Распространение сантиметровых, дециметровых и метровых радиоволн. Особенности построения сети цифрового телевидения

Если вы хотите принимать цифровой сигнал за пределами города, вам будет полезно знать информацию о структуре цифровой сети РТРС. Прежде всего надо понимать, что количество цифровых передатчиков, транслирующих телевидение в формате DVB-T2, значительно больше, чем классических аналоговых. Ранее жители районов, удаленных от больших городов, направляли свои антенны в сторону крупных населенных пунктов, в которых находились передающие телебашни. Теперь же телевизионный ретранслятор может находиться гораздо ближе к телезрителю, чем ранее.

Метровый и дециметровый диапазоны

На первом рисунке изображена ситуация, когда принимается аналоговый сигнал с телецентра. Прямой видимости нет, его закрывает холм, поэтому антенна поднята как можно выше и принимает в основном волны метрового диапазона. Возможно вы помните из курса школьной физике, что чем длиннее волна, тем лучше её способность огибать препятствия. Именно поэтому в условиях, изображенных на первом рисунке, некоторые аналоговые каналы будет ловиться хорошо, а другие совсем плохо. Более-менее нормально в такой ситуации можно принимать метровый диапазон (изображен оранжевым цветом), дециметровые волны (ДМВ) проходят значительно хуже. Такая же ситуация происходит при отсутствии явных препятствий, но при большом удалении приемной антенны от источника телесигнала.

Прием цифрового телевидения

В аналоговом телевидении часть каналов находится в метровом диапазоне, а часть в дециметровом. Поэтому жители глубинка раньше смотрели гораздо меньше каналов, чем жители городов. Цифровое эфирное телевидение, за редким исключением, всегда транслируется на дециметровых волнах. Поэтому, для обеспечения максимального покрытия сети РТРС установила много новых передатчиков, но транслируют они только цифровой сигнал . На рисунке снизу красным изображена новая цифровая вышка DVB-T2, поэтому жителю коричневого домика следует развернуть антенну на эту вышку, если он хочет смотреть цифровые каналы. А если вышка находится совсем недалеко, то и поднимать антенну высоко уже нет смысла. В некоторых случаях даже проще купить новую недорогую комнатную антенну, чем возиться со старой, тем более что со временем утрачивают свои свойства как кабель, так и сама антенна.

Раньше готовую качественную телевизионную антенну приобрести было сложно. Умельцы, пользуясь радиотехническими знаниями, конструировали самостоятельно приличные образцы, добротно принимающие эфирный сигнал. Времена изменились, цифровое телевидение потеснило аналоговое, но проблема наличия хорошей дециметровой антенны в местах со сложными условиями остаётся актуальной.

Эволюция телевещания

В эфирном телевещании произошёл ряд перемен, которые необходимо учитывать перед тем, как сделать дециметровую антенну своими руками:

1. Сейчас почти всё ТВ-вещание производится в ДМВ-диапазоне. Одна из причин – экономический фактор. Оборудование передающих станций: антенны, фидера значительно удешевляются. Снижается потребность в их профилактическом обслуживании специалистами высокой квалификации;
2. ТВ-сигнал покрывает все места, бывшие ранее недоступными. В «глухих углах» покрытие обеспечивается передатчиком без обслуживающего персонала;
3. Цифровой телевизионный сигнал имеет свои характерные черты. Он мало чувствует помехи, но если рассогласован кабель, или имеются искажения по фазе в каком-либо месте приёмно-передающего тракта, изображение может «рваться» даже при высоком качестве сигнала;
4. Телевидение имеет огромное количество программ, и не имеет смысла настраивать антенну ДМВ-диапазона на несколько каналов;
5. Городские условия для передачи волн трансформировались из-за бурного строительства многоэтажных зданий, железобетонные корпуса которых способны неоднократно их отражать до постепенного затухания.

