Размеры антенн ТВ каналов

Телевизионное вещание является широкополосным вещанием в метровом и дециметровом диапазоне. Для 23 ТВ канала антенна должна работать в дециметровом диапазоне (486-494 МГц). В этих диапазонах радиоволны распространяются практически прямолинейно, т.е. вещание ограничено прямой видимостью, для этого антенны помещают на опоры высотой 100-300 м. Применимы только вибраторные антенны.

Для телевизионного вещания применяют турникетные антенны, панельные антенны, радиально-штыревые антенны. У каждой из этих антенн есть свои преимущества и недостатки. Турникетные антенны не подходят для задания, так как не могут обеспечить усиления больше чем 7 дБ. Панельная антенна с расположенными панелями по сторонам квадрата при большом количестве этажей может обеспечить коэффициент усиления больше 12 дБ.

Полуволновые панельные антенны дают диаграмму направленности в горизонтальной плоскости близкую к круговой, но их применяют в основном на частотах не превышающих 174 МГц. Волновые панельные антенны дают диаграмму направленности хуже. Можно питать 4 панели синфазно, но переменно-фазное питание со сдвигом 90 градусов позволяет получить хорошее согласование в более широкой полосе частот.

Неравномерность в диаграмме направленности в горизонтальной плоскости не должна превышать 30%. Далее будут рассмотрены расчёты ДН для четырех вариантов панельных антенн.

Для панельной антенны с полуволновыми вибраторами определим размеры, которые учувствуют в формировании ДН в горизонтальной плоскости. Все размеры зависят от частоты, на которой будет работать антенна, берётся средняя частота полосы λ = 0.61224 м.

Волновое число k = 2π/λ = 10.2633 рад/м.

Расстояние между вибраторами и апериодическим рефлекторам выбирается в пределах d = 0.2-0.35 l. Оно должно быть, для создания равномерной круговой диаграммы в горизонтальной плоскости, как можно меньше. Возьмём минимальное d = 0.2l = 0.1225 м.

R – расстояние от фазового центра панели до геометрического центра, вокруг которого расположены панели. Для его определения необходимо знать горизонтальную длину рефлектора панели, она должна быть не мене чем 0.6l. Также она зависит от сечения опорной мачты, которая 0.45*0.45 м. 2 . Возьмём длину рефлектора 0.465 м., т.е. примерно 0.76l. Фазовый центр примерно в середине расстояния от рефлектора до вибраторов. Тогда R = 0.48l = 0.293875 м.

Тогда ДН в горизонтальной плоскости:

где — сдвиг по фазе (пространственный без сдвига по питанию):

Получившаяся ДН представлена на рисунке 1.

Для панельной антенны с полуволновыми вибраторами с переменно-фазным питанием сдвиг по фазе отличается на сдвиг по питанию:

Получившаяся ДН представлена на рисунке 2.

Определим необходимые размеры для панельной антенны с волновыми вибраторами.

Расстояние между вибраторами и апериодическим рефлекторам выбирается в пределах d = 0.2-0.35l. Крепление волновых вибраторов происходит непосредственно к рефлектору, где имеется нулевой потенциал, т.е. стальными стержнями длиной d = 0.25l = 0.153 м.

R – расстояние от фазового центра панели до геометрического центра, вокруг которого расположены панели. Для его определения необходимо знать горизонтальную длину рефлектора панели, она должна быть не мене чем длина волновых вибраторов, которые укорочены и длиной 0.73l. Также она зависит от сечения опорной мачты, которая 0.45*0.45 м. 2 . Возьмём длину рефлектора 0.54 м., т.е. примерно 0.88l. Тогда R = 0.565l = 0.345 м.

Источник: vunivere.ru

2.3 Выбор размеров антенны

Кривые, показанные на рис 2.3, характеризуют зависимость КНД и КБВ от отношения l/ в 75-омном кабеле для зигзагообразной антенны. С помощью этих графиков можно построить зигзагообразную антенну, имеющую максимальный КНД на заданной частоте.

Полотно антенны изготавливается обычно из металлических полосок. 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 кабелем. Вообще же для полотна зигзагообразной антенны пригодны проводники самого различного профиля – трубки, пластины, уголки и т.п.

Рабочий диапазон зигзагообразной антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера l путем образования дополнительной распределительной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные через максимальную длину волны рабочего диапазона уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников антенны дополнительными проводниками, которые и создают дополнительную емкость.

