Наступила эра цифровых сигналов. Все трансляционные телекомпании стали работать в новом формате. Аналоговые телевизоры доживают свой век. Они еще находятся в рабочем состоянии и имеются практически в каждой семье.
Чтобы старые модели успешно доработали свой ресурс, а люди могли их использовать при просмотре цифрового вещания, достаточно подключить приставку DVB-T к телеприемнику и улавливать сигналы ТВ волны специальной антенной.
Любой домашний мастер способен не покупать антенну в магазине, а сделать её своими руками из подручных средств для просмотра телепрограмм цифрового ТВ дома или на даче. Две наиболее доступные конструкции описаны в этой статье.
Немного теории
Принцип действия антенны для цифрового пакетного телевидения
Любой телевизионный сигнал распространяется в пространстве от излучателей передающей телебашни к антенне телевизора электромагнитной волной синусоидальной формы с высокой частотой, измеряемой в мегагерцах.
При прохождении электромагнитной волны через поверхность принимающих лучей антенны в ней наводится напряжение V. Каждая полуволна синусоиды формирует разность потенциалов со своим знаком.
Под действием наведенного напряжения, приложенного к замкнутому приемному контуру входного сигнала с сопротивлением R в последнем протекает электрический ток. Он усиливается и обрабатывается схемой цифрового телевизора, выдается на экран и динамики в качестве изображения и звука.
Для аналоговых моделей ТВ приемников между антенной и телевизором работает промежуточное звено - приставка DVB-T, осуществляющая декодирование цифровой информации электромагнитной волны в обычный вид.
Вертикальная и горизонтальная поляризация цифрового ТВ сигнала
В телевизионном вещании государственными стандартами принято электромагнитные волны излучать всего в двух плоскостях:
- горизонтали.
Таким способом передатчики направляют излучающие сигналы.
А пользователям необходимо просто поворачивать приемную антенну в нужной плоскости для максимального снятия потенциала мощности.
Требования к антенне цифрового пакетного телевидения
ТВ передатчики распространяют свои сигналы-волны на небольшие расстояния, ограниченные зоной прямой видимости с верхней точки излучателя телебашни. Их дальность редко превышает 60 км.
Для таких дистанций достаточно обеспечивать мощность излучаемого ТВ сигнала небольшой величины. Но, напряженность электромагнитной волны в конце зоны покрытия должна формировать нормальный уровень напряжения на приемном конце.
На антенне наводится разность потенциалов небольшой величины, измеряемая в долях вольта. Она создает токи с маленькими амплитудами. Это накладывает высокие технические требования к монтажу и качеству изготовления всех деталей устройств цифрового приема.
Конструкция антенны должна быть:
- изготовлена аккуратно, с хорошей степенью точности, исключающей потери электрической мощности сигнала;
- направлена строго по оси электромагнитной волны, идущей от передающего центра;
- сориентирована по виду поляризации;
- защищена от посторонних сигналов-помех этой же частоты, идущих от любых источников: генераторов, радиопередатчиков, электродвигателей и других подобные устройств.
Как узнать исходные данные для расчета антенны
Основным параметром, влияющим на качество принимаемого цифрового сигнала, как видно из поясняющего первого рисунка, является длина электромагнитной волны излучения. Под нее создаются симметричные плечи вибраторов различной формы, определяются общие габариты антенны.
Длину волны λ в сантиметрах можно легко вычислить по формуле упрощенного вида: λ=300/F. Достаточно только найти частоту принимаемого сигнала F в мегагерцах.
Воспользуемся для этого поиском ГУГЛ и запросим у него перечень районных пунктов ТВ связи для нашей местности.
В качестве примера показан фрагмент таблицы данных по Витебской области с выделением красным прямоугольником передающего центра в Ушачи.
Частота его волны 626 мегагерц, а вид поляризации - горизонтальная. Этих данных вполне достаточно.
Выполняем расчет: 300/626=0,48 м. Это длина электромагнитной волны для создаваемой антенны.
Делим ее пополам и получаем 24 см - искомую длину полуволны.
Максимальное значение напряженность достигает на середине этого участка - 12 см. Его еще называют амплитудой. Под этот размер и делается штыревая антенна. Ее обычно выражают формулой λ/4, где λ - длина электромагнитной волны.
Самая простая ТВ антенна для цифрового телевидения
Для нее потребуется отрезок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением на 75 Ом и штекер для подключения антенны. Мне удалось найти в старом запасе готовый двухметровый кусок.
Со свободного конца обычным ножом срезаю внешнюю оболочку. Длину беру с маленьким запасом: при наладке всегда проще откусить небольшой отрезок.
Затем снимаю экранирующий слой с этого участка кабеля.
Работа закончена. Осталось вставить гнездо штекера в разъем на приставке ТВ сигнала и направить оголенную проволоку внутренней жилы поперек приходящей электромагнитной волны с учетом горизонтальной поляризации.
Антенну следует расположить прямо на подоконнике или закрепить на стекле, например, кусочком скотча либо подвязать к креплению жалюзи. Отраженные сигналы и помехи можно экранировать полоской фольги, расположенной на небольшом удалении от центральной жилы.
Подобная конструкция делается буквально за десяток минут и не требует особых материальных затрат. Стоит ее испытать. Но, работать она способна в зоне уверенного приема сигнала. У меня здание экранирует гора и многоэтажный дом. Передающая телебашня расположена на удалении 25 км. В этих условиях цифровая электромагнитная волна отражается многократно, принимается плохо. Пришлось искать другое техническое решение.
А для вас по теме этой конструкции предлагаю посмотреть видеоролик владельца Едокоff «Как сделать антенну для цифрового ТВ»
Антенна Харченко на 626 МГц
Для приема сигналов аналогового телевещания различного диапазона частот волны у меня раньше хорошо работала конструкция зигзагообразной широкополосной антенны, которая не требуют сложного изготовления.
Сразу вспомнилась одна из их эффективных разновидностей - антенна Харченко. Ее конструкцию решил применить для цифрового приема. Вибраторы изготовил из плоской медной шинки, но, вполне можно обойтись и круглой проволокой. Так будет проще изгибать и выравнивать концы.
Как определить размеры конкретной антенны
Онлайн калькулятор
Воспользуемся поиском всезнающего Google. Пишем в командной строке: «Расчет антенны Харченко» и жмем Enter .
Выбираем любой понравившийся сайт и выполняем онлайн расчет. Я зашел в первый открывшийся. Вот что он мне рассчитал.
Все его данные я представил картинкой с обозначением наименования размеров антенны Харченко.
Изготовление деталей конструкции антенны
Взял представленную информацию за основу, но не стал точно выдерживать все габариты. Знаю из предыдущей практики, что антенна хорошо работает в широкополосном диапазоне волны. Поэтому размеры деталей просто чуть завысил. Полуволна каждой гармоники синусоиды электромагнитного ТВ сигнала уложится в плечо каждого вибратора и будет им принята.
На основе выбранных данных сделал заготовки для антенны.
Особенности конструкции вибратора
Соединение концов шинки для «восьмерки» создано в центре на этапе изгибов. Спаял их паяльником.
Он у меня создан по принципу «Момент», сделан своими руками из старых трансформаторов, работает два десятка лет. Паял им даже медную проволоку 2,5 квадрата на тридцатиградусном морозе. Работает с транзисторами и микросхемами, не пережигая их.
Планирую в ближайшем времени описать его конструкцию отдельной статьей на сайте для тех, кто желает также изготовить своими руками. Следите за публикациями, подписывайтесь на уведомления.
Подключение кабеля антенны к вибратору
Медную жилу и оплетку просто припаял к металлу восьмерки с разных сторон по ее центру.
Кабель привязал к медной шинке, выгнув его петлей по форме полуквадрата вибратора. Этим способом выполняется согласование сопротивлений кабеля и антенны.
Конструкция экранирующей решетки
Вообще-то антенна Харченко часто нормально работает без экранирования сигналов, но, я решил показать его изготовление. Для основы взял деревянный брусок. Не стал красить и пропитывать лаком: конструкция будет эксплуатироваться в помещении.
В задней стороне бруска просверлил отверстия для крепления проволок экрана и вставил, а затем заклинил их.
Получился экран для антенны Харченко. В принципе его можно сделать и другой конструкции: выпилить из куска лобовой брони танка или вырезать из пищевой фольги - работать будет примерно одинаково.
С обратной стороны планки закрепил конструкцию вибратора с кабелем.
Антенна готова. Осталось установить ее на окно для работы в вертикальной поляризации.