Длина ДВ-волны находится в пределах 0,1-1 м. Отсюда её наименование. Электромагнитные волны могут распространяться только в прямом направлении, не огибая препятствий. Поэтому для дальнего расстояния такая связь проблемна. Её радиус покрытия – 100 км. Антенна дециметрового диапазона должна быть изготовлена с учётом изменившихся требований.

Современные требования

1. Раньше определяющее значение отводилось коэффициентам направленного и защитного действия. Сейчас это не так. Эфир стал сильно загрязнённым, и преодолевать помехи необходимо электронными средствами;
2. На первое место выходит индивидуальный усиливающий коэффициент антенны. Такая ДМВ-антенна может создать необходимый запас прочности сигналу, который впоследствии будет обработан электроникой;
3. Важно обеспечить гладкость амплитудно-частотной характеристики. Резкие пики и падения вызовут искажения по фазе;
4. Согласование с кабелем на всём частотном диапазоне должно быть полным без применения дополнительных устройств;
5. Параметры антенны должны соответствовать требованиям во всём диапазоне частот изначально. Диапазонную антенну не требуется искусственно адаптировать с помощью инженерных ухищрений.

Свойства различных типов антенн

Антенны, приемлемые для самостоятельного изготовления:

1. Всеволновая. Не зависит от частоты. ДМВ-антенна с самыми низкими параметрами. Зато сделать её наиболее просто и дёшево. Хорошо использовать для телевизора в загородном доме, где в условиях относительно чистого эфира устройство может принимать цифровой сигнал. Отлично справляется с приёмом аналогового сигнала недалеко от телецентра;
2. Логопериодическая диапазонная. Тоже является несложным вариантом. Точно согласуется с отходящим фидером в своём диапазоне. Она отсеивает определенные частоты. Обладает средними характеристиками. Хорошо служит как комнатная антенна в городском доме или квартире;
3. Зигзагообразная или Z-типа. Если это антенна МВ, то сделать её значительно сложнее. Требуется произвести сложные расчёты и затратить на изготовление немалое время. В дециметровом диапазоне все габариты уменьшаются, расчёты упрощаются, получается эффективная антенна для комнатного или наружного использования фактически при любом качестве сигнала.

Важно! Идеальное согласование и симметрия антенны могут быть достигнуты при прокладке кабеля через «ноль» (точка с нулевым потенциалом, где токи максимальны, а напряжение – ноль).

Параметры антенны

Дециметровая антенна своими руками может быть сделана при минимуме теоретических знаний, но практически понимать значение её параметров необходимо.

1. Коэффициент усиления (КУ) – это относительное возрастание излучения в момент пика, величина которого (дБ) выше эталонного (диполь в 0,5 длины волны);
2. Коэффициент направленного действия (КНД) – в численном выражении отношение входящей мощности, поступающей на телевизор от антенны направленной к такой же мощности от ненаправленного диполя в 0,5 длины волны;
3. Коэффициент защитного действия (КЗД) – отношение мощности, которую выделяет антенна, принимая боковой или задний сигнал, к мощности с основного направления.

Диаграмма направленности для антенн воспроизводится в виде лепестков. Направленность антенны определяется шириной основного лепестка, а защищённость от помех – уровнем боковых, задних.

Подобная самодельная антенна уличного использования, известная как «рога» (веерный вибратор), часто использовалась для приёма телевещательного сигнала не так давно. По параметрам она подошла бы для «цифры». Но используется только для приёма МВ с 1-го по 12-й канал. По такому же принципу можно сделать ДМВ-антенну.

Простейшая конструкция представляет собой металлические пластинки в виде равнобедренных треугольников. Треугольники нужно расположить так, чтобы их прямые углы были навстречу друг другу с зазором примерно в 1 см. По гипотенузам нужно укрепить две рейки и установить медные провода (эмалированные) любого диаметра на удалении 2-2,5 см друг от друга. Ширина и высота дециметровой антенны совпадают. При креплении кабеля в точке с нулевым потенциалом его можно привязать без припаивания.

