10.10. Антенны дециметровых волн
В диапазоне АМВ из-за уменьшения действующей длины приемной антенны при повышении частоты на входе антенны развивается меньшее напряжение, чем при тех же условиях в метровом диапазоне. Поэтому возникает необходимость устанавливать антенны с большим коэффициентом усиления. В антеннах типа «Волновой канал» это достигается при увеличении числа директоров, создании синфазных решеток из многоэлементных антенн (рис. 10.30). Так как размеры элементов антенн соседних каналов отличаются незначительно, обычно их приводят для группы каналов (табл. 10.20).
Т а б л и и а 10.20
13-элементная антенна типа «Волновой канал» состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 9 директоров. Расстояния между торцами петлевого вибратора А равняется 10...20 мм. Диаметр вибраторов антенны - 4...8 мм. Коэффициент усиления антенны равен 11,5 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях 40°.
19-элементная антенна типа Волновой канал для диапазона ДМВ (рис. 10.31) состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 15 директоров. Вибраторы изготовлены из проволоки и трубок диаметром 4 мм. Они крепятся любым способом к несущей стреле диаметром 20 мм. Длина стрелы для любой группы каналов составляет 2145 мм (табл. 10.21). Коэффициент усиления антенны составляет 14...15 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях равен 30...32.
Широкополосная антенна типа «Волновой канал» для приема в каналах 21...41 (рис. 10.32).
В зависимости от расстояния до телевизионного передатчика и зоны уверенного приема его сигналов количество элементов (директоров) антенны можно уменьшать до 8,11 или 15.
В случае когда предпочтение отдано приему в одном телевизионном канале (например, прием программы НТВ из пос. Колодищи), размеры элементов антенны и расстояния между ними можно пересчитать на этот канал.
Таблица 10.21
Наибольший коэффициент усиления (13 дБ) широкополосная антенна ДМВ имеет в 28-м канале, средняя частота которого составляет 500 МГц. Коэффициент пересчета (Кп) в этом случае определяется по формуле
Кп=530/fcp
где fcp - средняя частота канала ДМВ, МГц. Для 37-го канала, средняя частота которого 562 МГц, Кп равен:
Кп=530/562=0,943.
Умножив размеры элементов и расстояния между ними на 0,943, получим размеры антенны для 37-го канала (рис. 10.33). Так же можно пересчитать широкополосную антенну на любой канал (или группу каналов) ДМВ. Средняя частота канала (группы каналов) приведена в табл. 10.2, длина полуволновой петли - в табл. 10.1. При использовании металлической несущей стрелы (траверсы) полученные при пересчете размеры элементов увеличивают на половину ее диаметра.
Коэффициент усиления канальной антенны возрастает до 14...15 дБ. Антенну из восьми элементов используют на расстоянии до 20...30 км от пос. Колодищи, из 11 - до 30...40, из 15 элементов - до 50...60 км. За зоной уверенного приема на расстоянии до 70...90 км используют антенну из 24 элементов. Для обеспечения хорошего качества принимаемого изображения непосредственно на мачте устанавливают антенный усилитель.
Антенна мало подвержена влиянию близко расположенных предметов и имеет хорошую повторяемость. Допустимы отклонения до 2 мм от расчетных размеров практически без ухудшения параметров антенны.
Антенна типа «Волновой канал» со сложным пассивным рефлектором
(рис. 10.34; табл. 10.22...10.24) состоит из решетчатого рефлектора (рис. 10.35, а), два полотна которого установлены под углом 90° на конце несушей стрелы, активного петлевого вибратора (рис. 10.35, б) и 18 директоров.
При этом два первых директора (А1 и Д2) являются двухэтажными и разнесены по вертикали на толщину несущей стрелы (табл. 10.23).
Таблица 10.22
Главным достоинством такой антенны является надежная экранировка задней полусферы благодаря увеличению КЗД при установке сложного рефлектора. Последний концентрирует энергию полезного сигнала в направлении активного вибратора, что способствует повышению коэффициента усиления антенны.
Таблица 10.23
Таблица 10.24
На рис. 10.36 показан вид сбоку описанной выше антенны. 6-элементная антенна предназначена для ближнего приема на расстоянии до 10...15 км от телевизионного передатчика:
10-элементная - 15...25; 15-элементная - 25...40; 20-элементная - на расстоянии 40...60 км и более.