Когда телевизионный приемник находится на большом удалении от передающего генератора, то мощность его сигнала понемногу ослабевает. Ее можно увеличить специальными электронными устройствами - усилителями.
Только надо четко видеть разницу между принимаемыми антенной сигналами, которые могут быть:
- просто ослабленными;
- содержать высокочастотные помехи, искажающие форму цифровой синусоиды до фигуры какой-то «каряболы».
В обоих случаях усилитель выполнит свою роль и поднимет мощность. Причем ослабленный сигнал телевизор будет четко воспринимать и показывать, а с усиленной «каряболой» возникнут проблемы воспроизведения.
Устранять подобные помехи волны призваны:
- в/ч фильтры;
- экраны.
Их необходимо измерять осциллографом, а способы применения различных конструкций анализировать в каждом конкретном случае индивидуально. Антенна здесь не виновата.
Цифровое телевидение вещается именно в диапазоне дециметровых волн. Поэтому использовать можно практически любую антенну ДМВ. Но мне понадобилась простая
, легкоповторяемая и крепкая антенна ДМВ
диапазона.
Такая чтобы ее можно было носить с собой, и при случае не жалко было отдать за небольшую сумму людям.
За основу была взята известная «восьмерка
«, с той разницей, что я использовал ее без отражателя.
Материал для полотна антенны можно взять любой токопроводящий, подходящего сечения. Это может быть медная или алюминиевая проволока толщиной от 1 до 5 мм, трубка, полоска, шина, уголок, профиль… Я взял медную проволоку диаметром 3 мм. Легко паять, легко гнуть при сборке, легко выровнять если погнулась.
Наружная сторона квадрата 14 см, внутренняя чуть меньше — 13 см за счет того что середина двух квадратов не сходится, около 2 см от угла до угла.
Итак если вы делаете антенну не из проволоки, то так и отмеряете — верхние стороны по 14 см, боковые по 13.
Все размеры примерно. Не бойтесь обсчитаться или ошибиться. В наши планы не входит изготовить антенну соответствующую всем стандартам. Нам нужна простая, но рабочая лошадка. Суррогат, но надежный. Суррогат потому что:
1
. Размеры лично я точно не выдерживал.
2
. Рефлектор отсутствует.
3
. Кабель я брал 50 ом вместо 75 ом, но с густой оплеткой. Такой кабель друзья обычно использовали для автомобильных антенн для радиостанций 27 мгц.
Тем не менее антенна работает и весьма неплохо.
У цифрового сигнала есть особенность, он или есть, или его нет. При приеме аналогового телевидения, разные каналы показывали с разным уровнем помех, и при удалении просто увеличивался уровень снега на экране, до полного пропадания сигнала. В цифре сигнал практически одинаков на всех каналах и если прием есть, то есть все каналы.
Данная антенна проверена мною не на одном десятке телевизоров в нашем регионе.
Итак. Отмеряем кусок общей длиной 112 см и гнем проволоку. Первый участок 13 см + 1 см для петли (для прочности) . Второй и третий — по 14 см, четвертый и пяты — по 13 см, шестой и седьмой — по 14 см, и последний восьмой — 13 см + 1 см петля жесткости.
На двух концах зачищаем по 1.5 — 2 см, закручиваем две петли друг за друга, а после запаиваем место стыка. Это будет один контакт подключения кабеля. Через 2 см другой. Куда паять центральную жилу, куда оплетку, значения не имеет.
Расстояние между пайкам 2 см
Кабеля я взял около трех метров. В большинстве случаев хватает если делаете не для себя лично. Для себя отмеряете сколько нужно.
Кабель зачистил со стороны антенны на два сантиметра, к штеккеру — 1 см. Если штеккер такой как на фотографии. Можно брать любой, покрепче.
Зачистка кабеля
Штеккер зачистил надфилем и скальпелем.
После запайки оба места пайки заливаются клеем из пистолета. На штеккере, сначала горячий клей заливается на место пайки и в пластмассовый колпачок, с запасом, лишнее после можно убрать. Затем, пока не остыл клей все быстро собирается. Такой стык после зубами не разгрызешь. Надежно, в то же время эластично.
Пайка на самой антенне так же заливается клеем, но для жесткости конструкции берется каркас — любая крышка, коробка,…. Я взял крышку от 20-ти литровой бутыли для воды, коих у меня накопилось достаточное количество. Если делаете антенну как и я для массового производства, то материалы лучше сразу использовать распространенные, буквально валяющиеся под ногами для лучшей повторяемости антенны. Если антенна делается в единичном экземпляре для побыстрому склепать, то можно совсем ничего не заливать.
Получилась такая вот конструкция, которую можно прилепить где угодно — на карниз, на штору, на оконную раму. Для этого можно носить с собой кусок проволоки, пару саморезов, пару булавок…
Антенна в сборе
Если антенна помялась при переносе, она легко и без повреждений выравнивается. Это пожалуй самый главный ее плюс.
Такую конструкция я не всегда таскаю с собой, а только когда получаю конкретный заказ на подключение тюнера цифрового телевидения DVB-T2. Она легко умещается вместе с инструментом в моем рюкзаке.
Удобнее делать сразу несколько антенн одновременно. Занимает меньше времени.
Вот таким образом закрепил антенну мой друг, используя ее в качестве наружной. До вышки порядка 9 км. Прием уверенный несмотря на простоту антенны.
С момента появления радиосвязи очень актуальным был вопрос использования антенны. В 1961 году инженер Харченко предложил конструкцию, состоящую из двух ромбов. С ее помощью он ловил американские передачи.
Эволюция
Антенна, придуманная Харченко, представляет собой двойной квадрат из толстой медной проволоки. Незамкнутыми углами квадраты соединяются между собой, и в этом месте к ним подключается телевизионный кабель . Для улучшения направленности сзади устанавливается решетка из токопроводящего материала.
Периметр каждого квадрата равен длине волны, на которую настроен приём. Диаметр провода для 1-5 телевизионных каналов должен быть около 12 см. Из-за этого для радиосвязи и телевидения метрового диапазона (1-12 каналы) она получается очень громоздкой. Для облегчения конструкции использовалась прокладка тремя проводами меньшего сечения, но все равно она имела большой вес и габариты.
Вторую жизнь зигзагообразная антенна, созданная Харченко, получила, когда появилось эфирное вещание в ДМВ диапазоне. Все помнят ромбы, круги, треугольники и другие самодельные фигуры в качестве ТВ антенны для приёма дециметровых волн, которые висели у многих людей на балконах и за окнами. Они были одним из признаков того времени.
В 2001 году профессор Тревор Маршалл (США) предложил использовать эту конструкцию в сетях Bluetooth и WiFi.
О том, какие устройства есть для этих целей, и как делается такая антенна своими руками, рассказывает эта статья.
Можно использовать один чертеж зигзагообразной антенны для всех диапазонов. Различия только в размерах.
Антенны для телевизора
Телевидение метрового диапазона практически отсутствует, и зигзагообразная антенна Харченко для приема этих каналов не применялась из-за больших габаритов. Поэтому в этой статье рассказывается только о применении её для ДМВ и DVB-T2.
Улучшение приёма ДМВ
Для приёма ДМВ диапазона зигзагообразная антенна имеет следующие размеры:
- L1 (внешняя сторона квадрата) – 141.8 мм;
- L2 (внутренняя сторона квадрата) – 135.6 мм;
- L3 (длина рамки) – 397.4 мм;
- L4 (ширина рамки) – 198.7 мм;
- L5 (зазор для подключения) – 8.4 мм;
- D (высота стоек) – 65 мм;
- B (ширина экрана) – 565 мм;
- H (длина экрана) – 565 мм;
- диаметр проволоки – 9.6 мм;
- количество проволоки – 1166.9 мм.
Она получается достаточно широкополосной и не требует дополнительной настройки. Подключается с помощью куска телевизионного кабеля. Волновое сопротивление – около 50 Ом. Антенна хорошо согласуется с коаксиальным кабелем сопротивлением как 50, так и 75 Ом. Для улучшения широкополосности её можно изготовить не из проволоки, а из медной или алюминиевой полосы и соединить заклепками. Медную полосу можно дополнительно пропаять. Длина полосы считается между отверстиями для заклепок.
Если воспользоваться антенным усилителем, то второй квадрат не нужен, можно взять только один.
