже при сравнительно плохом качестве сигнала.

Важно! Получить идеальное согласование с фидером (обеспечить требуемую симметрию) удаётся за счёт использования особой конструкции антенн, при которой определённые точки диполей располагаются в волновых узлах с нулевым потенциалом.

Более подробно ознакомиться с конструкцией такой антенны можно по адресу https://remstroysam.ru/.

Параметры самодельной антенны

Антенна для роутера

Любая дециметровая антенна, своими руками изготавливаемая в домашних условиях, должна предварительно просчитываться по её допустимым параметрам и хаpaктеристикам. Точное их описание потребует от исполнителя знания основ электродинамики и высшей математики, что совсем необязательно для наглядного представления.

Для этого достаточно приблизительных, но понятных по смыслу определений (смотрите рисунок ниже).

Определение параметров по диаграмме направленности

Из рисунка видно, что эффективная зона чувствительности ДМВ антенн представляется в виде разнонаправленных лепестков, а их хаpaктеристики выражаются через размеры основного, бокового и тыльного лепесткового образования.

При данном подходе вводятся следующие рабочие показатели:

• Коэффициент усиления – отношение пиковой величины сигнала, наводимого в антенне по направлению основного лепестка к эталонному значению для кругового полуволнового диполя (КУ);
• Коэффициент действия в определённом направлении – отношение угла приёма сигнала по всей сфере действия антенны (360 градусов) к тому же показателю для основного лепестка (КНД);
• Коэффициент защиты – отношение энергии, попадающей на антенну с основного направления к тому же параметру для бокового или тыльного лепестка (КЗ).

Обратите внимание! Существуют типы антенн, у которых КУ и КНД никак не связаны между собой (например, специальные разведывательные устройства с высокой степенью направленности, но малым усилением).

Но встречаются и такие модели (Z-антенны, в частности), у которых невысокий КНД сочетается с большим усилением.

Особенности самостоятельного изготовления

Прежде чем собрать антенну дмв своими руками, во всех элементах которой циркулируют высокочастотные токи полезного сигнала, следует ознакомиться с нюансами их сборки. Особенности этих процедур выражаются в следующих требованиях.

Антенна Дельта

Во-первых, все соединения металлических составляющих самодельных изделий должны осуществляться только методом пайки или на сварку.

Полезное пояснение. Необходимость в качественном сочлeнении направляющих и диполей объясняется тем, что на открытом воздухе плохие контакты быстро разрушаются и влекут за собой резкое ослабление принимаемого сигнала.

Особое внимание надёжности контакта должно уделяться при формировании узлов с нулевым потенциалом поля. Согласно теоретическим выкладкам, в них наблюдаются пиковые значения токов, в конечном счёте, определяющие качество работы приёмного устройства. Вот почему эти места конструкции выполняются в виде изгиба, сделанного из цельной заготовки металлической трубки.

Во-вторых, перед тем, как сделать антенну, важно обратить внимание на качество соединения её конструкции с подводящим кабелем. Дело в том, что как оплетка, так и центральная жила современных коаксиальных кабелей обычно изготавливается не из меди, а из недорогих сплавов, устойчивых к коррозийному разрушению. При этом они паяются с большим трудом, а если их перегреть, могут разрушиться. Именно поэтому для работы с ними должен применяться паяльник мощностью до 40 Ватт и легкоплавкий припой в сочетании с пастообразным флюсом.

Обратите внимание! В процессе пайки особо экономить на пасте не следует, так как под её воздействием припой начнёт моментально растекаться по жилам оплетки (под слоем разогретого до кипящего состояния флюса).

Третьим условием получения качественной антенны является необходимость внимательно следить за размерами монтируемых диполей и порядком их следования в линейке лучевых направляющих. Далее будет рассмотрен порядок изготовления антенн каждого из перечисленных ранее классов.

Особенности изготовления

Всеволновая антенна

Вариантов изготовления такого изделия существует очень много. Для сборки простейшего из них потребуются следующие вполне доступные детали:

• Две металлические пластинчатые заготовки треугольной формы;
• Пара выбранных по размеру конструкции деревянных реек;
• Набор медных проволочек, покрытых слоем защитной эмали (общий вид изделия и его схема на рисунке ниже).

Всеволновая антенна

Для нормальной работы такой антенны диаметр проволок большого значения не имеет; при этом расстояние между их крайними точками выбирается равным примерно 20-30 мм. Зазор между двумя металлическими пластинами с припаянными к ним ответными концами медных проволок в изоляции – 10 мм.

Дополнительная информация. Металлические пластины могут быть изготовлены в виде квадрата, сделанного из стеклотекстолита со слоем медной фольги с одной из сторон (иногда по слою меди вырезаются правильные треугольники).

