Ещё одна антенна для телевидения, теперь для цифрового.
Напомню ещё раз прихожанам сайта, что цифровых антенн не бывает.
Впрочем и название эфирные антенны вызывает не столько недоумение, сколько смех.
А какие ещё антенны бывают?
Впрочем в сторону это отступление от темы. За основу взята широко известная антенна
Харченко или зигзагообразная.
Как пришёл Константин Павлович Харченко к такой конструкции доселе
неизвестно, но впервые она опубликована в 1961 году в журнале Радио.
С тех пор эту конструкцию как идею повторили много много раз в разных
странах и в разных вариантах. Вслед за радиолюбителями «подтянулись»
и военные и другие службы.
Идея соединения паралельно двух квадратов
оказалась очень удачной и неизменно показывала хорошие результаты.
Сравнение с другими типами антенн показывает превосходство этой
антенны при равном количестве активных элементов.
При расчёте антенны использовалась программа MANNA GAL.
Логопериодическая антенна.Чем круче других,как устроена и проверка на дальнобойность
Исходные данные для расчёта брались на странице: Интерактивная карта покрытия DVB-T2
Зайдя на страницу нужно нажать внизу на карте «Определить местонахождение».
В Саратове и Энгельсе появилась вот такая надпись: РТС-1 первый мультиплекс
и РТС-2 второй мультиплекс. Частота вещания — 594 МГц.
Вот эта частота и использовалась для дальнейших расчётов.
Треугольная форма элементов вибратора антенны выбрана исходя из
максимального упрощения его формы при незначительной потере усиления.
Да да, вибратора девушки, но это совсем не то, о чём вы подумали.
Рефлектором служат два элемента расположенные по одну сторону рамок.
На рисунке указаны все размеры, поэтому незачем выкладывать здесь
исходник для моделирования в программе MMANA GAL.
На этом рисунке приведены параметры антенны в свободном
пространстве и на высоте от земли 1 метр.
А на этом рисунке приведена схематичная конструкция, диаграмма направленности
и результаты расчётов.
Теперь расскажу для «чайников», как сделать эту антенну.
Берёте провод толщиной три — пять миллиметров, сгибаете его по приведённым выше
размерам. Материал провода может быть медным или латунным для удобства пайки.
Затем отрезаете два куска провода по 244 мм. из этого же провода.
Заготовка антенны готова.
Теперь как это всё закрепить и получить магазинный фирменный вид.
У меня на работе скопилось очень много подставок от чайников типа Тефаль.
Прославились они тем, что ломаются часто, а пластмасса как сами понимаете
не добавляет вам здоровья.
Вам нужно открутить низ этой подставки и удалить питающий шнур.
Затем в выступающей пластмасовой части вверху, где находятся контакты для
чайника выпиливаете окно в которое вы вставите вертикально кусок
кабель — канала размерами 20х20 миллиметров. Можно закрепить кабель — канал
клеем или на один маленький шуруп.
Далее раскрыть кабель канал и сделать в нём пропилы по форме двух треугольников.
Ну, считайте пол дела сделано. Внутри кабель канала пропустите телевизионный
кабель 75 Ом. Одной стороной он припаивается к сужающимся местам треугольников.
Другая сторона кабеля припаивается или прикручивается к телевизионному разъёму.
Кабель укладывается вместо сетевого шнура чайника и закручивется штатными
шурупами.
Две проволочки, являющиеся рефлекторами можно пропустить сквозь пустые
корпуса шариковых ручек перпендикулярно, а сами ручки прикручиваются шурупами
к кабель — каналу. При сборке антенны очень желательно максимально учитывать
указанные расстояния между элементами антенны на втором рисунке.
Теперь пускай ваши очумелые ручки отдохнут, а я расскажу о результатах.
По расчитанным размерам была изготовлена антенна в металле и в чайном исполнении.
Испытывался «Тройной квадрат» на эту же частоту и фирменная логопериодическая
антенна, шедшая в комплекте с приставкой для приёма цифрового ТВ.
Фирменная логопериодическая антенна дала результаты хуже раза три — четыре.
«Тройной квадрат» так же уступал по силе сигнала. Расстояние до телецентра
14 — 15 километров на первом этаже с плотной застройкой между телецентром
и телевизором.
Логопериодическая антенна на подоконнике давала 40 — 50 % сигнала.