Улучшение приёма Т2
Цифровое ТВ DVB-T2 ведется на частотах ДМВ диапазона на каналах 21-69 способом мультиплекс. Следовательно, конструкция для Т2 нужна тех же размеров, что и антенна для цифрового телевидения диапазона ДЦВ. Однако современные телевизоры при слишком сильном сигнале блокируют его. Поэтому, если передатчик для T2 находится слишком близко, а вы хотите использовать старую рамку для DVB-T2, то может потребоваться более слабый усилитель для цифрового телевидения, придется отрезать один квадрат или снять экран с обратной стороны. Можно также сделать такое устройство для t2 своими руками или использовать антенну для цифрового ТВ, сделанную в виде круга, длиной 555 мм. Для цифрового ТВ этого достаточно.
Конструкции для интернета, 3g и мобильной связи
Для мобильной связи, Bluetooth, 3g и WiFi используются настолько короткие волны и высокие частоты, что всё устройство имеет в длину порядка 10 см и изготавливается по одному чертежу для всех диапазонов. Отличия только в размерах, которые можно рассчитать, используя онлайн-калькулятор. Можно также использовать её для мобильного телефона.
Зигзагообразная антенна своими руками
Сделать антенну самостоятельно нетрудно. Для изготовления необходимы:
- одножильный медный провод;
- паяльник;
- плоскогубцы;
- линейка;
- коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
- токопроводящий материал для экрана (фольгированный гетинакс, DVD или CD диск, банка из-под шпрот и т.п.);
- стойка, обеспечивающая правильное расстояние между антенной и экраном, например, крышка от пластиковой бутылки;
- клей.
Процесс изготовления можно разделить на несколько этапов:
- Очищают провод от изоляции;
- С помощью линейки размечают места сгибов;
- Плоскогубцами сгибают проволоку в ранее отмеченных местах. Чем точнее была сделана разметка, и согнута проволока, тем лучше будет приём;
- Лудятся места присоединения кабеля;
- Лудится кабель, либо на кабель надевается штекер, к которому припаиваются кусочки провода длиной 10-15 мм;
- Провод припаивается к антенне;
- На кабель последовательно одеваются стойка и экран;
- Вся конструкция проклеивается, например, силиконом.
Улучшение приёма WiFi и Bluetooth
WiFi передается, как и другие виды беспроводной связи, радиоволнами. Поэтому для улучшения работы WiFi-роутера или других устройств также можно использовать эту конструкцию. По отзывам, если в качестве экрана использовать параболическую тарелку (как вариант можно выгнуть из консервной банки), то усиление достигает 31 дБ. При использовании самодельного отражателя его кривизна подбирается опытным путем. Для этого на аппарате, на который передается сигнал, нужно установить программу, показывающую уровень сигнала и, меняя кривизну экрана, следить за ним.
Расчет производится на частоту 2445 МГц.
- L1 (внешняя сторона квадрата) – 30.8 мм;
- L2 (внутренняя сторона квадрата) – 29.6 мм;
- L3 (длина рамки) – 84 мм;
- L4 (ширина рамки) – 43 мм;
- L5 (зазор для подключения) – 1.9 мм;
- D (высота стоек) – 13.6 мм;
- B (ширина экрана) – 122 мм;
- H (длина экрана) – 122 мм;
- диаметр проволоки – 2.5 мм;
- количество проволоки – 256.6мм.
Важно! Чем точнее выдержаны размеры, тем лучше будет приём.
В качестве экрана можно использовать кусочек фольгированного гетинакса для печатных плат. Для механической прочности экран припаивается к оплетке провода.
В качестве экрана можно использовать CD или DVD диск. На диске есть тонкий слой фольги, на котором записывается информация. В этом случае сделать антенну можно в боксе для CD дисков.
Устанавливают антенну Харченко горизонтально. Это связано с поляризацией сигнала.
Bluetooth использует те же частоты, что и WiFi. Поэтому нужна антенна диапазона WiFi и тех же размеров.
Подключение к роутеру
Если в роутере есть разъем для подключения внешней антенны, то к концу кабеля припаивается штекер и вставляется в разъем.
Если его нет, то для подключения нужно вскрыть модем и припаять кабель к плате. Чем короче провод, тем лучше. Мощность роутера небольшая, и потери в кабеле имеют иногда решающее значение.
Внимание! Эту работу могут выполнить только опытные специалисты. Вскрытие прибора приведет к потере гарантии.
Подключение к ноутбуку
В ноутбуках WiFi платы встроенные для мобильности и уменьшения габаритов. Поэтому внешней антенны нет, а внутренняя – маломощная. Чтобы подключиться к ней, необходимо разбирать ноутбук и точно знать, где она расположена. Но существует альтернативный вариант с использованием USB WiFi-адаптера с антенной. Разделав ее, можно найти центральную жилу и экран. К ним соответственно припаивается коаксиальный кабель. Идеальным вариантом будет установка прямо на адаптер с целью уменьшения потерь в кабеле.
Улучшение приёма 3g
Современный мобильный интернет использует стандарт 3g с частотой сигнала 2100 мГц и длиной волны 143 мм. Следовательно, размеры будут следующие:
- L1 (внешняя сторона квадрата) – 37.1 мм;
- L2 (внутренняя сторона квадрата) – 35.5 мм;
- L3 (длина рамки) – 104 мм;
- L4 (ширина рамки) – 52 мм;
- L5 (зазор для подключения) – 2.2 мм;
- D (высота стоек) – 17 мм;
- B (ширина экрана) – 148 мм;
- H (длина экрана) – 148 мм;
- диаметр проволоки – 2.5 мм;
- количество проволоки – 305.4 мм.
Конструктивно антенна 3g не отличается от конструкции для WiFi.
Подключение к модему 3g
Эффективнее всего подключить кабель внутри роутера, но для этого нужно быть специалистом в области ремонта аппаратуры мобильной связи. Для всех остальных можно предложить другой способ.
Соединение беспроводным способом
Для этого отрезается два куска медной или латунной фольги, шириной 45 и 27 мм и длиной достаточной, чтобы обернуть модем и спаять края. С широким отрезком так и поступаем, припаиваем к нему центральную жилу кабеля и одеваем на модем. Вместо широкого куска фольги можно зачистить 15-20 см провода и плотно обмотать модем. Узкий кусок сгибается полукругом и припаивается к оплетке кабеля. Опытным путем подбирается взаимное положение для лучшего приема.
Дополнительная информация. Если антенну подключить прямо к модему, без кабеля, а сам модем подключить с помощью USB-удлинителя, то можно избежать потерь в кабеле.
Подключение к смартфону или планшету
Необходимо зачистить кусок кабеля и центральной жилой обмотать 10-15 витков вокруг телефона. Можно также взять кусочек латунной или медной фольги, припаять к нему центральную жилу кабеля и вставить между задней крышкой и чехлом.
Улучшение приёма 4g
Мобильный интернет стандарта 4g использует частоту 2600 мГц с длиной волны 115 мм. Следовательно, размеры будут такими:
- L1 (внешняя сторона квадрата) – 28.9 мм;
- L2 (внутренняя сторона квадрата) – 27.6 мм;
- L3 (длина рамки) – 81 мм;
- L4 (ширина рамки) – 40.5 мм;
- L5 (зазор для подключения) – 1.7 мм;
- D (высота стоек) – 13.2 мм;
- B (ширина экрана) – 115 мм;
- H (длина экрана) – 115 мм;
- диаметр проволоки – 2 мм;
- количество проволоки – 237.9 мм.
Антенна для сотового телефона
Мобильная связь работает в двух диапазонах. Какой именно вам нужен, можно узнать на сайте своего оператора.
Сравнительные характеристики
| Параметры | GSM 900 | GSM 1800 |
|---|---|---|
| L1 (внешняя сторона квадрата) | 81.2 мм | 41.9 мм |
| L2 (внутренняя сторона квадрата) | 77.7 мм | 40 мм |
| L3 (длина рамки) | 227.7 мм | 117.3 мм |
| L4 (ширина рамки) | 113.8 мм | 58.7 мм |
| L5 (зазор для подключения) | 4.8 мм | 2.5 мм |
| D (высота стоек) | 37.2 мм | 19.2 мм |
| B (ширина экрана) | 324 мм | 167 мм |
| H (длина экрана) | 324 мм | 167 мм |
| Диаметр проволоки | 5.5 мм | 2.9 мм |
| Длина проволоки | 668.6 мм | 344.5 мм |
“Двойной” Bi-Quad (двойной биквадрат)
Двойной биквадрат – это тоже антенна Харченко. Своими руками она делается аналогично обычному биквадрату. От обычного биквадрата она отличается тем, что в вершинах квадратов вместо углов расположены дополнительные квадраты. Размеры этих квадратов точно такие же, как и основные. Поэтому дополнительный расчет не нужен, можно взять расчет для обычного биквадрата. Расчет для антенны Харченко можно найти в этой статье или воспользоваться для расчёта программой онлайн-калькулятора. Провода в месте пересечения изолируются друг от друга.