Если растянуть такую антенну в районе окна, шириной полтора метра, то она будет принимать телесигнал с любого направления, без дополнительного поворачивания. Недостатком конструкции является низкий коэффициент усиления, а КЗД и вовсе равен нулю. Так что в местах с сильными помехами и очень слабым сигналом использование антенны проблемно.

Важно. Иногда радиолюбители пытаются изготовить всенаправленную антенну, используя спираль вместо треугольника, так как она меньше в размере для аналогичных частот. Но сконструировать такого типа антенну ДМВ своими руками труднее. Сложности вызывает и согласование с кабелем.

Разновидность всеволновой антенны, лёгкая в изготовлении, позволяющая получить приличное изображение. Хорошо подходит для использования в условиях сильного, но прерывающегося сигнала. Устройство – схема классического диполя. Своими размерами 0,5-литровые алюминиевые банки идеально подойдут для применения в качестве плеч вибратора диапазона ДМВ. Если взять банки больших или меньших габаритов, то изменятся частоты приёма. За основу берётся принцип, что при увеличении диаметра плеч вибратора (линейного) расширяется рабочий диапазон частот с сохранением прочих характеристик.

Самая простая антенна из двух банок подойдёт в качестве комнатной для приёма аналогового сигнала. Кабель даже не подлежит согласованию при не более чем двухметровой длине.

Последовательность действий:

1. На один конец кабеля закрепить штекер для соединения с телевизором, другой зачистить, удалив изоляционный слой, сантиметров на 10 от начала. Жилы кабеля расплести, убрать фольгу;
2. К одной банке прикрепить центральную жилу кабеля, к другой – провода экранирующей оплётки;
3. С помощью скотча или изоленты установить банки на изолирующий каркас открытой частью навстречу друг другу. Это может быть деревянная планка или обычная вешалка для одежды.

Расстояние между банками задаётся приблизительно – 7-8 см.

Важно! Необходимо обеспечить плотное прилегание проводов к металлу банки.

Из банок можно собрать целую решётку, усилив защиту от помех при помощи установленного сзади сетчатого экрана. Эта конструкция используется вне помещения, закрепляется на мачте из диэлектрика. Экран должен присоединяться к мачте также диэлектрическими материалами. Если сделать более 4 перекладин, то появятся трудности в согласовании кабеля, 2 – не обеспечат достаточного усиления. Расстояние между перекладинами равно половине средней длины волны каналов, на которые нужно настроить приём. При наличии усилителя, его можно смонтировать дополнительно.

Ещё одна простая . Цель – получить рамку в виде круга, способную принимать сигнал узкого диапазона. Антенна для цифрового ТВ должна обладать высокой защитой от помех. Эта конструкция является ещё и избирательным фильтром, который снижает помехи. Хорошо работает она внутри квартир со стенами из железобетона.

Недостатком этой антенны является то, что входное сопротивление рамки будет около 300 Ом, а для фидера 75 Ом – волновое сопротивление. Необходимо устанавливать согласующееся устройство или изготавливать рамку со входным сопротивлением в 75 Ом. Она имеет форму прямоугольника (соотношение длин сторон 1:2). Оба варианта не слишком удобны. Существует третье оригинальное решение – для согласующегося устройства взять этот же кабель, сделав из него специальную петлю.

Исходя из расчётов, по дециметровому диапазону для кольца нужно взять отрезок коаксиального кабеля 5,3 м, для петли – 1,75 м

Изготовление рамочной антенны:

1. Отрезать кусок кабеля для кольца и для петли;
2. Выгибается часть кабеля кольцом и устанавливается на фанеру, плексиглас или другой изоляционный материал;
3. Из другого куска делается петля, концы которой должны находиться на одном уровне с концом кабеля, направляющегося к телевизору или ресиверу. Можно зафиксировать скотчем;
4. Провода трёх экранирующих оплёток соединяются друг с другом пайкой. Жилы экрана от петли должны быть двусторонне соединены с экранизирующими жилами кольца. Центральный провод кабеля к телевизору – с одной стороной.