Смотрел в меню самой цифровой приставки на экране ТВ.
Тройной квадрат давал 50 — 60 % сигнала на подоконнике.
Антенна харченко дала возможность отойти в глубь комнаты на три метра.
Сила сигнала достигала 70 — 75 %, при этом телепередача не рвалась
и не сыпалась на квадратики, как это было при приёме на логопериодическую антенну.
Данные эксперименты дают основание считать, что изготовленная антенна
имеет довольно высокое реальное усиление, которое сразу видно при
приёме телепрограмм. Названия у антенны нет, но приём очень устойчивый.
Фото готовой антенны привести не могу, поскольку торопился сделать
и подарить её вместе с собой к 8 марта одной женщине.
Нареканий на качество работы антенны не было .
- Полуволновый вертикал на 27 МГц
- Антенна для цифрового ТВ
- Антенна FO0AAA
- Фрактальные антенны: лучше меньше, да лучше?
- UW4HW — зонтик
- Наружная телевизионная антенна на 12 каналов
- Трехдиапазонный WARC диполь
- Антенна RA4DX на 160 метров
- A Dual Band VHF/UHF J Pole
- Мульти Дельта
- Универсальная всеволновая антенна для диапазонов MB и ДМВ
- Загадочная польская антенна
- Антенна EI7BA для низкочастотных диапазонов
- Программа MoxGen
- Антенна — Разрезанный квадрат
- Антенна Двойная Базука
- Антенна DX 2000
- Такая разная антенна Windom
- Вертикал для походов
- Антенна радиостанции RX3AKT
- Антенны и аксессуары
Источник: saratovradio.ru
Расчет и изготовление логопериодической антенны для DVB-T2
Для приема цифрового ТВ нужна качественная антенна, одним из самых популярных вариантов является логопериодическая. Рассмотрим ее устройство, расчет и порядок самостоятельного изготовления.
Что значит логопериодическая и в чем ее сила
За годы, прошедшие со времен Герца, Маркони и Попова до наших дней, было разработано множество конструкций антенн. Однако большинство из них страдают общими недостатками:
- принимают со всех направлений, но слабо;
- ловят качественно, но не на всех диапазонах;
- изменение длины принимаемой волны (или частоты сигнала) ведет к тому, что у узкополосных антенн коэффициент усиления резко снижается, а у широкополосных изменяется монотонно;
Главная проблема при конструировании антенн – это правильное построение диаграммы направленности (графика, определяющего степень и вектор принимаемого сигнала). В идеальной ситуации она должна быть либо четким кругом, либо одним длинным лепестком, вытянутым в направлении передатчика. На практике же достичь этого невозможно.
Один из способов борьбы с неравномерной диаграммой и падением коэффициента усиления – использование логопериодической антенны. Это конструкция, состоящая из двух основных стержней, направленных на источник передачи, и расположенных поперек вибраторов разной длины.
Устройство имеет широкий диапазон приема, при этом коэффициент усиления остается равномерным. Антенна отлично согласуется с фидером (кабелем, по которому происходит передача принятого сигнала на приемный тюнер).
Само название происходит от двух основных свойств этой антенны:
- Логарифмической зависимости длины отдельных вибраторов друг от друга.
- Их периодического расположения. Расстояние, на котором находятся проводники на основных стержнях, определяется тем диапазоном, в котором работает устройство. Размеры вибраторов и их удаленность от вершины треугольника подчиняются геометрической прогрессии.
Конструкцию с торчащими стержнями в несколько метров сделать сложно. Из-за этого для МВ обычно используются волновые каналы, рамочные приспособления из проволоки типа «биквадрат» или «триквадрат» и пр.
Конструкция
Логопериодическая антенна состоит из следующих элементов:
- Два стержня, на которых крепятся вибраторы.
Обычно они пустотелые, и в них пропускают антенный кабель-фидер, который в этом случае является дополнительным элементом антенны. Он пропускается через нижний стержень, петлей уходит наверх и заканчивается короткозамкнутой перемычкой. Это обеспечивает согласование и симметрирование, поскольку дополнительные контуры в конструкции не требуются. - Вибраторы – торчащие по бокам проводников переменной длины, подключенных с помощью переполюсовки.