Двойной биквадрат можно продолжить по той же схеме. Те, кто хотят его изготовить, легко посчитают длину провода. Это даёт дополнительное усиление.
С помощью небольших самодельных направленных антенн можно принимать сигнал на расстоянии до 2 километров. Эти самоделки – хорошая замена дорогим решениям.
Видео
Несмотря на бурное развитие спутникового и кабельного телевидения, прием эфирного телевещания все еще остается актуальным, например, для мест сезонного проживания. Совсем не обязательно для этой цели покупать готовое изделие, домашняя дециметровая (ДМВ) антенна может быть собрана своими руками. Прежде чем переходить к рассмотрению конструкций, кратко расскажем, почему выбран именно этот диапазон телевизионного сигнала.
Почему именно ДМВ?
Есть две весомые причины, чтобы остановить свой выбор на конструкциях этого типа:
- Все дело в том, что большинство каналов транслируется в этом диапазоне, поскольку упрощается конструкция ретрансляторов, а это дает возможность установить большее число необслуживаемых маломощных передатчиков и тем самым расширить зону покрытия.
- Для трансляции «цифры» выбран этот диапазон.
Комнатная антенна для ТВ «Ромб»
Эта простая, но, в то же время, надежная конструкция, была одной из самых распространенных в эпоху расцвета эфирного телевещания.
Рис. 1. Простейшая самодельная Z-антенна, известная под названиями: «Ромб», «Квадрат» и «Народный зигзаг»Как видно из эскиза (B рис. 1), устройство представляет собой упрощенный вариант классического зигзага (Z-конструкции). Для увеличения чувствительности, ее рекомендуется оборудовать емкостными вставками («1» и «2»), а также рефлектором («А» на рис.1). Если уровень сигнала вполне приемлем, делать это не обязательно.
В качестве материала можно использовать алюминиевые, медные, а также латунные трубки или полосы шириной 10-15 мм. Если планируется устанавливать конструкцию на улице, то лучше отказаться от алюминия, поскольку он подвержен коррозии. Емкостные вставки изготавливаются из фольги, жести или металлической сетки. После установки, они пропаиваются по контуру.
Кабель укладывается так, как продемонстрировано на рисунке, а именно: не имел резких изгибов и не покидал пределов боковой вставки.
Дециметровая антенна с усилителем
В местах, где в относительной близости не расположена мощная ретрансляционная башня, можно поднять уровень сигнала до приемлемого значения при помощи усилителя. Ниже представлена принципиальная схема устройства, которое может использоваться практически с любой антенной.
Рис. 2. Схема антенного усилителя для ДМВ диапазона
Перечень элементов:
- Резисторы: R1 – 150 кОм; R2 – 1 кОм; R3 – 680 Ом; R4 – 75 кОм.
- Конденсаторы: С1 – 3,3 пФ; С2 – 15 пФ; С3 – 6800 пФ; С4, С5, С6 – 100 пФ.
- Транзисторы: VT1, VT2 – ГТ311Д (можно заменить на: KT3101, KT3115 и KT3132).
Индуктивность: L1 – представляет собой бескаркасную катушку диаметром 4 мм, намотанную медным проводом Ø 0,8 мм (необходимо сделать 2,5 витка); L2 и L3 – высокочастотные дроссели 25 мкГн и 100 мкГн, соответственно.
Если схема собрана правильно, мы получим усилитель со следующими характеристиками:
- полоса пропускания от 470 до 790 МГц;
- коэффициенты усиления и шума – 30 и 3 дБ, соответственно;
- величина выходного и входного сопротивления устройства соответствует кабелю RG6 – 75 Ом;
- устройство потребляет порядка 12-14 мА.
Обратим внимание на способ подачи питания, оно осуществляется непосредственно по кабелю.
Данный усилитель может работать с самыми простыми конструкциями, сделанными из подручных средств.
Комнатная антенна из пивных банок
Несмотря на необычность конструкции, она вполне работоспособна, поскольку представляет собой классический диполь, тем более, что размеры стандартной банки отлично подходят для плеч вибратора дециметрового диапазона. Если устройство установлено в комнате, то в этом случае даже не обязательно согласование с кабелем, при условии, что он не будет длиннее двух метров.
Обозначения:
- А – две банки объемом 500 мг (если взять жестяные, а не алюминиевые, то можно припаять кабель, а не использовать саморезы).
- B – места крепления экранирующей оплетки кабеля.
- С – центральная жила.
- D – место крепления центральной жилы
- E – кабель, идущий от телевизора.
Плечи этого экзотического диполя необходимо закрепить на держателе, сделанного из любого изоляционного материала. В качестве такового можно использовать подручные вещи, например, пластиковую вешалку для одежды, перекладину швабры или кусок деревянного бруса соответствующих размеров. Расстояние между плечами от 1 до 8 см (подбирается эмпирическим путем).
Основные преимущества конструкции – быстрое изготовление (10 – 20 минут) и вполне приемлемое качество «картинки», при условии достаточной мощности сигнала.
Делаем антенну из медной проволоки
Существует конструкция, значительно проще предыдущего варианта, для которой потребуется только кусок медной проволоки. Речь идет о рамочной петлевой антенне узкого диапазона. Такое решение имеет несомненные преимущества, поскольку помимо своего основного назначения, устройство играет роль селективного фильтра, снижающего помехи, что позволяет уверенно принимать сигнал.
Рис.4. Простая рамочная ДМВ антенна петлевого типа для приема цифрового ТВ
Для данной конструкции необходимо рассчитать длину петли, чтобы сделать это, нужно узнать частоту «цифры» для вашего региона. Например, в Санкт-Петербурге она транслируется на 586 и 666 МГц. Формула расчета будет следующей: L R = 300/f, где L R – это длина петли (результат представлен в метрах), а f – усредненный частотный диапазон, для Питера это значение будет равно 626 (сумма 586 и 666, деленная на 2). Теперь рассчитываем L R , 300/626 = 0,48, значит, длина петли должна быть 48 сантиметров.
Если взять толстый RG-6 кабель, где имеется фольга в оплетке, то его можно использовать вместо медной проволоки для изготовления петли.
Теперь расскажем, как собирается конструкция:
- Отмеряется и отрезается кусок медной проволоки (или RG6 кабеля) длиной, равной L R .
- Сворачивается петля подходящего диаметра, после чего к ее концам припаивается кабель, идущий к ресиверу. Если вместо медной проволоки используется RG6, то предварительно снимается изоляция с его концов, примерно на 1-1,5 см (центральную жилу очищать не надо, она в процессе не участвует).
- Петля устанавливается на подставку.
- На кабель к ресиверу накручивается F разъем (штекер).
Заметим, несмотря на простоту конструкции, она наиболее эффективна для приема «цифры», при условии, что правильно проведены расчеты.
Комнатная антенна МВ и ДМВ своими руками
Если помимо ДМВ есть желание принимать и МВ, можно собрать простую мультиволновку, ее чертеж с размерами представлен ниже.
Для усиления сигнала в данной конструкции используется готовый блок SWA 9, если возникли проблемы с его приобретением, можно использовать самодельное устройство, схема которого была приведена выше (см. рис. 2).
Важно соблюдать угол между лепестками, выход за пределы указанного диапазона существенно отражается на качестве «картинки».
Несмотря на то, что такое устройство значительно проще логопериодической конструкции с волновым каналом, тем не менее, оно показывает неплохие результаты, если сигнал достаточной мощности.
Антенна восьмерка для цифрового ТВ своими руками
Рассмотрим еще один распространенный вариант конструкции для приема «цифры». В основу положена классическая схема для ДМВ диапазона, из-за своей формы получившей название «Восьмерка» или «Зигзаг».
Рис. 6. Эскиз и реализация цифровой восьмерки
Размеры конструкции:
- внешние стороны ромба (А) – 140 мм;
- внутренние стороны (В) – 130 мм;
- расстояние до рефлектора (С) – от 110 до 130 мм;
- ширина (D) – 300 мм;
- шаг между прутьями (Е) – от 8 до 25 мм.
Место подключения кабеля в точках 1 и 2.Требования к материалу такие же, как у конструкции «Ромб», о которой рассказывалось в начале статьи.
Самодельная антенна для DBT T2
Собственно, все перечисленные выше примеры способны принимать DBT T2, но для разнообразия приведем эскиз еще одной конструкции, называемой в народе «Бабочка».
