| ||
| Copyright © Russian HamRadio |
| Today: Антенна Харченко
В пределах диапазона частот, на который рассчитана антенна, она обладает постоянными параметрами и практически не требует настройки. Она представляет собой синфазную антенную решетку из двух ромбовидных элементов, расположенных друг над другом и имеющих одну общую пару точек питания. Зигзагообразную антенну наиболее часто применяют в качестве широкополосной антенны для приема программ телевидения в диапазонах 1 — 5, 6 — 12 или 21 — 60 ДМВ канала. Так же её можно с успехом использовать для работы в любительских УКВ диапазонах
изготовив При кажущейся на первый взгляд громоздкости всей системы (Яги гораздо меньше и меньше требуют расхода матералов),эта система полностью перекрывает диапазон в 144-148 мгц (по факту полоса гораздо шире,примерно 12 мгц) с хорошим КСВ не превышающим 1.2-1.3 и имеет лучшию диаграмму излучения.Коэфициент усиления такой антенны порядка 8.5 DBd, что эквивалентно примерно 4el YAGI на 145 мгц. Система из двух таких антенн уже развивает порядка 15 DBd. Имеет более прижатый лепесток излучения, максимально адаптированный для проведения радиосвязей в УКВ диапазонах. Питание антенны кабелем 50 ом. Мной была изготовлена антенна и подручного материала в буквальном смыле. Имелось в наличии лист оцинкованной жести толщиной 0.8мм из которой я нарезал все полоски на элементы антенны, да пара деревянных реек. Крепление полос выполнено с помощью обычного клёпальника на 3-4 заклепки по углам. Ширина всех полос порядка 40мм, что обеспечило бОльшую широкополосность данной антенне. Полоски рефлектора прикручены к деревянной несущей (предварительно покрашенной) обычными шурупами.
Рефлектор имеет длинну 1050мм х 40мм для каждой полосы. Сторона рамки 510мм. Зазор между углами рамок в точке подключения кабеля — 40мм Расстояние между активным элементом и рефлектором — 300мм Весь конструктив виден и понятен по фотографиям.
Установить её в горизонтальную или вертикальную поляризацию. Ниже, показана таблица для частотных каналов ТВ
Антенна Харченко ON-LINE калькулятор, для расчета |
Зигзагообразные активные антенны ДМВ
Для приема телевизионных сигналов в диапазоне ДМВ, особенно в неблагоприятных условиях, необходимо использовать хорошие антенны с антенными усилителями, т. е. активные антенны. Об опыте постройки таких антенн и рассказывает автор публикуемой статьи.
В диапазоне ДМВ применение эффективных антенно-фидерных систем (АФС) для приема сигналов в сложных условиях не потеряло своей актуальности. Относительно малая длина λ этих волн позволяет создавать высокоэффективные антенны при сравнительно небольших размерах.
После длительных экспериментов с разными антеннами за основу была взята известная зигзагообразная антенна [1], показанная на рис. 1. Конструктивно в классическом виде полотно антенны состоит из двух одинаковых ромбовидных частей, повернутых одна относительно другой на 180°. Следовательно, такая антенна симметрична. Эта особенность допускает применение антенных усилителей (АУ) с симметричным входом и большим усилением, например, пластинчатых усилителей (ПАУ) SWA и др. [2, 3].
Усиление зигзагообразной антенны зависит от отношения l/λ, а ее входное сопротивление — от отношений l/d и l/λ. Максимальное усиление достигается при длине l = 0,375λ, но при этом оно сильно зависит от диаметра провода.
При l = 0,25λ усиление получается, конечно, меньше, но и зависимость от диаметра провода уменьшается.
При изменении угла α изменяются габариты полотна. Так, если α = 90°, то SH = 2√2l = 2,83l; SE = l√2= 1,41l, а если α = 120°, то SH = 2l; SE = 1,73l. Это необходимо учитывать при создании сложных АФС (об этом дальше). Основные размеры полотна антенны, например, для 29-го канала сведены в табл. 1. Следует также иметь в виду и то, что с уменьшением диаметра провода и увеличением периметра полотна усиление растет. Кроме того, при выборе более тонкого провода уменьшается парусность антенны.
Различные конструктивные исполнения антенны имеют разные входные сопротивления (табл. 1). Следовательно, необходимы и разные способы согласования симметричного входа полотна с симметричным входом АУ, имеющим входное сопротивление 300 Ом. Они показаны на рис. 2 [4].
При входном сопротивлении полотна 300 Ом АУ, конечно, можно подключить непосредственно к точкам а — а. Однако для увеличения усиления и направленного действия антенны полотно обычно используют вместе с рефлектором (о нем будет рассказано ниже). Поэтому АУ лучше установить за рефлектором, соединив с полотном симметричной линией с волновым сопротивлением 300 Ом так, как показано на рис. 2,а — для воздушной линии, на рис. 2,6 — для кабеля КАТВ или на рис. 2,в — для кабеля РК-150. В последнем случае оплетки двух отрезков кабеля спаивают одну с другой на концах.
Во всех случаях необходимо учитывать коэффициент укорочения линии К. Для воздушной линии из проводов (рис. 2,а) — К=0,975, для КАТВ (рис. 2,6) — К = 0,8, для кабеля РК-150 (рис. 2,в) — К = 0,75…0,86 в зависимости от типа кабеля.
Наиболее удобно (по мнению автора) использовать полотно с входным сопротивлением 75 Ом. В этом случае для согласования можно применить четвертьволновый согласующий трансформатор из линии с волновым сопротивлением 150 Ом так, как изображено на рис. 2, г. Он образован двумя отрезками кабеля РК-75 длиной 0,25λKn, где n — нечетное число. Коэффициент К равен 0,65789 для кабеля с полиэтиленовой изоляцией. Размеры трансформатора даны по спаянным на концах оплеткам.
Формула для расчета трансформатора известна:
Zтр = √Zвх · Zвых ,
поэтому и получается
Zтр = √75 · 300 = 150 Ом.
Разомкнутый согласующий шлейф, показанный на рис. 2,д, и четвертьволновый трансформатор (рис. 2,е) позволяют согласовать АУ и антенну с входным сопротивлением, равным менее 300 Ом. Для изготовления шлейфа используют графики в [4]. Ориентировочные коэффициенты для расчета шлейфа и параметры четвертьволнового трансформатора указаны в табл. 2. Основное требование для шлейфа — Zл = Zш = 300 Ом. Размеры шлейфа и соединительной линии связаны соотношением А = В + С.
На рис. 2,д представлен способ подключения полотна с Rвх = 100 Ом к АУ с Rвх = 300 Ом, причем В = 0,13λК, а С = 0,09λК. Для подключения используют симметричный кабель КАТВ (SLX-300) или воздушную линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Для второго случая отношение (D/d) = 6,11. При использовании провода диаметром 3,569 мм расстояние между осями проводов равно D = 21,8 мм. Для сохранения фиксированного расстояния между проводами вдоль линии размещают несколько поперечных распорок из высококачественных изоляционных материалов, не ухудшающих свойств при воздействии окружающей среды (фторопласт, полиэтилен, органическое стекло). Следует иметь в виду, что, перемещая шлейф в точках в — в и изменяя тем самым размер С, можно добиться более четкого изображения на экране телевизора.
Четвертьволновый трансформатор можно изготовить из трубок диаметром более 10 мм, как на рис. 2,е. При меньшем диаметре зазор между трубками будет очень мал, что затруднит изготовление трансформатора.
Приведем пример расчета полотна для 29-го канала. При Fиз = 535,25 МГц найдем λиз = 300 000/Fиз = 560,48 мм. Если Rвх = 75 Ом и α = 90°, размер стороны ромбовидной части (см. табл. 1) равен l = 0,29λ = 162,5 мм, α (l/d) = 32…75. Следовательно, диаметр провода полотна равен 2,1…5,1 мм. Можно применить полоски шириной 2d, т. е. 4,2…10,2 мм, из меди или дюралюминия.
