Польская антенна для цифрового телевидения
С началом бурного развития сети телевещания в начале 90-х получили широкое распространение так называемые польские антенны. Дешевизна и доступность таких антенн способствовало их широкому распространению. Однако со стороны профессионалов и квалифицированных радиолюбителей эта антенна подверглась широкой критике. Сушилка, решетка, задняя стенка холодильника. Каких только эпитетов не удостоилась эта антенна. Сейчас мы живем в эпоху повсеместного распространения цифрового телевидения. Возникает вопрос, — можно ли использовать такую откровенно «недоантенну» для нашей понтовой цифровой плазмы. Или нужно искать какую то особую, такую же понтовую «цифровую» антенну? Давайте ответим на этот вопрос путем исследования цифровой модели нашей полячки…
Прежде всего, сразу же отметим основные недостатки этой антенны, которые привели к такой низкой репутации полячки в этих ваших интернетах.
- Попытка совместить несовмещаемое и впихнуть невпихуемое. Имееются ввиду длинные усы для приема ТВ в метровом диапазоне. Поскольку цифровое вещание ведется исключительно в диапазоне ДМВ, мы можем смело укоротить эти усы до размеров остальных. В результате мы получаем антенную решетку из четырех антенн Бабочка или веерных вибраторов (Bowtie). Такой вибратор имеет электрическую длину близкую к длине волны, высокое входное сопротивление, в то же время, он — достаточно широкополосный.
- Набор директоров на пластмассовых направляющих имеет только декоративные функции. Поэтому их можно смело выбрасывать в утиль.
- Пластинчатый усилитель, идущий в комплекте с антенной, склонен к самовозбуждению. Отсутствует защита от перенапряжения по входу, в результате усилитель часто выходит из строя при первой же грозе. Склонность к самовозбуждению приводит не только к помехам на своем телевизоре, но и на телевизорах ближайших соседей. Отсутствие экранирования и фильтров на входе и выходе усилителя приводит к тому, что он ловит все, включая помехи от систем зажигания автомобилей.
- Пластмассовые детали усилителя быстро разрушаются под воздействием солнечного ультрафиолета. Вибраторы крепятся к собирающей линии посредством той же пластмассы. Со временем место контакта ухудшается при ухудшении свойств пластмассовых креплений и окисляется. В результате часть «усов» самопроизвольно отключается.
Стек из четырех «бабочек» довольно популярен у наших заокеанских партнеров по изготовлению самодельных антенн, едва ли не популярнее антенны Ховермана. Правда им приходится искать толстую проволоку и прикручивать ее на коленке к деревянной дощечке. Но все же они счастливы и добиваются неплохих результатов. Нам же с вами, уважаемый аноним, остается им только посочувствовать, ведь у нас есть уже готовая недорогая Полячка. Не так ли? Остается только убедиться, что антенна имеет приемлемые электрические параметры. Для этого воспользуемся моделью польской антенны для программы 4NEC2, которую можно скачать с нашего сайта.
Что же мы видим? Мы видим, что характеристики антенны довольно посредственные, хотя в верхней части диапазона ДМВ их и можно назвать вполне удовлетворительными. Как показывает опыт заокеанских партнеров, по этой схеме можно изготовить вполне приличную антенну, только несколько большую по размерам относительно нашей полячки, но в данном случае по всей видимости в поиске компромисса между дешевизной антенны и оптимальными характеристиками чаша весов склонилась в сторону дешевизны. КСВ>2 в пределах половины диапазона ДМВ. Коэффициент усиления во всем дециметровом диапазоне 10-14 dBi за исключением начального участка, где наблюдается провал. Если учесть потери на рассогласование из-за высокого КСВ, то усиление антенны можно смело уменьшить на 2-3 дБ в начале диапазона ДМВ. Высокий КСВ в аналоговом телевидении приводит к ухудшению качества картинки и появлению шумов и артефактов на изображении. Цифровое телевидение имеет свои особенности, поэтому высокий КСВ может привести просто к невозможности принять определенный мультиплекс, хотя второй, на другой частоте, при этом будет работать.
Диаграмма направленности секторальна, более сужена в горизонтальной плоскости. Выглядит вполне прилично, т.е. антенна обладает неплохими направленными свойствами. Из недостатков следует отметить довольно большой уровень заднего и боковых лепестков.