В качестве материала можно использовать пластины из меди, латуни, алюминия или дюрали. Если конструкцию планируется устанавливать на улице, то последние два варианта не подходят.
Итог: на каком варианте остановиться?
Как ни странно, но самый простой вариант наиболее действенный, поэтому «петля» лучше всего подходит для приема «цифры» (рис. 4). Но, если требуется принимать и другие каналы в дециметровом диапазоне, то лучше остановиться на «Зигзаге» (рис. 6).
Антенна для телевизора должна быть направлена в сторону ближайшего активного ретранслятора, чтобы выбрать нужное положение, следует вращать конструкцию, пока мощность сигнала не станет удовлетворительной.
Если, не смотря на наличие усилителя и рефлектора, качество «картинки» оставляет желать лучшего, можно попробовать установить конструкцию на мачту.
В этом случае необходимо обязательно установить молниезащиту, но это уже тема другой статьи.
Когда-то хорошая телевизионная антенна была дефицитом, покупные качеством и долговечностью, мягко говоря, не отличались. Сделать антенну для «ящика» или «гроба» (старого лампового телевизора) своими руками считалось показателем мастерства. Интерес к самодельным антеннам не угасает и в наши дни. Ничего странного тут нет: условия приема ТВ кардинально изменились, а производители, полагая, что в теории антенн ничего существенно нового нет и не будет, чаще всего приспосабливают к давно известным конструкциям электронику, не задумываясь над тем, что главное для любой антенны – ее взаимодействие с сигналом в эфире.
Что изменилось в эфире?
Во-первых, почти весь объем ТВ-вещания в настоящее время осуществляется в диапазоне ДМВ . Прежде всего из экономических соображений, в нем намного упрощается и удешевляется антенно-фидерное хозяйство передающих станций, и, что еще более важно – потребность в его регулярном обслуживании высококвалифицированными специалистами, занятыми тяжелым, вредным и опасным трудом.
Второе – ТВ-передатчики теперь покрывают своим сигналом практически все более-менее населенные места , а развитая сеть связи обеспечивает подачу программ в самые глухие углы. Там вещание в обитаемой зоне обеспечивают маломощные необслуживаемые передатчики.
Третье, изменились условия распространения радиоволн в городах . На ДМВ промышленные помехи просачиваются слабо, но железобетонные многоэтажки для них – хорошие зеркала, многократно переотражающие сигнал вплоть до его полного затухания в зоне, казалось бы, уверенного приема.
Четвертое – ТВ-программ в эфире сейчас очень много, десятки и сотни . Насколько это множество разнообразно и содержательно – другой вопрос, но рассчитывать на прием 1-2-3 каналов ныне бессмысленно.
Наконец, получило развитие цифровое вещание . Сигнал DVB T2 – штука особенная. Там, где он еще хоть чуть-чуть, на 1,5-2 дБ, превышает шумы, прием отличный, как ни в чем ни бывало. А чуть дальше или в стороне – нет, как отрезало. К помехам «цифра» почти не чувствительна, но при рассогласовании с кабелем или фазовых искажениях в любом месте тракта, от камеры до тюнера, картинка может рассыпаться в квадратики и при сильном чистом сигнале.
Требования к антеннам
В соответствии с новыми условиями приема, изменились и основные требования к ТВ-антеннам:
- Такие ее параметры, как коэффициент направленного действия (КНД) и коэффициент защитного действия (КЗД) ныне определяющего значения не имеют: современный эфир очень грязный, и по малюсенькому боковому лепестку диаграммы направленности (ДН), хоть какая-то помеха, да пролезет, и бороться с ней нужно уже средствами электроники.
- Взамен особое значение приобретает собственный коэффициент усиления антенны (КУ). Антенна, хорошо «облавливающая» эфир, а не смотрящая на него сквозь маленькую дырочку, даст запас мощности принятого сигнала, позволяющий электронике очистить его от шумов и помех.
- Современная телевизионная антенна, за редчайшими исключениями, должна быть диапазонной, т.е. ее электрические параметры должны сохраняться естественным образом, на уровне теории, а не втискиваться в приемлемые рамки путем инженерных ухищрений.
- ТВ-антенна должна согласовываться в кабелем во всем своем рабочем диапазоне частот без дополнительных устройств согласования и симметрирования (УСС).
- Амплитудно-частотная характеристика антенны (АЧХ) должна быть возможно более гладкой. Резким выбросам и провалам непременно сопутствуют фазовые искажения.
Последние 3 пункта обусловлены требованиями приема цифровых сигналов. Настроенные, т.е. работающие теоретически на одной частоте, антенны можно «растянуть» по частоте, напр. антенны типа «волновой канал» на ДМВ с приемлемым отношением сигнал/шум захватывают 21-40 каналы. Но их согласование с фидером требует применения УСС, которые либо сильно поглощают сигнал (ферритовые), либо портят фазовую характеристику на краях диапазона (настроенные). И «цифру» такая антенна, отлично работающая на «аналоге», будет принимать плохо.
В связи с этим, из всего великого антенного многообразия, в данной статье будут рассмотрены антенны для телевизора, доступные для самостоятельного изготовления, следующих типов:
- Частотнонезависимая (всеволновая) – не отличается высокими параметрами, но очень проста и дешева, ее можно сделать буквально за час. За городом, где эфир почище, она вполне сможет принимать цифру или достаточно мощный аналог не небольшом удалении от телецентра.
- Диапазонная логопериодическая. Ее, образно выражаясь, можно уподобить рыболовецкому тралу, уже при облавливании сортирующему добычу. Она тоже довольно проста, идеально согласуется с фидером во всем своем диапазоне, абсолютно не меняет в нем параметры. Техпараметры – средние, поэтому более подойдет для дачи, а в городе в качестве комнатной.
- Несколько модификаций зигзагообразной антенны , или Z-антенны. В диапазоне МВ это весьма солидная конструкция, требующая немалого умения и времени. Но на ДМВ она вследствие принципа геометрического подобия (см. далее), настолько упрощается и съеживается, что вполне может быть использована как высокоэффективная комнатная антенна при почти любых условиях приема.
Примечание: Z-антенна, если использовать предыдущую аналогию – частый бредень, сгребающий все, что есть в воде. По мере замусоривания эфира она было вышла из употребления, но с развитием цифрового ТВ вновь оказалась на коне – во всем своем диапазоне она так же отлично согласована и держит параметры, как «логопедка».
Точное согласование и симметрирование почти всех описанных далее антенн достигается благодаря прокладке кабеля через т.наз. точку нулевого потенциала. К ней предъявляются особые требования, о которых подробнее будет сказано далее.
О вибраторных антеннах
В полосе частот одного аналогового канала можно передать до нескольких десятков цифровых. И, как уже сказано, цифра работает при ничтожном отношении сигнал/шум. Поэтому в очень удаленных от телецентра, куда сигнал одного-двух каналов еле добивает, местах, для приема цифрового ТВ может найти применение и старый добрый волновой канал (АВК, антенна волновой канал), из класса вибраторных антенн, так что в конце уделим несколько строк и ей.
О спутниковом приеме
Делать самому спутниковую антенну нет никакого смысла. Головку и тюнер все равно нужно покупать, а за внешней простотой зеркала кроется параболическая поверхность косого падения, которую с нужной точностью может выполнить далеко не всякое промышленное предприятие. Единственное, что под силу самодельщикам – настроить спутниковую антенну, об этом .
О параметрах антенн
Точное определение упомянутых выше параметров антенн требует знания высшей математики и электродинамики, но понимать их значение, приступая к изготовлению антенны, нужно. Поэтому дадим несколько грубые, но все же поясняющие смысл определения (см. рис. справа):
- КУ – отношение принятой антенной на основной (главный) лепесток ее ДН мощности сигнала, к его же мощности, принятой в том же месте и на той же частоте ненаправленной, с круговой, ДН, антенной.
- КНД – отношение телесного угла всей сферы к телесному углу раскрыва главного лепестка ДН, в предположении, что его сечение – круг. Если главный лепесток имеет разные размеры в разных плоскостях, сравнивать нужно площадь сферы и площадь сечения ею главного лепестка.
- КЗД – отношение принятой на главный лепесток мощности сигнала к сумме мощностей помех на той же частоте, принятой всеми побочными (задним и боковыми) лепестками.
Примечания:
- Если антенна диапазонная, мощности считаются на частоте полезного сигнала.
