Размеры антенны даны в долях от длины волны сигнала λ .
λ = С/ f Длина волны в метрах.
C — скорость света в вакууме 3*10 8 м/с.
f — частота сигнала в герцах.
Направленные свойства антенны можно выразить через коэффициент направленного действия
(кнд) — G . Упрощенно: кнд показывает во сколько раз необходимо увеличить мощность,
излучаемую антенной в главном направлении, если ее заменить полуволновым вибратором. Кнд
выражается в дБ.
Но мы обычно говорим не о кнд, а об усилении антенны. Определить усиление антенны можно из
формулы — D = G к.
к — коэффициент полезного действия. То есть при расчете усиления учитываются все потери в
антенне. Значение к в УКВ диапазоне приближается к единице, поэтому примерно можно кнд и
усиление считать равными.
Если Вам нужна программа для расчета антенн аналогового и цифрового телевидения, мобильного
Вибраторная антенна типа «Волновой канал».
На рисунке размеры элементов антенны. Антенна состоит из вибратора, рефлектора и
Дальнобойный волновой канал Харченко
директора. Коэффициент направленного действия равен — 7 дБ. Входное сопротивление
Схема антенны «Волновой канал» 5.
Рис. 1 Антенна «Волновой канал» 5. Размеры антенны.
Если Вам нужна программа для расчета антенн аналогового и цифрового телевидения, мобильного
Как сделать любую антенну?! Все материалы по антеннам » » » здесь.
Частоты каналов и длину волны λ смотрите » » » здесь.
Простую антенну «зигзаг» смотрите » » » здесь.
10.5. Антенны типа «Волновой канал» диапазона метровых волн
Антенны типа «Волновой канал» широко используются в системах коллективного приема и при индивидуальном приеме. Это связано с тем, что они обеспечивают получение большого коэффициента усиления при сравнительно небольших габаритах. В зарубежной литературе антенну «Волновой канал» называют антенной Уда-Яги (имена впервые описавших ее японских изобретателей).
Антенны типа «Волновой канал» состоят из активного вибратора (обычно это петлевой вибратор), рефлектора и ряда директоров, расположенных на обшей несушей стреле параллельно друг другу (рис. 10.14; табл. 10.7).
Рис. 10.15. 5-элементная антенна типа «Волновой канал»:
1—активный петлевой вибратор; 2—рефлектор;
3 — пассивные директоры
Принцип действия антенны пятиэлементной (рис. 10.15;
табл. 10.8). Если активный полуволновый вибратор (1), имеющий симметричную диаграмму направленности в виде восьмерки, подключить к источнику высокочастотных колебаний, то он будет излучать электромагнитную энергию как в направлении рефлектора (2), так и в сторону директоров (3).
Под воздействием электромагнитной энергии в рефлекторе наведутся токи, которые будут источником вторичного излучения. Длина рефлектора и расстояние от него до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в его сторону и усиливает в направлении директоров. Таким образом, рефлектор служит экраном, который усиливает излучение в одном направлении за счет его ослабления в другом. Для получения эффекта экранирования необходимо, чтобы ток, который течет по рефлектору, опережал по фазе ток, текущий по активному вибратору. Необходимая длина рефлектора на 5. 10% превышает половину длины волны.
Согласовывающая петля на волновой канал
Амплитуда тока в рефлекторе несколько меньше, чем в активном вибраторе. Поэтому излучение в направлении рефлектора компенсируется не полностью. Часть энергии, которую излучает активный вибратор, «просачивается» через рефлектор, что является причиной появления задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Кроме того, эти лепестки появляются в связи с неточной фазировкой токов в рефлекторе и активном вибраторе.
Для уменьшения задних и боковых лепестков диаграммы направленности, т. е. увеличения коэффициента защитного действия (КЗД) всей антенны, рефлектор выполняют из двух-трех и более элементов (рис. 10.16; табл. 10.9). Расстояние между элементами рефлектора по вертикали для каналов 1. 5 равняется 800 мм, для каналов 6. 12 — 550 мм.
Усилению излучения антенны в главном направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием электромагнитного поля, которое наводит активный вибратор. Для сложения полей директоров необходимо, чтобы в каждом последующем вибраторе ток отставал по фазе на такой же угол, на какой отстает волна, распространяющаяся в пространстве (это достигается подбором расстояний между директорами и их
размеров). Максимальная концентрация излучения в главном направлении получается обычно при постепенном уменьшении длин директоров в направлении от активного вибратора.
Такое расположение директоров и их конструкция способствуют тому, что электромагнитная волна, возбуждаемая активным вибратором, распространяется главным образом вдоль оси антенны, благодаря чему она и получила название «Волновой канал».
Увеличение числа директоров приводит к уменьшению полосы пропускания антенны. Если считать допустимым снижение коэффициента усиления на краях полосы на 1,5. 2,0 дБ по сравнению с коэффициентом усиления на средней частоте, то рабочая полоса антенны, имеющей 5. 7 директоров, составляет 10. 15% от средней частоты. При числе директоров, равном 9. 11, рабочая полоса частот уменьшится до ±5.
6% от средней частоты. Сужение полосы пропускания приводит к потере четкости, цветности сигнала изображения и ослаблению звукового сопровождения. Поэтому в частотных каналах 1. 5 нельзя применять антенны типа «Волновой канал» с числом директоров более 5. 7, а в каналах 6. 12 — более 9. 12.