Характерными параметрами для таких антенн являются:
- Знаменатель геометрической прогрессии , показывающий, как быстро убывает длина вибраторов от основания стержня к его концу. Чем меньше этот показатель, тем эффективнее телеантенна, однако при этом одновременно растут размеры и масса устройства.
- Угол при основании треугольника, который в итоге образуют собранные вибраторы. Чем он меньше, тем лучше работа антенны. Однако это тоже увеличивает длину и массу, появляется риск возможной деформации.
Выбор формы
Классическая форма – треугольник, образованный двумя линиями вибраторов постепенно уменьшающейся длины (если считать от основания).Однако это не единственное решение.
Производители выпускают эти конструкции еще как минимум в двух форматах:
- «Дельта».
Производится уже лет тридцать на заводе в Санкт-Петербурге и представляет собой изогнутый единый вибратор треугольной формы из стальной проволоки. Схема дециметровой цифровой антенны подразумевает включение всех проводников-вибраторов в единую цепь. Так что «Дельта» в некоторых отношениях даже эффективнее классического стержня с «рогами»-вибраторами. - Пластина сложной формы (волновой канал).
Применяется для внешних телеантенн дальнего действия, особенно если используется встроенный усилитель. Конструкция незамысловатая, отчасти поэтому ее так облюбовали производители. Подстраивается под длину волны за счет разных расстояний между вибраторами. Хорошо работает только для дальнего приема и в активном варианте (для среднего и ближнего поля важно чередование). - Линейная решетка симметричных вибраторов с монотонно изменяющейся длиной.
Может быть изготовлена как в виде плоской конструкции, так и в форме решетки с двойной линией, образованной скрещенными проводниками. Это самый эффективный, но при этом конструктивно более сложный вариант антенны.
Всеволновая логопериодическая
Помимо работы с короткими волнами дециметрового диапазона, такая антенна может принимать сигналы в широкополосном спектре. Это полезная функция, если планируется принимать «цифру» в формате DVB-T2 и подключать источник аналогового сигнала.
Прием сигналов со всех диапазонов возможен в следующих случаях:
- В конструкции встроены вибраторы длиной не менее метра .
- Устройство имеет не только два штыря с вибраторами для дециметрового диапазона. У него как минимум пара «усов» с телескопическими штырями для приема метрового вещания.
Такая конструкция обычно характерна для комнатной антенны. На мачте или выносном настенном кронштейне трудно вручную раздвигать «телескопы» и ориентировать их в сторону передающей станции.
По той же причине почти не используются популярные в 60-х годах сферические телеантенны. У них очень интересные характеристики приема, но они слишком уж нетривиальны при расчетах, в конструировании и обслуживании. Проще рассчитать и изготовить волновой канал, плоский би- или триквадрат Харченко или логопериодическую антенну, чем подгонять сферу под частоты современного цифрового ТВ.
Как сделать самостоятельно
Основное применение этих антенн – прием дециметровых (ДМВ) сигналов. Обычная конструкция – это два параллельных стержня, на которых в противофазе друг к другу крепятся от 5 до 7 проводников-вибраторов равномерно уменьшающейся длины.
При необходимости эту антенну можно изготовить в домашних условиях. Самодельная конструкция требует дополнительных расчетов. Калькулятор можно найти ниже или воспользоваться формулами из любого учебника по радиотехнике. При этом на дату выпуска можно не смотреть: с 60-70-х годов XX века никаких глобальных открытий в этой области сделано не было.
Так что старыми формулами можно пользоваться безбоязненно.
Расчет логопериодической антенны
Вначале надо рассчитать размеры рабочих элементов устройства. Для этого воспользуйтесь онлайн-калькулятором:
Пояснения к расчету:
- минимальная и максимальная рабочая частота укажите диапазон, исходя из значений транслируемых мультиплексов для вашего региона;
- входное сопротивление оставьте 75 Ом;
- диаметр элемента укажите сечение вибраторов, которые планируете применять;
- сторона собирающей линии калькулятор рассчитывает значения для трубок квадратного сечения, нужно указать размер одной грани.
Вибраторы укорачиваются в геометрической прогрессии со знаменателем, равным τ . Работа антенны зависит от периода структуры τ и угла при вершине треугольника α , связанного с относительным интервалом σ .