- Поскольку совершенно ненаправленных антенн не бывает, за такую принимают полуволновой линейный диполь, ориентированный по направлению электрического вектора поля (по его поляризации). Его КУ считается равным 1. ТВ программы передаются с горизонтальной поляризацией.
Следует помнить, что КУ и КНД не обязательно взаимосвязаны. Есть антенны (напр. «шпионская» – однопроводная антенна бегущей волны, АБВ) с высокой направленностью, но единичным или меньшим усилением. Такие смотрят вдаль как бы сквозь диоптрический прицел. С другой стороны, существуют антенны, напр. Z-антенна, у которых невысокая направленность сочетается со значительным усилением.
О тонкостях изготовления
Все элементы антенн, по которым протекают токи полезного сигнала (конкретно – в описаниях отдельных антенн), должны соединяться между собой пайкой или сваркой. В любом сборном узле на открытом воздухе электрический контакт скоро нарушится, и параметры антенны резко ухудшатся, вплоть до полной ее негодности.
Особенно это касается точек нулевого потенциала. В них, как говорят специалисты, наблюдается узел напряжения и пучность тока, т.е. его наибольшее значение. Ток при нулевом напряжении? Ничего удивительного. Электродинамика ушла от закона Ома на постоянном токе так же далеко, как Т-50 от воздушного змея.
Места с точками нулевого потенциала для цифровых антенн лучше всего выполнять гнутыми из цельного металла. Небольшой «ползучий» ток на сварке при приеме аналога на картинке, скорее всего, не скажется. Но, если принимается цифра на границе шумов, то тюнер из-за «ползучки» может не увидеть сигнала. Который при чистом токе в пучности дал бы стабильный прием.
О пайке кабеля
Оплетка (да и центральная жила нередко) современных коаксиальных кабелей делаются не из меди, а из стойких к коррозии и недорогих сплавов. Паяются они плохо и, если долго греть, можно пережечь кабель. Поэтому паять кабели нужно 40-Вт паяльником, легкоплавким припоем и с флюс-пастой вместо канифоли или спиртоканифоли. Пасты жалеть не нужно, припой сразу же растекается по жилкам оплетки только под слоем кипящего флюса.
Виды антенн
Всеволновая
Всеволновая (точнее, частотнонезависимая, ЧНА) антенна показана на рис. Она – две треугольных металлических пластинки, две деревянных рейки, да много медных эмалированных проволок. Диаметр проволоки значения не имеет, а расстояние между концами проволок на рейках – 20-30 мм. Зазор между пластинами, к которым припаяны другие концы проволок – 10 мм.
Примечание: вместо двух металлических пластин лучше взять квадрат из одностороннего фольгированного стеклотекстолита в вырезанными по меди треугольниками.
Ширина антенны равна ее высоте, угол раскрыва полотен – 90 градусов. Схема прокладки кабеля показана там же на рис. Точка, отмеченная желтым – точка квази-нулевого потенциала. Припаивать в ней оплетку кабеля к полотну не нужно, достаточно туго подвязать, для согласования хватит емкости между оплеткой и полотном.
ЧНА, растянутая в окне шириной 1,5 м, принимает все метровые и ДЦМ каналы почти со всех направлений, кроме провала около 15 градусов в плоскости полотна. В этом ее преимущество в местах, где возможен прием сигналов от разных телецентров, не нужно вращать. Недостатки – единичный КУ и нулевой КЗД, поэтому в зоне действия помех и вне зоны уверенного приема ЧНА не годится.
Примечание : есть и другие типы ЧНА, напр. в виде двухвитковой логарифимической спирали. Она компактнее ЧНА из треугольных полотен в том же диапазоне частот, поэтому иногда используется в технике. Но в быту это преимуществ не дает, сделать спиральную ЧНА сложнее, с коаксиальным кабелем согласовать труднее, поэтому не рассматриваем.
На основе ЧНА был создан очень популярный когда-то веерный вибратор (рога, рогулька, рогатка), см. рис. Его КНД и КЗД что-то около 1,4 при довольно гладкой АЧХ и линейной ФЧХ, так что для цифры он подошел бы и сейчас. Но – работает только на МВ (1-12 каналы), а цифровое вещание идет на ДМВ. Впрочем, на селе, при подъеме на 10-12 м, может сгодиться для приема аналога. Мачта 2 может быть из любого материала, но крепежные планки 1 – из хорошего ненамокающего диэлектрика: стеклотекстолита или фторопласта толщиной не менее 10 мм.
Пивная всеволновка
Всеволновая антенна из пивных банок явно не плод похмельных галлюцинаций спившегося радиолюбителя. Это действительно очень хорошая антенна на все случаи приема, нужно только сделать ее правильно. Причем исключительно простая.
В основе ее конструкции следующее явление: если увеличивать диаметр плеч обычного линейного вибратора, то рабочая полоса его частот расширяется, а прочие параметры остаются неизменными. В дальней радиосвязи с 20-х годов используется т.наз. диполь Надененко, основанный на этом принципе. А пивные банки по размерам как раз подходят в качестве плеч вибратора на ДМВ. В сущности, ЧНА и есть диполь, плечи которого неограниченно расширяются до бесконечности.
Простейший пивной вибратор из двух банок годится для комнатного приема аналога в городе даже без согласования с кабелем, если его длина не более 2 м, слева на рис. А если собрать из пивных диполей вертикальную синфазную решетку с шагом в полволны (справа на рис.), согласовать ее и отсимметрировать с помощью усилителя от польской антенны (о нем речь еще пойдет), то благодаря сжатию главного лепестка ДН по вертикали такая антенна даст и хороший КУ.
Усиление «пивнухи» можно еще увеличить, добавив заодно КЗД, если сзади нее поместить экран из сетки на расстоянии, равном половине шага решетки. Монтируется пивная решетка на мачте из диэлектрика; механические связи экрана с мачтой – тоже диэлектрические. Остальное ясно из след. рис.
Примечание: оптимальное количество этажей решетки – 3-4. При 2-х выигрыш в усилении будет небольшим, а большее трудно согласовать с кабелем.
Видео: изготовление простейшей антенны из пивных банок
«Логопедка»
Логопериодическая антенна (ЛПА) представляет собой собирающую линию, к которой попеременно подключаются половинки линейных диполей (т.е. куски проводника длиной в четверть рабочей волны), длина и расстояние между которыми меняются в геометрической прогрессии с показателем меньше 1, в центре на рис. Линия может быть как настроенной (с КЗ на противоположном от места подключения кабеля конце), так и свободной. ЛПА на свободной (ненастроенной) линии для приема цифры предпочтительнее: она выходит длиннее, но ее АЧХ и ФЧХ гладкие, а согласование с кабелем не зависит от частоты, поэтому на ней мы и остановимся.
ЛПА может быть изготовлена на любой, до 1-2 ГГц, наперед заданный диапазон частот. При изменении рабочей частоты ее активная область из 1-5 диполей смещается вперед-назад по полотну. Поэтому, чем ближе показатель прогрессии к 1, и соответственно меньше угол раскрыва антенны, тем большее усиление она даст, но при этом возрастает ее длина. На ДМВ от наружной ЛПА можно добиться 26 дБ, а от комнатной – 12 дБ.
ЛПА, можно сказать, по совокупности качеств идеальная цифровая антенна , поэтому остановимся на ее расчете несколько подробнее. Основное, что нужно знать, что увеличение показателя прогрессии (тау на рис.) дает прирост усиления, а уменьшение угла раскрыва ЛПА (альфа) увеличивает направленность. Экран для ЛПА не нужен, он на ее параметры почти не влияет.
Расчет цифровой ЛПА имеет особенности:
- Начинают его, ради запаса по частоте, со второго по длине вибратора.
- Затем, взяв обратную величину от показателя прогрессии, рассчитывают самый длинный диполь.
- После самого короткого, исходя из заданного диапазона частот, диполя, добавляют еще один.
Поясним на примере. Допустим, наши цифровые программы лежат в диапазоне 21-31 ТВК, т.е. в 470-558 МГц по частоте; длины волн соответственно – 638-537 мм. Также допустим, что нам нужно принимать слабый зашумленный сигнал вдали от станции, поэтому берем максимальный (0,9) показатель прогрессии и минимальный (30 градусов) угол раскрыва. Для расчета понадобится половина угла раскрыва, т.е. 15 градусов в нашем случае. Раскрыв можно еще уменьшить, но длина антенны непомерно, по котангенсу, возрастет.
Считаем В2 на рис: 638/2 = 319 мм, а плечи диполя будут по 160 мм, до 1 мм можно округлять. Расчет нужно будет вести, пока не получится Bn = 537/2 = 269 мм, и затем просчитать еще один диполь.
Теперь считаем А2 как В2/tg15 = 319/0,26795 = 1190 мм. Затем, через показатель прогрессии, А1 и В1: А1 = А2/0,9 = 1322 мм; В1 = 319/0,9 = 354,5 = 355 мм. Далее последовательно, начиная с В2 и А2, умножаем на показатель, пока не дойдем до 269 мм:
- В3 = В2*0,9 = 287 мм; А3 = А2*0,9 = 1071 мм.
- В4 = 258 мм; А4 = 964 мм.
Стоп, у нас уже меньше 269 мм. Проверяем, уложимся ли по усилению, хотя и так ясно, что нет: чтобы получить 12 дБ и более, расстояния между диполями не должны превышать 0,1-0,12 длины волны. В данном случае имеем для В1 А1-А2 = 1322 – 1190 = 132 мм, а это 132/638 = 0,21 длины волны В1. Нужно «подтянуть» показатель к 1, до 0,93-0,97, вот и пробуем разные, пока первая разница А1-А2 не сократится вдвое и более. Для максимума в 26 дБ нужно расстояние между диполями в 0,03-0,05 длины волны, но не менее 2-х диаметров диполя, 3-10 мм на ДМВ.
Примечание: остаток линии за самым коротким диполем, обрезаем, он нужен только для расчета. Поэтому реальная длина готовой антенны получится всего около 400 мм. Если наша ЛПА наружная, это очень хорошо: можно уменьшить раскрыв, получив большую направленность и защиту от помех.
Видео: антенна для цифрового ТВ DVB T2
О линии и мачте
Диаметр трубок линии ЛПА на ДМВ – 8-15 мм; расстояние между их осями – 3-4 диаметра. Учтем еще, что тонкие кабели-«шнурки» дают на ДМВ такое затухание на метр, что все антенно-усилительные ухищрения сойдут на нет. Коаксиал для наружной антенны нужно брать хороший, диаметром по оболочке от 6-8 мм. Т.е., трубки для линии должны быть тонкостенными цельнотянутыми. Подвязывать кабель к линии снаружи нельзя, качество ЛПА резко упадет.
Крепить наружную ЛПА к мачте нужно, разумеется, за центр тяжести, иначе малая парусность ЛПА превратится в огромную и трясущуюся. Но соединять металлическую мачту прямо с линией тоже нельзя: нужно предусмотреть диэлектрическую вставку не менее 1,5 м длиной. Качество диэлектрика большой роли тут не играет, пойдет проолифленное и покрашенное дерево.
Об антенне «Дельта»
Если ДМВ ЛПА согласуется с кабелем усилителем (см. далее, о польских антеннах), то к линии можно пристроить плечи метрового диполя, линейные или веерные, как у «рогатки». Тогда получим универсальную МВ-ДМВ антенну отличного качества. Такое решение использовано в популярной антенне «Дельта», см. рис.
Антенна “Дельта”
Зигзаг в эфире
Z-антенна с рефлектором дает усиление и КЗД такие же, как ЛПА, но главный лепесток ее ДН более чем вдвое шире по горизонтали. Это может быть важно на селе, когда есть прием ТВ с разных направлений. А дециметровая Z-антенна имеет небольшие в плане размеры, что существенно для комнатного приема. Но ее рабочий диапазон теоретически не безграничен, перекрытие по частоте при сохранении приемлемых для цифры параметров – до 2,7.
Конструкция Z-антенны МВ показана на рис; красным выделен путь прокладки кабеля. Там же слева внизу – более компактный кольцевой вариант, в просторечии – «паук». По нему хорошо видно, что Z-антенна родилась как комбинация ЧНА с диапазонным вибратором; есть в ней кое-что и от ромбической антенны, которая в тему не вписывается. Да, кольцо «паука» не обязательно должно быть деревянным, это может быть обруч из металла. «Паук» принимает 1-12 МВ каналы; ДН без рефлектора – почти круговая.
Классический же зигзаг работает или на 1-5, или на 6-12 каналах, но для его изготовления нужны только деревянные рейки, медный эмалированный провод c d = 0,6-1,2 мм да несколько обрезков фольгированного стеклотекстолита, поэтому даем размеры, через дробь для 1-5/6-12 каналов: А = 3400/950 мм, Б, С = 1700/450 мм, b = 100/28 мм, В = 300/100 мм. В точке Е – нулевой потенциал, здесь нужно оплетку спаять с металлизированной опорной пластиной. Размеры рефлектора, тоже 1-5/6-12: А = 620/175 мм, Б = 300/130 мм, Г = 3200/900 мм.
Диапазонная Z-антенна с рефлектором дает усиление в 12 дБ, настроенная на один канал – 26 дБ. Чтобы на основе диапазонного зигзага построить одноканальный, нужно взять сторону квадрата полотна по середине ее ширины в четверть длины волны и пересчитать пропорционально все прочие размеры.
Народный зигзаг
Как видим, Z-антенна МВ – довольно сложное сооружение. Но ее принцип показывает себя во всем блеске на ДМВ. Z-антенну ДМВ с емкостными вставками, сочетающая в себе достоинства «классики» и «паука», сделать настолько просто, что она еще в СССР заслужила звание народной, см. рис.
Материал – медная трубка или алюминиевый лист толщиной от 6 мм. Боковые квадратики цельные из металла или затянутые сеткой, или закрытые жестянкой. В двух последних случаях их нужно пропаять по контуру. Коаксиал резко гнуть нельзя, поэтому ведем его так, чтобы он дошел до бокового угла, а затем не выходил за пределы емкостной вставки (бокового квадратика). В т. А (точка нулевого потенциала) оплетку кабеля электрически соединяем с полотном.
Примечание: алюминий не паяется обычными припоями и флюсами, поэтому алюминиевая «народная» годится для наружной установки только после герметизации электрических соединений силиконом, в ней ведь все на винтах.
Видео: пример двойной треугольной антенны
Волновой канал
Антенна волновой канал (АВК), или антенна Удо-Яги из доступных для самостоятельного изготовления способна дать наибольшие КУ, КНД и КЗД. Но принимать цифру на ДМВ она может только на 1 или 2-3 соседних каналах, т.к. относится к классу остро настроенных антенн. Ее параметры за пределами частоты настройки резко ухудшаются. АВК рекомендуется применять с очень плохих условиях приема, причем для каждого ТВК делать отдельную. К счастью, это не очень сложно – АВК проста и дешева.
В основе работы АВК – «сгребание» электромагнитного поля (ЭМП) сигнала к активному вибратору. Внешне небольшая, легкая, с минимальной парусностью, АВК может иметь эффективную апертуру в десятки длин волн рабочей частоты. Укороченные и поэтому имеющие емкостный импеданс (полное сопротивление) директоры (направители) направляют ЭМП к активному вибратору, а рефлектор (отражатель), удлиненный, с индуктивным импедансом, отбрасывает к нему то, что проскочило мимо. Рефлектор в АВК нужен всего 1, но директоров может быть от 1 до 20 и более. Чем их больше, тем выше усиление АВК, но уже полоса ее частот.
От взаимодействия с рефлектором и директорами волновое сопротивление активного (с которого снимается сигнал) вибратора падает тем больше, чем ближе к максимуму усиления настроена антенна, и согласование с кабелем теряется. Поэтому активный диполь АВК делают петлевым, его исходное волновое сопротивление не 73 Ом, как у линейного, а 300 Ом. Ценой его снижения до 75 Ом АВК с тремя директорами (пятиэлементную, см. рис. справа) удается настроить почти что на максимум усиления в 26 дБ. Характерная для АВК ДН в горизонтальной плоскости приведена на рис. в начале статьи.
Элементы АВК соединяются со стрелой в точках нулевого потенциала, поэтому мачта и стрела могут быть любыми. Очень хорошо подходят пропиленовые трубы.
Расчет и настройка АВК под аналог и цифру несколько различны. Под аналог волновой канал нужно рассчитывать на несущую частоту изображения Fи, а под цифру – на середину спектра ТВК Fс. Почему так – здесь объяснять, к сожалению, нет места. Для 21-го ТВК Fи = 471,25 МГц; Fс = 474 МГц. ДМВ ТВК расположены вплотную друг к другу через 8 МГц, поэтому их настроечные частоты для АВК рассчитываются просто: Fn = Fи/Fс(21 ТВК) + 8(N – 21), где N – номер нужного канала. Напр. для 39 ТВК Fи = 615,25 МГц, а Fс = 610 МГц.