Отметим, что на всех последующих рисунках размеры даны для 29-го канала. Пересчет на другие каналы не сложен: зная отношение частоты 29-го канала к частоте определяемого канала, известные размеры умножают на это отношение.
Конечно, полотно антенны, кроме ромбовидных частей, может представлять собой и другие формы, например, зигзагокольцеобразную со сплошными металлическими секторами, как показано на рис. 3.
В зависимости от угла β полотно имеет различное входное сопротивление. Например, при β = 90° оно равно Rвх = 100 Ом, а при β = 140° — Rвх = 75 Ом. Это определяет и разные способы согласования полотна с АУ. Так, полотно при β = 90° более широкополосно и согласуется шлейфом в соответстви и с рис. 2, д. При β = 140° антенна будет более узкополосной из-за необходимости применения четвертьволнового согласующего трансформатора по рис. 2, г.
Для изготовления такого полотна используют пластины из латуни толщиной 0,3 мм. С целью уменьшения парусности полотна в каждом секторе сверлят по 15-20 отверстий диаметром 5 мм с равномерным распределением по площади.
Размеры шлейфа для согласования по рис. 2, д следующие: В=60 мм, С=40 мм, отрезки в — с кабеля КАТВ могут быть длиной 224n мм, где n=1,2,3…. Четвертьволновый трансформатор из кабеля РК-75 при согласовании по рис. 2, г может иметь длину 92,18n мм, где n = 1,3,5,7….
По табл. 1 можно выбрать любое полотно из 25 предложенных исходя из наличия материалов или других характеристик.
Диаграмма направленности полотна антенны (без рефлектора) — двухлепестковая вида «восьмерки», поэтому применение рефлектора во всех случаях целесообразно и эффективно, так как улучшает направленные свойства и повышает усиление антенны примерно на 3 дБ при конструктивном исполнении рефлектора, аналогичном полотну. Однако более эффективный способ увеличения усиления антенны примерно на 7 дБ — установка рефлекторной решетки или сетки с мелкими ячейками. Решетка/сетка должна быть сварной и иметь антикоррозионное покрытие. Размеры решетки/сетки должны быть на 5…10 % больше вертикального (Sн) и горизонтального (SE) размеров полотна.
Решетку/сетку располагают на расстоянии h=100…50 мм позади полотна в зависимости от принимаемого канала (21-69). Значение h влияет на входное сопротивление полотна и может служить дополнительным способом улучшения согласования всей АФС. Изменяя h при размещении решетки на резьбовых шпильках, добиваются более четкого изображения с наименьшим уровнем шумов («снега») на экране телевизора.
Использование рефлекторной решетки/сетки изменяет диаграмму направленности антенны, превращая ее в узкую однолепестковую. В результате прием со стороны рефлектора значительно ослаблен, что повышает помехозащищенность АФС.
Еще большего увеличения направленного действия и усиления антенны можно добиться, если применить синфазное включение двух и более полотен — синфазные решетки. Это позволяет принимать передачи на значительном расстоянии и в сложных условиях. Такие антенны представляют собой несколько параллельно включенных полотен, разнесенных по горизонтали или (и) по вертикали в одной плоскости.
Для примера на рис. 4 представлено синфазное включение двух полотен с входным сопротивлением 150 Ом, разнесенных по вертикали. Изображенное на рисунке полотно можно считать модификацией зигзагокольцеобразной антенны с углом β = 0 или разновидностью кольцевой. Антенна хорошо работает в диапазоне ДМВ при диаметре провода всего 1,5 мм.
Способы согласования такой антенны с АУ могут быть различными. Так, на рис. 4 показан вариант включения двух полотен, расположенных на оптимальном расстоянии 0,7λ по вертикали, с линией питания, подключенной к нижнему полотну (зтажу). Для связи между этажами использована двухпроводная линия длиной λК. Линия образована двумя отрезками кабеля РК-75 (К=0,65789). Она симметрична и имеет волновое сопротивление 150 Ом, что обеспечивает хорошее согласование с полотном.
В результате такого параллельного соединения двух одинаковых полотен входное сопротивление всей АФС в точках а — а1 получается равным 75 Ом. Согласование с АУ сделано четвертьволновым согласующим трансформатором по рис. 2,г. образованным двумя отрезками кабеля РК-75.
Однако более предпочтителен (по мнению автора) другой вариант — центрального питания. Он имеет более широкую полосу пропускания. Причем полотна можно разнести как по вертикали, так и по горизонтали на (0,7…0,75)Х между их центрами.
Для объединения полотен при центральном питании между ними включают две последовательно соединенные симметричные линии по рис. 2,в длиной 0.5ХК (184,4 мм по спаянным оплеткам на концах), но образованных отрезками кабеля РК-75. При этом в центральных точках в — в получается входное сопротивление антенны 75 Ом. К ним и подключают тот же четвертьволновый согласующий трансформатор, что и на рис. 4.
Аналогично используют полотна по рис. 1 с углом α = 120°. Если применены такие полотна с углом α = 90°, то лучше их разнести по горизонтали.
Синфазное включение трех одинаковых полотен по рис. 1 с центральным питанием изображено на рис. 5. Решетка снабжена рефлекторной сеткой. Входное сопротивление каждого полотна равно около 100 Ом и слабо зависит от диаметра провода. Для проверки были использованы провода диаметром 1,2 [(l/d) = 117] и 2,76 [(l/d) = 51] мм. Размеры соединительных линий λК останутся те же, если использовать и другие полотна с Rвх = 100 Ом (по рис. 1 при α = 120° или по рис. 3 при β = 90°).
Полотна соединяют между собой параллельно симметричными линиями с волновым сопротивлением 100 Ом, образованными отрезками кабеля РК-50 длиной (по спаянным оплеткам), равной λК (это условие — обязательное!). В точках в — в общее входное сопротивление антенны равно 33,3 Ом. Согласование с АУ обеспечивается четвертьволновым трансформатором из отрезков кабеля РК-50 (по рис. 2,г) длиной 277 мм.
Все полотна закрепляют на планке из органического стекла толщиной 5 мм. К рефлектору и мачте планка закреплена четырьмя резьбовыми шпильками в точках 0. Рефлекторную сетку (ячейки с размерами 18×18 мм) удаляют от полотна антенны на расстояние h = 105 мм, изменяемое на ±15 мм.
Как уже было выше сказано, АУ устанавливают за рефлектором на мачте и подключают к полотну в точках с — с. Блок питания (БП) АУ размещают рядом с телевизором или на его задней стенке так, как показано на рис. 6.
Постоянное напряжение 12 В с БП поступает по кабелю снижения РК-75 через развязывающее устройство (РУ), включенное в соответствии с рис. 7. РУ состоит из дросселя L1 и конденсатора С2.
Обычно ПАУ типов SWA, GPS и др. питают от маломощных БП, которые имеют различные схемные решения, но чаще всего не защищены от короткого замыкания в нагрузке. А такая защита необходима. Кроме того, если прием телевизионных сигналов происходит с разных направлений, например, на две антенны, то переключение кабелей от антенн на входе телевизора вносит ряд неудобств, причем быстро изнашиваются разъемы. Поэтому желательно предусмотреть их автоматическое переключение.
Для устранения указанных недостатков были разработаны различные БП АУ. Принципиальная схема одного из вариантов БП с применением реле для автоматического переключения антенн представлена на рис. 8. Прием сильных сигналов ДМВ обеспечивает антенна А1 без АУ, подключенная к гнезду XW2, причем БП в этом случае выключен. Для приема слабых сигналов подключается антенна А2 (XW3) с АУ, что происходит при включении БП.