Например, в частотных каналах 1. 5 не рекомендуется использовать 7-элементную антенну типа «Волновой канал» (рис. 10.16; табл. 10.9). В каналах 1. 5 не используются 11-элементные антенны типа «Волновой канал» (рис. 10.17; табл.
10.10, 10.11).
Вибратор антенны представляет собой проводник, открытый на концах, поэтому его можно рассматривать как открытый колебательный контур, резонансная частота которого зависит от индуктивности L и емкости С, определяемых геометрическими размерами. Добротность (качество контура в основном определяется отношением L/C. При большом отношении (большая самоиндукция при малой емкости получается узкополосный контур с острым резонансом (рис. 10.18, а), при малом (небольшая самоиндукция при большой емкости) —широкополосный контур с менее выраженным резонансом (рис. 10.18, б).
Таким образом, ширина полосы пропускания вибратора (F) определяется отношением L/C, которое зависит от отношения l/d (длина волны канала к диаметру вибратора). Так, при одинаковой длине вибратор большего диаметра имеет большую емкость
и полосу пропускания, так как его поверхность больше, и, следовательно, меньшее отношение L/C, чем у вибратора с меньшим диаметром проводника.
Для изготовления антенн типа «Волновой канал» диапазона MB рекомендуется использовать трубки следующих диаметров: а — несущая стрела (30. 35 мм — в каналах 1. 5, 18. 22 мм — в каналах 6. 12); 6 — вибраторы (18. 22 мм — в каналах 1. 5, 10. 16 мм — в каналах 6. 12).
Радиус изгиба трубок петлевого вибратора произвольный, поэтому для его изготовления можно использовать прямые трубки, соединенные болтовыми креплениями или с помощью сварки.
Чем лучше металл проводит электрический ток, тем меньше сопротивление и потери будут в нем при высокочастотных колебаниях тока. Поэтому для вибраторов антенн предпочтительнее использовать металлы с высокой электропроводностью (медь, латунь, алюминий, дюралюминий). Однако из-за высокой стоимости цветных металлов промышленностью выпускаются антенны из стали со специальным антикоррозийным покрытием.
На параметры антенны не влияет профиль используемого материала, так как токи высокой частоты протекают только по поверхностям вибраторов. Сплошные стержни не рекомендуется применять из-за увеличения массы антенны.
Антенну можно изготовить также из металлических уголков, квадратных брусков, полосок и других профилей. Если используются полоски, их ширина должна быть равна удвоенному диаметру трубок, который необходим для данного диапазона УKB. В практике широко применяются вибраторы из деревянных брусков, обернутых медной фольгой, из отрезков коаксиального кабеля (используется медная оплетка),
из деревянных реек круглого сечения диаметром 15 мм или квадратного (15 х 15 мм) с оплеткой из тонкого медного провода диаметром 0,5. 2 мм, который располагается равномерно и симметрично.
Коэффициент усиления антенн, вибраторы которых выполнены из подручных материалов, будет несколько ниже, чем у антенн из трубок необходимого диаметра. Поэтому суррогатные вибраторы для антенн следует использовать только в зоне уверенного приема.
Коэффициент усиления — величина, показывающая, во сколько раз напряжение или мощность, развиваемые в антенне принимаемыми сигналами, при прочих равных условиях больше напряжения или мощности, развиваемых полуволновым вибратором (эталонная антенна).
Различают коэффициенты усиления по напряжению (полю) и мощности. Коэффициент усиления по мощности численно равен квадрату коэффициента усиления по напряжению. Обычно коэффициент усиления антенны выражается в децибелах (дБ) и зависит от конструкции антенны. Например, у антенны типа «Волновой канал» коэффициент усиления (Кu) почти линейно зависит от количества директоров nд, приблизительно его можно определить по формуле
Кu = (2,5 • nд)^0.5 (раз).
В табл. 10.12 приведены значения Кu антенн типа «Волновой канал» в зависимости от числа вибраторов.
Для защиты наружных антенн типа «Волновой канал» от коррозии их необходимо тщательно красить. Чтобы покрытия были прочными, металл зачищают и грунтуют (каждому типу красок соответствует определенная грунтовка). Перед окраской элементы антенны из стали (железа) на длительное время погружают в керосин или протирают рыбьим жиром (слой жира оставляют на 1.5. 2 ч).
Рыбий жир, пропитывая ржавчину, образует под ней пленку, препятствующую дальнейшей коррозии детали. Детали промывают (несколько минут) в насыщенном растворе хлорного олова, споласкивают в теплой воде и просушивают. На сухую поверхность вначале наносят грунтовку, а затем — краску.
Используются такие краски, которые являются хорошим диэлектриком и выдерживают климатические условия (например, синтетическая автоэмаль, нитроэмаль, глифталевые или масляные краски).
Антенны из меди или латуни также необходимо окрашивать, так как под воздействием кислорода воздуха и сернистых газов в атмосфере на поверхности этих металлов образуется слой сернистой меди, который обладает значительным сопротивлением и ухудшает работу антенны. На
качество работы антенны влияет также покрытие ее бронзовой или алюминиевой краской. Потери в антенне при низком уровне сигнала возрастают настолько, что прием может прекратиться.