Обратите внимание! Конструкция, размещаемая на улице, защищается от непогоды пластиковым корпусом.

Волновой канал

Максимальный коэффициент усиления, КНД и защиту от помех для самостоятельно сделанного устройства даёт антенна волновой канал. Подходит для применения на значительном удалении от телевещательного центра. В городе способна снизить помехи, так как обладает точной направленностью. Это же свойство ограничивает количество принимаемых каналов, так как за границами выбранной для настройки частоты характеристики антенны резко снижаются.

Чертежи антенны представляют устройство, которое состоит из укороченных директоров, или направителей, имеющих ёмкостное сопротивление, активного вибратора и рефлектора. Электромагнитный сигнал ориентируется директорами в направлении активного вибратора. Находящийся позади него рефлектор большей длины с индуктивным сопротивлением отражает к нему же прошедшие мимо волны.

Важно! Отражателя достаточно одного, а директоров может быть разное количество: до 10 и выше. С большим числом директоров возрастает коэффициент усиления, но диапазон принимаемых частот падает.

Телевизионный кабель подключается к активному вибратору. От его взаимосвязи с директорами и отражателем снижается собственное волновое сопротивление. Сила падения зависит от коэффициента усиления. В результате происходит рассогласование с телевизионным кабелем. По этой причине активный вибратор делается в виде петли, имея исходное сопротивление, равное 300 Ом. После взаимодействия с несколькими директорами и рефлектором сопротивление становится 75 Ом. Это соотношение справедливо для пятиэлементного устройства.

Для ДМВ вибраторы нужно изготавливать из металлической трубки от 6 до 10 мм в диаметре. Общее количество элементов дециметрового устройства 16. Все элементы смыкаются со стрелой фактически в точках с нулевым потенциалом. Значит, материал стрелы, как и мачты можно брать любой. Например, трубы из полипропилена.

Важно! Антенна должна быть строго согласована с кабелем. В качестве согласующего устройства можно применить петлю из коаксиального кабеля.

В теории длина петли составляет половину волновой длины (волна берётся рабочая). Но надо учитывать поправку на изоляцию кабеля. При использовании коаксиального кабеля 75 Ом, размер петли будет 0,35 от длины волны. Межклеммное расстояние – 6 см.

Зигзаг

Зигзаг – это схема антенны Харченко, относится к широкополосным устройствам. Размеры конструкции для дециметрового диапазона компактны и с легкостью позволяют её применять внутри помещений. Особенно эффективна в удалённых населённых пунктах при приёме в различных направлениях. Пределы принимаемых частот с сохранением параметров перекрываются с коэффициентом 2,6-2,7.

Классический зигзаг сложен в изготовлении, требует точных расчётов. Широко применялся для приема аналоговых телепрограмм. Для цифрового сигнала всё значительно упрощается.

Ромб

Конструкция ромб – разновидность зигзага. Наилучший материал для основного контура – медные трубки, другой возможный – листы алюминия (толщина 6 мм и выше), нарезанные на полосы. С целью создания ёмкости применяются вставки из жести, металлической сетки или фольги в границах малых боковых ромбов. Сзади укрепляется отражатель. Вставки-ёмкости и рефлектор дополняют сооружение, чтобы повысить чувствительность. При хорошем сигнале без этих элементов можно обойтись.

Важно! Сетчатые или жестяные вставки пропаиваются по контуру. При использовании листов тонкого металла это не обязательно.

Коаксиальный кабель нельзя сгибать сильно. Он доводится до боковой вершины ромба, а потом направляется к центру и припаивается.

В точке с нулевым потенциалом (нижняя вершина ромба) нужно произвести электрическое соединение с проводами экранирующей оплётки.

