Классификация каналов телевидения по частоте
Важное значение в вопросах организации телевизионной сети в стране на выделенных частотах имеет принятая классификация видов радиоволн и их границ, видов радиочастот и каналов телевещания.
Передача радио- и телепрограмм осуществляется по каналам связи с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве со скоростью света. Радиоволны, на которых ведутся передачи, составляют спектр электромагнитных колебаний. В настоящее время этот спектр условно делится на несколько диапазонов.
В табл. 1.1 указываются виды радиоволн и их границы по длине. Как следует из таблицы, границы по длине волн условно разделены по десятичному признаку.
В табл. 1.2 приводятся виды радиочастот и их условные границы.
В табл. 1.3 представлены диапазоны радиоволн и частота нх колебании, принятые Международным консультативным комитетом радиосвязи.
Для передачи сигналов телеизображения и звукового сопровождения используются определенные полосы частот УКВ-диапазона от 48,5 до 958 МГц, в котором работают все каналы: с 1-го по 64-й.
В табл. 1.4 приведены частотные каналы телевещания метрового диапазона, на которых передаются первые 12 каналов.
В табл. 1.5 даются частотные каналы телевещания дециметрового диапазона, на которых транслируются 19 программ (от 21-го канала до 76-го). Название дециметрового диапазона принято вследствие того, что длина волны любого из этих каналов меньше 1 м. Каждый канал занимает полосу частот, равную 8 МГц. Разнос между несущими частотами сигналов изображения и звукового сопровождения составляет 6,5 МГц.
Нормированные значения внешних воздействующих нагрузок
Следует заметить, что определение параметров выбранной для повторения ТА и расчет ее основных геометрических соотношений еще не гарантируют уверенного приема в течение длительного промежутка времени и в различных условиях климатических воздействий. На садовых и приусадебных участках и в фермерских хозяйствах ТА должна быть рассчитана применительно к реальным условиям эксплуатации. Все основные электромагнитные параметры ТА не должны ухудшаться при атмосферных воздействиях, которые в нашей стране отличаются большим многообразием. К наиболее серьезным климатическим воздействиям следует отнести ветровые нагрузки, осадки в виде дождя и мокрого снега и гололед.
При сильном ветре происходит колебание ТА вместе с кабелем снижения и другими ее частями относительно друг друга, если конструкция не обеспечивает достаточной жесткости. Такие колебания приводят к значительным и периодическим изменениям диаграммы направленности как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, а следовательно к паразитной амплитудной модуляции принимаемого сигнала. В результате в антенне происходит
интерференция случайных сигналов, изменение суммарного сигнала и ухудшение изображения.
Для уменьшения воздействия ветровых нагрузок радиолюбителям следует изготавливать антенно-мачтовое устройство с минимальной парусностью и с максимальной жесткостью. Заметим, что раскачивание ТА во время сильного ветра приводит также к возникновению контактных помех, которые можно устранить только созданием надежных контактов, стабилизации антенны на мачте с помощью оттяжек и прочного крепления всех элементов конструкции.
Во всех климатических зонах страны наблюдается температура окружающей среды, при определенных значениях которой создаются условия конденсации влаги на элементах ТА. Если вода попадает в сочленение ТА и особенно внутрь фидера, то уровень согласования ТА может упасть до нуля и на экране телевизора изображения не будет.
Значительные искажения на экранах телевизионных приемников могут возникать при атмосферных осадках в виде мокрого снега, который опаснее капель дождя в силу того, что мокрый снег налипает на антенну большими массами.