Детали антенн из алюминия или его сплавов окрашивать не следует, так как оксидный слой на поверхности этих металлов обладает высоким сопротивлением и приближается по своим свойствам к диэлектрику. Оксидный слой защищает поверхность металла от дальнейшего окисления, а под тончайшей оксидной пленкой сохраняется металлическая поверхность с хорошей проводимостью для электрического тока.
Высокочастотные токи протекают только по поверхности металла, которая не должна представлять для токов сигнала, принятого антенной, большого сопротивления. Это предъявляет определенные требования к ее состоянию. Чтобы токи сигнала, принятого антенной, не встречали большого сопротивления, поверхности элементов антенны должны быть ровными и гладкими без поперечных прорезей или глубоких царапин, а у антенн дециметровых волн даже полированными.
Однажды царь объявил, что он отдаст дочку и полцарства впридачу тому, кто для него лучший туалет построит. Вызвались строить русский, немец и поляк. Немец построил туалет солидный, по последнему слову техники. Зашёл в него царь, показали ему, как чем пользоваться, но не запомнил, перепутал всё и вышел недовольный.
Зашёл он тогда в туалет, что ему поляк построил — туалет был с немыслимыми дизайнерскими решениями, картинами и т.п., но холодно и неуютно было старому царю в туалете, и он вышел из него опять недовольный. Наконец смотрит — стоит на зелёном пригорке сортир, который русский ему построил, — из досок кое-как сколоченный.
Ветер подул — дверь сама отворилась. «Автоматика», — восхищается царь. Вошёл он, взгромоздился над дырой, а штаны его за гвоздь зацепились, сами упали. «Кибернетика», — шепчет царь, обалдевая всё больше. Справил царь нужду, вышел из сортира, а тут ветер подул, а сортир взял и развалился. «Да он ещё и складной», — царь вконец обалдел от восторга и отдал русскому свою дочь и полцарства.
Так как постройка антенны из отсюда вызвала затруднения (по времени), была собрана более простая антенна, разработка RZ9CJ. Кучу всевозможных вариаций его антенн можно посмотреть тут. В статье речь пойдет о двухдиапазонной (144-146/430-440МГц) антенне, элементы которой выполнены из алюминиевой трубки диаметром 8 мм и монтируются на общую траверсу — три элемента диапазона 144-146 МГц и 5 элементов диапазона 430-440 МГц; вибратор применен разрезной. Чертеж антенны приведен ниже
Итак, идем в магазин. Нам понадобится две алюминиевые трубки D8 длиной по 2 метра и одна трубка длиной 1 метр (либо одна двухметровая и три метровые); в качестве бума используем алюминиевую трубу D16 длиной 1 метр. Для того, чтобы выполнить условия «диэлектрической» траверсы и не применять бум-коррекцию, будем использовать крепления для водопроводных труб ПВХ соответствующего диаметра. Их высота как раз позволяет разместить элементы над траверсой на расстоянии половины ее диаметра (8 мм и выше).
Элемент крепится по центру одним винтом. Для того, чтобы элементы не вертелись относительно крепления, в площадке крепления напильником пропиливается продольная канавка глубиной миллиметра 2-3, на глаз. Далее ставим элемент, закрепляем винтом, центрируем, затягиваем. Образец ниже.
Вибратор состоит из двух половинок, зазор между половинками 5-6 мм, но не менее половины диаметра кабеля, рассчитан под волновое сопротивление 50 Ом. Длина вибратора по описанию, расстояние между половинками входит в эту длину.
То есть при моем расстоянии в 6 мм длина каждой половинки будет ( 974 — 6 ) / 2 = 484 мм. Половинки скреплены деревянной палочкой D6 от мороженного (что нашлось), не самый лучший вариант конечно. Для фиксации палочки и подключения кабеля в половинках вибратора сверлятся отверстия как можно ближе друг к другу, и ставятся винты с лепестками. Кабель подключать самым кратчайшим путем непосредственно к концам вибратора (на фото не совсем правильное подключение, но для первой версии антенны пойдет). Место подключения вибратора запихано в распредкоробку для проводки, конструкция конечно может отличаться — например, можно закрепить вибратор на пластине из оргстекла или текстолита.
Далее размечаем бум, устанавливаем элементы, размещаем их в одной плоскости.
«Да он еще и складной,» то есть, можно работать с этой антенной в поле или на даче, та хде уходно. Собирается за минуту, настройки не требует. При стационарном использовании необходимо закрепить элементы, чтобы они не крутились на траверсе.
Полученный результат. Испытания проходили в городе Суровикино Волгоградской области, в квадрате LN18JO. Принималась телеметрия (на слух) со спутника DO-64 в диапазоне 2 м с силой сигнала где-то 5-6 баллов, элевация у спутника была градусов 45.
Далее коллега из станицы Обливская, которая находится в 25 километрах от Суровикино, сообщает, что принимает меня на 145,500 МГц 59+60 дБ (дальше шкала у S-метра на трансивере кончилась просто), при моей выходной мощности 5 Ватт; для сравнения: при работе на коллинеар Comet GP3M с той же мощностью дает оценку ровно 9 баллов. Далее без труда открывается и принимается на слух 8 баллов репитер RR6MA из Морозовска, тот же коллега дает хороший рапорт при работе через репитер, выходная мощность та же; для сравнения: при работе на вертикал репитер открывается через раз, дальше объяснять, думаю, не надо. На 430 антенна не испытывалась, пробовал принимать всякие сигналы из космоса, но неудачно; есть подозрения, что на 430 она вообще не работает, но это только подозрения . Подозрения развеялись после проведения QSO в диапазоне 70 см; работу антенны в этом диапазоне оцениваю как удовлетворительную. КСВ не мерялось, просто потому что пока нечем.