Логопериодическая

Если с аналоговым сигналом антенна не всегда справляется без подстройки, то для приёма цифрового телевизионного сигнала является идеальной. Она состоит из длинного стержня, к которому прикреплены половины диполей разной длины. Промежутки между вибраторами и их длина изменяются по геометрической прогрессии. Рассчитать антенну достаточно сложно. Существует несколько методик, представленных в интернете.

Особенности логопериодической антенны:

1. Центральный стержень питает по отдельности правые и левые вибраторы. Они должны находиться в противофазе;
2. Стержень состоит из двух несущих. Левые-правые вибраторы по очереди меняются несущими. Первый левый – верхняя несущая, первый правый – нижняя. Следующий ряд наоборот;
3. Число вибраторов определяется конструкцией антенны. Самые протяжённые, находящиеся сзади, в длину равны длине полуволны нижней границы диапазона;
4. Коаксиальный кабель прокладывается к середине конструкции, проходя внутри одной из направляющих. На выходе из носа центральную жилу необходимо соединить со второй несущей. Такая линия, состоящая из двух проводов, будет выполнять роль симметрирующего трансформатора. Есть другой вариант прокладки;
5. Для лучшего согласования линия закорачивается сзади наиболее протяжённого вибратора (расстояние 1/8 длины волны нижней границы диапазона);
6. Диаметр трубок нужно взять 10-15 мм для дециметровой волны.
7. Тонкие кабели вызовут сильное затухание, потребуется провод не менее 6 мм диаметром. Кабель подвязывается только с внутренней стороны, иначе падает качество антенны.

1. Все элементы конструкции с протекающим током сигнала должны припаиваться или привариваться. Особенно это касается уличных антенн;
2. Коаксиальные кабели плохо подлежат обычной пайке, а продолжительное нагревание может повредить кабель. Лучше всего паять, пользуясь легкоплавким припоем, канифоль заменить флюс-пастой.

Существуют простейшие варианты изготовления самодельных антенн и более сложные. В зависимости от знаний и накопленного опыта каждый пользователь может выбрать приемлемый лично для него вариант.

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:

1. 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.
2. 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.

Для мастеров-радиолюбителей большой интерес представляют ТА дециметрового диапазона, которые позволяют значительно расширить возможности лампово-полупроводниковых моделей телевизоров. В данной главе предлагаются для повторения только три типа ТА ДМВ, так как автор подготовил к изданию новую книгу, полностью посвященную ТЛ для приема ДМВ и спутникового телевидения.

В соответствии с принятой классификацией прием телепередач на 21-61-м каналах обеспечивается в диапазоне ДМВ на частотах свыше 300 МГц. В большинстве случаев владельцы телевизоров, оборудованных соответствующими селекторами каналов, применяют комнатные индивидуальные малогабаритные антенны. Но на садово-огородных участках эти антенны не всегда дают положительный результат. Поэтому в большинстве случаев приходится использовать самодельные дециметровые антенны, которые рассматриваются в настоящей главе.

Каждый цветной телеприемник имеет три антенных ввода: два для подключения антенны метровых волн (MB), один из которых обеспечивает ослабление сигнала в 10 раз, и специальный ввод для подключения антенны ДМВ. Все антенные вводы рассчитаны на подключение коаксиального радиочастотного кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.

Подключение антенны к дециметровому вводу специальной конструкции должно обеспечивать такое же высокое качество основных технических характеристик телевизора, как и при приеме в диапазоне MB.

Важнейшей характеристикой, определяющей качество изображения и чистоты звукового сопровождения, является чувствительность. В диапазоне MB чувствительность канала изображения должна быть не хуже 100 мкВ,

а в диапазоне ДМВ - не хуже 500 мкВ. Для современных телевизоров чувствительность звукового сопровождения в диапазоне MB должна быть не хуже 50 мкВ. а в диапазоне ДМВ - не хуже 200 мкВ.

