Z антенна: Z-антенна с экраном для DVB-T2 – схемы и чертежи с размерами

Содержание

Антенна Харченко (зигзагообразная): онлайн расчет

Содержание:

  1. Антенна Харченко для модема
  2. Антенна Харченко для цифрового ТВ
  3. Антенна Харченко для телефона
  4. Онлайн калькулятор расчета антенны Харченко
  5. Видео

Популярность интернета среди населения постоянно растет. Однако многие люди проживают в таких местах, где сигнал очень слабый или отсутствует вообще. В связи с этим, очень остро встает проблема увеличения мощности и качества приема интернета. Медленная скорость отнимает много времени и не дает желаемого результата. Поэтому нередко на помощь приходит внешняя антенна Харченко, сконструированная в виде двойного квадрата, материалом для которого служит толстая медная проволока. Соединение квадратом между собой происходит в местах незамкнутых углов, где и выполняется подключение телевизионного кабеля.

Такая антенна требует точный расчет под цифровое эфирное телевидение. Для улучшения направленности в некоторых конструкциях может быть установлена решетка или сплошной экран из токопроводящего материала. Подобная биквадратная антенна позволяет решить множество проблем с приемом сигнала и скоростью интернета. Самодельные конструкции, включающие в себя различные типы антенны Харченко изготавливаются сравнительно легко и включают в себя металлические и пластиковые детали, а также элементы из других материалов, соединяемые разными способами. Подобные конструкции легко изготавливаются самостоятельно, в том числе и антенна Харченко для ТВ своими руками.


Антенна Харченко для модема

В настоящее время многие пользователи стремятся увеличить скорость своего мобильного интернета. Особенно остро эта проблема стоит перед теми, кто проживает на значительном удалении от базовой станции, пользуясь интернетом на очень низкой скорости. В таких ситуациях наилучшим выходом из положения становится антенна Харченко для 3g модема своими руками, которую достаточно легко изготовить в домашних условиях.

Эта рамочная конструкция известна как ДМВ антенна еще с 60-х годов прошлого века. Она имеет зигзагообразную рамочную конфигурацию, благодаря которой устройство становится очень эффективным.

Система состоит из двух квадратных элементов. Для того чтобы сделать расчет антенны для 3g модема на частоту 2100 МГц, размер каждой стороны квадрата должен составлять 53 мм. Вся конструкция выполняется в виде сцепленной структуры, включающей в себя две ромбовидные фигуры с внутренними углами 1200. Это делается с целью снижения внутреннего сопротивления устройства. Соединение ромбов осуществляется между собой методом пайки. Сюда же в дальнейшем припаивается кабель высокой частоты.

Более точные данные можно получить, используя онлайн калькулятор для расчета антенны Харченко, в который достаточно всего лишь ввести необходимые исходные данные.

Для повышения эффективности прибор может использоваться совместно с рефлектором. Обычно эта деталь является металлической пластиной, а наиболее подходящим материалом для ее изготовления служит фольгированный текстолит. В данном случае антенны включает в себя определение расстояния между приемным устройством и рефлектором. После расчетов и заготовки материалов, может быть изготовлена антенна Харченко для модема своими руками.

Соединение деталей между собой осуществляется с помощью термоклея. Зафиксировать нужное расстояние между элементами можно с помощью какого-либо предмета с наиболее подходящими размерами. Затем выполняется подключение антенны к устройству. Поскольку в модемах отсутствуют разъемы для подключения внешних антенн, они просто обматываются проволокой, которая затем соединяется через кабель с приемным устройством. В случае необходимости, по такой же схеме может быть изготовлена антенна Харченко для 4g модема.

По окончании сборки, на противоположном конце кабеля, который будет соединяться с модемом, нужно собрать так называемое устройство согласования, предусмотренное специально для таких приборов. Для этой цели используется медная фольга, такая же, как в печатных платах. Выполняемый расчет антенны для 4g модема такой же, как и в предыдущем варианте.

При наличии разъема для внешней антенны, подключение кабеля осуществляется с помощью специального переходника. После всех соединений, антенна для модема считается готовой к использованию. Настройка приема сигнала для 4g выполняется экспериментально, путем медленного поворота конструкции вокруг оси до получения наиболее четкого сигнала. Качество сигнала определяется количеством черточек на значке, отображаемом на компьютере или мобильном телефоне.


Антенна Харченко для цифрового ТВ

Для работы цифрового телевидения используется диапазон дециметровых волн. Поэтому перед конструированием следует выполнить антенны Харченко для DVB t2, чтобы максимально усилить прием сигнала. 

Сама конструкция выглядит достаточно компактно, изготавливается в классическом варианте из двух ромбов, в итоге получается антенна зигзагообразная без рефлектора. В качестве основы может использоваться любой токопроводящий материал, например, медный или алюминиевый проводник, диаметром 1-5 мм. Также подойдут трубки, полоски, уголки, профили и т.д. Лучше всего для этих целей подходит медная проволока толщиной 3 мм. Она очень легко гнется, выравнивается и паяется. Далее антенна для цифрового ТВ должна изготавливаться в определенной последовательности. Сопротивление телевизионного кабеля должно быть примерно 50-75 Ом.

Качество цифрового сигнала не зависит от расстояния, как это происходит в аналоговом телевидении. В данном случае, когда антенна для ТВ нормально работает сигнал нормально поступает в телеприемник, если же имеют место сбои, то никакого сигнала вообще не будет. Соответственно не будет и изображения. Если сигнал есть и он нормально принимается, то изображение будет одинакового качества на всех каналах. Этот фактор нужно обязательно учитывать, когда выполняется расчет антенны для цифрового ТВ, хотя индивидуальные настройки могут быть разными для того или иного региона.

Непосредственно телевизионная антенна Харченко изготавливается в определенной последовательности:

  • Вначале нужно отмерить кусок проволоки общей длиной 112 см и согнуть его, соблюдая размеры участков попеременно 13 и 14 см.
  • После всех изгибов образуется два конца, которые необходимо зачистить на расстояние 1,5-2 см. На концах делаются петли и фиксируются между собой. Место стыков полностью запаивается. Затем, к одному из стыков припаивается центральная жила, а к другому – оплетка. В результате, получается готовая антенна или двойной квадрат.
  • Биквадратная антенна для телевизора требует телевизионного кабеля примерно 3 метра. Со стороны антенны он зачищается на 2 см, а со стороны штекера – на 1 см. Штекер можно выбирать на свое усмотрение. Его так же как и проволоку нужно зачистить с помощью надфиля или какого-то острого предмета. Таким образом, зигзагообразная антенна Харченко для цифрового ТВ почти готова к использованию.
  • По окончании пайки все стыки следует залить горячим клеем из пистолета. Пока клей не остыл, его излишки нужно собрать. Получается одновременно надежное и эластичное соединение. На самой антенне места пайки тоже заливаются клеем.