БП включается при нажатии на кнопку SB1. При этом срабатывает реле К1 и его контакты К1.1 блокируют кнопку SB1, удерживая БП включенным. Контакты К1.2 отключают антенну А1 и подключают антенну А2 к телевизору. Выпрямленное напряжение, индицируемое светодиодом HL2, с выхода БП проходит на АУ.
При коротком замыкании в АУ или фидере напряжение на выходе БП и ток через обмотку К1 реле упадут. Реле отпустит контакты К1.1, которые выключат БП. Светодиод HL2 и лампа HL1 погаснут.
Резистор R1 подбирают так, чтобы при стабилизированном напряжении 12В обеспечить четкое срабатывание реле при минимальном токе через его обмотку. Реле может быть любое, например, РЭС47 (паспорт РФ4.500.409). Лампа HL1 (6,3 В х 0,28 А) индицирует включение БП по сети и одновременно служит предохранителем в первичной цепи трансформатора Т1. Трансформатор — любой с напряжением на обмотке II — 9…11 В. Дроссель L1 — также любой, например, ДМ-0,6. Микросхема КР142ЕН8Б обеспечивает максимальный ток 1,5 А и имеет защиту от перегрузок по току. Однако БП потребляет не более 0,1 А, поэтому можно применить менее мощную микросхему, например, 78L12.
Для приема сигналов в диапазоне ДМВ в журнале рассмотрено несколько АУ, например, [5]. Все они имеют входное сопротивление 75 Ом. Их тоже можно использовать с описанными антеннами с симметричным входом. Для этого нужно применить известное согласующее симметрирующее устройство (ССУ) на ферритовом кольце, включаемое по схеме на рис, 9,а. Но можно установить ССУ в виде U-петли по рис. 9,б. Кабель, идущий к АУ, должен быть коротким и лучше длиной 0.5λК.
Выбирая место установки антенны, необходимо помнить, что каждый лишний метр кабеля снижения ослабит сигнал в диапазоне ДМВ на 0,16…0,4 дБ. Чем тоньше кабель, тем больше потери. При окончательном монтаже АФС желательно устанавливать новый кабель, так как к концу его срока хранения (он определен в 12 лет) коэффициент затухания увеличивается на 30…60%. Кабель лучше выбирать более высокочастотный, с большим диаметром центрального проводника. Следует также обеспечить надежную гидроизоляцию в местах пайки.
Литература
Автор: Ю.Филичев, г.Вильнюс, Литва
Варианты зигзагообразной антенны Харченко — RadioRadar
Антенны
Главная Радиолюбителю Антенны
В самом начале 60-х годов прошлого века нашим соотечественником Харченко К. П. была предложена простая плоская зигзагообразная (Z) антенна с хорошими характеристиками. Ниже рассмотрены её возможные модификации, в том числе варианты с настроенным активным рефлектором.
Авторское свидетельство № 138277 на изобретение под названием «Диапазонная направленная антенна» Константину Павловичу Харченко было выдано в 1961 г. (по его заявлению от 16 июня 1960 г.). В том же году были опубликованы материалы в журнале «Радио» для повторения радиолюбителями [1, 2]. И впоследствии в течение более 50 лет редакция неоднократно вспоминала эти публикации. Зигзагообразная (Z) антенна Харченко стала знаменательным событием в ряду лучших разработок. Она оказалась не критичной к материалам и размерам при изготовлении, имеет хорошее согласование с отходящим кабелем. В ней удачно сочетаются кратные элементы синфазной антенной решётки с одной точкой питания.
Несмотря на прекрасные электрические и эксплуатационные характеристики, организованного широкого использования зигзагообразных антенн не произошло. У нас в стране в то время уже массово применяли признанные во всём мире протяжённые и объёмные директорные антенны Уда-Яги (их ещё называют «волновой канал»), так как их
освоили в производстве промышленные предприятия. Они, как сейчас говорят, обеспечивали рынок. Однако простота изготовления зигзагообразных антенн и их притягательные характеристики при информационной поддержке журнала «Радио» и радиолюбительских связей сделали эту антенну доступной даже для неподготовленных пользователей.
В предисловии книги «УКВ антенны» [3], выпущенной в 1969 г., К. П. Харченко сообщил, что многие радиолюбители, используя зигзагообразные антенны, вели приём телевизионных передач в диапазоне МВ, в том числе от телецентров, удалённых на 80, 120, 200 и даже 300 км. И действительно, из истории техники того времени можно узнать, что в удалённых от телецентров местностях зигзагообразные антенны вытесняли антенны «волновой канал» и другие конструкции. Кроме этого, Z-антенны Харченко были также удостоены внимания военных, воспользовавшихся их положительными качествами в радиорелейной связи диапазона ДМВ.
В последние годы авторы провели широкое компьютерное моделирование Z-антенн, в том числе с использованием программы MMANA, предложенной в журнале «Радио». Конструктивное их исполнение показало хорошие результаты. Антенны адаптированы к поддиапазону IV эфирного телевещания на ДМВ. Именно на частотах 470…582 МГц наиболее широко ведётся аналоговое телевизионное вещание и развёртывается цифровое телевидение.
Наиболее распространённая [3] исходная зигзагообразная антенна, выполненная однопроводным полотном со стороной λср/4, изображена на рис.1,а. В указанном телевизионном диапазоне (с принятой для простоты средней частотой 525 МГц) она обладает диаграммами направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, представленными на рис. 2,а. Результаты соответствуют размещению антенны на высоте 15 м над уровнем земли. Коэффициент усиления антенны равен 10,9 дБи, а коэффициент стоячей волны — 2,4. Их изменение в поддиапазоне показано на рис. 3,а. Элевация, т. е. возвышение максимума диаграммы направленности над уровнем земли, равна 6°.
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
Эффективность зигзагообразной антенны можно повысить за счёт улучшения направленности, применив экран-рефлектор [3], отстоящий от основного полотна на λср/4, как это изображено на рис. 1,б. Это приводит к увеличению коэффициента усиления до 14,6 дБи. Для сравнения аналогичные диаграммы и характеристики модернизированной конструкции представлены на рис. 2,б и 3,б.
Более поздней версией исходной зигзагообразной антенны можно назвать двойную треугольную зигзагообразную антенну, изображённую на рис.1,в. Она — одна из лучших Z-образных антенн [4], хотя и обладает немного худшими характеристиками, показанными на рис. 2,в и рис. 3,в. Однако снижение коэффициента усиления антенны всего на 1,4 дБи компенсируется на практике простотой и компактностью конструкции.
Стремление к дальнейшему совершенствованию классических вариантов антенны побудило обратиться к конструкциям других интервалов частот, особенно к использованию активного рефлектора. В сложных коротковолновых настроенных антеннах с линейными синфазными горизонтальными составляющими применяют идентичные активные рефлекторы, расположенные на λср/4 от основного полотна. Их подключают через фазирующие контуры, обеспечивающие в них опережающий сдвиг токов по фазе на 90о [5]. Прямой перенос такого способа на зигзагообразные антенны приводит лишь к ухудшению характеристик по сравнению с пассивным рефлектором.
Более интересным оказалось использование для классической антенны в качестве активного рефлектора двойной треугольной зигзагообразной антенны с удвоенными размерами плеч, как изображено на рис.1,г. Такое решение обеспечило увеличение коэффициента усиления антенны до 14,83 дБи, уменьшение уровня боковых лепестков, как показано на рис. 2,г, и значительное выравнивание и улучшение КСВ, что можно видеть на рис. 3,г.