В диапазоне ДМВ широко используются рамочные антенные Тройной квадрат,
рамки которых выполнены из цельного куска медного, латунного провода диаметром 2...3 мм. При размерах дециметрового диапазона (табл. 10.25) антенна обладает достаточной жесткостью. Провод необходимо изогнуть определенным образом (рис. 10.37). В точках А, Б и В провода необходимо зачистить и спаять. В этой конструкции вместо шлейфа (см. рис. 10.12), изготовленного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновой корот-
козамкнутый мостик (см. рис. 10.11) той же длины, что и шлейф (см. табл. 10.5). Расстояние между проводами мостика остается прежним (30 мм). Конструкция такой антенны достаточно жесткая, и нижняя стрела здесь не нужна.
Фидер подвязывают к правому проводу мостика с наружной стороны. При подходе фидера к вибраторной рамке оплетку кабеля припаивают к точке X" центральный проводник - к точке X. Левый провод мостика закрепляют на диэлектрической стойке или в случае наружной антенны - на мачте. Важно, чтобы в пространстве между проводами мостика не находились фидер и стойка мачты.
При наличии медных, латунных или алюминиевых полосок
можно сделать ромбовидную антенну (рис. 10.38). Полоски (1) скрепляют внахлест винтами и гайками. В точке соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Толщина полосок произвольная.
Ромбовидная антенна может работать в полосе частот каналов 21...60, коэффициент усиления ее равен 6...8 дБ. Для его повышения антенну можно снабдить рефлектором (рис. 10.39).
Простейший рефлектор представляет собой плоский экран, изготовленный из трубок или отрезков толстого провода. Диаметр элементов рефлектора некритичен (3...10 мм). Полотно рефлектора (2) крепится с помощью стоек-опор (3)
Таблица 10.25
к металлической или деревянной мачте (4). Точки 0 имеют нулевой потенциал, относительно земли, поэтому стойки (2) могут быть металлическими.
Фидер (5) - кабель типа РК с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывают к точкам питания А и Б. Оплетку кабеля припаивают к точке Б, а центральный проводник - к точке А. При дальнем приеме ромбовидная антенна может быть оснащена широкополосным усилителем (6).
2-элементная Швейцарская антенна
(см. рис. 10.21) также может использоваться в диапазоне ДМВ (табл. 10.26).
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.
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]
Обозрим истоки: биквадрат считают подвидом рамочных антенн, которые первым делом относятся к роду зигзагообразных. Первым антенну Харченко предложил Харченко К.П. В 1961 году для ловли телепередач. Доподлинно известно: на частоте 14 МГц, поставив биквадрат лугом, ярый энтузиаст сумел достать Америку. Неплохой результат. Полагаем, дело затрагивает рефракцию, плюс дифракция обыгрывает Землю. КВ диапазон, и ниже, используются благодаря способности волн преломляться, огибать препятствия, удается наладить общение на большом расстоянии. Давайте по порядку. Подробно посмотрим, как сделана антенна Харченко своими руками.
Антенна Харченко, «восьмерка», на которую сегодня ловят WiFi, сотовый 3G. При наружном монтаже защищайте изделие пластиковым корпусом.
Связь и антенны Харченко
Позже станет очевидным: устройство оригинальной антенны Харченко, мягко говоря, отличается от обозреваемого сегодня в сети. Не то чтобы любили, как говаривал Маяковский, копаться в доисторическом г…., но основы теории необходимо изучить, дабы избежать ошибок, знать особенности работы конструкции. Собираемся рассказать, как самостоятельно сделать антенну Харченко. Автор монографии избегает дачи указаний по выбору толщины проводов, говорит: снижение диаметра негативно влияет на диапазон. Самодельная антенна Харченко способна покрыть цифровое телевидение спектра 470 - 900 МГц. Характеристики устройства восхитительные, согласование не отличается великой сложностью. Расскажем, как сделать антенну Харченко, избегая углубляться в теорию. Рудокопам рекомендуем поштудировать оригинальное тематическое издание автора.