Антенна Харченко для телефона

Выносная антенна направленного действия способна существенно увеличить возможности мобильного телефона и повысить качество связи при нахождении абонента в отдаленной местности. В продаже не всегда можно встретить наиболее подходящий вариант, поэтому лучшим выходом из положения становится антенна Харченко для сотовой связи, изготовленная из подручных материалов своими руками.

Наиболее доступный вариант представляет собой стандартную конструкцию, рассмотренную выше. Такая антенна размеры должна иметь исходя из конкретных условий эксплуатации. Все необходимые материалы продаются в хозяйственном магазине. Наиболее простые конструкции могут напрямую соединяться с кабелем и не требуют каких-либо специальных настроек.

Необходимо в первую очередь запастись медной проволокой, диаметром 2-3 мм. Можно взять изолированный провод и снять с него изоляцию. Если соединения будут производиться без пайки, потребуются специальные разъемы для антенн F-типа и соединители. Когда планируется две антенны Харченко соединить в параллель возможно понадобится рефлектор, который может быть жестяным или алюминиевым. Изоляция стыков выполняется с помощью термоусадочной трубки или изоленты. Для соединения методом пайки потребуется паяльник.

Медная проволока, подготовленная заранее, изгибается и превращается в зигзагообразную рамку, представляющую собой два ромба. Стороны каждого из них имеют длину 80 см, а общее расстояние между противоположными углами составит 226 см. Далее калькулятор антенны определяет точку соединения этих ромбов, как место соединения с кабелем. К данной точке припаивается кусок кабеля, размером 50 см, а к его противоположному концу накручивается разъем F-типа. Далее к разъему подключается основной кабель необходимой длины.

В некоторых случаях расчет антенны Харченко онлайн предполагает установку рефлектора, значительно усиливающего прием сигнала в определенной местности. Конструкция получается такая же, как антенна для т2, когда выполняется соединение между собой нижнего конца рамки и рефлектора через оплетку кабеля. С этой целью в рефлектор дополнительно вкручивается болт длиной 50 мм, к которому с помощью стяжки притягивается разъем F-типа. Предварительно к этому разъему припаивается кабель и рамка, расположенная на расстоянии свыше 40 мм. Таким образом, антенна Харченко для мобильного телефона, сделанная самостоятельно в наиболее простом варианте, готова к использованию.

Для непосредственного соединения приемного устройства с мобильным телефоном используется пигтейл, представляющий собой специальный провод. Один его конец соединяется с антенным кабелем, а другой – при помощи разъема с антенным гнездом телефона. В данном случае проблема рассчитать антенну отсутствует и какие-либо отдельные настройки не требуются, достаточно всего лишь наиболее оптимально расположить антенну, ориентируясь на качество принимаемого сигнала. Мачту с приемным устройством рекомендуется устанавливать, как можно ближе к дому, лучше всего возле окна, чтобы максимально уменьшить длину кабеля.


Калькулятор антенны Харченко


Антенна цифрового телевидения DVB-T2 своими руками

Телевидение сегодня есть в каждом доме. С развитием технологий меняются качество телевизионных сигналов и способы их передачи. И если еще вчера использовалось допотопное аналоговое вещание, сегодня настойчиво обсуждается исключительно цифровое.
На территории России телерадиовещанием занимается государственная компания РТРС. С 2012 года правительственным распоряжением был признан единым стандартом цифрового эфирного телевидения DVB-T2, мультиплексный стандарт цифрового вещания. Компания РТРС, как единственный эфирный оператор, предлагает сразу два мультиплексных пакета (РТРС-1 и РТРС-2) к бесплатному просмотру. Все что нужно — это современный приемник-антенна, один из вариантов которой мы сегодня предлагаем сделать своими руками.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
За основу данной самоделки взята разработка инженера Харченко К.П., который предложил подобные антенны для дециметрового диапазона (ДЦВ), популярного в 90-х годах прошлого века. Это подобие апертурных антенн, в основе которых облучатель в виде зигзагообразной формы. Аккумулирует сигнал плоский рефлектор, который по размерам превосходит вибратор минимум на 20 %.
Телевизионный сигнал передается волнами с горизонтальной поляризацией. В упрощенном виде такая антенна представляет собой два горизонтальных петлевых вибратора, соединенных между собой параллельно, но разъединенных в точке подключения фидера (кабеля). Габаритные размеры даны на основе статьи Харченко «Антенна диапазона ДЦВ», и рассчитываются согласно предложенных формул. Согласно этой технологии, такие антенны можно рассчитать даже для слабого сигнала около 500 МГц.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2

Что потребуется для сборки антенны


Материалы:
  • Решетка для барбекю;
  • Аэрозольная краска для автомобилей;
  • Растворитель или ацетон;
  • Набор сверл для обычной дрели;
  • Коаксиальный телевизионный кабель – не более 10 м;
  • Полметра ПВХ трубы ХВ, диаметр – 20 мм;
  • Дюбеля металлические для гипсокартона;
  • Медный провод для вибратора антенны, диаметр жилы – 2-3,5 мм;
  • Две тонкие металлические пластины.

Инструменты:
  • Паяльник мощный на 100 Вт;
  • Шуруповерт с насадками;
  • Термоклеевой пистолет;
  • Плоскогубцы, молоток, кусачки;
  • Малярный нож, рулетка, карандаш.