Выполнив анализ нашей полячки, мы приходим к выводу, что это не мы должны сочувствовать нашим заокеанским партнерам, а они нам. Ведь наша польская антенна имеет не высокие характеристики. Конечно же она будет работать, ведь и гвоздь может быть антенной. Но! Никто вам не сможет гарантировать прием всех ваших мультиплексов. Причин этому несколько. Импеданс антенны меняется в очень широких пределах с высокой реактивной составляющей на определенных частотах.
- Укоротить верхние длинные усы до размеров остальных;
- Выбросить пластмассовые вставки с «директорами»;
- Разобрать места крепления усов к собирающей линии и зачистить контакты. Проделать то же самое в месте подключения усилителя;
- Выровнять провода собирающей линии, соединяющей усы так, чтобы антенна выглядела максимально «симметрично». Выровнять таким же образом и сами усы;
- Отказаться от инжектора с блоком питания и запитать антенный усилитель непосредственно от телевизора или T2-приставки, включив подачу питания +5V в меню;
- Заменить старый усилитель на более современный. Экранированный, с подключением F-коннектором, с надписью на корпусе DVB-T2, с питанием от 5V. При этом надо проследить, чтобы собирающая линия не касалась экрана усилителя, при необходимости изолировать;
В заключении отметим, что есть и самодельные антенны, оптимизированные для цифрового телевидения (в том числе и с переделкой самой полячки), лучшие из которых мы будем представлять вашему вниманию, кроме того, модернизированная полячка с успехом работает в CDMA сетях передачи данных в диапазоне 800 МГц.
Ссылки по теме:
Польская антенна для CDMA — 3G-aerial
«Польская антенна», «решетка», «сушилка» — каких только эпитетов не удостоилась эта всем известная телевизионная антенна. У специалиста или радиолюбителя со стажем язык не повернется назвать ее антенной, в лучшем случае муляж, либо просто одно из ярких проявлений нового времени, под лозунгом «Ляпи! Чаво уж там…» Однако, мы живем в этом самом времени, антенну легко найти не только на радиорынке, но и на любом ближайшем, она все-таки «ловит», стоит не дорого и для экономии есть смысл попробовать приспособить ее для CDMA сети. И это легко можно сделать, получив из ненужной полячки довольно неплохую антенну для CDMA. Как? Смотрите «подробнее»…
Для этого есть возможность, поскольку частоты большинства CDMA операторов находятся в ДМВ диапазоне, близко к частотам телевизионного вещания, а антенна достаточно широкополосна. Усиление такой переделанной антенны около 12-14 dBi. Есть еще один аргумент в пользу этой антенны. Цветные металлы давно уже вынесены в пункты приема и материалы для изготовления самодельной антенны в глубинке очень трудно найти, а сушилка — вот она!
Итак, начнем подгонять «польскую антенну» под CDMA.
- Во первых. Использование усилителя SWA в такой антенне полностью исключается. У нас антенна для модема становится приемно-передающей, а усилитель работает только на прием.
Во вторых. Необходимо сохранить согласование антенны с фидером. Для этого вместо SWA-усилителя надо поставить согласующую плату. Ее можно приобрести на радиорынке (SWA0 планка, стоит около 0,5-0,75$). Умеющие и желающие могут сами ее сделать из вышедшего из строя старого усилителя. Можно вытравить плату самому, взяв за основу крепеж для фидера и трансформатор на ферритовом кольце от того же сгоревшего SWA.
- В третьих. Пластмассовые планки с директорами в этой антенне играют только декоративные функции и их смело можно выбросить в утиль. Вместо них можно поставить один директор. (Для CDMA800: расстояние от вибратора — 70 мм, длина директора — 155 мм). Однако, установка директора вовсе не обязательное условие.
- В четвертых. Длинные усы предназначены для приема метровых каналов. Нам это не нужно, поэтому их надо укоротить до размеров всех остальных усов.
- И наконец последнее. Мы будем принимать вертикально-поляризованную волну. Поэтому поворачиваем антенну на 90º (ложим ее). Для этого придется усовершенствовать крепеж антенны. Можно использовать крестообразную деталь с двумя дополнительными хомутами. Крепим антенну на мачте…
Такая переделанная антенна годится для CDMA800 (Intertelecom CDMA Украина). Многие радиолюбители скажут. «Зачем предлагать такую антенну для CDMA, когда известно, что она совершенно не годится для цифрового телевидения? Раз там не пригодна, значит и здесь. Частоты рядом же. Логично?» На первый взгляд логично, но чтобы убедиться в этом проведем анализ нашей переделанной полячки в симуляторе 4NEC2. По результатам видно, что простая логика не работает и антенна вполне пригодна.