Не менее важным электрическим параметром является избирательность, которая характеризуется способностью ослаблять сигналы помех вне рабочей полосы частот. Избирательность при настройке от несущей частоты изображения принимаемого канала на 1,5 МГц должна быть не хуже 40 дБ (100 раз), на 3,5 МГц - 40 дБ, на +6,5 МГц - 36 дБ, на +8 МГц - 40 дБ,

От качества изготовления антенн зависят также такие параметры, как контрастность и максимальная яркость. Величина контрастности зависит от размеров взаимного удаления темных и светлых элементов изображения. В общем случае контрастность должна быть не хуже 80:1 и выше. Максимальная яркость свечения определяется как яркость наиболее светлых крупных участков телеизображения, она может составлять до 100 кд/м^2.

Диапазон воспроизводимых звуковых частот должен находиться в пределах от 80 до 12 500 Гц.

При проектировании и изготовлении ТА дециметрового диапазона используются известные формулы, в основу которых входят следующие понятия: действующая длина антенны пропорциональна длине волны; коэффициенты усиления и защитного действия антенны ДМВ должны быть выше, чем у антенн метрового диапазона; с увеличением частоты возрастает затухание в коаксиальных кабелях, соединяющих антенну с входом телевизора; внутренние шумы входных цепей телевизоров в диапазоне ДМВ больше, чем в диапазоне MB.

Эти электрические параметры сравнительно легко реализуются в различных типах антенн за счет увеличения числа пассивных элементов. Например, в антеннах типа «волновой канал», логопериодических антеннах и антеннах для дальнего приема телевидения.

В диапазоне ДМВ все элементы антенны имеют малые конструктивные размеры, и при увеличении числа директоров габаритные размеры самой антенны остаются небольшими. (Интересное решение было опубликовано в журнале «Радио», № 2 за 1988 г.).

Зона уверенного приема ДМВ радиопередающей станцией, как правило, оценивается статистическими методами, она непостоянна во времени и зависит от диэлектрической проницаемости воздуха. В диапазоне ДМВ длины

волн короче 0,65 м - для работы в каналах с 21-го и выше. Минимальные потери при распространении ДМВ наблюдаются до тех пор, пока между передающей и приемной антеннами существует прямая видимость, за.пределами которой сигнал существенно уменьшается и уверенный прием становится невозможным.

В теоретических исследованиях распространение ДМВ представляют в виде окружности, радиус которой равен максимальному расстоянию прямой видимости, с тем допуском, что мощность, излучаемая передающей станцией, достаточно велика для приема непосредственно на границе. Известно, что чем выше частота радиосигнала, тем больше требуется напряженность поля в месте приема. Для первых каналов MB в месте установки приемной антенны напряженность поля находится в пределах от 300 до 700 мкВ, а для ДМВ - 3200 мкВ и выше. Напряженность поля по мере удаления от передающей станции уменьшается. Для ДМВ нельзя рассчитывать радиус зоны прямой, видимости по максимальному расстоянию прямой видимости, так как мощность станций недостаточна для приема на максимальном расстоянии прямой видимости. Например, минимальная напряженность поля для 33-го канала - 70 дБ (3200 мкВ).

Радиолюбителями разработано достаточно большое число антенных усилителей несложной конструкции, предназначенных для усиления сигналов в телевизионном диапазоне ДМВ, которые решают почти в полной мере изложенные проблемы и конкретные задачи.

Для приема ДМВ используются широкополосные направленные антенны, работающие без перестройки в широком диапазоне волн и для приема телепередач на расстоянии до 60-70 км от ТЦ.

Для расчета такой антенны необходимо знать крайние волны рабочего диапазона частот lдл.mах и lдл.min. Сначала определяют длину наибольшего вибратора l, которая должна быть равна (с определенным допуском) 0,55 lдл.max. Затем строится равнобедренный треугольник с заданным углом а при вершине, который лежит в пределах от 30 до 45°, и основанием треугольника, равным в масштабе построения длине наибольшего вибратора l. Второй вибратор располагается на расстоянии а1, которое определяется из пределов (0,15...0,18) lдл.max от первого (в масштабе построения).