Антенна цифрового телевидения DVB-T2

Приступаем к изготовлению антенны


Делаем рамку-вибратор


Отмеряем необходимую длину медного провода с запасом около 1 см. Также можно использовать медную или алюминиевую трубку, диаметром до 12 мм.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Очищаем медную жилу от изоляции, и выравниваем ее молотком на твердой поверхности. Отмечаем середину и делаем изгиб на 90о. Аккуратнее всего это получится сделать в тисках, слегка поджав медную жилу и выравнивая ее молотком.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
По нашим расчетам стороны квадратов будут составлять 125 мм. Размечаем их рулеткой, и производим загибы.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVBT2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
С одного конца бокорезами откусываем небольшой фрагмент, сделав наконечник заостренным под 45о. После изгиба второго квадрата, проводим ту же процедуру, откусывая завершающий конец жилы. Квадраты для этого можно слегка разогнуть.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
На серединных изгибах квадратов добиваемся расстояния 10-12 мм. На концах делаем неглубокие пропилы надфилем. Это поможет нам стянуть вместе оба свободных конца, и зафиксировать их тонкой медной проволокой.
Антенна цифрового телевидения DVBT2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
С помощью жидкой канифоли или флюса залуживаем паяльником серединные изгибы. Это необходимо проделать со всех сторон медной жилы вибратора.
Антенна цифрового телевидения DVBT2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Зачищаем коаксиальный кабель на 4-5 см. Оплетку или внешний проводник скручиваем в единый провод, обматываем его вокруг одного из изгибов. Припаиваем его к медной жиле паяльником.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Зачищаем изоляцию внутреннего проводника, и также обматываем его вокруг следующего изгиба рамки. Пропаивать его нужно аккуратно придерживая изоляцию плоскогубцами, поскольку от температуры она может попросту сместиться от центра. Нагреваем сначала рамку в зоне пайки, а лишь затем сам проводник.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Фиксируем подводку коаксиального кабеля нейлоновой стяжкой, обезжириваем растворителем и изолируем места пайки горячим клеем при помощи пистолета. Подправить дефекты получившейся литой формы клея можно феном.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2

Готовим рефлектор


В качестве рефлектора или отражающего экрана используем недорогую сетку для барбекю. Это неплохой материал, поскольку даже стальные образцы такой продукции покрывают коррозионностойким анодированным покрытием, не говоря уже о нержавейке. Подойдет также и теплообменник от современного холодильника или решетка-сушилка для посуды. Главное, чтобы этот элемент по возможности не ржавел на воздухе.
Решетка рефлектора должна превосходить по размерам рамку вибратора, но не обязательно быть симметричной. Отрезаем от решетки ручки, они будут лишними в нашей конструкции.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Располагаем рамку антенны посередине рефлектора, и отмечаем места ее крепежа. Для закрепления можно использовать две пластины из любого металла. Сгибаем их по решетке, и сверлим отверстия диаметром 5 мм.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2

Собираем антенну


Отрезаем два куска ПВХ трубы длиной 75 мм, и вкручиваем в конец каждой по саморезу, обрезая выступающие части. У гипсокартонных дюбелей обламываем заостренные кончики, и вкручиваем их в противоположный конец трубок.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Прикручиваем саморезами обе ПВХ стойки к планкам на рефлекторе. Залуживаем рамку по концам, подходящим к стойкам, для лучшей теплопередачи.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
На стойках отмечаем высоту 68 мм, и ставим риску. Концы рамки прогреваем паяльником, и впаиваем в стойки до нужных отметок.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Горячим клеем наполняем торцы стоек, надежно фиксируя рамку вибратора в их основании. Определяем положение кабеля относительно установки антенны, и фиксируем его на рамке нейлоновыми стяжками.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Так как окисление ухудшает качество принимаемого сигнала, рамку рефлектора необходимо защитить. С помощью аэрозольной краски это сделать совсем не сложно.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Поскольку экран у нас решетчатый, готовую антенну очень легко закрепить на мачте или отрезке трубы при помощи хомутов. На противоположном конце ТВ кабеля монтируем стандартный ТВ разъем F. Закрываем его для изоляции термоусадочным кембриком, и прогреваем.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Закручиваем в разъем ТВ штекер. Подключаем кабель к ресиверу цифрового телевещания или напрямую к телевизору с цифровым тюнером, и наслаждаемся бесплатным просмотром ТВ каналов в цифровом качестве.
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Антенна цифрового телевидения DVB-T2
Такую антенну необходимо по возможности разместить по направлению к ретранслятору. Для усиления принятия сигнала рамку вибратора дополняют несколькими «квадратами», а решетку рефлектора усложняют загибами по горизонтали.

Смотрите видео по изготовлению телевизионной антенны DVB-T2


ТВ-антенна своими руками: ДМВ, цифровая

87878

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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 читайте тут.

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):

К определению параметров антенн

К определению параметров антенн

  • 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:

  1. Если антенна диапазонная, мощности считаются на частоте полезного сигнала.
  2. 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.

Частотнонезависимая антенна с горизонтальной поляризацией

Частотнонезависимая антенна с горизонтальной поляризацией

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.

Веерный вибратор для приема МВ ТВ

Веерный вибратор для приема МВ ТВ

Пивная всеволновка
Антенны из пивных банок

Антенны из пивных банок

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.

Синфазная решетка из пивных диполей

Синфазная решетка из пивных диполей

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.

Конструкция логопериодической антенны

Конструкция логопериодической антенны

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:

  1. Начинают его, ради запаса по частоте, со второго по длине вибратора.
  2. Затем, взяв обратную величину от показателя прогрессии, рассчитывают самый длинный диполь.
  3. 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"

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.

Z-антенна МВ

Z-антенна МВ

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.

Народная ДМВ антенна

Народная ДМВ антенна

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

Антенна 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:

U-петля: УСС для АВК

U-петля: УСС для АВК

  • 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.

АВК для цифрового ТВ

АВК для цифрового ТВ

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.

Усилитель ТВ сигнала ДМВ

Усилитель ТВ сигнала ДМВ

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.

Усилитель ТВ сигнала ДМВ Загрузка…

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

Антенна Харченко для цифрового ТВ (DVB T2) своими руками

Цифровые сигналы известны всем уже долгое время. Все телеорганизации перешли на новый формат. Аналоговые телевизионные устройства отошли в сторону. Но несмотря на это достаточно многие находятся в рабочем состоянии и могут прослужить не один год. Для того чтобы устаревшее оборудование доработало отведенный эксплуатационный срок, при этом присутствовала возможность просмотра цифрового вещания, потребуется подключить DVB-T к телеприемнику и ловить сигналы волны зигзагообразной антенной.

Для тех, кто желает сэкономить семейный бюджет и при этом получить качественное телевизионное вещание, необходимо обратить внимание на антенну Харченко для цифрового ТВ своими руками.

Это уникальная конструкция известна длительное время, но нашла себя относительно недавно.

Принцип работы антенны для цифрового телевидения

После того, как появилась радиосвязь, актуальность применения антенного устройства увеличилась. С 60-х годов ХХ столетия на то время узнаваемый инженер Харченко выставил напоказ конструкцию из 2 ромбов. Такое устройство позволяло ему ловить эфиры США.

Это двойной квадрат из толстой медной проволоки. Квадраты соединяются за счет незамкнутых углов между собой, в этом месте подсоединяется кабель от ТВ. Для повышения направленности сзади монтируется решетка из материала, способного проводить ток.