Чем меньше угол α (и больше τ ), тем выше коэффициент усиления антенны. При этом увеличивается число вибраторов и общая длина конструкции. Поэтому при выборе периода структуры рекомендуем принимать значение τ 0,9.
Существует оптимальное значение относительного интервала σ для определенного τ калькулятор посчитает его автоматически.
Полученные значения используйте при изготовлении антенны.
Изготовление проводника
Создание самодельной модели включает в себя:
- Изготовление стержней. Подбираются две проводящие трубки нужного диаметра, поскольку изготовить их сложно.
- Нарезка и попеременное присоединение вибраторов посчитанных размеров. Длина самых больших должна получиться около четверти (а в сумме – правый и левый – равна половине) длины волны нужного диапазона.
- Подвод питания к передней части, если используется усилитель.
- Проводку фидера внутри одного из стержней. В этом случае кабель играет роль четвертьволнового трансформатора.
- Пайка кабелей, подключение и поиск каналов.
Подключение вибраторов производится попеременно, как показано на схеме.
Чтобы не упустить из виду важные мелочи, посмотрите эту видеоинструкцию. Лучше чем на ней объяснить невозможно все наглядно и понятно.
Настройка
При правильной сборке и использовании фидера волновым сопротивлением 75 Ом антенна не нуждается в дополнительной настройке. Достаточно ее правильно ориентировать.
Если же при сборке были допущены огрехи, то исправить их можно следующим образом:
- Укорочением или наращиванием вибраторов.
Обрезать можно с помощью кусачек, пилки по металлу или болгарки. Удлинить же можно, надставляя на короткие вибраторы трубки из такого же материала до соответствующей расчетам длины. После того как она достигнута, трубки крепятся клеем, запаиваются, заклепываются или же зажимаются плоскогубцами так, чтобы обеспечить надежный контакт. - Изменением расстояния между парами вибраторов .
Подключение усилителя SWA
В зоне, где прием телесигнала неуверенный, можно использовать антенный усилитель. Наиболее популярной маркой является SWA. Платы этой линейки выпускаются с разными коэффициентами усиления и канальными диапазонами.
Подключение выполняться одним из двух способов:
- При питании по антенному кабелю.
Здесь центральная жила кабеля зажимается одним винтом, а экран заворачивается и зачищается с помощью планки. Главное при этом – не допустить короткого замыкания экрана на центральную жилу; - При питании от внешнего адаптера.
Здесь требуется переходник-адаптер («краб») с подходящими параметрами (для их проверки потребуется мультиметр). Он распаивается в соответствии с конструкцией антенны и спецификой ее подключения. Здесь требуются нетривиальные знания электротехники, поскольку единого стандарта устройств производители адаптеров не поддерживают и в разных случаях нужны индивидуальные расчеты.
Вместо заключения
Сборка логопериодической антенны – нетривиальная задача, доступная не всякому телемастеру. Тем не менее сделать эту работу даже с нуля может любой, имеющий минимальные знания в электротехнике.
Источник: www.websiteforyou.su
Расчет логопериодической антенны
Антенны разрабатывались еще до нашего рождения. За это время накопилось множество конструкций, которые отлично заточены на конкретные действия, но:
- Не могут принимать сильный сигнал со всех сторон;
- Не получается принимать качественный сигнал на всех частотных диапазонах;
- Появляются проблемы при изменении длины улавливаемой волны, так как у узкополосных падает коэффициент усиления антенны, а широкополосные меняют его монотонно.
При проектировании антенн достичь всецелого охвата сигналов позволяет правильная диаграмма направленности. Чтобы ее достичь, нужно проектировать антенну в виде круга или длинного лепестка, который вытянут в сторону передатчика. Практика показывает, что достичь такого идеала сложно.
Но сложно, не значит «невозможно». Есть метод, позволяющий побороть неравномерную диаграмму и падение коэффициента усиления. Он называется логопериодическая антенна.
Принцип работы антенны во многом обусловлен своей продуманной конструкцией. Из-за этого она обладает широким диапазоном приема сигнала при равномерном коэффициенте усиления. Согласование с кабелем передачи сигнала на ресивер (часто называют фидер) не вызывает никаких проблем.
Имя такое устройство получило из-за свойств, которыми наделено:
- Логарифмическая зависимость длинны разносторонних и отделенных друг от друга вибраторов.