За счёт дополнительной модернизации активного рефлектора, как представлено на рис. 1 ,д, можно ещё больше улучшить характеристики предложенного решения, как показано на рис. 2,д и 3,д. Особенно это касается увеличения коэффициента усиления и его выравнивания на верхних частотах интервала. Кроме того, антенна во всём поддиапазоне имеет КСВ менее двух. Самостоятельное изготовление инновационного образца не предполагает затруднений, так как его составляющие многократно были описаны раньше.
Литература
1. Харченко К. Зигзагообразная антенна. — Радио, 1961, № 3, с. 47, 48.
2. Харченко К. Антенна для дальнего приёма телевидения. — Радио, 1961, № 4, с. 28, 29, 32.
3. Харченко К. П. УКВ антенны. — М.: ДОСААФ, 1969, с. 77-96.
4. Сидоров И. Н. Идеальный телеприём в дачном доме, на садовом участке, далеко за городом. — С.-Пб.: Лениздат, 1998, с. 87-95.
5. Марков Г. Т. Антенны. — М.: Госэнерго-издат, 1960, с. 455-460.
Авторы: В. Милкин, Н. Калитёнков, В. Лебедев, А. Шульженко, г. Мурманск
Дата публикации: 02.12.2014
Мнения читателей
- Самовар / 21.12.2018 — 10:30
Авторы, конечно, постарались изложить достоинства антенны Харченко. Однако не все так просто. По существу при использовании этой антенны в диапазоне частот мы имеем картину перехода от полуволнового вибратора к волновому. КНД само собой растет, но одновременно меняется импеданс антенны, причем далеко не лучшим образом. При работе на передачу можно найти найти ограниченный интервал частот, в котором активная составляющая импеданса окажется близка к 75 или 50 Ом при достаточно малой реактивной компоненте. Другими словами, получим КСВН почти единицу. Но при не слишком большой отстройке благодать закончится. В случае работы на прием, да в широкой полосе частот, как например в ДМВ ТВ, входное сопротивление 75 Ом кабеля снижения к телевизору окажется равным тем же 75 Ом. Но активный и реактивный компоненты выходного импеданса антенны будут изменяться от нескольких десятков до нескольких сотен Ом, что неизбежно приведет к снижению уровня сигнала на входе приемного устройства и соответственно к снижению реального КУ антенны. Сюда же следует добавить некорректное симметрирование антенны с помощью нелепо изогнутого кабеля, проложенного по сторонам квадрата. Все сказанное ни в коей мере не имеет целью охаить действительно хорошую антенну, а лишь указывает на необходимость грамотного подхода к ее использованию. - Константин / 09.12.2018 — 19:16
Статья хорошая и полезная. Один недостаток — автор не осветил вопрос согласования с кабелем снижения вариантов, отличающихся от «классической» антенны Харченко. - Юрий / 19.05.2017 — 16:00
Антенна отличная. Я сам в 1990-е мелкосерийно выпускал классические зигзагообразные с рефлектором для раций и радиотелефонов диапазонов 300,400,900 МГц. КСВН для рабочей частоты можно настроить близко к 1. Статья интересная!
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:
Зигзагообразная антенна — КульбакиМастер.ru
Зигзагообразная антенна, рассматриваемая в этой статье, рассчитана на работу в первых пяти телевизионных каналах (50…100 МГц). Она имеет высокий коэффициент направленности (8-10 дБ) и хорошо согласуется с 75-омным кабелем (коэффициент стоячей волны 1,25…2).
Такую антенну можно использовать за зоной уверенного приема на удалении 10…15 км. Важными достоинствами зигзагообразной антенны являются простота ее конструкции, возможность собрать из широкодоступных материалов.
Деревянный брусок 1 сечением 60х60 мм (рис. 1) служит одновременно центральной стойкой антенны и мачтой. К бруску под углом 90° прикреплены две рейки 2 сечением 40×40 мм. Верхняя рейка укрепляется на расстоянии не менее 1100 мм от вершины стойки. Рейки желательно врезать в центральную стойку, а затем скрепить с ней гвоздем или болтом. Непосредственно к стойке снизу и сверху реек крепят две металлические планки 3, такие же планки 4, но через диэлектрические прокладки 5 (например, из органического стекла) устанавливают на концах реек.
Плата 7 с точками питания размещена посредине между рейками; она состоит из двух закругленных металлических пластин, собранных на диэлектрической прокладке. После установки пластин 3, 4 и платы 7 натягивают полотно антенны, которое состоит из трех зигзагообразно расположенных проводов 6 диаметром 2…3 мм (или антенного канатика). Провода зигзагов параллельны друг другу. В местах изгиба они припаиваются к планкам и пластинам платы питания. Фидер антенны 8 от точек питания прокладывается параллельно внутреннему проводу полотна, как показано на рис. 1.
Для просмотра нажмите на рисунки.
Рис.1
Двойные зигзагообразные антенны
Увеличить КНД зигзагообразной антенны с рефлектором можно, построив на ее базе синфазную решетку. При этом, естественно, антенная система усложняется и становится более громоздкой. Наиболее простую синфазную решетку лучше построить, использовав две зигзагообразные антенны.
Антенны, образующие решетку, можно располагать относительно друг друга в плоскостях электрического Е или магнитного Н вектора напряженности поля. Антенная система первого типа схематично показана на рис. 2, второго — на рис. 3. Для выполнения полотна антенны и рефлектора можно использовать различные материалы — толстый монтажный провод, трубки, полоски (лучше медные и латунные). Следует обратить особое внимание на прокладку и подключение распределительных кабелей к точкам питания антенн.
Рис.2
Размеры зигзагообразной антенны по рис. 2
|
Каналы |
I-V |
VI-XII |
|
I, мм |
1200 |
343 |
|
dE, мм |
4980 |
1420 |
|
dH, мм |
3500 |
1000 |
|
S, мм |
600 |
170 |
|
dC, мм |
1920 |
550 |
Рис.3
Размеры зигзагообразной антенны по рис. 3
|
Каналы |
I-V |
VI-XII |
|
I, мм |
1200 |
343 |
|
dE, мм |
3000 |
860 |
|
dH, мм |
7000 |
2000 |
|
S, мм |
600 |
170 |
Для соблюдения правильной фазировки антенн экраны обоих распределительных кабелей нужно подключать к правым (или левым) половинам антенного полотна, а их центральные проводники соответственно к левым (или правым). Ошибки в подключении не должно быть, иначе конструкция не будет работать. Длины распределительных кабелей от тройника до точек питания антенн должны быть одинаковы.
Антенные решетки как первого, так и второго типов широкополосны и перекрывают диапазон частот с I по V или VI-XII каналы включительно.
Для работ в диапазоне всех двенадцати телевизионных каналов необходимы две антенны. Их размеры приведены в таблице.
Чтобы в полной мере использовать диапазонные свойства антенных решеток для приема на нескольких телевизионных каналах и с различных направлений, следует предусмотреть возможность поворота антенной системы в направлении того или иного телецентра.
Если телецентры работают как в диапазоне I-V, так и VI-XII каналов, лучше изготовить комбинированную антенную систему, дважды использовав для этой цели рефлектор. При этом для первой группы телевизионных каналов следует выполнить антенную решетку типа H, а для второй — типа Е, увеличенных размеров. Такая комбинированная система показана на рис. 4, на котором указаны размещение антенн относительно друг друга и конструктивные размеры для малой решетки (диапазон VI-XII каналов).
Полотно рефлектора комбинированной зигзагообразной антенны нужно размещать со стороны малой решетки, а против нее проложить чаще провода рефлектора. Они должны быть расположены только горизонтально, параллельно вектору напряженности электрического поля сигнала. Кабели питания малой и большой антенных решеток прокладывают раздельно (рис. 2 и 3).
В целях экономии материала и уменьшения веса полотна антенн его можно выполнять не в три провода, а в два, как изображено на рис. 4. При этом КСВ в питающем фидере увеличится практически незначительно.
Рис.4
Для изготовления антенны необходимы следующие материалы: деревянные рейки (или бруски), антенный канатик (или провод), диэлектрик (органическое стекло, эбонит, гетинакс, стеклянные изоляторы), листовая латунь (или луженая жесть), кабели РК-1 (РК-3) и РК-50 (РК-150). Из дерева выполняют каркасы для натяжения антенного полотна и проводов рефлектора, а также поддерживающие стойки. Из канатика натягивают антенное полотно. По его углам между проводником и деревом следует проложить диэлектрические пластинки. Верхний и нижний углы полотна крепят непосредственно к каркасу. Проводники полотна антенны в вершинах углов следует замкнуть друг с другом. В центре антенного полотна проводники в точках их пересечения спаивают друг с другом.
В точках питания антенн полукруглые латунные (или из луженой жести) пластины крепят на диэлектрических платах к каркасу. Антенный фидер подвязывают к мачте и прокладывают его до центральной поддерживающей стойки, на которой закрепляют тройник.
Распределительные кабели прокладывают через центр полотна антенной системы, подвязывают к ее внутреннему проводнику и подводят к точкам питания антенн, где заделывают обычным способом. С другой стороны полотна крепят малую решетку, которая имеет аналогичную конструкцию.
Деревянные части антенной системы для защиты от влаги покрывают масляной краской, так как в сыром дереве потери высокочастотной энергии больше.
Необходимо также помнить, что центральный провод в кабелях РК-50 (или РК-150) внутри не закреплен, поэтому с ними нужно обращаться осторожно.
После изготовления решетки тщательно проверяют цепи питания обеих антенн, образующих решетку. Если в одном из распределительных кабелей произойдет обрыв, прием все же будет возможен, но эффективность антенной системы окажется хуже нормального одиночного варианта.
В основе различных вариантов зигзагообразных антенн лежит, как уже говорилось, антенное полотно. Рефлектор лишь усиливает его направленность, не пропуская высокочастотную энергию в заднее полупространство. Чем толще проводники, из которых выполнен рефлектор, и чем ближе они расположены друг к другу, тем меньшую часть падающей энергии он пропускает.
Однако по конструктивным соображениям делать рефлектор слишком плотным не следует. Практически достаточно, чтобы расстояние между проводниками (диаметром 2-3 мм) не превышало 0,05…0,1 от минимальной волны рабочего диапазона.
При изготовлении зигзагообразного полотна нужно обращать внимание на его симметрию для соблюдения условия компенсации составляющих тока на проводниках полотна антенны. Нарушение этого условия приведет к снижению эффективности антенной системы.
Читать далее — ДМВ антенна
Популярные схемы антенн:
Простая ДМВ антенна
Антенна ДМВ с большим усилением
Телевизионная антенна ДМВ диапазона | Все своими руками
Опубликовал admin | Дата 28 мая, 2012Самодельная зигзагообразная антенна ДМВ
Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.
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. Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сторону полотна антенны. Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S в данном случае S=128мм. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости. По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром (шириной) 3…5 мм не превышали 0,05…0,1 минимальной волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.
Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на фото 1. Ее активное полотно состоит из плоских проводников — планок, а рефлектор — из трубок или металлических полос. Но она может быть полностью металлической. В местах соединений элементов антенны должен быть надежный электрический контакт. Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П—П (рис. 1 и 2) 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 с плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном.
Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».
Просмотров:53 193
3.2. Ромбовидные двойные и одинарные антенны
3.2. Ромбовидные двойные и одинарные антенны
Многие типы рассматриваемых антенн изготавливаются из проводников, которые укладываются параллельно друг другу на заранее подготовленном основании. В качестве проводников используется медная или алюминиевая проволока, а также антенный канатик (их размеры указаны в соответствующих таблицах справочника).
На садовых участках можно видеть различные варианты исполнения зигзагообразных широкополосных ТА. Эти антенны привлекают к себе внимание радиолюбителей из-за простоты конструкции, высоких электрических характеристик и хорошего согласования с 75-омным коаксиальным кабелем снижения в широком диапазоне частот. Подобные антенны незначительно отличаются друг от друга, но применять рекомендуется только лучшие из них.
Зигзагообразная антенна (ЗТА) из трех проводников
(рис. 3.1) предназначена для приема телесигналов на первых 12 каналах на границе зоны уверенного приема и в зоне полутени. Антенна позволяет согласовать волновое сопротивление коаксиального кабеля фидерного устройства с входным сопротивлением телевизора во всем диапазоне частот телепередач, что дает возможность принимать программы 1—5, 6—12, 21—39-го каналов, т. е. ЗТА можно сделать для приема как каждого канала отдельно, так и многих каналов сразу. В конструктивном отношении эта антенна достаточно проста, обладает хорошими электрическими параметрами и техническими характеристиками. Основное достоинство данной антенны заключается в том, что она хорошо согласуется с коаксиальным кабелем снижения. имеющим волновое сопротивление около 75 Ом, а это значит, что никаких дополнительных согласующих и симметрирующих устройств ей не требуется.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления ……….. 3,66—6,1 дБ
КНД ……………………… 6,05—10,15 дБ
КБВ ……………………… 0,39—0,81
рабочая частота ……………… 50—230 МГц
неравномерность коэффициента
усиления, не менее. …………. 0.8 дБ
волновое сопротивление филера ….. 75 Ом
кпд ………………………. 0,98
помехозащищенность, не менее …… —(13…19) дБ
диаграмма направленности
в горизонтальной и вертикальной
плоскостях ………………… эллипс
угол раствора диаграммы
направленности, не менее …….. 70
Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет два лепестка, развернутых на 180°. Это свойство антенны необходимо учитывать при установке ее на садовом участке.
Располагая антенну на крыше в месте, где отсутствуют отраженные электромагнитные волны, можно получить высокое качество изображения как с прямого, так и с обратного направлений, что объясняется достаточно большим КНД.
Приемное полотно ЗТА состоит из двух расположенных в одной плоскости ромбических рамок, соединенных параллельно. При работе потребуются: деревянные бруски сечением 50х60 или 60х60 мм, антенный канатик или
медный провод диаметром 2,5—3,5 мм, фольгированный гетинакс или стеклотекстолит, паяльник с низковольтным питанием 60 Вт и некоторые вспомогательные материалы
Деревянный брусок выбранного сечения, обеспечивающею максимальную прочность конструкции, служит одновременно центральной стойкой антенны и вертикальной мачтой. К этому бруску под углом 90 жестко прикрепляются две поперечные рейки 5, сечение которых может быть меньше, чем центральной стойки, например 40х40 мм. Рейки врезаются в стойку, закрепляются винтом и дополнительно прямоугольной пластинкой 7, изготовленной из диэлектрика.
К центральной стойке снизу и сверху, а также к концам поперечных реек крепят шесть металлических планок 2, крепление которых к центральной стойке осуществляется без каких-либо изоляторов, но к концам поперечных реек эти планки укрепляются только через изоляционные прокладки.
На середине антенны, между поперечными рейками, прикрепляется диэлектрическая пластина 6, к которой в свою очередь крепятся две металлические пластины с закругленной кромкой. Полотно антенны состоит из трех параллельно натянутых проводов 3 из медного провода. Для удобства монтажа на всех металлических планках и пластинках 2 и 9 устанавливаются штыри диаметром и высотой 3 мм. Расстояние между штырями зависит от размера между проводниками. Между металлическими пластинами 9 и планкой 6 проложена прокладка из картона или прессшпана.
Провода натягиваются параллельно друг другу и пропаиваются в местах изгиба к металлическим пласти нам 2 у штырей, а также к платам питания 9. Применение проводников большего диаметра, чем 3 мм, приводит не только к утяжелению антенны, но и затрудняет ее монтаж.
Полотно антенны может быть выполнено также из металлических полосок или трубок. Собрать антенну можно и из отдельных проводников, что облегчает работу над ней. При изготовлении центральной штанги антенны из металлической трубы необходимо предусмотреть возможность изоляции ее от полотна антенны.
Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем 8 с волновым сопротивлением 75 Ом. После натягивания и закрепления полотна антенны прокладывается кабель снижения. Он привязывается к мачте снизу и к одному из проводов антенны. Оплетка кабеля припаивается в точке Е к пластине, соединенной с проводом, к которому он привязан, а центральная жила припаивается к пластине 9. Кабель прокладывается по двум сторонам внутреннего провода одной из ромбических рамок и вводится в антенну в точке нулевого потенциала. Крепление провода к металлическим пластинам может быть выполнено с помощью резьбовых зажимов.
Конструктивные размеры ЗТА из трех проводников приведены в табл. 3.1.
Как было отмечено, радиолюбители могут изготовить ЗТА как на один отдельно выбранный телеканал, ориентируясь на данные табл. 3.1, так и в варианте, рассчитанном на прием передач с 1-го по 5-й и с 6-го по 12-й каналы включительно. Варианты ЗТА для приема телепередач с 21-го по 31-й каналы рассматриваются ниже, а конструктивные размеры многоканальной ЗТА приведены в табл. 3.2.
Иногда на садовых участках при слабом телесигнале не удается получить качественное изображение на экране телевизионного приемника ни на одном принимаемом канале даже при правильной ориентации антенны на ТЦ. Изображение и некачественный звук могут быть существенно улучшены, если применить антенный усилитель, работающий в диапазоне метровых волн, или конвертер, если прием телепрограмм ведется на каналах ДМВ.
Рассматриваемая антенна хороню работает с антенным усилителем, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 6.1. Антенный усилитель включается между входом в телевизионный приемник и коаксиальным кабелем снижения.
Зигзагообразная широкополосная антенна с рефлектором (рис. 3.2) предназначена для приема телесигналов на расстоянии 50—60 км от ТЦ. Рефлектор, расположенный с внутренней стороны, увеличивает коэффициент усиления почти в два раза. улучшает направленные свойства антенны и исключает прием сигналов с обратного направления.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления для 1—5-го каналов …………. 6,2—12,2 дБ
для 6—12-го ………………. 8,4—12,0 дБ
КНД ……………………… 6,0—10,0
КБВ ……………………… 0,4—0,8
неравномерность коэффициента усиления, не более ………….. 0,4 дБ
волновое сопротивление фидера ….. 75 Ом
кпд ………………………. 0,97
помехозащищенность, не менее …… —(10…17) дБ
угол раствора диаграммы
направленности в горизонтальной плоскости, не более …………. 70
ЗТА с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, при этом
обе диаграммы практически одинаковы. Если изготавливается антенна для более широкого диапазона частот, то диаграмма направленности с вертикальной плоскости сужается и становится меньше, чем в горизонтальной плоскости.
Рефлектор изготавливается в виде решетки из ряда параллельно расположенных проводников, чем достигается уменьшение массы рефлектора и резкое снижение ветрового сопротивления. При этом длина проводников, образующих ширину рефлектора, определяется следующим образом: l = 0,5lдл.mах. В качестве проводников могут быть использованы тонкостенные трубки диаметром 5—10 мм. Высота рефлектора определяется расстоянием между проводниками (стальными проводами или прутьями), которое зависит от минимальной длины волны рабочих частот t=0,l lдл.min. Ориентировочно высота рефлектора может
быть определена по формуле: Н = 0.6lдл.mах. Полотно экрана рефлектора крепится к вертикальной штанге (металлической или деревянной). В верхней и нижней точках антенны действует нулевой потенциал, что позволяет в этих точках закреплять рефлектор металлическими деталями.
В фидерном устройстве применяется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель снижения подключается к антенне без УСС. Коаксиальный кабель прокладывается по двум сторонам нижнего ромба антенны от точек питания, далее в нижней части антенны кабель прикрепляется к металлической подставке и по ней идет до рефлектора. Затем кабель поднимается по рефлектору вверх до точки, расположенной напротив узла питания антенны, пропускается через рефлектор наружу и образует снижение кабеля до телевизора.
Прутки или трубки рефлектора крепятся к вертикальной штанге с помощью винтов (скоб или сварки). Для уменьшения массы полотна антенны ее можно изготовить из провода диаметром 2 мм по рекомендациям, изложенным выше.
Конструктивные размеры ЗТА с рефлектором приведены в табл. 3.3. Полотно антенны может быть изготовлено как из отдельных проводников, так и из металлических тонкостенных трубок или полосок, что несколько проще. Полотно антенны можно разместить на деревянном каркасе из деревянных брусков и реек. Коаксиальный кабель подключается к металлическим платам питания, выполненным в виде закругленных сегментов.
Изготавливать ЗТА из металлических трубок рекомендуется только для приема телесигналов на высоких час
тотах 21—39-го каналов. Диаметр проводов антенны определяется так: d = (0,016. ..0,02)lдл.max. Это значит, что для работы на 1—4-м каналах антенна должна изготавливаться из трубок диаметром 100—120 мм и 50—65 мм— для работы на 5-м канале, а для 6—11-го каналов — из труб диаметром 30—35 мм и 20—27 мм — для 12-го канала. Совершенно ясно, что сделать полотно наружной антенны из труб такого диаметра трудно, антенна будет иметь очень большую массу, а учитывая эффект парусности и ветровую нагрузку, конструкция антенны потребует значительного усиления несущих частей.
На 21-м канале диаметр трубок антенны может быть уменьшен до 10 мм, а на 39-м — до 8 мм.
По некоторым источникам технической литературы, широкополосную ЗТА для работы на 6—12-м каналах можно изготовить из трубок диаметром 12—20 мм.
Применение одного из антенных усилителей, рассмотренных в гл. 6 справочника, позволяет получить высокое качество изображения на первых 12 каналах телевизионных программ, а применение конвертера значительно расширяет возможности телеприемников старых моделей, не оборудованных селекторами ДМВ.
Покупные или самодельные антенные усилители рекомендуется использовать на садовых участках, расположенных вблизи границ зоны прямой видимости или в зоне полутени.
Сварная зигзагообразная антенна из трубок с рефлектором (рис. 3.3) обеспечивает прием изображений в прямом направлении на 6—12-м каналах. Состоит антенна из двух частей: рамки и рефлектора. Рамка, изготовленная из трубок, имеет узел питания, к которому подключается фидерное устройство из коаксиального кабеля.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления на частотах
170—230 МГц. …………….. 8—11 дБ
КНД ……………………… 6—9 дБ
КБВ ……………………… 0,4—0,8
рабочая частота ……………… 48,5—230 МГц
входное сопротивление антенны ….. 75 Ом
волновое сопротивление фидера ….. 75 Ом
кпд ………………………. 0,95
помехозащищенность, не менее …… —(14…24) дБ
количество принимаемых программ . . 1—12 неравномерность коэффициента
усиления. …………………. 0,6—0,7 дБ
угол раствора диаграммы
направленности в горизонтальной
плоскости, не более …………. 50
диаграмма направленности
в горизонтальной и вертикальной
плоскостях ………………… эллипс
Сдвоенная рамка изготавливается из двух или четырех отрезков трубок с помощью газовой сварки или пайки по размерам, указанным в табл. 3.4. Достаточная прочность конструкции рамки достигается жестким креплением сваренных трубок в верхней, нижней и средней частях антенны, где действует нулевой потенциал. В этом случае рамка соединяется с рефлектором с помощью металлических стоек также сваркой и не требует изоляционных прокладок в точках Б и В.