Периметр квадратов равен длине волны, на которую настраивается прием. Около 12 мм должен составлять диаметр проволоки для трансляции от 1 до 5 телеканалов. Конструкция получается далеко не компактная, в случае сборки для радиосвязи и ТВ метрового диапазона до 12 каналов.

Чтобы облегчить устройство, задействовалась прокладка 3 проводами меньшего сечения. Несмотря на это размер и масса оставались внушительными.

Второе дыхание рассматриваемая антенна получила, когда появилось эфирное вещание в ДМВ диапазоне. Большинству известны ромбы, треугольники и прочие самодельные фигуры в виде антенных устройств для получения сигнала дециметровых волн. Такого плана антенны весели на балконах, окнах как частных домов, так и многоэтажных сооружений.

В начале нулевых американский профессор Тревор Маршалл выступил с предложением использовать данную конструкцию в сетях Bluetooth и Wi-Fi.

Биквадратная антенна – это также антенное устройство советского инженера. Данный вариант создается по тем же принципам, что и обычный биквадрат. Отличительной чертой является то, что в вершинах квадратов вместо углов находятся дополнительные квадраты.

Что касается размеров данных квадратов, они идентичны обычным. Это позволяет избежать дополнительных вычислений. Достаточно задействовать расчет стандартного биквадрата.

Напомним, что провода в том месте, где они пересекаются, требуют изоляции друг от друга.

Необходимые материалы и инструменты

Телевизионная антенна Харченко для DVB T2 своими руками достаточно экономна. Для того чтобы собрать конструкцию, потребуются такие детали как:

  • Проволока;
  • Коаксиальный кабель;
  • Деревянная рейка.

Что касается инструментов: плоскогубцы, молоток, острый нож. В случае, если антенное устройство вы планируете прикрепить к стене или другой поверхности, вероятней всего потребуется дрель для крепления.

Расчет антенны

Перед тем как приступать к созданию конструкции, потребуется провести расчет антенны Харченко. Это позволит с максимальной точностью собрать эффективное устройство. Размеры зигзагообразной антенны DVB T2 отыгрывают весомую роль в увеличении приема сигнала.

Поскольку технологии шагнули вперед, теперь отсутствует необходимость листать справочники, отыскивать формулы для вычисления габаритов. А тем более проводить сложные математические вычисления для того, чтобы правильно разработать эскиз или же будущий чертеж.

Достаточно открыть онлайн-калькулятор для расчета антенны Харченко. Выбираем номер канала для двух мультиплексов. Чтобы узнать эту информацию, откройте интерактивную карту цифрового ТВ, найдите ближайшую к вам телевышку и кликните на неё.

После этого получаете информацию: о необходимой длине медного провода, его сторонах, диаметре.

Сборка антенны Харченко для цифрового ТВ

Пошаговая инструкция, которая позволит оперативно собрать своими руками антенну Харченко для цифрового телевидения:

  1. Определите поляризацию и частоту волны. Устройство должно быть линейным.
  2. Биквадратный тип антенного устройства в виде зигзага изготовляется из меди. Все элементы расположены на углах, одним из них они соприкасаются. Для поляризации горизонтального типа восьмерка должна стоять стоймя. Если делать вертикальную поляризацию, то конструкция ложится на бок.

  1. Сторона квадрата рассчитывается по специальной формуле – длина волны, которая поделена на четыре.
  2. Представьте конструкцию, она должна быть овальной формы, при этом стянута по центру поперек большей стороны. Бока не соприкасаются, но находятся в непосредственной близости друг к другу.
  3. Антенный кабель подводим к точкам сближения с обеих сторон. Потребуется заблокировать одно направление диаграммы, для этого монтируется плодный экран, изготовленный из меди, он будет находиться на удалении 0,175 от длины рабочей волны. Его следует насадить на оплетку кабеля.

Что касается рефлектора, то ранее он изготовлялся из текстолитовых плат, которые покрывались медью. Сегодня эту комплектующую производят из металлических пластин. Именно по такому принципу и делается конструкция для приема цифрового телевидения. Ничего сложного. Все необходимое есть под рукой.

Тестирование антенны

Устройство создано, самое время проверить эффективность проделанной работы. Чтобы протестировать качество приема волнового канала, необходимо подключить антенну к ресиверу. Включите телевизор и приемник.

Откройте главное меню приставки, выберите автоматический поиск каналов. В среднем этот процесс займет всего лишь несколько минут. Найти каналы можно и вручную, но для этого придется вводить их частоту. Чтобы протестировать конструкцию Харченко для телевизора, достаточно просто оценить качество трансляции. Если каналы показывают хорошо, значит, работа выполнена правильно.

Как быть, если видны помехи? Поворачивайте телеантенну и следите за тем, улучшается ли качество картинки. Когда оптимальное расположение будет определено, просто зафиксируйте устройство. Естественно, что оно должно быть направлено в сторону ТВ вышки.

Антенна Харченко для дальнего приёма DVB-T2


Приветствую всех неравнодушных к техническому, и не только, рукоделию.

Хочу представить вашему вниманию вариант антенны для дальнего приёма цифрового вещания. Ничего принципиально нового в моём изделии конечно нет, но возможно кому-то пригодится идея совмещения усилителя с антенной . Антенна Харченко привлекает прежде всего своей простой в изготовлении, хорошей повторяемостью, достаточной широкополосностью, приличным коэффициентом усиления (заявлено до 9дб с рефлектором, а измерять мне всё равно нечем) при малых габаритах. На мой взгляд она работает лучше знакомой всем «сушилки».

Итак, о причинах, побудивших желание создать сие произведение. У нас в городе конечно есть вышка, с которой идёт вещание первого мультиплекса «цифры» и обещают включить второй (вот уже два года), но я-то хочу здесь и сейчас, как и многие. В соседнем городе второй пакет уже давно включен, но у нас он на комнатную антенну конечно не принимается, да и на внешнюю без усилителя тоже. Была у меня такая антенна в саду, недавно соседу отдал в обмен на материал, поэтому появилась возможность показать как я её делаю.

При изготовлении не требуются остродефицитные материалы, даже если всё покупать выйдет дешевле заводской, не говоря уже о супер разрекламированных с обещанием приёма 80(?) каналов (есть такие, сам про этот развод читал) .

Материалы:
1. Отрезок кабеля 4х16мм² — 1,5м.
2. Отрезок провода СИП – 1.5-2м.
3. Листовой алюминий толщиной 1-1.5мм. 60х200мм. (я вырезал из старой кастрюли)
4. Антенный усилитель от «сушилки».
5. Хомуты для крепления антенны к мачте.
6. Герметик силиконовый
7. Ну и конечно кабель и штекер.
8. Маленькая распаячная коробка.
9. Винты М5 (потайная головка) с гайками и шайбами- 2шт.