- Периодическое расположение вибраторов – разница в расстоянии, на котором они находятся на основных стержнях, определена диапазоном работы антенны. При этом разница в размерах и удаленности вибраторов от «навершия треугольника» подчиняется геометрической прогрессии.
Теория и расчеты
Описываемая антенна, в теории, имеет диаграмму направленности «восьмерку» по горизонтали и относительно высокий коэффициент усиления, который дополнительно можно увеличить, при использовании отражателя/рефлектора.
Для получения максимального усиления на всех каналах, необходимо изготавливать антенну примерно на середину диапазона между используемыми мультиплексами.
Найти (для расчетов) частоты мультиплексов, используемых в Вашем регионе, несложно,
например запросом вида «dvb-t2 частоты каналов»+ «Краснодар»
у меня нашлось подобное:
Середина, между двумя «моими» мультиплексами, это 700МГц — на эту частоту и будем рассчитывать антенну.
За основу расчета размеров антенны, возьмем рисунок ее автора
Высчитываем длину волны:λ = 300 / f [m]
300/700 = 0.428м, примерно 43см длина каждой стороны ромба
λ/4
=43/4= 10.75
Суммарная длина необходимого нам материала (11см*8=88см)- менее метра. Расстояние между контактами снижения, куда будем припаивать кабель, 10-12мм (стандартное значение у этой антенны для частот ниже 900МГц).
Я буду изготавливать простую антенну, без рефлектора, однако, для дополнительного увеличения усиления этой антенны, его вполне возможно установить сзади нее
например из металлической сетки/решетки для гриля, фольгированного материала или просто металлической пластины. Его размеры должны быть примерно процентов на 20 больше размеров антенны и расположен он должен быть на расстоянии ƛmax/7. Для моего случая: длина волны (39канал) 300/618, получается….49/7= то есть порядка 7см
Для тех, кому лень самому заниматься расчетами
— можете использовать онлайн-калькулятор, результаты лишь слегка будут отличаться от мною полученных. Вот, например такой -здесь сразу вводятся частоты двух мультиплексов и получаем размеры антенны (без рефлектора) Или другой вариант, с рефлектором -хочу правда заметить, что во втором варианте используется несколько иной вариант расчета, отличающийся от авторского. Подразумевается антенна с углами отличными от 90° и удаление рефлектора рассчитывается как λ/8
Для изготовления полотна антенны рекомендуется использовать алюминий или медь (медь хорошо паяется) диаметром от 3мм и выше — чем больше диаметр, тем более широкополосной получается антенна. Можно использовать трубки, толщина стенок непринципиальна, так как используется только поверхность материала (по-сути можно фольгой обмотать любой диэлектрик для получения необходимого материала). Однако, на мой взгляд, проще всего купить метр медной проволоки большого сечения в магазине электротоваров.
Из чего состоит
Логопериодическая антенна для цифрового ТВ в своем строении имеет:
- Стержни в количестве 2 штук, на которые прикрепляются вибраторы. Их делают пустотелыми для того, чтобы внутрь пустить кабель. Заводится через нижний стержень, петлей идет сверху и завершается короткозамкнутой перемычкой. Это необходимо делать для согласования и симметрирования, так как дополнительный контур в антенне применять не нужно.
- Вибраторы – это прикрепленные перпендикулярно стержням проводники различной длинны, подсоединенные с помощью переполюсовки точек питания.
По сути, МВ-диапазон антенна тоже может ловить. Для этого только понадобятся более длинная антенна с вибраторами подлиннее. Конструкцию с выставленными на несколько метров стержнями сделать сложно, так как оконечные вибраторы окажутся слишком длинными, и конструкция станет неустойчивой.
Конструкция антенны цифрового телевидения состоит из 2-х стержней, направленных на источник передаваемых сигналов и размещенных перпендикулярно вибраторов отличающейся друг от друга длинны.
Важными свойствами антенны являются:
- Знаменатель геометрической прогрессии, указывающий на быстроту убывания длинных вибраторов от основания стержня к его концу. Чем меньше показатель, тем эффективнее можно считать антенну. К сожалению, для увеличения этого показателя увеличивается размер и масса устройства.
- Угол в основании треугольника, который образуют собранные вибраторы. Чем меньше он получается, тем лучше работает антенна. Но опять же, это увеличивает длину антенны, повышая риски неустойчивости и деформации.