Ниже фотки в естественной среде обитания. Качество оставляет желать лучшего — снималось на мобильный.
Пы. Сы: Розовый заяц с бурым медведем антенной остались довольны.
Источник: vmeste-masterim.ru
Конструкции многоэлементных ТВ антенн Волновый Канал
Организаторы проекта SMART GROUND STATIONS попросили меня написать подробные инструкции по сборке антенн для приема сигналов спутников. Подробнее о проекте можно узнать вот здесь. В этой статье я расскажу про самую простую и распространенную антенну – волновой канал.
Ее еще называют антенной Уда-Яги в честь ее изобретателей. Споров касательно правильности одного или иного названия существует не меньше, чем на тему «Как правильно: мертвая петля или петля Нестерова?». И да, проще этой антенны только простой диполь или, может быть, четвертьволновый штырь. Впрочем, о всенаправленных антеннах (кхэм… о почти всенаправленных, если быть точнее) мы поговорим в другой раз, а в этой статье я покажу три самые простые конструкции, чтобы каждый смог найти хотя бы одну, которую можно повторить при минимальных затратах.
Введение
Во-первых, я должен упомянуть об одной из предыдущих статей, в которой я рассказал кое-что про антенны, фидеры и прочее. В этой статье я приведу варианты конструкций антенн и готовые расчеты нескольких антенн.
К статье прилагаются файлы *.maa. Это рабочие файлы программы MMANA-GAL – одного из мощнейших средств проектирования антенн. Эта программа позволяет рассчитать характеристики антенны: активное (R) и реактивное (j) сопротивления, коэффициент усиления, диаграмму направленности и многое другое.
Оценка качества работы антенны
Попробуем сделать более корректное сравнение, подключаясь через вход сплиттера. Ну и кроме того, для наглядности, добавим количество участников
Список антенн, принимающих участие в сравнении:
1. Внешняя антенна Funke BM 4551 наружная дальнего действия,
заявленный коэффициент усиления, из некоторых источников (покупал в Юлмарте), до 16dB
2. Имеется старенькая рамочная ДМВ антенна, от ТВ Электроника 313д, надо сказать при всей простоте, очень неплохая антенна, поэтому и сохранилась
3. Сгонял в магазин- купил для сравнения в обзоре одну из самых дешевых, типа симметричного вибратора (100% самая покупаемая пенсионерами, из-за низкой цены).
Все «замеры» буду проводить в одной точке, максимально близко расположенной ко внешней антенне — ее местоположение опытным путем подбиралось по максимуму сигнала, поэтому можно утверждать что условия приблизительно одинаковые
Итак, уровень сигнала с внешней антенны мы уже видели 95% (на момент текущих измерений показывало 94%), ее берем за эталон. Все сравнения делаем подключая антенны ко входу на сплиттере, к которому обычно подключена внешняя антенна.
Рамочная антенна, от Электроники 82% на 39 мультиплексе и 66% на 60
Бюджетная с «рогами» — 62%/38% (на грани пропадания трансляции)
Двойной квадрат — 92% на обоих мультиплексах, примерно на пару процентов меньше от внешней
Ради любопытства, решил проверить работу рефлектора, который несложно изготовить из любой металлической сетки, пластины или даже фольги… РЕАЛЬНО заметно работает! Уровень поднялся до 96%!, что даже выше от стационарной, с заявленным коэффициентом усиления от 11dB.
Самое любопытное- предмет, который я использовал в качестве рефлектора!
Фольги в доме не нашлось, из совсем доступного с металлической поверхностью необходимых размеров, была… крышка ноутбука (он у меня имеет металлический корпус). Но главное результат! Понятное дело, ноут я «привязывать» к антенне не собираюсь, да и хватит мне ее усиления и без рефлектора
Конструкция 1. ППР – Проще пареной репы
По такой конструкции я когда-то собирал свой первый «волновой канал». Для сборки понадобится, деревяшка (будем называть ее по-умному: траверса) подходящей длины, некоторое количество медной проволоки, и какой-нибудь крепеж. Вся работа заключается в том, чтобы точно нарезать проволоку на отрезки нужной длины и закрепить в нужных точках.
Я рекомендую делать надпилы в траверсе для более надежного крепления элементов антенны. А сами элементы антенны можно прижать с помощью шурупов с широкими шляпками, проволочными хомутами или пластиковыми стяжками. Такую антенну можно изготовить буквально за пару часов.
Ромб
Конструкция ромб – разновидность зигзага. Наилучший материал для основного контура – медные трубки, другой возможный – листы алюминия (толщина 6 мм и выше), нарезанные на полосы. С целью создания ёмкости применяются вставки из жести, металлической сетки или фольги в границах малых боковых ромбов. Сзади укрепляется отражатель.