Для улучшения направленных свойств антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на него, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны.

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

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

Зигзагообразная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем задний лепесток практически отсутствует. В более широком диапазоне частот диаграмма направленности в вертикальной плоскости становится уже.

По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3…5 мм не превышали 0,05…0,1 — минимальной длины волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Во избежании помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись или касались друг друга.

На величину КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки dпл активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана. Максимум КБВ бедет при l/=0,29 и почти не зависит от ширины планки. Для оптимального согласования с кабелем в широком диапазоне частот полотно зигзагообразной антенны следует располагать на расстоянии S0,18макс от экрана. С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства антенн не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а сточки зрения согласования – увеличивать.

Основные размеры зигзагообразной антенны, предназначенной для работы в метровом диапазоне, приведены в таблице 2.1.

Источник: studfile.net

Рамочная антенна для приема российских мультиплексов

Трехэлементная рамочная антенна имеет узкий главный лепесток диограммы направленности и высокий коэффициент усиления. Для ДМВ диапозона, в котором транслируется российские 1, 2 и 3 мультиплекы в формате DBV-T2, размеры антенны очень компактны. Поэтому «Тройной квадрат» с успехом может заменить комнатную антенну.

Наиболее оптимальная длина ребра рефлектора на 4% больше длины ребра вибратора. Зависимость усиления рамочной антенны «Тройной квадрат» от расстояния между элементами приведена на рисунке. При Б = 0,11L имеем максимальное усиление.

Входное сопротивление антенны, как и ее усиление, также определяется расстоянием между элементами антенны. Например, при расстоянии между рефлектором и вибратором Б=0,11L получаем, что входное сопротивление антенны равно 65 Ом, а усиление по сравнению с полуволновым диполем равно 6,6 дБ.

При расчете антенны типа «Тройной квадрат» можно пользоваться следующими формулами: В = 0,255L; Р = 0,261L; Д = 0,247L, где L — длина волны. Оптимальное расстояние между элементами А (Б) = 0,11. 0,15L. Размеры элементов для дециметрового диапозона (телевизионных каналов 21 — 80) антенны «Тройной квадрат» приведены в таблице.

Каналы	Д (мм)	В (мм)	Р (мм)	А (мм)	Б (мм)	Ш (мм)
21 — 26	134	158	193	57	98	152
27 — 32	122	144	176	61	89	139
33 — 40	110	131	160	55	80	126
41 — 49	99	117	143	50	72	112
50 — 58	89	105	129	45	69	102
59 — 68	81	96	113	41	59	92
59 — 80	73	86	106	37	53	83

Сетка частот телевизионных каналов в г. Жуковском Московской области.

Канал	Частотные границы, МГц	Средняя длина волны, м	Примечание
24	494 — 502	0,602	3 мультиплекс
30	542 — 550	0,549	1 мультиплекс
34	574 — 582	0,519	2 мультиплекс

Поэтому в данном населенном пункте оптимальной будет антенна, расчитанная на 30 телевизионный канал (Несущая частота 546 МГц).

Рамочную антенну «Тройной квадрат» можно улучшить путем добавления еще трех элементов. Коэффициент усиления доработанной антенны значительно возрастает, что даст ей преимущество при использовании ее как в комнатном, так и в наружном варианте. Конструкция антенны представлена на рисунке,

размеры — в таблице.

Каналы	З	Г	Ж	Д	В	Р	А	Б	И	К	Л	Ш
21… 26	68	90	112	134	158	193	67	98	55	43	31	150
27 … 32	56	79	100	122	144	176	61	89	49	37	25	138
33… 40	44	66	88	110	131	160	55	80	43	31	19	124
41 … 49	33	55	77	99	117	143	50	72	38	27	16	109
50… 58	24	45	67	89	105	129	45	69	34	21	12	99
59 … 68	17	38	59	81	96	113	41	59	30	18	8	96
69… 80	10	31	52	73	89	106	37	53	26	14	4	81

Для изготовления можно использовать провод из меди или латуни диаметром 3. 5 мм. Провод последовательно выгибается по форме, показанной на рисунке, места соединений спаиваются. Для большей прочности конструкции перед пайкой места соединений можно стянуть тонкой медной проволокой.
Антенный кабель припаивается в точках«а» и «в». В точке «с» оплетка кабеля соединяется с материалом антенны.

Источник: audiohobby.ru