Длина второго вибратора в этом случае определяется

однозначно, исходя из построения, так как он должен полностью вписываться в треугольник. Далее определяется длина третьего вибритора, который располагается на расстоянии а2=а1 t, где t - коэффициент уменьшения длины вибратора. Затем строится четвертый вибратор на расстоянии а3=а2 t от третьего и т. д. Построение продолжается до тех пор, пока длина очередного вибратора, вписанного в треугольник, не будет равна (ориентировочно) (0,14...0.45.) lдлmin. Этот вибратор и будет последним.

Логопериодические антенны сравнительно просты по конструкции, хорошо согласуются с 75-омным коаксиальным кабелем снижения, имеют КПД от 4 до 7 дБ. Все логопериодические антенны и существующие их разновидности могут быть представлены в виде замкнутой системы вибраторов, расположенных и горизонтальной плоскости.

Схема плоской вибраторной логопериодической антенны (ЛПА) представлена на рис. 5.1. Антенна состоит из двухпроводной распределительной линии длиной А, в которую включены вибраторы различной длины и различного расположения. Наибольший вибратор состоит из двух отрезков, отстоящих друг от друга на расстоянии 2 d, где d - диаметр трубки распределительной линии.

Электрические параметры антенны определяются тремя основными составляющими: периодом структуры t, углом раствора а и длиной антенны L.

Параметры антенны рассчитываются так, чтобы внутри каждого интервала частот элементов антенны (например, f7 - f6) характеристики антенны менялись незначительно.

Первый параметр t характеризует частотную периодичность антенны, при которой каждый вибратор имеет свою резонансную частоту. На самой низкой частоте, в зависимости от выбранного канала, рабочего диапазона f1 = fmin резонирует первый вибратор 1 с длиной плеча l1, на следующей, более высокой, частоте f2 резонирует вибратор 2 с длиной плеча l2 = l1 t и т. д.

Незначительное изменение характеристик антенны при расчете параметров должно быть во всем рабочем диапазоне частот, поэтому антенна, построенная по рассматриваемому принципу, и носит название логарифмически-периодической, или логопериодической.

Длина антенны L рассчитывается по формуле: L = (l1 -

т. е.зависит от угла и принимаемого диапазона

частот, который определяется, в свою очередь, размерами граничных элементов антенны l1 и l9. Здесь необходимо заметить, что количество элементов в антенне не ограничивается девятью элементами и может составлять от шести до двадцати двух.

Логопериодическая антенна может быть изготовлена для приема телепередач во всех диапазонах частот.

Расстояние между двумя соседними вибраторами можно определить также по формуле: а6= l6 (1-t)ctg(а/2). При изготовлении антенны для приема телепередач на первых 12 каналах рекомендуется принять в расчетных формулах t = 0,84; а = 60°; L = 2285 мм; число вибраторов равно 13. Для антенны, предназначенной для приема первых 3 каналов, необходимо взять шесть вибраторов, тогда L = 1515 мм.

Антенну, работающую на первых каналах телевидения в метровом диапазоне волн, рекомендуется изготавливать из трубок с тонкими стенками диаметром 20 мм. Антенну для 6-12-го каналов можно сделать из дюралевых или латунных трубок диаметром 15 мм, а антенну для приема сигналов ДМВ - из трубок диаметром 8 мм, с толщиной стенки до 1 мм.

Второй вариант логопериодической антенны приведен на рис. 5.2, где проводники распределительной линии расположены в вертикальной плоскости, а вибраторы - в горизонтальной плоскости в два ряда. Все вибраторы поочередно направлены в разные стороны. Коаксиальный кабель снижения проложен внутри нижней трубки без верхней полиэтиленовой оболочки. Экран коаксиального кабеля припаян в точках б и г, а центральная жила кабеля припаивается в точке а.