Вставки-ёмкости и рефлектор дополняют сооружение, чтобы повысить чувствительность. При хорошем сигнале без этих элементов можно обойтись.
Ромб с отражателем
Важно! Сетчатые или жестяные вставки пропаиваются по контуру. При использовании листов тонкого металла это не обязательно.
Коаксиальный кабель нельзя сгибать сильно. Он доводится до боковой вершины ромба, а потом направляется к центру и припаивается.
В точке с нулевым потенциалом (нижняя вершина ромба) нужно произвести электрическое соединение с проводами экранирующей оплётки.
Конструкция 2. Люминь, люминь и еще раз люминь
Конструкция славится своей легкостью, хоть она достаточно прочная и совершенно не дорогая. Элементы антенны делаются из алюминиевых трубок, хотя при незначительной их длине можно использовать и тот же моножильный провод. На траверсу из алюминиевого профиля в нужных местах крепятся платформы из какого-либо диэлектрического материала.
Многие используют оргстекло, хотя можно использовать любой листовой пластик или даже фанеру. Но феодосийцы настоятельно советуют использовать стеклотекстолит, потому что он добавляет +20 к надежности устройства. На платформах любым удобным способом крепятся элементы антенны. Если они изготовлены из алюминиевой трубки, их можно закрепить зажимами для троса подходящего размера.
Медная проволока хорошо крепится к площадкам из фольгированного стеклотекстолита с помощью тонкой медной проволоки, особенно если соединение пропаять. Вместо самих медных элементов можно закрепить вот такие электротехнические клеммники, в которые и будут зажиматься медные провода. Или можно использовать латунные резьбовые втулки, тогда на элементах антенны нужно нарезать резьбу или закрепить втулки с ответной резьбой.
Зигзаг
Зигзаг – это схема антенны Харченко, относится к широкополосным устройствам. Размеры конструкции для дециметрового диапазона компактны и с легкостью позволяют её применять внутри помещений. Особенно эффективна в удалённых населённых пунктах при приёме в различных направлениях. Пределы принимаемых частот с сохранением параметров перекрываются с коэффициентом 2,6-2,7.
Антенна Харченко с отражателем
Классический зигзаг сложен в изготовлении, требует точных расчётов. Широко применялся для приема аналоговых телепрограмм. Для цифрового сигнала всё значительно упрощается.
Конструкция 3. Универсальная траверса
Эта конструкция нравится мне тем, что самый габаритный элемент – траверсу можно использовать одну для нескольких антенн. Траверсой служит водопроводная полипропиленовая труба, на которой с помощью стандартных кронштейнов крепятся элементы антенны. Если изготовить несколько комплектов элементов антенн и разметить траверсу соответствующим образом, можно по очереди использовать совершенно разные «волновые каналы», имея лишь одну особо габаритную деталь.
Антенна для цифрового ТВ из кабеля: как быстро сделать
На сборку этой схемы потребуется только отрезок коаксиального ТВ кабеля длиной порядка метра, нож, паяльник, хотя можно обойтись без него.
Петля работает в зоне уверенного приема, обладает хорошими характеристиками даже внутри плотной застройки многоэтажных зданий из железобетонных плит. Поскольку довольно простая сборка у меня заняла порядка 5 минут времени, то ее можно проверить хотя бы ради любопытства.
Объясняю технологию монтажа.
Размер окружности собранной петли соответствует длине волны электромагнитного колебания. У меня, как показано выше, это 48 см.
Разделываю один конец коаксиального кабеля на расстояние порядка 5 сантиметров. Для наглядности рядом положил спичечный коробок со стандартными размерами 3х5.
От начала разделки отмерил расстояние полуволны: 24 сантиметра. Дальше необходимо сделать участок, на котором будет разорвана экранирующая оплетка.
Ее расстояние делаем 2 см. На этом отрезке внимательно проверяйте отсутствие проволочек и электрических связей. Должна быть видна только полиэтиленовая изоляция центральной жилы.
Затем по длине кабеля от созданного разрыва отмеряю еще повторно 24 см и снимаю верхнюю защитную оболочку из полиэтилена по кольцу шириной 1 сантиметр.
Работать надо аккуратно. Экранирующая оплетка и ее электрические связи должна быть сохранена.
Показываю этот участок крупным планом.
Теперь осталась самая малость: проверяю отсутствие коррозии на зачищенных оплетках, плотно скручиваю пальцами между собой токопроводящий экран с центральной жилой. Необходимо замкнуть их накоротко.
Образуется скрученный конец длиной порядка 5 сантиметров. Остается плотно обмотать его вокруг открытого участка изоляции шириной 1 см. Петля готова.
С обратной стороны кабеля припаивается штеккер для подключения в гнездо телевизора. Эту тривиальную операцию опускаю. Сложностей в ней нет.
Антенна для цифрового ТВ из кабеля своей плоскостью петли ориентируется перпендикулярно направлению передающей станции.
Положительный момент: материал петли выполнен из того же материала, что и последующий фидер для подключения к телевизору. У них одинаковое волновое сопротивление. Ничего согласовывать не требуется.
Проверенные «волновые каналы»
Конечно, никакая антенна не сравнится с антенной, рассчитанной самостоятельно, но я приведу несколько готовых антенн для разных частот. Если кто-то желает рассчитать антенну самостоятельно, он или она может воспользоваться одной из редакций книги Карла Ротхаммеля «Антенны», которую можно скачать в разделе «Библиотека» на моем сайте.