Отдельно нужно упомянуть поляризацию. Поляризация волн напрямую зависит от типа антенны и ее расположения. Например:
Смотрите любимые фильмы и сериалы на любых устройствах благодаря More TV всего за 299 рублей в месяц. Не упустите 7 дней БЕСПЛАТНОЙ подписки! Оформить подписку
- вертикально размещенный несимметричный вибратор – это вертикальная поляризация;
- горизонтально размещенный вибратор – горизонтальная поляризация.
- Обеспечивать работу на нескольких диапазонах, включая WARC.
- Иметь усиление (по отношению к диполю) не менее 5-8 дб и ослабление назад не менее 25 — 30 дб.
- Конструктивное выполнение должно быть достаточно простым, не требующим больших материальных затрат. (Если радиолюбитель имеет средства он может приобрести промышленно изготовленную антенну).
- Должна иметь минимальный КСВ на всех рабочих диапазонах. Это требование особенно актуально для работы на «разорванных» в середине элементов проведена следующим образом: применен капроновый профиль квадратного сечения (водовод, применяемый в сельском хозяйстве), в который запрессованы дюралевые трубки (лыжные палки) внешним диаметром 17 мм. В них вставлены и закреплены саморезами сами трубки элементов. В середине капронового профиля сверлятся два отверстия диаметром 8 мм. для крепления к буму хомутом. Хомут использован от телевизионных антенн и имеет шипы, препятствующие проворачиванию элемента. Крепление элементов может быть проведено традиционным путем на изоляторы на текстолитовых или стеклотекстолитовых площадках.
Антенна питается стандартной симметричной проводной (собирательной) линией, выполненной медным проводом сечением не менее 1.5 мм в высококачественной изоляции и имеет согласующую линию: сзади (по отношению к направлению излучения) короткозамкнутую, определяющую ослабление назад. Эта линия дополнительно превращает антенну в короткозамкнутую систему, что соответствует п. 5 общих требований. Спереди непосредственно к короткому элементу подключен симметрирующим ВЧ трансформатор (балун), имеющий коэффициент трансформации 1:4. Балун намотан на ферритовом кольце, имеющим магнитную проницаемость 600. Обмотка трансформатора выполнена модифицированным коаксиальным кабелем. Из коаксиального кабеля с внешним диаметром 10 мм удаляется жила с изоляцией и вместо ее протаскиваются два провода во второпластовой изоляции сечением не менее 1 мм. Соединение стандартное для трансформатора 1:4 — конец одной обмотки с началом другой. Количество витков — 4. Испытание балуна на 100 ваттном эквиваленте показало, что коэффициент передачи меняется в диапазоне 1.8 — 50 mHz от 1 до 1.1 При отсутствии необходимого кольца нужной проницаемости и размера можно применить ферритовое кольцо от отклоняющей системы телевизора. Кольцо разбирается на две половины и склеивается клеем с ферритовым наполнителем, что резко снижает потери мощности в нем. Вид модифицированного кабеля:-
Таблица размеров антенны для частот от 14.000 до 29.000 mHz :
LS = 112 | t = 0.82259 | K = 3.514 | B = 600 |
Длина элемента L см. | Расст. между элем. S см. |
L1 = 1070 | S1 = 171 |
L2 = 880 | S2 = 141 |
L3 = 724 | S3 = 115 |
L4 = 595 | S4 = 95 |
L5 = 490 | S5 = 72 |
L6 = 403 |
Антенна была собрана и поднята на высоту 12 метров около деревянного загородного дома при помощи легкой телескопической мачты. Использован дешевый вращающий механизм китайского производства, предназначенный для вращения телевизионных антенн, приобретенный в . Полученные технические параметры можно оценить как превышающие заданные в начале (кроме 14 mHz, т.к. мала высота подъема для этого диапазона). Измерения параметров проводились на всех диапазонах, включая WARC с радиолюбителем, находившимся на расстоянии 15 км прямой видимости. Полученные характеристики в среднем F / B — 25 db ; F / S — 30-35 db. Точность замеров относительна с поправкой на радиолюбительскую аппаратуру. К сожалению, провести измерения с лабораторией ГСН не состоялись т.к. антенна установлена за городом и прямая видимость отсутствует.
Источник: vts-energo.ru