Сэкономив на переделке польской антенны, вы должны отдавать себе отчет, что пластмассовые детали такой антенны под воздействием солнечного ультрафиолета буквально рассыпаются за пару лет. Покрасьте эти детали автомобильной нитрокраской из баллончика и они прослужат дольше. Можно покрасить и всю антенну. Теперь это сооружение действительно уже можно назвать антенной для CDMA…
Альтернатива «польской сетке» — Меандр — занимательная электроника
Авторы сконструировали предлагаемую в статье антенну взамен широко распространённой, но обладающей рядом недостатков телевизионной антенны, известной под названием “польская сетка”. По их мнению, предложенная антенна превосходит её как по электрическим параметрам, так и по технологичности изготовления и надёжности в работе.
В статье [1] была предложена эффективная телевизионная антенна горизонтальной поляризации, с повышенным коэффициентом усиления для работы на одном из каналов эфирного телевидения или в радиолюбительском диапазоне 430 МГц. Благодаря низкому КСВ в рабочем диапазоне частот не исключено её использование и в качестве передающей.
Полотно этой антенны представляет собой синфазную антенную систему из двух ромбовидных элементов, разнесённых в вертикальной плоскости. Половины ромбовидных элементов разомкнуты в вершинах, лежащих на вертикальной оси. В основе построения полотен из ромбовидных элементов автором реализовано техническое решение синфазно возбуждаемой комбинации последовательности отдельных вибраторов известной антенны Шире-Мезни ([2], рис. 4.2,г).
Прототипом знаменитой зигзагообразной антенны К. П. Харченко, многократно описанной на страницах журнала «Радио», послужила антенна [3]. Длина сторон ромбовидных элементов ее активного полотна равна 0,5λср . Элементы полотна антенны сделаны из провода диаметром 1,5…4,5 мм, расположены на расстоянии (0,1 …0,2) λср от сетчатого рефлектора, закреплены на изолирующей планке из оргстекла или стекло текстолита, которая резьбовыми шпильками прикреплена к рефлекторной сетке. Полотно антенны симметричное и имеет центральное питание.
В [3] подробно описана конструкция применённого для питания антенны симметричного двухпроводного согласующего устройства, в том числе в версии с использованием редкого ныне ленточного кабеля КАТВ с последующим подключением к пластинчатому антенному усилителю. В статье также изложен оригинальный способ настройки узла согласования антенны с двухпроводной линией питания с помощью замкнутого согласующего шлейфа.
Ранее была запатентована проволочная антенна с подобным полотном из разомкнутых ромбовидных элементов, разнесённых в вертикальной плоскости и подключённых к двухпроводной линии питания [4]. Отличительная особенность этой антенны — использование в качестве рефлектора аналогичного полотна, на несколько процентов увеличенного в размерах и размещённого на расстоянии 0,25λср за активным полотном. Перед активным полотном на расстоянии 0,25λср установлено в качестве директора такое же полотно, на несколько процентов уменьшенное в размерах.
Рассмотренные антенны действительно эффективны, функционально понятны и просты в реализации, но используются очень редко. Вероятнее всего, они не востребованы из-за низкой технологичности и недостаточной эксплуатационной надёжности. А в нынешнее время не малую роль играет и непритязательность многих потребителей к реальным характеристикам антенн, их склонность к приобретению наиболее дешёвых и модных изделий. Убедительным примером могут быть антенны типа «польской сетки», уверенно гипнотизирующие уже поколение приобретателей антенн для приёма телевизионных передач дециметрового диапазона с перспективой использования для приёма цифрового телевидения.
Преимущества у этих дешёвых, массовых и востребованных антенн всё-таки есть, и связаны они с удачным использованием четырёхэтажной фазированной антенной решётки с пассивным рефлектором при классической коммутации составляющих её антенн. Этажное расположение четырёхдиректорных антенн заметно сужает суммарную диаграмму направленности в вертикальной плоскости и повышает коэффициент усиления. Уширенный рефлектор с боковыми створками не только участвует в улучшении электрических характеристик, но и за счёт рёбер жёсткости повышает механическую надёжность всего устройства.
Однако недостатки, для многих потребителей становящиеся определяющими, настораживают и вызывают жёсткую критику. Ввиду низкой эффективности этой антенны на многих участках телевизионного диапазона частот её неотъемлемой частью служит антенный усилитель. Его вход не имеет никакой защиты от перегрузок, поэтому повредить такую антенну может любая непогода с грозой. Нелинейность усилителя часто приводит к интерференционным помехам при приёме телевизионных передач. Особенно, если в условиях отсутствия надёжной информации и разумных рекомендаций усилитель выбран из широкого ассортимента имеющихся случайным образом. Из-за разрушения пластиковых деталей антенны от ультрафиолетового облучения и ненадёжного крепежа случается и выпадение директорных структур, за счёт чего снижается коэффициент усиления антенны.