Готовые maa файлы некоторых антенн можно найти в этой папке на сервере сайта. Формат названия, я думаю, очевиден: %Центральная частота%_%Количество элементов%_%Диаметр провода%.maa . Почти все из них были собраны и испытаны. Список постоянно пополняется.
Хотелось бы сразу предостеречь посетителей этой странички от распространенной ошибки. Если аноним, сюда попавший, имеет намерение просто себе взять и рассчитать размеры антенны «3-х элементный волновой канал» по каким то формулам, то его ждет разочарование. Во первых по формулам считать не надо, почему — смотрите здесь.
Во вторых, придется подумать над вопросом: «Какой конкретно 3-элементный волновой канал мне нужен?» Дело в том, что волновой канал — это не обычная конструкция антенны, а большой класс антенн, включающий в себя бесконечное число практический конструкций. Всего 3-элемента, а варьируя величинами 5 доступных нам размеров (степенями свободы), мы можем получить и 50 и 75-омную антенну, с разным усилением, разной полосой пропускания и т.д. Таких рабочих конструкций может быть множество, причем с не совпадающими размерами.
Калькулятор обновлен 31.05.2020. Схематическое изображение антенны:
ВВЕСТИ ДАННЫЕ:
Предыдущая версия калькулятора на этой страничке была основана на методике из работы — NBS TECHNICAL NOTE 688 — «Yagi Antenna Design» Peter P. Viezbicke 1976 год. Метод был разработан в доцифровую эпоху и в настоящее время полностью устарел. Краденую копию нашего старого калькулятора можно найти на . Новая версия калькулятора основана на оптимизированных моделях 4NEC2 и HFSS.
Для того чтобы подобрать размеры антенны оптимальным образом, использовалcя разработанный Николаем Младеновым скрипт Python для движка NEC2: Используя методы нелинейного программирования, такой скрипт в автоматическом режиме перебирает десятки тысяч комбинаций «степеней свободы антенны», а их здесь, как мы отметили пять. В результате получается модель антенны у которой желаемые свойства максимизируются.
- — прототип антенны для этого калькулятора
- Расчет антенны волновой канал от 3 до 22 элементов конструкции DL6WU;
- Конструкции широкополосных волновых каналов для приема цифрового телевидения;
- VK ()
- Facebook ()
- Comments (13)
Комментарии
12
#11 3G-Aerial admin 19.09.2020 11:06 Цитирую Александр С.:
Можно ли применить этот калькулятор…?
Если мы применим шлейф-вибратор или другими словами петлевой вибратор (если я вас правильно понял), то входное сопротивление антенны будет около 200 Ом. Для 50 Ом необходимо применять как раз разрезной вибратор со схемой симметрирования . Цитировать
#12 Александр С. 19.09.2020 22:49 Да петлевой вибратор. А как, же работает антенна https://www.cqham.ru/yagi-433.htm Как я понял, подгонкой расстояний директора и рефлектора относительно петлевого вибратора добиваются входного сопротивления 50 Ом.
#13 3G-Aerial admin 20.09.2020 09:09 В конструкции UA6HJQ входное сопротивление 50 ом достигается не только изменением размеров, но в большей мере подбором длины фидера. Какой-то, не известный нам, импеданс на зажимах петлевого вибратора, с высокой активной и реактивной составляющей, трансформируетс я к разъему СР-50 на длине фидера 640 мм к сопротивлению 50 Ом и минимуму реактивности. У человека есть в руках SWR-121 и он подобрал эту длину экспериментальн о.
Обновить список комментариев
Добавить комментарий
Комментарии от анонимов (не зарегистрированных пользователей сайта) предварительно модерируются. Модерация не проходит в реальном времени, возможна задержка. Особо нетерпеливых анонимов просим не публиковать подряд один и тот же пост. Пост в этом случае может быть отклонен модератором. Удаляются также сообщения от одноразовых и несуществующих E-mail.
На сайте работает форум и комментарии в социальных сетях, на которых имеется гораздо больше возможностей для общения.
Преимущества диапазона ДМВ
Длина дециметровых волн – 10 см – 1 м в зависимости от выбранной частоты.
В отличие от метровых волн дециметровые имеют меньшую площадь распространения – в пределах видимости. Более короткие волны лучше отражаются от препятствий на пути. Поэтому их рациональнее использовать среди многоэтажных домов или промышленных построек – отражаясь от их поверхностей, они будут охватывать больше приемников.
Несмотря на то, что ДМВ уступают МВ в дальности распространения волн, они опережают другие популярные диапазоны частот, такие как 2G/GSM, 3G/UTMS и 4G/LTE. Одного телевизионного передатчика в диапазоне 300-900 МГц хватает, чтобы покрывать крупные города и окружающие их мелкие населенные пункты.
Ещё одно преимущество ДМВ – помехозащищенность. При этом чем уже диапазон рабочих частот, тем меньше вероятность заглушить сигнал или перегрузить приемную антенну. Совместно с цифровой технологией DVB-T2, дециметровые волны доносят до пользователей только хорошую картинку со звуком.
По аналоговому ТВ мы привыкли к помехам на экране телевизоров при плохом сигнале. В связи с особенностями технологии DVB-T2 – при приеме цифрового сигнала, качество либо отличное, либо приема нет вообще.