Инструменты:
1. Ножовка по металлу
2. Ножницы по металлу
3. Дрель (я пользовался ручной)
4. Свёрла 1.5 и 5мм.
5. Напильник личнёвый или плоский надфиль.

Первым делом рассчитываем нашу антенну. Особо не заморачиваясь я взял данные об интересующих меня частотах из Страница . В моём городе это 602 МГц (37 канал) первый пакет и 770 МГц (58 канал) обещанный второй. Меня же интересуют данные соседей -546 МГц (30 канал) первый и 498 МГц (24 канал) второй мультиплексы, вот на них и буду делать антенну. Полученные частоты, точнее среднюю частоту, подставил в онлайн калькулятор из Страница и получил требуемые размеры.

На следующем этапе готовим материал- раздеваем кабель


и СИП для получения голого провода.

Из старой кастрюли добываем кусок листового алюминия.

Из жилы кабеля 16мм² (ø5,1мм) пассатижами выгибаем «восьмёрку» антенны.

Место соединения «восьмёрки» делаем внахлёст, стачивая половину диаметра напильником.

Места соединения сверлим ø1.5мм под заклёпки.

Приклёпываем к месту соединения кабеля полоски из алюминия шириной 7мм, длиной- 50 (с запасом).

Выгибаем полосы таким образом, чтобы к ним можно было при помощи винтов пристыковать усилитель.

В полосах сверлим отверстия ø5мм для винтов крепления усилителя, грубо говоря по месту, используя сам усилитель как шаблон, выдерживая расстояние 10мм (или какое нужно по расчетам) между пластинами. Отверстия зенкуем до диаметра 7мм (диаметр потайной головки винта).

Следующий шаг я назвал бы издевательством над усилителем.

Усилитель в данной конструкции не роскошь, а средство протолкнуть слабый сигнал по кабелю, в котором он бы затух на первом метре, до ресивера.

Так как он по габаритам не влезал в распаячную коробку, а вставить его было надо, то края его и штатное крепление кабеля были просто варварским способом- ножницами по металлу – обрезаны до нужных размеров, а в центре платы просверлено отверстие под крепёжный саморез. Жизненно важные органы усилителя при этой экзекуции не пострадали.


Рефлектор антенны сделан так же согласно онлайн расчётам. Рамки согнуты из той же жилы кабеля, что и антенна. Большая рамка выгнута по расчётным размерам рефлектора, а малая предназначена для крепления антенны к мачте, кронштейнов (металлических изоляторов) полотна антенны ну и попутно для увеличения жесткости решетки.

Рамки соединяем между собой полоской алюминия с последующей опрессовкой пассатижами.

Получаем вот такую конструкцию:

Решетку делается из одиночных жил СИПа, поочерёдно оборачивая вокруг длинных сторон рамок с шагом 10мм.

Для того, чтобы выдержать шаг решетки и размер (чтобы стянуть бока рефлектора в «песочные часы») рекомендую изготовить шаблон из 10мм рейки, пропилив в ней вырезы для рамок по размерам. У меня каким-то чудом сохранился старый шаблон (два года служил подкладкой под ножку комода), по этому не показываю как его сделать, и так понятно.

В результате рефлектор имеет вот такой вид:


Напоминающий решетку холодильника.
Вообще конечно можно обойтись и без рефлектора, но в моём случае нужно было не столько увеличить сигнал дальней станции, сколько ослабить сигнал ближней, хотя лишнее усиление (на мой взгляд некорректное выражение для антенны, правильнее коэффициент направленного действия) не помешает.

Соединение антенны с рефлектором сделано на кронштейнах («металлических изоляторах») из алюминия.


Все неразъёмные соединения выполнены на заклёпках, сделанных из одиночной жилы СИПа.

Кабель снижения, при наличии отсутствия (всё лишнее уже отрезано и отпаяно) штатного крепления просто припаиваем к плате усилителя.


Далее, прячем усилитель в распаячную коробку и, в связи с суровыми метеоусловиями эксплуатации, промазываем все стыки и отверстия силиконовым герметиком.

Приклёпываем полотно антенны через кронштейны к рефлектору, и получаем законченное изделие:

Установку и настройку по азимуту показывать не имеет смысла, покажу результат своих телодвижений в меню настроек ресивера:
Прежде всего нужно включить питание антенны, благо у ресивера такая функция есть.

В меню настроек заходим в ручной поиск каналов, устанавливаем нужный нам канал и по нижней шкале (качество сигнала) настраиваем антенну по азимуту. Напомню, мне нужны 24-й и 30-й каналы.


Ну и сам Бог велел проверить сигнал нашей вышки:

Вот теперь включаем на ресивере автопоиск, и смотрим какие программы он нам изловит:
Сначала он поймал мне второй мультиплекс дальней вышки, это именно то, из-за чего всё было затеяно.

Следующие два пакета практически одинаковые, отличаются только новостными программами разных областей.

В результате имеем 30 каналов , 10 из которых повторяются.

Да, забыл указать расстояния до передатчиков. Если верить сведениям из интерактивной карты ЦЭТВ, то до дальнего по прямой 21 км., а до нашего всего 4км. Угол места между ними 74°.

Примечание: При изготовлении антенны ни один усилитель серьёзно не пострадал.

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Z- антенна дециметровых волн.

Z — АНТЕННА ДЕЦИМЕТРОВЫХ ВОЛН

В статье Антенна дециметровых волн доказывается бесплодность попыток увеличить коэффициент усиления антенной решетки без учета согласования ее элементов с фидером. Ниже рассматривается практическая конструкция z — образной антенны с учетом теоретической части вышеупомянутой статьи.

Трудности, связанные с согласованием элементов антенны с фидером, преодолевают либо применением специальных согласующих устройств, либо выбором специальных типов антенн. Например, в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн применяют, как правило, так называемые апертурные антенны, т. е. рупорные или параболические. Особенность таких антенн заключена в том, что они имеют простой, “небольших” размеров облучатель, и “большой”, сравнительно сложный рефлектор. “Большой” рефлектор и обусловливает направленные свойства антенны, определяет ее КНД.

Выполнить в любительских условиях антенны апертурного типа на диапазон ДЦВ не представляется возможным, так как они громоздки и сложны. Но некоторое подобие апертурной антенны сконструировать можно, положив в основу облучатель в виде известной зигзагообразной антенны (з-антенны). Полотно такой антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис. 1).

Рис.1 Полотно z — антенны.

Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены относительно друг друга, 3-антенна имеет одну пару точек питания (а—б), к которой непосредственно подключают фидер. Благодаря такой конструкции антенны ее проводники возбуждаются так (частный случай направления токов на проводниках антенны на рис. 1 показан стрелками), что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. В точках П—П проводники полотна антенны замкнуты между собой и здесь всегда имеется пучность тока. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора электрического поля Е на рис. 1 показана стрелками.

Диаграммы направленности з-антенны удовлетворяют диапазону частот с перекрытием fмакс / fмин 2…~2,5. Ее КНД мало зависит от изменения угла a , так как с увеличением его уменьшение направленности антенны в плоскости Н компенсируется увеличением направленности в плоскости Е, и наоборот.

Характеристика направленности з-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены проводники ее полотна.

В связи с тем, что в точках П—П нет разрыва проводников полотна антенны, то здесь имеются точки нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это обстоятельство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем. Кабель прокладывают через точку нулевого потенциала П и по двум проводникам полотна антенны подводят к точкам ее питания (рис. 2). Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны, а центральный проводник — с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно кабель подвязать к проводам полотна антенны в точке П, не нарушая его полихлораиниловой оболочки.

Рис.2 Точки питания z-антенны.

Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.

Кривая 1, показанная на рис. 3, характеризует зависимость КБВ от отношения l/l в 75-омном фидере для з-антенны, приведенной на рис. 2, а кривая 2 — аналогичную зависимость для значений ее КНД. С увеличением отношения l/l КНД з-антенны вначале растет, а достигнув некоторого максимума — уменьшается. Начальный рост КНД объясняется увеличением (в длинах волн) размеров полотна з-антенны, а спад — расфазировкой ее элементов после прохождения оптимального соотношения l/l .

Рис. 3 График зависимостей для z-антенны и фидера

Пользуясь графиками рис. 3, можно построить з-антенну, имеющую максимально возможный КНД для данного типа полотна антенны. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля — трубки, пластины, уголки и т. п.

Рабочий диапазон з-антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера l путем образования дополнительной распределенной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные в длинах максимальной волны рабочего диапазона, уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников з-антенны, например, дополнительными проводниками (рис. 4), которые и создают дополнительную распределенную емкость.

Рис. 4. Способ образования дополнительной распределенной емкости проводников полотна антенны.

Диаграммы направленности такой антенны в плоскости Е аналогичны диаграммам симметричного вибратора. В плоскости Н диаграммы направленности с увеличением частоты претерпевают значительные изменения. Так, в начале рабочего диапазона частот они лишь слегка сжаты под углами, близкими к 90°, а в конце рабочего диапазона поле практически отсутствует в секторе углов ±40…140°.

Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран-рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны. Фаза отраженного поля зависит от формы и размеров экрана, а также от расстояния S между ним и полотном антенны.

Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору поля Е.

Длина проводников зависит от максимальной длины волны l макс рабочего диапазона и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины l макс. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.

По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3…5 мм не превышали 0,05…0,1l мин — минимальной волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Если они расположены в плоскости самого рефлектора или за ним, то их влиянием на работу рефлектора можно пренебречь.

Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.

Рис.5 Конструкция z-антенны с рефлектором

Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис. 5. Ее активное полотно состоит из плоских проводников — планок, а рефлектор — из трубок. Но она может быть полностью металлической. В местах соединений элементов антенны должен быть надежный электрический контакт.

На значение КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки dпл (или радиус провода) активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана. Максимум КБВ будет при l/l макс и почти не зависит от ширины планки. Для оптимального согласования с фидером в широком диапазоне частот полотно з-антенны следует располагать от экрана на расстоянии S >= 0,18l макс 4. С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства з-антенны не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а с точки зрения согласования — увеличивать.

Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П—П (рис. 4 и 7) стойки могут быть как металлическими, так и диэлектрическими, а в точках У—У— обязательно диэлектрическими.

В ряде практических случаев приема сигналов по 21—39 каналам телевидения имеющегося коэффициента усиления (КУ) з-антенны о плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ, как уже говорилось, можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном. Есть, однако, другой путь увеличения КУ — усложнение формы рефлектора з-антенны. Приводим пример, каким должен быть рефлектор з-антенны, чтобы ее КУ соответствовал значению КУ антенной синфазной решетки, построенной из четырех з-антенн. Этот путь наиболее простой и доступный в любительской практике, чем построение антенной решетки.

На рисунках антенны размеры всех ее элементов указаны применительно к приему телепрограмм по 21—39 каналам.

Активное полотно антенны, показанной на рис. 4, выполнено из плоских металлических пластин толщиной 1…2 мм, наложенных друг на друга “внахлест” и скрепленных винтами с гайками, В точках соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Конструктивно активное полотно антенны имеет осевую симметрию, что позволяет прочно закрепить его на плоском экране. Для этого используют стойки-опоры, располагая их в вершинах П—П и У—У квадрата, образуемого пластинами полотна антенны. Точки П—П имеют “нулевой” потенциал по отношению к “земле”, поэтому стойки в этих точках могут быть из любого материала, в том числе металлическими. Точки У—У имеют некоторый потенциал по отношению к “земле”, поэтому стойки в этих точках должны быть только из диэлектрика (например, из оргстекла). Кабель (фидер) к точкам а—б питания прокладывают по металлической опоре к одной (нижней) точке П и далее по сторонам полотна антенны (см. рис. 4). Особое внимание следует обратить на ориентацию вектора Е, характеризующего поляризационные свойства антенны. Направление вектора Е совпадает с направлением, соединяющим «точки а—б питания антенны. Зазор между точками а—б должен быть около 15 мм без зазубрин и прочих следов небрежной обработки пластин.

Основой плоского экрана-рефлектора служит металлическая -крестовина, на которой, как на каркасе, размещают активное полотно антенны и проводники экрана. За крестовину антенну в сборе надежно прикрепляют к мачте с таким расчетом, чтобы поднятая она была выше местных мешающих предметов (рис. 6).

Рис. 6 Правильная ориентировка на телецентр.