Проводники распределительной линии, как правило, скрепляются между собой крепежными изоляторами в двух точках. Концы трубок распределительной линии в точках виг должны быть накоротко замкнуты металлической перемычкой. К вертикальной штанге логопериодическая антенна прикрепляется с помощью крепежных деталей, расположенных в центре тяжести собранной антенны.

Телевизионная антенна дециметрового диапазона для приема телепрограмм с 21-го по 40-й канал, которая по принятой классификации относится к антеннам типа «волновой канал», показана на рис. 5.3.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления............. 2,8-4 (9,2...12 дБ)

КБВ, не менее................... 0,55-0,85

КЗД, не менее................... 14-24 .

входное сопротивление активного

петлевого вибратора............. 292 Ом

волновое сопротивление фидера..... 75 Ом

рабочая частота.................. 470-622 МГц

неравномерность коэффициента

усиления...................... 0,8

кпд, не менее.................... 0,96

количество принимаемых программ

без перестройки................ 20

внешние нагрузки в местностях

с климатом.................... УХЛ, ХЛ, В

диаграмма направленности односторонняя

в горизонтальной плоскости....... узкая, объемная

ширина главного лепестка диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости...................... 32-46

Как следует из рисунка, антенна имеет одиннадцать директоров, петлевой вибратор 3, рефлектор, состоящий

из трех элементов 1 и 2, и несущую стрелу 4, которая изготавливается из металлической трубки диаметром 20- 22 мм.

Для изготовления активного 3 и пассивного вибраторов (директоров) используется дюралюминиевая трубка диаметром не менее 8 мм. Рефлектор можно выполнить из алюминиевой полоски толщиной 5 мм, но можно применить и меньшую толщину - до 2,5 мм. Ширина пассивных элементов рефлектора равна 16-20 мм. Средний элемент рефлектора крепится непосредственно к несущей стреле с помощью специальных шайб и крепежных деталей, а два других элемента рефлектора 1 - с помощью металлической стойки, которая также жестко прикреплена к стреле. Расстояние между этими элементами равно 49 мм при проекции на горизонтальную плоскость.

Петлевой вибратор выполнен из дюралюминиевой трубки диаметром 8-12 мм с толщиной стенки не менее 1 мм. Рекомендуется изготавливать петлевой вибратор из дюралюминиевой полоски толщиной 2.5 мм и шириной до 50 мм. Он может иметь фигурную конструкцию, удобную для крепления и, самое главное, обеспечивающую хорошее согласование во всем диапазоне частот принимаемых телепередач. Размеры основных элементов антенны - пассивных и активных - приведены в табл. 5.1. Длина четвертого элемента антенны рассчитывается, исходя из об-

щего количества вибраторов, и в данном случае равна 1400-1450 мм.

Наилучшие результаты дает подключение коаксиального кабеля снижения к петлевому вибратору через УСС типа «проволочный трансформатор». Изготавливается это УСС на двух ферритовых кольцевых сердечниках марки 100ВЧ размерами 8,4 х 3,5 х 2 мм. на которые виток к витку вплотную наматываются обмотки в два провода марки ПЭЛШО диаметром 0,23 мм. УСС должно обеспечивать КБВ, равный 0.75, в широкой полосе частот (от 470 до 622 МГц) со стороны подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.

В данной антенне можно применить другое УСС, изготовленное без ферритовых сердечников,- эквивалент кабельной петли, выполненной из отрезка спиральной полосовой линии, которая наматывается на ферритовый или

стальной стержень из электротехнической стали марки 3311, 3312, 3313. Спираль изготавливается из медной или латунной ленты толщиной до 0,1 мм, шириной до 1 мм, имеет 5,25 витка и укладывается в пазы, сделанные в диэлектрике, выполненном в виде трубки, которая устанавливается на этот стержень. Намотка спирали на стержень показана на рис. 5.4.

Эту антенну можно устанавливать на одной штанге с антенной MB, но расстояние между ними должно быть не менее 1,0-1,2 м.