Источник: tpointegral.ru
Волновой канал для тв размеры
Home Антенны
Прием спутникового и наземного телевидения
Антенны типа «Волновой канал» диапазона метровых волн
Антенны типа «Волновой канал» диапазона метровых волн |
Антенны типа |
Все страницы |
10.5. Антенны типа «Волновой канал» диапазона метровых волн
Антенны типа «Волновой канал» широко используются в системах коллективного приема и при индивидуальном приеме. Это связано с тем, что они обеспечивают получение большого коэффициента усиления при сравнительно небольших габаритах. В зарубежной литературе антенну «Волновой канал» называют антенной Уда-Яги (имена впервые описавших ее японских изобретателей).
Антенны типа «Волновой канал» состоят из активного вибратора (обычно это петлевой вибратор), рефлектора и ряда директоров, расположенных на обшей несушей стреле параллельно друг другу (рис. 10.14; табл. 10.7).
Рис. 10.15. 5-элементная антенна типа «Волновой канал»:
1—активный петлевой вибратор; 2—рефлектор;
3 — пассивные директоры
Принцип действия антенны пятиэлементной (рис. 10.15;
табл. 10.8). Если активный полуволновый вибратор (1), имеющий симметричную диаграмму направленности в виде восьмерки, подключить к источнику высокочастотных колебаний, то он будет излучать электромагнитную энергию как в направлении рефлектора (2), так и в сторону директоров (3).
Под воздействием электромагнитной энергии в рефлекторе наведутся токи, которые будут источником вторичного излучения. Длина рефлектора и расстояние от него до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в его сторону и усиливает в направлении директоров. Таким образом, рефлектор служит экраном, который усиливает излучение в одном направлении за счет его ослабления в другом. Для получения эффекта экранирования необходимо, чтобы ток, который течет по рефлектору, опережал по фазе ток, текущий по активному вибратору. Необходимая длина рефлектора на 5. 10% превышает половину длины волны.
Амплитуда тока в рефлекторе несколько меньше, чем в активном вибраторе. Поэтому излучение в направлении рефлектора компенсируется не полностью. Часть энергии, которую излучает активный вибратор, «просачивается» через рефлектор, что является причиной появления задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Кроме того, эти лепестки появляются в связи с неточной фазировкой токов в рефлекторе и активном вибраторе.
Для уменьшения задних и боковых лепестков диаграммы направленности, т. е. увеличения коэффициента защитного действия (КЗД) всей антенны, рефлектор выполняют из двух-трех и более элементов (рис. 10.16; табл. 10.9). Расстояние между элементами рефлектора по вертикали для каналов 1. 5 равняется 800 мм, для каналов 6. 12 — 550 мм.
Усилению излучения антенны в главном направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием электромагнитного поля, которое наводит активный вибратор. Для сложения полей директоров необходимо, чтобы в каждом последующем вибраторе ток отставал по фазе на такой же угол, на какой отстает волна, распространяющаяся в пространстве (это достигается подбором расстояний между директорами и их
размеров). Максимальная концентрация излучения в главном направлении получается обычно при постепенном уменьшении длин директоров в направлении от активного вибратора.
Такое расположение директоров и их конструкция способствуют тому, что электромагнитная волна, возбуждаемая активным вибратором, распространяется главным образом вдоль оси антенны, благодаря чему она и получила название «Волновой канал».
Увеличение числа директоров приводит к уменьшению полосы пропускания антенны. Если считать допустимым снижение коэффициента усиления на краях полосы на 1,5. 2,0 дБ по сравнению с коэффициентом усиления на средней частоте, то рабочая полоса антенны, имеющей 5. 7 директоров, составляет 10. 15% от средней частоты. При числе директоров, равном 9. 11, рабочая полоса частот уменьшится до ±5.
6% от средней частоты. Сужение полосы пропускания приводит к потере четкости, цветности сигнала изображения и ослаблению звукового сопровождения. Поэтому в частотных каналах 1. 5 нельзя применять антенны типа «Волновой канал» с числом директоров более 5. 7, а в каналах 6. 12 — более 9. 12.
Например, в частотных каналах 1. 5 не рекомендуется использовать 7-элементную антенну типа «Волновой канал» (рис. 10.16; табл. 10.9). В каналах 1. 5 не используются 11-элементные антенны типа «Волновой канал» (рис. 10.17; табл.
10.10, 10.11).
Вибратор антенны представляет собой проводник, открытый на концах, поэтому его можно рассматривать как открытый колебательный контур, резонансная частота которого зависит от индуктивности L и емкости С, определяемых геометрическими размерами. Добротность (качество контура в основном определяется отношением L/C. При большом отношении (большая самоиндукция при малой емкости получается узкополосный контур с острым резонансом (рис. 10.18, а), при малом (небольшая самоиндукция при большой емкости) —широкополосный контур с менее выраженным резонансом (рис. 10.18, б).
Таким образом, ширина полосы пропускания вибратора (F) определяется отношением L/C, которое зависит от отношения l/d (длина волны канала к диаметру вибратора). Так, при одинаковой длине вибратор большего диаметра имеет большую емкость
и полосу пропускания, так как его поверхность больше, и, следовательно, меньшее отношение L/C, чем у вибратора с меньшим диаметром проводника.