Однако потенциал поиска альтернативных «польской сетке” технических решений, не уступающих ей как по электрическим параметрам, так и по габаритам, но более простой и надёжной конструкции, далеко не исчерпан. Предлагаемая ниже широкополосная направленная зигзагообразная квазишунтовая антенна может стать вариантом антенны для приёма цифрового телевидения в дециметровом диапазоне волн [5].
Отличительная особенность этой антенны — её активное полотно симметрично перегнуто по линии, перпендикулярной к плоскости, проходящей через его общую диагональ, и расположено перед рефлектором с уклонами плоскостей верхних и нижних ромбов к центру. Уклоны образованы за счёт разности расстояния незамкнутых вершин ромбов в центре антенны от рефлектора, соизмеримого с 0,2 минимальной длины волны рабочего диапазона (λmin) и расстояния незамкнутых внешних вершин ромбов от рефлектора, соизмеримого с 0,2 максимальной длины волны этого диапазона (λmax).
Длина рёбер ромбов полотна равна 0,5 λср, как и у предложенной в [ 1 ] антенны, но они выполнены в виде набора проводников, которые расположены в плоскостях своих ромбических элементов. Проводники сведены в незамкнутых вершинах ромбов, а в удалённых от общей диагонали вершинах веерно разведены на расстояние около 0,1 λmax и замкнуты между собой перемычками. Средние части проводников, образующих рёбра, также соединены перемычками между собой, а проводниками-шунтами, лежащими в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси рефлектора, — с точками на этой оси.
Соединение точек питания антенны с коаксиальным кабелем снижения может быть выполнено через антенный усилитель (если телевизионный сигнал слишком слаб), но проще всего присоединить кабель непосредственно к антенне через типовой широкополосный балун 300/75 Ом.
Широкополосная направленная зигзагообразная квазишунтовая антенна эскизно показана на рис. 1. В отличие от других конструкций, здесь наглядно выделяются диапазонное устройство ромбических элементов за счёт уширения структур проводников сторон и изменение расстояния от активного полотна антенны до рефлектора по длине полотна.
Рис. 1
В низкочастотной части рабочего диапазона длина рёбер ромбов соизмерима с 0,25 λmax. Разомкнутые вершины ромбов зашунтированы соединёнными у рефлектора проводниками-опорами. Более короткие проводники-опоры, замкнутые у рефлектора, шунтируют точки питания А-А ромбических элементов и нормализуют входное сопротивление антенны. В этой части диапазона антенна работает подобно классической биквадратной рамочной антенне Харченко с повышенным входным сопротивлением.
В высокочастотной части рабочего диапазона антенна работает подобно классической укороченной ромбической антенне со сведением диаграмм направленностей поперечно расположенных ромбов за счёт угла между ними. В среднечастотной части рабочего диапазона с рёбрами ромбов длиной, соизмеримой с 0,5 λср, антенна работает в промежуточном между двумя описанными режиме с увеличенной апертурой. Шунты обеспечивают искусственные нулевые точки и гальваническое соединение активного элемента антенны с обычно хорошо заземлённым рефлектором, а также за счёт V-образной конфигурации участвуют в работе антенны с поляризацией, соответствующей поляризации активного полотна.
Активное полотно симметрично перегнуто и расположено перед рефлектором с уклонами к центру. Это обеспечивается за счёт изменения расстояния между ромбическим элементом и рефлектором от 0.2 λmin до 0,2 λmax, что создаёт зависимость положения рабочих зон активного полотна и рефлектора от рабочей частоты, а также обеспечивает сведение диаграмм направленностей половин активного полотна. Всё это в комплексе позволяет получить широкополосную антенну с двукратным перекрытием по частоте, и КСВ в этой полосе — не более 2. Обеспечивается однонаправленность приёма с большим отношением фронт/тыл. Конструкция антенны не требует применения изоляторов.
Работа широкополосной направленной зигзагообразной квазишунтовой антенны промоделирована с помощью программы ММАNА в диапазоне частот 475…825 МГц. На рис. 2 изображена расчётная диаграмма направленности антенны на частоте 650 МГц. В горизонтальной плоскости она имеет ширину 60°, в вертикальной плоскости — 34° (по уровню — 3 дБ).