При изготовлении рефлектора типа “усеченный рупор” все стороны плоского рефлектора удлиняют створками и загибают их так, чтобы образовать фигуру по типу “полуразвалившейся” коробки, у которой дно — плоский экран, а стенки — створки. На рис. 7 такой объемный рефлектор показан в трех проекциях со всеми размерами. Сделать его можно из металлических трубок, пластин, проката различного профиля. В точках пересечения металлические стержни должны быть сварены или спаяны. На том же рис. 7 показано и место размещения активного полотна антенны с точками П—П, У—У. Полотно удалено от плоского рефлектора — доныщка усеченного рупора — на 128 мм. Стрелка символизирует ориентацию вектора Е. Почти все проекции стержней рефлектора на фронтальную плоскость параллельны вектору Е. Исключением являются лишь часть силовых стержней, образующих каркас рефлектора. Если рефлектор выполнен из трубок, диаметр трубок силовых стержней может быть 12…14 мм, а остальных — 4…5 мм.

Рис. 7 Конструкция з-антенны с объемным рефлектором.

КНД антенны с рефлектором типа “усеченный рупор” при заданных размерах соизмерим с КНД объемного ромба (1) и изменяется до диапазону частот в пределах 40…65. Это означает, что на верхних частотах рабочего диапазона антенны половина угла раскрыва ее диаграммы направленности составляет около 17°.

Форма диаграммы направленности антенны, показанной на рис. 7, примерно одинакова для обеих плоскостей поляризации. При установке антенны на местности ее ориентируют на телецентр. Конструкция антенны осесимметрична по отношению к направлению на телецентр что может, стать источником поляризационной ошибки при ее установке на мачту. Здесь надо учитывать, какую поляризацию имеют сигналы, приходящие от телецентра. При их горизонтальной поляризации точки питания а—б антенны должны быть расположены в горизонтальной плоскости, а при вертикальной поляризации — в вертикальной плоскости.

Литература
1. Харченко К., Канаев К. Объемная ромбическая антенна — Радио, 1979, № 11, с. 35—36.

К. Харченко, ВРЛ 94.

Антенна Харченко для цифрового ТВ своими руками: расчет и сборка

Цифровое телевидение набирает популярность в России и постепенно вытесняет аналоговое вещание. Большую распространенность имеет цифровое эфирное телевидение (ЦЭТВ), т.к. для него нужно минимум вложений. В больших городах с организацией нет проблем. В отдаленной местности возникают проблемы из-за удаленности от ретранслятора, а установка спутникового телевидения не всегда доступна из-за высокой стоимости. Выручить может покупка усилителя для антенны, но он стоит хороших денег и при сильной удаленности от вышки прием хорошего сигнала невозможен при пасмурной погоде.

Выгодной альтернативой служит антенна Харченко, которая используется в качестве приемника с усилителем одновременно. Она является универсальной и одинаково подходит для цифрового телевидения или интернета. В статье будет рассмотрено, как сделать антенну Харченко своими руками и настроить.

Назначение и устройство антенны Харченко

Такой приемник универсален и одинаково эффективен для вещания и интернета. Но если для последнего качество влияет лишь на скорость приема и передачи данных, то для цифрового ТВ важна точность, т.к. от этого зависит качество изображения.

Внешне это зигзагообразная антенна с рефлектором — сплошным или решетчатым экраном (рамкой) из токопроводящего материала. Для ее сборки своими руками требуется соблюдать геометрические характеристики и выбирать конкретный материал.

Изначально она была создана для приема интернета, для которого конечные параметры были лишь вопросом скорости. С появлением цифрового телевидения ряд телемастеров ссылается на ее неэффективность. Однако это ошибка, выраженная скептическим отношением к характеристикам.

Антенна Харченко для приема DVB-T2

Сегодня существует несколько модифицированных версий антенны для цифрового ТВ, которые представлены приемником круглой, треугольной, «бабочка» и др. форм. Но самой стабильной и качественной остается именно биквадратный (двойной квадрат) вариант, сборка которого и будет рассматриваться.

Расчет и изготовление зигзагообразной антенны Харченко своими руками для приема сигнала DVB T2 цифрового ТВ

Расчет

Перед изготовлением требуется рассмотреть исходные характеристики и провести расчет антенны Харченко. Чертежи и ее схема составляются на основе единственной величиной — частотой, на которой идет сигнал. Она измеряется в Герцах (Гц) и обозначается буквой F. Она напрямую влияет на длину электромагнитного излучения (ƛ), которая вычисляется формулой 300/F.

В качестве примера берется частота вещания первого и второго мультиплексов в Москве — 546 и 498 МГц (мегагерц). Следовательно, нужна двухдиапазонная антенна.

Подставляя оба значения в формулу, находится длина волны излучения сигнала:
  • ƛ1 = 300/546 = 0.55 м = 550 мм;
  • ƛ2 = 300/498 = 0.60 м = 600 мм.

В итоге получается длина волн 5.5 и 6.0 дм, для их приема нужны антенны диапазона ДМВ, которые называются дециметровыми. Теперь легко вычислить ширину волны в поперечнике, которой она проецируется на приемник. Она равна ½ длины и составляет 275 и 300 мм для первого и второго мультиплексов.

Для качественного приема цифрового сигнала размер каждого ребра биквадрата должен в точности соответствовать половине проецируемой ширины волны в поперечнике (или ее полудлины). В качестве материала может служить алюминиевая жила или медная трубка. Идеальным вариантом будет медная проволока 3 — 5 мм. У нее устойчивая геометрия и она хорошо гнется.

Сборка

Приемник изготовляется из двух независимых заготовок. Каждая из них будет представлять форму правильного ромб со сторонами 137.5 и 150 мм. Т.к. у данной фигуры все стороны равны, на разрыве будут короткие стороны. Для упрощения процесса нужно отрезать провод длиной 2х137.5 + 2х150 = 575 мм и от краев отмерить 150 мм, а также поставить отметку посередине. Отмеченные точки — это места изгиба. В итоге должно получиться два одинаковых ромба со смежными укороченными сторонами на разрыве.

Расчет и изготовление зигзагообразной антенны Харченко своими руками для приема сигнала DVB T2 цифрового ТВ

На следующем этапе изготовления антенны для цифрового ТВ своими руками нужно соединить обе ромбовидные заготовки в единую конструкцию. Для этого их нужно расположить разрывами друг к другу и сварить симметричные концы. Если нет сварочного аппарата, можно использовать холодную пайку или надежный крепеж. В последнем случае заготовки должны быть соединены токопроводящим элементом!

Расчет и изготовление зигзагообразной антенны Харченко своими руками для приема сигнала DVB T2 цифрового ТВ

Важно! У готовой самодельной конструкции должна быть ровная плоскость. Чтобы ее соблюсти рекомендуется перед спайкой или креплением зафиксировать заготовки.

Рефлектор

Расчет и изготовление зигзагообразной антенны Харченко своими руками для приема сигнала DVB T2 цифрового ТВ

Приемник готов и осталось выбрать рефлектор. В качестве него может служить любая металлическая пластина или фазированная решетка (например, медный экран).