Чтобы не записывать множество цифр, удобно размеры АВК выражать в долях длины рабочей волны (она считается как Л = 300/F, МГц). Длину волны принято обозначать малой греческой буквой лямбда, но, поскольку в интернете греческого алфавита по умолчанию нет, мы условно обозначим ее большой русской Л.
Размеры оптимизированной под цифру АВК, по рис., таковы:
- Р = 0,52Л.
- В = 0,49Л.
- Д1 = 0,46Л.
- Д2 = 0,44Л.
- Д3 = 0,43л.
- a = 0,18Л.
- b = 0,12Л.
- c = d = 0,1Л.
Если не нужно большого усиления, но важнее уменьшение габаритов АВК, то Д2 и Д3 можно убрать. Все вибраторы выполняются из трубки или прутка диаметром 30-40 мм для 1-5 ТВК, 16-20 мм для 6-12 ТВК и 10-12 мм на ДМВ.
АВК требует точного согласования с кабелем. Именно небрежным выполнением устройства согласования и симметрирования (УСС) объясняется большинство неудач любителей. Самое простое УСС для АВК – U-петля из того же коаксиального кабеля. Ее конструкция ясна из рис. справа. Расстояние между сигнальными клеммами 1-1 140 мм для 1-5 ТВК, 90 мм для 6-12 ТВК и 60 мм на ДМВ.
Теоретически длина колена l должна быть в половину длины рабочей волны, так и значится в большинстве публикаций в интернете. Но ЭМП в U-петле сосредоточено внутри заполненного изоляцией кабеля, поэтому нужно обязательно (для цифры – особенно обязательно) учитывать его коэффициент укорочения. Для 75-омных коаксиалов он колеблется в пределах 1,41-1,51, т.е. l нужно брать от 0,355 до 0,330 длины волны, и брать точно, чтобы АВК была АВК, а не набором железок. Точное значение коэффициента укорочения всегда есть в сертификате на кабель.
В последнее время отечественная промышленность начала выпускать перенастраиваемые АВК для цифры, см. рис. Идея, надо сказать, отличная: передвигая элементы по стреле, можно точно настроить антенну под местные условия приема. Лучше, конечно, чтобы это делал специалист – поэлементная настройка АВК взаимозависима, и дилетант непременно запутается.
О «полячках» и усилителях
У многих пользователей польские антенны, ранее прилично принимавшие аналог, цифру брать отказываются – рвется, а то и вовсе пропадает. Причина, прошу прощения, похабно-коммерческий подход к электродинамике. Стыдно порой бывает за коллег, сляпавших такое «чудо»: АЧХ и ФЧХ похожи то ли на ежа-псориазника, то ли лошадиный гребень с выломанными зубьями.
Единственно, что хорошо в «полячках» – их усилители для антенны. Собственно, они и не дают сим изделиям бесславно помереть. Усилители «поячек», во-первых, широкополосные малошумящие. И, что еще важнее – с высокоомным входом. Это позволяет при той же напряженности ЭМП сигнала в эфире подать на вход тюнера в несколько раз большую его мощность, что дает возможность электронике «выдрать» цифру из совсем уж безобразных шумов. Кроме того, вследствие большого входного сопротивления польский усилитель – идеальное УСС для любых антенн: что ни цепляй ко входу, на выходе – точно 75 Ом без отраженки и ползучки.
Однако при очень плохом сигнале, вне зоны уверенного приема, польский усилитель уже не тянет. Питание на него подается по кабелю, и развязка по питанию отнимает 2-3 дБ отношения сигнал/шум, которых может как раз и не хватить, чтобы цифра пошла в самой глубинке. Тут нужен хороший усилитель ТВ сигнала с раздельным питанием. Располагаться он будет, скорее всего, возле тюнера, а УСС для антенны, если оно требуется, придется делать отдельно.
Схема такого усилителя, показавшая почти 100% повторяемость даже при выполнении начинающими радиолюбителями, приведена на рис. Регулировка усиления – потенциометром Р1. Дроссели развязки L3 и L4 – стандартные покупные. Катушки L1 и L2 выполняются по размерам на монтажной схеме справа. Они входят в состав полосовых фильтров сигнала, поэтому небольшие отклонения их индуктивности не критичны.
Однако топологию (конфигурацию) монтажа нужно соблюдать точно! И точно также обязателен металлический экран (metal shield), отделяющий выходные цепи от прочей схемы.
С чего начать?
Мы надеемся, что и опытные мастера найдут в этой статье некоторое количество полезных им сведений. А новичкам, еще не чувствующим эфир, начинать лучше всего с пивной антенны. Автор статьи, отнюдь и отнюдь не дилетант в данной области, в свое время был немало удивлен: простейшая «пивнушка» с ферритовым согласованием, как оказалось, и МВ берет не хуже испытанной «рогатки». А что стоит сделать ту и другую – см. текст.
(2
оценок, среднее: 4,00
из 5)
Сказал(а):
А на крыше был приём удовлетворительный на Полячку. До телецентра у меня километров 70 – 80. Вот такие у меня проблемы. С балкона удаётся поймать с 30 каналов штук 3 – 4 и то с “кубиками”. Я иной раз смотрю телеканалы с интернета на компьютере в своей комнате, а жена в своей на телевизор не может нормально смотреть свои любимые каналы. Соседи советуют провести кабельное, но за него надо платить каждый месяц, а я уже и так плачу за интернет, а пенсия не резиновая. Всё её тянем, тянем и на всё не хватает.
Пётр Копитоненко сказал(а):
Поставить антенну на крыше дома не получается, соседи ругаются, что я хожу и ломаю рубероидное покрытие крыши и у них потом протекает потолок. Вообще то я очень “благодарен” тому экономисту, который получил себе премию за экономию.Придумал убрать с домов дорогостоящую двускатную крышу и заменить её плоской крышей прикрытой плохим рубероидом. Экономист получил денежки за экономию, а люди на последних этажах теперь всю жизнь мучаются. Вода течёт им на головы и на кровати. Они каждый год меняют рубероид, а он за сезон приходит в негодность. В морозную погоду он даёт трещины и дождевая вода и снеговая течёт в квартиру, даже если по крыше никто и не ходит!!!
Сергей сказал(а):
Приветствую!
Спасибо за статью, а автор-то кто (подписи не вижу)?
ЛПА по приведённой выше методике работает отлично, ДМВ 30 и 58 каналы. Проверено в городе (отражённый сигнал) и за городом, расстояния до передатчика (1 кВт) соответственно: 2 и 12 км примерно. Практика показала, что в диполе “В1” острой необходимости нет, а вот ещё один диполь перед самым коротким сказывается существенно, судя по интенсивности сигнала в %. Особенно в условиях города, где надо ловить (в моём случае) отражённый сигнал. только я сделал антенну с “КЗ”, так получилось, просто не оказалось подходящего изолятора.
В общем, рекомендую.
Василий сказал(а):
ИМХО: народ ищущий антенну для приема ЭЦТВ, забудьте про ЛПА. Эти широкодиапазонные антенны были созданы во второй половине 50-х годов (!!) прошлого века для того, чтобы находясь на берегах советской Прибалтики ловить забугорные телецентры. В журналах того времени это стыдливо называли «сверхдальним приемом». Ну очень любили на Рижском взморье ночью смотреть шведское порно…
В плане назначения тоже самое могу сказать про «двойные, тройные и т.д. квадраты», а также любые «зигзаги».
По сравнению с аналогичным по диапазону и усилению «волновым каналом» ЛПА более громоздки и материалоемки. Расчет ЛПА сложен, замысловат и похож скорее на гадание и подгонку результатов.
Если в вашем регионе ведется вещание ЭЦТВ на соседних ДМВ каналах (у меня 37-38) то лучшее решение разыскать в сети книгу: Капчинский Л.М. Телевизионные антенны (2-е издание, 1979) и изготовить «волновой канал» для группы каналов ДМВ (если у Вас вещание выше 21-41 каналов, то придется пересчитывать) описанный на стр 67 и далее (рис. 39, табл 11).
Если до передатчика 15 – 30км антенну можно упростить, сделав ее четырех – пять элементной, просто не устанавливая директоры Д, Е и Ж.
Для совсем близких передатчиков рекомендую комнатные антенны, кстати в той же книге на стр. 106 – 109 приведены чертежи широкодиапазонных комнатных «волнового канала» и ЛПА. «Волновой канал» визуально меньше, проще и изящней при большем усилении!
Нажимая кнопку «Добавить комментарий», я соглашаюсь с сайта.