Рис. 2
На рис. 3 изображена зависимость КСВ антенны от частоты при волновом сопротивлении снижения 300 Ом. Лишь на высокочастотном краю диапазона он немного превышает 2, что свидетельствует о хорошем согласовании.
Рис. 3
Синей линией на рис. 4 изображена расчётная зависимость коэффициента усиления антенны от частоты. Он изменяется в интервале 9,5…11,5 дБ с максимумом в районе центральной частоты рабочего диапазона. Красной линией изображена разность коэффициентов усиления при приёме сигналов с основного направления и из противоположного ему сектора шириной 120°. В большей части диапазона эта разность превышает 13 дБ.
Рис. 4
Описанная антенна для работы в диапазоне от 470 до 810 МГц была изготовлена на основе рефлектора «польской сетки”, уменьшенного по ширине до 36 см за счёт отрезания участков поперечных проводников его боковых створок от крайних до следующих вертикальных стоек. Для простоты изготовления рёбра ромбических элементов были выполнены из алюминиевых пластин толщиной 2 мм (рис. 5). Продольные «проводники» имеют ширину 4…6 мм, а перемычки между ними — 8…10 мм. Для изготовления полотна антенны требуется четыре идентичных полуромба с длиной рёбер 252 мм.
Рис. 5
Не исключено крепление ромбических элементов к согнутой в месте расположения точек питания планке из оргстекла или стеклотекстолита, прикреплённой резьбовыми шпильками к рефлекторной сетке. Но в этом случае необходимо дополнительно соединить средние части сторон ромбов с рефлектором расположенными перпендикулярно плоскости последнего проводниками-шунтами. Кроме того, необходимо обеспечить расстояние от точек питания полотна до рефлектора 60 мм, а от разомкнутых вершин ромбов до рефлектора — 140 мм.
Наиболее технологично, надежно и практично было бы закрепить активный элемент на самих проводниках-шунтах, выполненных в виде шпилек двух размеров с резьбой на концах. Расстояния от плоскости рефлектора до перемычек на сторонах ромбов должны быть равны соответственно 135 и 105 мм. Для крепления шпилек к рефлектору можно использовать алюминиевую трубу прямоугольного сечения от “польской сетки” или алюминиевый уголок.
Чтобы зафиксировать расчётное разведение полуромбов на 15 мм в разомкнутых вершинах, в этих местах между ними можно вставить диэлектрические распорки, закрепив их отрезками термоусаживаемой трубки подходящего диаметра.
Сведённые в центре верхний и нижний ромбы скрепляют между собой винтами М3 с гайками. При присоединении коаксиального кабеля снижения через балун они будут дополнительно зафиксированы за счёт штатного крепления к последнему.
Для сравнения на фотоснимке рис. 6 рядом изображены “польская сетка” и описанная антенна.
Рис. 6
Литература:
- Филичев Ю. Зигзагообразная активная антенна ДМВ с разомкнутыми элементами. — Радио, 2012, N5 3, с. 8—11.
- Ротхаммель К., Кришке А. Антенны т. 1. —М.: ЛАЙТ Лтд, 2000.
- Харченко К. Диапазонная антенна. — Патент SU № 138277от 01.01.1961.
- Сомов Д., Шаповалов Е. Проволочна; антенна. — Патент на изобретена №2189093 от 10.09.2002.
- Милкин В., Калитёнков Н., Лебедев В., Шульженко А., Боброва К. Широко полосная направленная зигзагообразна; квазишунтовая антенна. — Решение о выдаче патента от 21.01.2016 по заявке на изобрете ние № 2015108979 от 13.03.2015.
Автор: Н. КАЛИТЁНКОВ, В. ЛЕБЕДЕВ, В. МИЛКИН, А. ШУЛЬЖЕНКО, г. Мурманск
Источник: Радио №9/2016
Бренд: | noname |
Тип антенны: | Наружная |
Усиление сигнала: | С усилителем (опция) |
Коэффициент усиления (дБ): | 10…13 дБ |
Расстояние от телевышки: | Небольшое или среднее |
Частотный диапазон (МГц): | ДМВ (470…862 МГц / 21-69к.) |
Поддержка аналогового и цифрового DVB-T/T2: | Да |
Направленность антенны: | Широконаправленная |
Материал конструкции антенны: | Алюминий + пластик |
Тип товара: | Наружная антенна |
Обычные объявленияНайдено 22 объявлений Найдено 22 объявленийХотите продавать быстрее? Узнать как | |||||
| |||||
| |||||
| |||||
| |||||
| |||||
| |||||