Его нужно выбирать с соблюдением двух условий:
  • расстояние между рефлектором и приемником составляет ƛmax/7;
  • площадь активной (токопроводящей) поверхности рефлектора на 20% больше площади биквадрата антенны;
  • приемник должен «лежать» внутри плоскости рефлектора.

Сначала нужно вычислить площадь приемника, который включает два «квадрата», следовательно, она составит 2х(150х150) мм = 45 000 мм2. Для удобства подбора рефлектора лучше перевести значение в сантиметры — 45 000/100 = 450 см2. В итоге, площадь рефлектора должна быть более 450х1.2 = 540 см2. В качестве примера им может стать лист 20х27 см.

Важно! Учитывая, что из за «разрывов» фактическая площадь биквадрата меньше расчетной, в качестве исходной берется именно последняя. Во-первых, фактическую поверхность рассчитать невозможно. А во-вторых, такой подход гарантирует, что площадь рефлектора всегда будет >120% площади приемника.

Теперь нужно рассчитать расстояние между рефлектором и приемником — L = ƛmax/7 = 600/7 = 85.714 мм = 8.5714 см. В качестве практического берется округленное значение. Важно, чтобы между результатом и выбранным значением погрешность не превышала толщину проводника. При использовании провода диаметром 3 мм между приемником и рефлектором в данном случае расстояние может составлять 8.3 —8.8 см.

Подключение

К готовой антенне Харченко для цифрового ТВ припаивается один конец кабеля с сопротивлением 50 — 75 Ом, а к другому — штекер. Как подключить кабель к антенне? Это вопрос надежности — лучше к верхнему основанию, а нижнее использовать в качестве крепежа.

Улучшение скорости интернет-соединения антенной Харченко

Сегодня цифровое телевидение идет рука об руку с интернет технологиями. Среди любителей телевидения есть зрители, предпочитающие просмотр с монитора компьютера через интернет. Но для этого требуется высокая скорость, т.к. в интернет-вещании цифровой сигнал не кодируется и информация передается в большом объеме.

Эта проблема актуальна лишь для владельцев 3G-модемов, которые и будут рассматриваться:
  • У владельцев 4G-модемов при крайне слабом соединении обмен информации со скоростью 5+ Мб/сек, что лишь заставит дольше ждать загрузку игры или фильма.
  • Техническая скорость 3G-модемов (3-6 Мб/сек) является пограничной для использования современных интернет функций. При слабом принимаемом сигнале скорость в 3G-сети не более 1 Мб/сек, при которой уже невозможно смотреть прямую трансляцию в Full-HD качестве или находиться в онлайн-играх с хорошей графикой.

Антенну Харченко своими руками поможет увеличить скорость соединения при большой удаленности компьютера от телевизионной вышки и решить проблему описанных выше неудобств. Для модема не требуется основательно соблюдать точность при ее сборке и погрешность лишь незначительно ухудшит скорость.

Расчет

3g-модемы работают на частоте 1.9 — 2.1 ГГц, с учетом которых и потребуется изготовить универсальный приемник. Принцип вычисления сторон биквадратов тот же, что и для просмотра цифрового телевидения, вместо частот мультиплексов выступают минимальное и максимальное значение частотного диапазона.

В котором работают модемы:
  • ƛmin = 300/2100 = 0.143 м = 143 мм;
  • ƛmax = 300/1900 = 0.158 м = 158 мм.

Выше сообщалось, что длина стороны биквадрата (зигзага) составляет половину от проецируемой на приемник ширины волны в поперечнике, или ¼ ее длины.

В результате получается:
  • 143/4 = 35.75 мм для сторон, укороченных разрывом;
  • 158/4 = 39.5 мм для двух других сторон.

Сборка

Собирается приемник по той же схеме, рассчитанной для цифрового ТВ. На случай отсутствия паяльного инструмента можно использовать крепеж. Концы обеих заготовок соединяются токопроводящим элементом. Конструкция для работы 3G-модема готова.

Осталось изготовить рефлектор, для которого действуют те же правила, что и при изготовлении антенны, улавливающей DVB-T2 сигнал. Расстояние между рефлектором и приемником составит L = 158/7 = 22.57 мм или 2.5 см. Учитывая малое расстояние, не следует уповать на допустимую погрешность, создаваемую толщиной проводника. Рекомендуется именно такое расстояние между ним и рефлектором. К готовой антенне припаивается кабель сопротивлением 50 — 65 Ом в любой точке приемника.

Подключение

За редким исключением, в 3G-модемах отсутствует разъем и к ним невозможно использовать внешние антенны. Если он есть — к кабелю подключается штекер и все готово. При его отсутствии нужно разобрать модем. К одному из контактов, соединенных с USB-входом, припаивается жила кабеля, а провод от рефлектора — к массе (внешней стороне входа).

Тестирование антенны Харченко

Когда антенна Харченко собрана, перед крепежом и установкой нужно ее проверить. Для проверки приема цифрового ТВ на телевизоре или ресивере запускается автонастройка каналов. Если нет времени на полный поиск или уже присутствуют настроенные каналы, можно сделать проще — выбрать два канала и на каждом установить частоту любого канала разных мультиплексов (в каждом пакете все телеканалы вещают в одном частотном диапазоне).

В результате будет получено качественное изображение или полное отсутствие. В отличие от аналогового вещания, у цифры не бывает показа с помехами, и программа работает качественно или отсутствует.

С модемом ситуация сложнее. Во-первых, результат приема сигнала характеризуется динамически, т.е. он не только присутствует/отсутствует, но и принимается с конкретной эффективностью, которая определяет скорость интернет-соединения.

Этому способствует 3 фактора:
  • вышка каждого оператора находится на разной удаленности и направленности;
  • работа ретрансляторов (они отправляют сигнал на пограничных, но разных(!) частотах).

Если прием/передача данных достигает 3 Мб/сек — зигзагообразная антенна справляется со своей задачей. Когда она немного ниже достаточно изменить ее направление. Данная антенна может использоваться и для смартфонов, когда мобильная связь неработает по причине слабого сигнала.

Выводы

Антенна Харченко — практичное и универсальное устройство для приема слабого сигнала. Она легко собирается своими руками, полностью заменяет заводскую антенну и усилитель. Но самое главное — с ней легко ловить простые каналы, она одинаково эффективно усиливает сигнал цифрового телевидения и интернет соединение.

 

Расчет и изготовление зигзагообразной антенны Харченко своими руками для приема сигнала DVB T2 цифрового ТВ Загрузка…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *