Из чего состоит антенна для телевизора

Как антенны принимают и передают радиосигналы? Как они различаются и что такое «направленная антенна»? В этой статье также кратко будут разобраны вопросы взаимодействия их радиоволнами и разобраны принципы действия некоторых типов устройств.

Что такое радиоволны?

При этом слове нам представляется радиоприёмник, телевизор, ну или рация.

Радиоприёмник

Однако, на самом деле, именно посредством радиоволн осуществляется передача информации на расстояние в таких устройствах как, мобильные телефоны или Wi-Fi—роутеры. Также есть радиотелескопы, которые также используют радиоволны для исследования глубин космоса.

Радиотелескопы

По сути, радиоволны являются лишь разновидностью электромагнитного излучения.

К электромагнитному излучению относится видимый свет, рентгеновское излучение и так далее.

Шкала электромагнитных излучений

При этом разница между этими отдельными видами излучения заключается только лишь в длине волны или в циклах колебаниях в секунду. Длина волны и её частота взаимосвязаны и для определения принципа работы антенн удобнее использовать понятие «длина волны».

Самая МОЩНАЯ И ПРОСТЕЙШАЯ Т2 антенна для телевизора своими руками за 5 минут!!

Нам известно, что электромагнитное излучение распространяется в вакууме со скоростью света, которая постоянна.

Формула определения длины волны
Зависимость длины волны от вида излучения

Диапазон электромагнитных излучений для радиоволн находится в диапазонах от 0 до 300 ГГц или в переводе на длину волны это будет равно от 300 тысяч километров до 1 миллиметра. Для чего это нужно?

Выбор параметров антенны

Ведь от длины волны зависит и длина антенны. Поэтому антенна подбирается с учётом той длины волны, с которой и будет работать эта антенна. Рассмотрим это на примере классической симметричной дипольной антенны.

Диполь — комнатная антенна

Конструктивно антенна состоит из двух штырей (проводов), которые направлены в разные стороны. Длина каждого штыря должна равняться половине длины волны или 1/4 волны для каждого штыря.

Диполь наружной установки

Почему так? Потому что, при только таких параметрах возможно обеспечить её максимальную чувствительность. Только в этом случае возможен резонанс, что приведёт к усилению принимаемого сигнала. В случае передачи сигнала такие параметры позволят усиливать сигнал.

Также можно оставить один штырь. В этом случае длина антенны будет равна 1/4 длины волны, при этом вторую часть антенны будет выполнять металлический корпус или земля.

Несимметричная дипольная антенна

Расчёт параметров антенны производят не на отдельную, определённую частоту, а на диапазон частот. Для примера, в обычном радиоприёмнике используют антенну длиной 75 см, которая будет резонировать на частоте в 100 МГц.

Телескопическая антенна

При этом ФМ-диапазон, конечно же, немного шире и подстраивать длину антенны, под частоту каждой радиостанции весьма затруднительно. Однако, мы знаем, что на практике этого не требуется. Ведь в современных радиоприёмниках сигнал также усиливается ещё и транзисторными каскадами и резонансным контуром, который можно настраивать под определённую частоту.

Антенны и дураки. Основы антенных устройств

Сотовая связь

Для сотовой связи используют планарные несимметричные антенны.

Антенна в телефоне Honor 6A

При этом форма таких антенн позволяет принимать частоты в широком диапазоне.

Диапазон частот мобильной связи

Направленные антенны

Все виды антенн, рассмотренные нами ранее относятся к ненаправленным антеннам. Однако есть ещё и направленные, то есть такие антенны, которые работают в узком диапазоне. Такие устройства могут передавать сигнал узким лучом, что позволяет достигать большой дальности передачи.

Волновой канал

Одним из самых известных типов таких устройств является «Волновой канал» или антенна Яги-Уда, названная так по фамилиям своих создателей — японских инженеров-электриков. В просторечье её называют ещё проще — антенна Яги.

Хидэцугу Яги

Раньше, когда не было цифрового и спутникового телевидения, их делали самостоятельно разные радиолюбители с целью улучшить приём некоторых телеканалов.

Волновой канал

Она состоит из следующих элементов: антенна, рефлектор и директоры.

Основные элементы конструкции

Как уже понятно из фотографии, антенна — это лишь небольшая часть конструкции. Она может быть выполнена в виде кольцевого вибратора или в виде симметричного диполя, как на предыдущей фотографии. При этом остальные части устройства предназначены для того, чтобы направлять и усиливать сигнал. Длины элементов конструкции рассчитываются на тот диапазон частот, которым будет работать антенна.

Теперь разберёмся, как же всё это работает при передаче сигнала. Подключаем к антенне источник сигнала. При этом длина диполя должна соответствовать половине длины волны сигнала. В этом случае диполь входит в резонанс и излучает радиоволны.

К антенне подключён источник сигнала

В задней части конструкции имеется рефлектор, длина которого немного больше длины рефлектора. Он также входит в резонанс и также излучает сигнал. При этом сигнал, излучаемый им, не совпадает по фазе с сигналом, излучаемым диполем. Это позволяет ему гасить сигнал. Однако спереди диполя сигнал совпадает по фазе и усиливается.

Усиление и гашение сигнала

Директоры, также переизлучают сигнал, что способствует его усилению. При этом расстояние между всеми элементами конструкции специально рассчитывается. Нужно отметить, что конструкция будет работать и на приём.

Рупорная антенна

Такая конструкция включает в себя волновод в форме трубы, имеющий на конце расширение. По внешнему виду такая конструкция напоминает рупор.

Внешний вид

Внутри рупора находится небольшая антенна.

Принцип действия

Благодаря такой конструкции, происходит усиление и направление радиоволн. В отличие от волнового канала в этой антенне отражение радиосигнала идёт от стенок рупора, а не от рефлектора и директоров. На диаграмму направленности влияет размер и форма рупора.

Очень часто рупорные антенны играют роль излучателя или приёмника в других конструкциях: параболических, зеркальных, спутниковых или рефлекторных антеннах.

Спутниковая антенна

Такая конструкция предполагает фокусирование принимаемого сигнала отражателем в одной точке. При передаче сигнала отражатель также фокусирует сигнал и направляет его в пространство в виде луча.

Данная конструкция позволяет получать радиосигнал с очень узкой диаграммой направленности, достигая при этом высокого уровня его усиления. Такие конструкции применяются для обеспечения связи между Землёй и космическими объектами, а также для исследований космического пространства.

Конструкции, описанные в этой статье — это всего лишь небольшая часть существующих антенн. Однако, это также и одни из самых используемых видов антенн. В дальнейших статьях планируется написать и о других типах антенн, а также о принципах работы сотовой связи.

Источник: dzen.ru

Конструкции простых антенн для приема телевизионных каналов

В зависимости от условий приема при выборе телеантенны руководствуются такими основными ее параметрами: диаграммой направленности, коэффициентом усиления и входным сопротивлением. Рассмотрим конструкции некоторых простых телеантенн доступных в изготовлении начинающими радиолюбителями.

Антенна на 12 каналов

Для приема программ в метровом диапазоне при небольшом расстоянии от телецентра (в зоне уверенного приема) радиолюбители иногда используют простую антенну, конструкция которой представлена на рис. 26.9.

Рис. 26.9. Телевизионная антенна на 12 каналов:

1 — металлические трубки,

2 — металлические полукольца,

3 — деревянная рамка

Антенна состоит из двенадцати металлических трубок (лучей), которые приварены к двум полукольцам. Вся эта конструкция крепится к деревянной раме соответствующих размеров. Лучи антенны имеют длину 1500 мм и изготовляются из металлических трубок 010. 20 мм. Трубки могут быть медные, латунные или алюминиевые.

Деревянная рама имеет размеры 400×400 мм. На рис 26.9 показаны точки (а, б) подсоединения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. К точке «а» припаивается оплетка кабеля снижения, а к точке «б» — его центральная жила. Антенну располагают таким образом, чтобы ее плоскость была перпендикулярна направлению на телецентр.

Логопериодическая антенна

В настоящее время широкое распространение получило телевизионное вещание на дециметровых волнах. Для качественного приема программ этого диапазона необходимы соответствующие антенны. В настоящее время имеет большое распространение так называемая логопериодическая антенна.

Популярность антенны объясняется тем, что она имеет простую конструкцию и на нее можно принимать программы дециметрового диапазона (ДМВ), с 21-го по 60-й канал (470. 790 МГц). Один из вариантов конструкции такой антенны представлен на рис. 26.10.

Антенна может быть подключена к любому телевизионному приемнику отечественного или зарубежного производства, который рассчитан на прием сигналов ДМ В. Входное сопротивление антенны 75 Ом, что позволяет использовать коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Антенна принимает электромагнитные волны с горизонтальной и вертикальной поляризацией.

Конструкция антенны представляет собой две параллельные металлические трубки 016. 19 мм, у которых концы с одной стороны закреплены в отверстиях металлической пластины, а с другой — в текстолитовой, размеры пластин 87x30x5 мм. Крепление концов трубок приведено на рис. 26.10. В металлических трубках, вдоль их длин, на заданном согласно рис.

26.10 расстоянии, просверлены отверстия 03,3 мм и в них нарезана резьба М4. В полученные отверстия вкручено 14 директоров, изготовленных из прутка 05 мм, на одном конце каждого прутка, на длине 10 мм, нарезана резьба М4.

Рис. 26.10. Конструкция логопериодической наружной телеантенны для приема ДМВ

Длины директоров, с учетом части длины конца с нарезанной резьбой, согласно номеру вибратора, указанному на рис. 26.10, приведены в табл. 26.1.

Коаксиальный кабель проходит внутри одной из трубок и распаян согласно рис. 26.10. После окончания сборки антенны необходимо места подпайки кабеля закрасить водостойкой краской для защиты места соединения от влаги. Антенна в особой настройке не нуждается, надо только ее направить в сторону телецентра, и после подпайки телевизионного штеккера она готова к работе.

Таблица 26.1 Размеры вибраторов внешней антенны ДМВ (в длину вибраторов включена длина 10 мм, для нарезания резьбы М4)

Источник: www.qrz.ru

Конструкции простых комнатных телевизионных антенн

Наиболее простая комнатная антенна — полуволновый разрезной вибратор — показана на рис. 1. Полуволновым он называется потому, что общая длина его двух плеч. В примерно равна половине длины волны принимаемого телевизионного канала. Разрезным же он назван в связи стем, что вибратор разрезан на два плеча пополам.

Плечи вибратора выполняют из провода. Можно использовать голый или изолированный провод, одножильный или многожильный, а также антенный канатик.

Рис. 1. Проволочный разрезной вибратор.

Плечи вибратора изолированы одно от другого в середине орешковым изолятором 1. Такие же изоляторы установлены на концах вибратора, при помощи которых антенна двумя проводами или кусками шпагата крепится к стенам комнаты. В отсутствие Орешковых изоляторов можно использовать обычные фарфоровые ролики, как показано на рис. 2.

Выводы а-а’ делают только у среднего изолятора, по краям их делать нет необходимости. Все четыре скрутки нужно тщательно пропаять, чтобы при натяжении антенны они не разошлись. Поэтому, если антенна выполнена из изолированного провода, его концы на соответствующую длину нужно освободить от изоляции.

Рис. 2. Роликовый изолятор.

Длина полуволнового вибратора точно равна половине длины волны только в том случае, если вибратор выполнен из провода бесконечно малого диаметра. При конечных значениях диаметра длина вибратора укорачивается тем сильнее, чем толще ви-

братор. При этом имеет значение не сам диаметр провода, а его отношение к длине волны, на которую рассчитан вибратор. Тем не менее для комнатных антенн, выполненных из провода или антенного канатика, вибратор оказывается достаточно тонким и его длина незначительно отличается от половины длины волны: в диапазоне 1-5 каналов — в пределах 0,97. 0,975, половины длины волны, а в диапазоне 6-12 каналов — 0,965. 0,971 половины длины волны.

В табл. 1 приведены значения длины Вг полуволнового вибратора для , любого из 12-метровых каналов при двух диаметрах провода, из которого выполнены плечи вибратора: 1,5 мм и 4 мм. Видно, что при более толстом вибраторе его длина немного, меньше чем при более тонком.

Входное сопротивление разрезного полуволнового вибратора составляет 73 Ом и хорошо согласуется с коаксиальным кабелем, имеющим волновое сопротивление. 75 Ом. Однако для подключения коаксиального кабеля к антенне симметричной конструкции , необходимо симметрирующее устройство. Чаще всего в качестве симметрирующего устройства, которое не изменяет входного сопротивления антенны, используют устройство, называемое U-коленом (рис. 3).

Рис. 3. Симметрирующее устройство в виде U-колена.

Названо оно так в связи с тем, что внешне напоминает латинскую букву U. U-колено образовано двумя отрезками 75-омного коаксиального кабеля. Длина короткого отрезка равна 1/4 длины волны в кабеле, а длина длинного -3/4 длины волны в кабеле. К точке их соединения подключается фидер, также выполненный из 75-омного кабеля. К антенне U-колено подключается в точках а и а’.

Размеры отрезков U-колена для каждого канала приведены в табл. 1.

Таблица 1. Размеры проволочного полуволнового вибратора.

Номер канала	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
В, мм d= 1,5 мм	2764	2341	1815	1650	1513	816	781	749	720	692	666	643
В, мм d = 4 мм	2756	2334	1809	1645	1509	814	779	747	717	689	663	640
а, мм	2798	2372	1840	1674	1535	829	794	761	731	703	677	654
б, мм	933	791	613	558	512	276	265	254	244	234	226	218

Использование U-колена при изготовлении комнатной антенны часто оказывается неудобным из-за его значительной длины, особенно на первых пяти каналах. Поэтому можно предложить более компактное симметрирующее устройство, показанное на рис 4.

Оно представляет собой кольцо из феррита марки 50ВЧ или 1000НН размерами 7 x 4 x 2 мм, либо марки 100ВЧ размерами 8,4 x 3,5 x 2 мм. Кольцо сначала обматывают узкой полоской полиэтилена, а затем на него наматывают две обмотки, каждая из которых содержит восемь витков, намотанных двумя проводами ПЭЛШО диаметром 0,21 мм.

Витки обмоток необходимо распределить равномерно по кольцу, а их концы закрепить нитками. Важно соблюдать такое же направление витков, как показано на рисунке. Подключают фидер к антенне с помощью этого симметрирующего устройства в точках а-а’ в соответствии со схемой, показанной на рис. 5, а. Оплетка кабеля и заземленные концы обмоток, соединяют в одной точке возможно более короткими проводниками.

Рис. 4. Симметрирующее устройство на ферритовом кольце.

Рис. 5. Схемы подключения ферритового симметрирующего устройства.

Симметрирующее устройство на ферритовом кольце хорошо работает на всех 12 каналах метрового диапазона волн. Коэффициент усиления разрезного полуволнового вибратора равен единице, что соответствует нулю децибел. Это вполне естественно, так как коэффициент усиления определяется именно по отношению к полуволновому вибратору.

Для приема телевизионного сигнала в дециметровом диапазоне, как уже было отмечено ранее, требуется антенна с повышенным коэффициентом усиления, что требует усложнения ее конструкции.

Задача упрощается благодаря тому, что все размеры дециметровой антенны оказываются существенно меньше размеров .антенн метрового диапазона. Эго позволяет создать комнатную антенну дециметрового диапазона, обладающую сравнительно большим коэффициентом усиления при небольших габаритах.

Одной из таких антенн, сравнительно несложной до конструкции, является трехэлементная рамочная антенна «Тройной квадрат», показанная на рис. 6. Коэффициент усиления этой антенны достигает 14 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала на ее выходе в 5 раз по сравнению с полуволновым вибратором.

Рис. 6. Трехэлементная рамочная антенна.

Антенна содержит три квадратные рамки, из которых директорная и рефлекторная являются замкнутыми, а вибраторная в точках а-а’ (точки питания) разомкнута. Рамки расположены симметрично, так, что их центры находятся на горизонтальной прямой, совпадающей с направлением на телецентр.

Рамки выполняют из медного или латунного провода диаметром 3. 5 мм, который при размерах антенны дециметрового диапазона обладает достаточной жесткостью. Размеры антенны-приведены в табл. 2.

Таблица 2. Размеры дециметровой рамочной антенны.

Каналы	Д	В	Р	А	Б	Н	Ш	Т
21-26	134	158	193	67	98	580	152	300
27-32	122	144	176	61	89	530	139	274
33-40	110	131	160	55	80	475	126	248
41-49	99	117	143	50	72	430	112	220
50-58	89	105	129	45	65	390	102	200
59-68	81	96	113	41	59	350.	92	181
69-80	73	86	106	37	53	315	83	164

Рамки антенны крепят к двум стрелам в серединах горизонтальных сторон. Верхняя стрела выполнена из того же материала, что и рамки. Практика показала, что антенна лучше работает, если нижняя стрела выполнена из изоляционного материала, например, гетинаксового или текстолитового прутка.

Верхняя стрела припаивается к рамкам, а нижняя может крепить рамки с помощью заливки точек соединения эпоксидной смолой.

Мачта или стойка в комнатном варианте такой антенны, выполняется также из изоляционного материала — гетинаксового или текстолитового прутка, трубки либо деревянной рейки. Стрелы крепят к мачте или стойке в центре тяжести антенны. Изолятор представляет собой пластину и гетинакса, текстолита или оргстекла размерами 20 х 30 мм и толщиной 2-3 мм.

Концы вибраторной рамки крепятся к этой пластине хомутиками.

Входное сопротивление трехэлементной рамочной антенны примерно равно 70 Ом, и она хорошо согласуется с волновым сопротивлением 75-омного коаксиального кабеля. Для симметрирования используется четвертьволновый короткозамкнутый шлейф, выполненный из отрезка того же кабеля.

Комнатная антенна тщательно ориентируется по изображению на экране телевизора так, чтобы при достаточной контрастности и устойчивости синхронизации получить наивысшую четкость по горизонтали в отсутствие повторов. При этом может оказаться, что направление антенны не совпадает с направлением на телецентр.

Диаграмма направленности разрезного полуволнового вибратора представляет собой в горизонтальной плоскости восьмерку с нулевым приемом в направлениях, совпадающих с линией, на которой расположен вибратор. Диаграмма достаточно широка, и поворот антенны в пределах до 30° в обе стороны от главного направления мало влияет на уровень принятого сигнала. ТрехэлеМентная рамочная антенна обладает узкой диаграммой направленности и должна тщательно ориентироваться.

Комнатные телевизионные антенны также бывают в продаже. Антенны метрового диапазона представляют собой разрезной вибратор с телескопической конструкцией плеч, которая позволяет легко изменять длину вибратора. Антенны дециметрового диапазона являются широкополосными и перекрывают весь диапазон дециметровых каналов.

Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. — 100 и одна конструкция антенн.

Источник: radiostorage.net