Кабель снижения прокладывается по металлической штанге антенны и прикрепляется к ней с помощью скоб по внутренней стороне до точки А, лежащей напротив узла питания, далее спускается вниз до точки В и по стойке, соединяющей рамку и рефлектор, до нижней точки соединения трубок.
С этого момента кабель идет без верхней изоляционной оболочки внутри правой или левой стороны нижней половины рамки до узла питания. Оплетка коаксиального кабеля припаивается в нижней части рамки на входе в трубку, а в узле питания — к одному из соединений трубок. Внутренняя жила коаксиального кабеля припаивается к противоположному стыку двух трубок в узле питания.
Сварная конструкция антенны хорошо выдерживает внешние механические нагрузки, обеспечивая устойчивый прием волн.
При изготовлении антенны важное значение имеет расстояние от полотна антенны до полотна рефлектора, которое необходимо выдерживать с достаточной точностью.
Для изготовления антенны на прием телесигналов на 1—5-м каналах можно применить вместо трубок металлические прутки или медную проволоку, проложенную в два или три параллельных ряда. При использовании металлической мачты полотно рефлектора крепится к ней без изоляторов.
Рекомендованная здесь прокладка кабеля снижения устраняет антенный эффект и двойное изображение на экране телевизора.
Двойная треугольная зигзагообразная сварная антенна (ДТЗА) — одна из лучших ЗТА (рис. 3.4). Ее полотно в отличие от рассмотренных ранее антенн отличается тем, что вместо двух ромбов состоит из двух треугольных рамок.
Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости без рефлектора представляет собой восьмерку
Техническая характеристика:
коэффициент усиления ……… … 2,5—5,1 дБ
КНД ……………………… 4,1—8,2 дБ
КБВ ……………………… 0,4—0,8
входное сопротивление антенны ….. 73 Ом
волновое сопротивление фидера ….. 75 Ом
рабочая частота ……………… 48,5—230 МГц
неравномерность коэффициента усиления …………………. 0,4—0,6
количество принимаемых программ . . 1—12 помехозащищенность, не менее …… —(9…12) дБ
угол раствора главного лепестка диаграммы направленности, не менее …………………. 55—65
практически правильной формы. Лепестки диаграммы имеют форму вытянутых эллипсов (см. рис. 1.1, а).
Входное сопротивление антенны в принимаемом диапазоне частот зависит от размеров антенны и ее формы, от размещения клемм, к которым подключается коаксиальный кабель или другая фидерная линия, а также от расположения вблизи антенны различных сооружении, влияющих на распределение электромагнитного поля в пространстве. В данном случае антенна хорошо согласуется с коаксиальным кабелем снижения с 75-омным волновым сопротивлением без УСС.
Рамки ДТЗА изготавливаются из трубок, проводников или антенного канатика, располагаются в одной вертикальной плоскости и соединяются между собой. Если полотно антенны выполнено из металлических полос или медных проводов, то их необходимо расположить в несколько параллельных рядов. При этом диаметр трубок, проводов, толщина полос и их ширина уменьшаются с увеличением номера канала. Чем меньше номер канала, тем должно быть больше рядов провода в ДТЗА. Наиболее оптимальным диаметром медных проводов будет 2 мм.
Эта антенна предназначена для приема телесигналов на 1—5, 6—12 или 21—39-м каналах в диапазоне частот 48,5—100,0, 100,0—230,0; 470—622 МГц.
Каждому диапазону частот соответствуют свои конструктивные размеры и технические характеристики этих антенн. Поэтому радиолюбителям, прежде чем приступить к изготовлению антенны, необходимо установить, в каком диапазоне частот можно принимать телесигналы в данной местности. ДТЗА позволяет принимать сигналы на границе прямой видимости и частично в области полутени, т. е. примерно в 50 км от ТЦ.
Если треугольные рамки изготавливаются из тонкостенных металлических трубок, то наиболее надежной конструкцией является сварная. Конструктивные размеры всех элементов антенного полотна определяются длиной волны принимаемого канала и электрическими характеристиками антенны. Например, при КБВ, равном 0,5, длина стороны треугольника вычисляется так:
С=(0,25…0,26)lдл, а = 0,09 С; В = 1,42 С + а; А = 1,42 С.
Основные конструктивные размеры сварной двойной треугольной антенны из трубок приведены в табл. 3.5.
Если возникла необходимость принимать сигналы на 1—5-м каналах, то рекомендуется изготовить антенну из медного провода, который натягивается по три-четыре проводника параллельно на каждой стороне треугольных рамок.
Как и в ранее рассмотренных конструкциях антенн данного типа, коаксиальный кабель прокладывается по вертикальной штанге антенны, припаивается оплеткой в точке б. где действует нулевой потенциал. Кабель рекомендуется прокладывать с внутренней стороны треугольной рамки. На рис. 3.4 кабель условно проложен с наружной стороны. Далее кабель идет по сторонам треугольника до узла питания,оплетка припаивается к стыку трубок с одной стороны, а внутренняя жила кабеля при-
паивается к другому стыку, расстояние между которыми обозначено буквой а (можно прокладывать кабель внутри трубок).
Полотно сварной ДТЗА из трубок крепится к металлической штанге в точках Б и В через металлические прокладки с помощью винтового соединения или сварки. В центре антенны расположен узел питания, к которому подсоединяется кабель снижения. Здесь между полотном антенны и металлической штангой установлена диэлектрическая плата из какого-либо изоляционного материала. Направленные свойства антенны можно улучшить, если снабдить антенну рефлектором, изготовленным также из трубок, который устанавливается сзади антенны на расстоянии 0,7 С.
Проволочная двойная треугольная антенна (рис. 3.5) предназначена для приема телесигналов на 1—5-м или 6—12-м каналах. Но в загородной местности рекомендуется использовать данную конструкцию только на двух-трех первых каналах телевидения. Полотно антенны изготавливается из проводников диаметром 1,5—2 мм и имеет конструктивные размеры, рассчитанные по формулам, которые носят эмпирический характер, и обеспечивающие получение наиболее оптимальных электрических характеристик ЗТА направленного действия.
Проволочная ДТЗА одинаково принимает сигналы как с прямого, так с обратного направлений, имеет достаточно
большой КНД (эта ее особенность должна учитываться при установке антенны). Для качественного приема программ телевидения необходимо, чтобы в данном месте не было отраженных электромагнитных волн с обратного направления.
Конструктивные размеры антенны приведены в табл. 3.5. Проволочная ДТЗА является вариантом ЗТА из трех проводников (см. рис. 3.1). Она состоит из двух параллельно соединенных и расположенных в вертикальной плоскости треугольных рамок. К деревянному бруску или к металлической штанге под углом 90° прикрепляются две горизонтальные рейки, размеры которых определяются номером канала. На концах реек б устанавливаются металлические пластинки 1 через диэлектрические прокладки. В центре антенны крепится плата питания, состоящая из диэлектрического основания, прокладок и двух металлических пластин, изготовленных в виде секторов. Если брусок и рейки изготовлены из дерева, то необходимо предусмотреть возможность прокладки по внутренней стороне антенны провода грозозащиты диаметром до 5 мм. В местах перегиба все проводники спаиваются между
собой и металлической.пластиной. Вместо металлических пластинок 1 можно применить фольгированный стеклотекстолит толщиной не менее 2 мм. Для удобства монтажа в местах перегиба провода устанавливаются металлические штыри диаметром 2 мм и высотой до 3 мм, которые изготавливаются в виде заклепок.
Как во всех ЗТА, коаксиальный кабель 4 распаивается на плате питания в точке нулевого потенциала. Кабель прокладывается по мачте, где закрепляется скобами, затем идет до нижней точки антенны В, далее по одному из проводит треугольника до узла питания. Оплетка кабеля припаивается к одному металлическому сектору, а внутренняя жила — к другому сектору. Сами сектора крепятся к диэлектрической пластине с помощью шурупов или винтов с гайками.