Длина провода биквадрата частоты 14 МГц составляет примерно 21 метр. Столько кабеля-полевки понадобится, чтобы сделать нехитрое приспособление. Запитывается устройство телевизионным коаксиальным проводом (волновым сопротивлением 75 Ом). Очевидцы уверены: настройка антенне Харченко не требуется. Последнее склонны авторы считать небольшим (гигантского размера) преувеличением. Вдумайтесь! Можете бороздить природный ландшафт, устлав спину двумя мотками провода:
- моток полевки;
- моток коаксиального телевизионного кабеля.
Потом разверните антенну, дальность действия которой просто восхитительна. Поляризация зависит от того, каким боком повернуть восьмерку. Расположим нехотя, как пишется значок циферки в учебниках арифметики – станем принимать телевидение, завалим набок, образуя бесконечность – ловиться начнет радиовещание. Поскольку полевка хорошо гнется, разгибается обратно: не нравится один канал, можем быстро сориентировать антенну на другой. Проблема опостылевшая: лишний провод, который излишен полезным нуждам, придется либо обрезать, либо смотать бухтой, разместить так, чтобы не создавалось помех приему. А сие не такая тривиальная задача, как кажется первому встречному:
- положишь горизонтально – станет ловить телевидение;
- протянешь до земли – станет принимать вертикальную поляризацию промежуточный провод;
- повесишь на сук – ловиться будет вертикальная поляризация.
Проектирование антенны Харченко
Привыкли небось видеть на рисунках одно и то же. Вот как предлагается проектировать антенну Харченко (портал ВашТехник идет в ногу):
- Необходимо выяснить частоту волны, поляризацию. Антенна Харченко дружна линейной.
- Медная антенна образована двумя квадратами. Оба стоят на углах, одним соприкасаются. Для горизонтальной поляризации восьмерка стоит стоймя; вертикальной – ложится набок.
- Сторона квадрата находится формулой: длина волны, деленная на четыре.
- Можно представить конструкцию, если вообразить овал, стянутый по центру поперек большей стороны. Бока не соприкасаются, хотя находятся близко друг от друга.
- Кабель питания подводится к точкам сближения сторон. Нужно одно направление диаграммы блокировать - ставится плоский медный экран на удалении 0,175 длины рабочей волны, сажается на оплетку кабеля питания. Рефлектор изготавливают из металлической пластины. В былые времена использовали текстолитовые платы, покрытые медью.
Законченная краткая конструкция антенны Харченко. Детали обрастают проблемами: задачка укрепить излучатель. Для диапазона связи - растяжки проволочные; телевидения - часто используется древесный каркас, унизанный поперечинами (напоминающими крест), в диапазоне СВЧ владельцы модемов подпирают излучатель парой пластиковых стоек, пронизывающих экран. Что думает касательно концепций конструирования Харченко. Покорные рабы портала ВашТехник потрудились достать книжку авторства инженера, текст обрисовывает изобретение, гора интересного написана:
Геометрические размеры указали, перечислим вкупе:
- Высота квадрата, стоящего на угле, - 0,28 максимальной длины волны, по среднему контуру из трех.
- Расстояние между крайними рамками поперек направления проволоки – 0,033 максимальной длины волны.
- Длина согласующей линии с волновым сопротивлением 100 Ом – 0,052 или 0,139 максимальной длины волны.
Что еще хотелось бы заметить по оригинальной конструкции… Чтобы не нарушать поле антенны Харченко, питающий кабель приходит снизу, вьется вдоль одного бока рамки, заходит в центр. Не идет жила по мачте! Современные конструкции подразумевают наличие экрана. Поэтому провод приходит откуда-то сзади, пробивает медный экран, подсоединяется в нужном месте к восьмерке. Вовсе необязательно, кстати, чтобы антенна состояла из квадратов. Характеристики устройства не сильно зависят от угла при вершине. Высота восьмерки (стоящей стоймя) выдерживаться должна. Поэтому, если угол меняется с 90 на 120 градусов, удлиняются стороны. Пропорционально. Можно посчитать конкретные значения.
Теперь читатели знают, как изготовлена антенна Харченко своими руками. И вот еще что. Доводилось видеть, бороздя сеть, конструкции, где излучатель изгибался вокруг экрана. Таким образом якобы расширяется основной лепесток диаграммы направленности. На практике в таком случае проще использовать патч. Вот площадки как раз можно направить в разные стороны.