Для изготовления антенн типа «Волновой канал» диапазона MB рекомендуется использовать трубки следующих диаметров: а — несущая стрела (30. 35 мм — в каналах 1. 5, 18. 22 мм — в каналах 6. 12); 6 — вибраторы (18. 22 мм — в каналах 1. 5, 10. 16 мм — в каналах 6. 12).
Радиус изгиба трубок петлевого вибратора произвольный, поэтому для его изготовления можно использовать прямые трубки, соединенные болтовыми креплениями или с помощью сварки.
Чем лучше металл проводит электрический ток, тем меньше сопротивление и потери будут в нем при высокочастотных колебаниях тока. Поэтому для вибраторов антенн предпочтительнее использовать металлы с высокой электропроводностью (медь, латунь, алюминий, дюралюминий). Однако из-за высокой стоимости цветных металлов промышленностью выпускаются антенны из стали со специальным антикоррозийным покрытием.
На параметры антенны не влияет профиль используемого материала, так как токи высокой частоты протекают только по поверхностям вибраторов. Сплошные стержни не рекомендуется применять из-за увеличения массы антенны.
Антенну можно изготовить также из металлических уголков, квадратных брусков, полосок и других профилей. Если используются полоски, их ширина должна быть равна удвоенному диаметру трубок, который необходим для данного диапазона УKB. В практике широко применяются вибраторы из деревянных брусков, обернутых медной фольгой, из отрезков коаксиального кабеля (используется медная оплетка),
из деревянных реек круглого сечения диаметром 15 мм или квадратного (15 х 15 мм) с оплеткой из тонкого медного провода диаметром 0,5. 2 мм, который располагается равномерно и симметрично.
Коэффициент усиления антенн, вибраторы которых выполнены из подручных материалов, будет несколько ниже, чем у антенн из трубок необходимого диаметра. Поэтому суррогатные вибраторы для антенн следует использовать только в зоне уверенного приема.
Коэффициент усиления — величина, показывающая, во сколько раз напряжение или мощность, развиваемые в антенне принимаемыми сигналами, при прочих равных условиях больше напряжения или мощности, развиваемых полуволновым вибратором (эталонная антенна).
Различают коэффициенты усиления по напряжению (полю) и мощности. Коэффициент усиления по мощности численно равен квадрату коэффициента усиления по напряжению. Обычно коэффициент усиления антенны выражается в децибелах (дБ) и зависит от конструкции антенны. Например, у антенны типа «Волновой канал» коэффициент усиления (Кu) почти линейно зависит от количества директоров nд, приблизительно его можно определить по формуле
Кu = (2,5 • nд)^0.5 (раз).
В табл. 10.12 приведены значения Кu антенн типа «Волновой канал» в зависимости от числа вибраторов.
Для защиты наружных антенн типа «Волновой канал» от коррозии их необходимо тщательно красить. Чтобы покрытия были прочными, металл зачищают и грунтуют (каждому типу красок соответствует определенная грунтовка). Перед окраской элементы антенны из стали (железа) на длительное время погружают в керосин или протирают рыбьим жиром (слой жира оставляют на 1.5. 2 ч).
Рыбий жир, пропитывая ржавчину, образует под ней пленку, препятствующую дальнейшей коррозии детали. Детали промывают (несколько минут) в насыщенном растворе хлорного олова, споласкивают в теплой воде и просушивают. На сухую поверхность вначале наносят грунтовку, а затем — краску.
Используются такие краски, которые являются хорошим диэлектриком и выдерживают климатические условия (например, синтетическая автоэмаль, нитроэмаль, глифталевые или масляные краски).
Антенны из меди или латуни также необходимо окрашивать, так как под воздействием кислорода воздуха и сернистых газов в атмосфере на поверхности этих металлов образуется слой сернистой меди, который обладает значительным сопротивлением и ухудшает работу антенны. На
качество работы антенны влияет также покрытие ее бронзовой или алюминиевой краской. Потери в антенне при низком уровне сигнала возрастают настолько, что прием может прекратиться.
Детали антенн из алюминия или его сплавов окрашивать не следует, так как оксидный слой на поверхности этих металлов обладает высоким сопротивлением и приближается по своим свойствам к диэлектрику. Оксидный слой защищает поверхность металла от дальнейшего окисления, а под тончайшей оксидной пленкой сохраняется металлическая поверхность с хорошей проводимостью для электрического тока.
Высокочастотные токи протекают только по поверхности металла, которая не должна представлять для токов сигнала, принятого антенной, большого сопротивления. Это предъявляет определенные требования к ее состоянию. Чтобы токи сигнала, принятого антенной, не встречали большого сопротивления, поверхности элементов антенны должны быть ровными и гладкими без поперечных прорезей или глубоких царапин, а у антенн дециметровых волн даже полированными.
Самые читаемые материалы — топ 10
- Акустическая система RADIOTEHNIKA S-50 B
- Акустические системы RADIOTEHNIKA S-90 D и S-100 D
- Акустическая система RADIOTEHNIKA S-90 (35АС-012)
- NS175 — Усилитель НЧ 2х18Вт (TDA 2030)
- Акустическая система RADIOTEHNIKA S-30 (10АС-221 или 10АС-222)
Источник: www.electroschemes.ru