Расстояние между кромками секторов а должно быть точно выдержано для каждого канала. Это расстояние для первых 12 каналов равно 20 мм, для 21—39-го — уменьшено до 10 мм.
Если изготовить антенну для приема 1-го канала, то она обеспечит прием программ на 1—5-м каналах, а антенна, собранная по размерам 6-го канала, обеспечит прием программ на 6—12-м каналах.
Техническая характеристика:
коэффициент ………………… 2,2—5,4 дБ
КНД ……………………… 5—7,5 дБ
КБВ во всем диапазоне принимаемых
частот, не менее ……………. 0,31—0,8
КБВ (среднее значение) ……….. 0,5
входное сопротивление антенны ….. 30—73 Ом
волновое сопротивление фидера ….. 75 Ом
рабочая частота ……………… 48,5—230 МГц
неравномерность коэффициента
усиления …………………. 0,35—0,55
кпд ………………………. 0,99
помехозащищенность, не менее …… —(9…12,5) дБ
диаграмма направленности
в горизонтальной плоскости ……. восьмерка
угол раствора главного лепестка
диаграммы направленности.
не менее …………………. 50
Коэффициент бегущей волны в 75-омном кабеле зависит от относительной длины боковых сторон антенны b/lдл., выполненной из металлических проводников диаметром 2 мм и шириной полотна Г = 0,09 • Ь. По величине КНД данная антенна несколько уступает полной ЗТА. При
минимально допустимом КБВ (0,5) антенна захватывает весь спектр частот телеканалов.
Конструктивные размеры антенны (см. табл. 3.6) являются наименьшими, и при изготовлении их дальше уменьшать, не рекомендуется. Если изготовить антенну с большими, чем указано, размерами, то за счет этого улучшатся направленные свойства антенны и согласование ее с кабелем снижения
Кроме этого, направленные свойства ДТЗА из проводников можно улучшить за счет введения в ее конструкцию экрана-рефлектора, который устанавливается с тыльной стороны антенны. Экран изготавливается из металлических трубок или из стальных прутьев, которые укрепляются на металлической штанге, но можно использовать для экрана и антенный канатик или простой провод, который натягивается на деревянную раму.
Как правило, рефлектор для антенн типа ДТЗА делается в виде прямоугольника, размеры которого несколько больше габаритных размеров антенны. Но в практике встречаются экраны, повторяющие конфигурацию этих антенн, при этом электрические параметры антенн не ухудшаются.
Цельносварная двойная треугольная антенна с экраном (рис. 3.6) предназначена для приема телесигналов на
первых 12 каналах на расстоянии до 50 км от ТЦ или ретранслятора. Эта антенна является разновидностью неполной ЗТА. В конструктивном отношении данная антенна достаточно проста и имеет хорошие электрические параметры.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления:
на 1—5-м каналах ………….. 6,2—12,2 дБ
на 6—12-м. ……………….. 8,5—12 дБ
КНД ……………………… 6—10
КБВ ……………………… 0,4—0.81
рабочая частота ……………… 50—100 МГц
кпд ……………………….. 0,99
неравномерность коэффициента
усиления, не более ………….. 1 дБ
помехозащищенность, не менее …… —(15,5…26) дБ
угол раствора главного лепестка
диаграммы направленности,
не менее …………………. 55
Диаграммы направленности антенны с экраном в горизонтальной и вертикальной плоскостях почти одинаковы, представляют эллипс в широком диапазоне частот.
Для изготовления антенны применяется металлическая трубка диаметром 15 мм. Приемное полотно антенны состоит из двух треугольных рамок, расположенных в одной вертикальной плоскости и соединенных между собой. Полотно антенны можно изготовить из отдельных трубок, соединенных между собой газовой сваркой или пайкой, а также из металлических полос.
К металлической штанге, сделанной из тонкостенной трубки 1 диаметром до 40 мм, прикрепляются параллельно друг другу металлические стержни или трубки, образующие полотно экрана. Двойная треугольная рамка жестко крепится к экрану с помощью двух стоек, сделанных также из трубок. Если все соединения металлических частей антенны выполнены с помощью сварки, то получается прочная конструкция, способная противостоять различным механическим и климатическим нагрузкам. Такая конструкция, представляющая собой решетку, выдерживает практически любые ветровые нагрузки.
Фидер 7 из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывается снизу по штанге 1, крепится к ней с помощью хомутиков 6 до точки нулевого потенциала 0′. Далее кабель прикрепляется к левой или правой частям нижнего треугольника до узла питания. Оплетка кабеля припаивается к одному стыку трубок, а жила кабеля — к другому.
Экран значительно улучшает направленные свойства антенны. Его размеры больше полотна антенны примерно на 20 %. Расстояние между трубками или проводниками зависит от минимальной длины волны рабочих частот и должно быть не более 0,1lдл. В точках 0 и 0′ полотна антенны действует нулевой потенциал, что позволяет приваривать трубки антенны к полотну рефлектора. Экран располагается от полотна антенны на расстоянии 0,7*Д.
Конструктивные размеры цельносварной ДТЗА с экраном приведены в табл. 3.7.
Неполная зигзагообразная антенна (рис. 3.7) предназначена для приема телесигналов на расстоянии до 50 км от ТЦ. Антенна позволяет принимать программы телевидения в диапазоне частот 1—5-го или 6—12-го каналов. В конструктивном отношении антенна проста, ее высота примерно в два раза меньше, чем у проволочной ЗТА. Она имеет почти такие же размеры, как и ДТЗА.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления:
на 1—5-м каналах ………….. 3,5—7,7 дБ
на 6—12-м. ……………….. 3,8—7,5 дБ
КНД ……………………… 3,9—4,5
КБВ ……………………… 0,35—0,5
рабочая частота ……………… 50—230 МГц
кпд ………………………. 0,95
соотношение В/lдл ……………. 0,2—0,44
неравномерность коэффициента
усиления …………………. 0,38—0,75
помехозащищенность, не менее …… —(13…20) дБ
угол раствора главного лепестка
диаграммы направленности,
не менее …………………. 50
Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет вид восьмерки правильной формы двухлепесткового типа. Антенна практически одинаково может принимать телесигналы как с прямого, так с обратного направлений.
К деревянному бруску 5 сечением примерно 60х60 мм под углом 90° прикрепляется горизонтальная рейка 7 сечением 40х40 мм. На концах этой репки укреплены через диэлектрические прокладки две металлические пластины 3. Такая же пластина укреплена в нижней части полотна антенны, которую можно установить без изоляционной
прокладки. В верхней части бруска устанавливается плата питания 1, которая крепится к бруску без прокладок. Плата состоит из двух металлических пластин с закругленными краями, собранных на диэлектрическом основании.
После укрепления каркаса и закрепления пластин натягивается полотно антенны, состоящее из двух, трех или четырех параллельных проводников 2 диаметром от 2 до 4 мм. В конструкции можно использовать антенный канатик. В металлические пластины 3 вклепаны штыри 4 диаметром 2—3 мм и высотой до 3 мм. Проводники 2 в местах перегиба необходимо припаять к пластинам.
Фидер 8, изготовленный из коаксиального кабеля марки РК-75 с волновым сопротивлением 75 Ом, прокладывается по вертикальной штанге до нижнего узла антенны и далее по одному из внутренних проводов до платы питания. Для согласования неполной ЗТА с несимметричным фидером необходимо использовать специальные трансформаторы, выполненные из отрезков коаксиального кабеля, конструкция которых рассмотрена выше.
Для улучшения электрических параметров и исключения приема телесигналов с обратного направления антенну можно поставить перед металлическим экраном. При этом экран может быть установлен без механической привязки к конструкции антенны.