Ширина полученной таким образом антенны будет равна ее высоте, а полный угол раскрытия полотен составит 90 градусов. Порядок прокладки подводящего провода изображён на том же рисунке, а желтым цветом на нем помечена точка так называемого «нулевого» потенциала.

Припаивать медную оплетку из коаксиального кабеля к рабочему полотну (пластинке) совсем не обязательно – её достаточно туго подвязать к ней, а появившаяся при этом ёмкость может использоваться в качестве согласующей.

Собранная таким образом всеволновая антенна может быть растянута в оконном проёме при его размере около 1,5 метра. Она способна принимать сигнал в полосе метровых и ДЦМ волн пpaктически со всех направлений. Основным преимуществом этой конструкции является то, что вращать её с целью оптимальной настройки на передающую станцию совсем не требуется.

Её недостаток – малый (пpaктически единичный) КУ и вовсе нулевой КЗД, что исключает возможность использования этой самоделки вне зон уверенного приема.

Логопериодическая антенна (ЛПА)

Этот вид антенных устройств выполняется в виде несущего основания (его называют собирающей линейкой), на котором поочерёдно размещаются половинки приёмных диполей. Последние представляют собой отрезки проволок с длиной, кратной одной четвертой рабочей волны, размеры и расстояние между которыми меняются по логопериодическому закону (как это указано на рисунке ниже).

Самодельная ЛПА

Электрическая схема такой антенны достаточно проста, но обсчёт параметров её составляющих займёт слишком много времени и места. По этой причине всех желающих более подробно ознакомиться с порядком её конструирования, направляем по уже приведённому выше адресу.

Единственное, что следует отметить при проведении подготовительных работ, – это необходимость выбора одного из следующих вариантов:

• Изделие с уже настроенной приёмной линейкой (с КЗ у самого дальнего от подводки кабеля конца);
• ЛПА с ненастроенной (свободной) лучевой основой, которой отдаётся предпочтение при приёме цифрового сигнала.

Второй вариант хорош ещё тем, что в этом случае параметры согласования с кабелем (входное сопротивление тpaкта, в частности) не зависят от частоты.

Антенна Z-типа

Зигзагообразная конструкция, или проще «зигзаг» (её ещё называют антенной Харченко) относится к категории широкополосных приёмников сигнала. В ДМВ диапазоне её удаётся сделать небольшой по размерам и легко размещаемой внутри помещений.

Особо удобна эта конструкция в удалённых от города районах и населённых пунктах, где нередко возникает необходимость приёма с разных направлений. Коэффициент перекрытия принимаемых частот составляет у неё порядка 2,6-2,7. Антенна Харченко достаточно сложна для изготовления своими руками, поскольку также требует проведения большого объёма расчётов.

Желающим ознакомиться с её конструкцией более подробно советуем обратить внимание на источники, указанные в конце обзора.

Дополнительная информация. Одной из разновидностей зигзагообразной конструкции является ромб, основной контур которого делается из медных трубок или полос алюминия толщиной 6 мм. Внешний вид этой разновидности на рисунке ниже.

Антенна типа «ромб»

Наиболее часто этот вариант ДМВ антенны востребован при приёме цифрового сигнала.

Антенна типа «волновой канал»

Конструкция типа «ЯГИ» (в переводе с английского «антенна волновой канал») состоит из ряда пассивных и активных вибраторов, расположенных вдоль линии излучателя параллельно один другому. С её видом можно ознакомиться на следующем рисунке.

Волновой канал

Подводящий телевизионный кабель подключается только к активным вибраторам, вследствие чего из-за рассогласования уменьшается волновое сопротивление приёмного тpaкта. Для поддержания коэффициента усиления на нужном уровне активные вибраторы выполняются в виде петли с сопротивлением порядка 300 Ом. Суммарное значение этого параметра для всего комплекта активных и пассивных элементов после ряда соответствующих действий становится равным 75 Ом, что удовлетворяет требованиям согласования.

Для изготовления ДМВ вибраторов волнового канала потребуется порядка 16-ти металлических трубок диаметром от 6 до 10-ти мм. Все эти элементы должны соединяться на сварку с основной стрелой излучателя в точках нулевого потенциала. При этом в качестве основания стреловидной направляющей может быть выбран любой материал, включая полипропиленовые трубки.

Важно! Для получения высокого усиления элементы конструкции такой антенны должны идеально согласовываться с параметрами подводящего кабеля.

В качестве естественного элемента согласования допускается брать петлю, вырезанную из куска коаксиального кабеля для телевизора. Её расчётный размер выбирается равным половине рабочей длины волны.

В заключительной части обзора отметим, что существуют и другие, отличные от рассмотренных, варианты антенн, чертежи и схемы которых вполне подходят для самостоятельной сборки. Но для каждого конкретного пользователя подойдут лишь те из них, что соответствуют его возможностям и уровню подготовки.

Видео