Это приводит к изменению распределения тока в антенне и сильным отражениям на проводниках. В результате происходит изменение входного сопротивления, ухудшение согласования ТА с фидером и серьезные искажения диаграммы направленности. Необходимо обратить также внимание на такое частое атмосферное явление, как оледенение, которое может не только изменить конфигурацию антенного полотна, но и существенно изменить основные электромагнитные параметры антенного устройства. Лед в отличие от дождя и мокрого снега при низкой температуре обладает хорошими диэлектрическими свойствами (е = 3,2) и малыми потерями. При оледенении проводников происходит так называемое укорочение волны, понижение резонансной частоты в сторону более низких частот. Особенно сильно направленные свойства антенны меняются у антенн типа «волновой канал», в которых они зависят от фазировки токов на приемных элементах (излучателях). При разработке, изготовлении и эксплуатации наружных антенн всех видов необходимо учитывать, что эти изделия электротехники находятся в особых условиях температурных воздействий, механических нагрузок и повышенной влажности. Неправильная оценка механических и климатических нагрузок — основная причина повреждений и преждевременного выхода из строя приемных антенн. На устойчивую и качественную работу антенных устройств существенное влияние оказывают также условия эксплуатации, нормативные параметры которых оговорены в соответствующих государственных стандартах. Изделия электротехники производственно-технического назначения и народного потребления, изготавливаемые для нужд народного хозяйства промышленными предприятиями, классифицируются по условиям применения в определенных климатических зонах, и для них установлены требования и нормы по стойкости к внешним воздействиям. Знание этих норм и правил позволит радиолюбителям правильно изготовить антенное устройство в своей мастерской. Исполнения для различных климатических районов, категории размещения, условия эксплуатации для всех видов машин, приборов и других технических изделий народнохозяйственного, культурно-бытового назначения, хозяйственного обихода и общего назначения установлены ГОСТ 15150—89. Условия эксплуатации некоторых электротехнических изделий приведены в табл. 1.12.
Антенные устройства, включая устройства согласования и механического привода для поворота антенн, производятся для районов с умеренным климатом (У), умеренно-холодным (УХЛ), тропическим влажным (ТВ), тропическим сухим (ТС), общеклиматическим (О), морским (М), тропическим морским (ТМ), общеклиматическим морским (ОМ) и всеклиматическим (В). Учитывая разбросанность садоводств по всей территории России — от северных до южных районов, знание о факторах внешнего воздействия поможет радиолюбителям правильно изготовить антенну при минимальных затратах. Конструктивные использования антенн в зависимости от места установки подразделяются на категории размещения, которые указаны в табл. 1.13.
Важное значение при эксплуатации антенн и ее узлов имеет температура окружающей среды, нормированные значения которой приведены в табл. 1.14. Большинство антенн могут устойчиво работать при повышенной относительной влажности воздуха, которая не должна превышать предельных величин. В зависимости от исполнения изделия и категории его размещения в табл. 1.15 даются нормированные значения относительной влажности воздуха. Нормы внешних воздействующих факторов при эксплуатации ТА даны в табл. 1.16. Мастерам-радиолюбителям при изготовлении антенн любых типов необходимо учитывать все внешние воздействующие факторы и принимать соответствующие меры защиты. Наибольшую трудность при установке различных УСС представляет защита точек подключения коаксиального кабеля от воздействия внешней среды, так как приходится иметь дело с герметизацией объемной конструкции. Наилучшие результаты можно получить, если применить геометизацию эпоксидной смолой.
Основные понятия и их определения
Приведенные ниже термины и определения упрощают понимание всего информационного материала, касающегося телевизионных антенн.
Антенна — устройство, предназначенное для излучения или приема радиоволн.
Антенный соединитель — электромеханическое устройство, предназначенное для механического соединения и разъединения вручную электрических цепей (проводов, кабелей, узлов и блоков) в различных видах аппаратуры при выключенном источнике тока через соединитель.
Антенный элемент — первичный или вторичный излучатель.
Вибратор — первичный или вторичный излучатель, выполненный из прямых проводов или труб или совокупности проводов и труб.
Входное сопротивление антенны — полное электрическое сопротивление цепи, измеренное на входных зажимах антенны.
Главный лепесток диаграммы направленности — лепесток, в пределах которого излучение антенны максимально.
Диаграмма направленности — графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия от направления антенны в заданной плоскости.
Директор антенны — вторичный излучатель (или совокупность вторичных излучателей антенны), расположенный по отношению к первичному излучателю со стороны главного лепестка диаграммы направленности антенны с целью увеличения коэффициента направленного действия антенны.
Заземление антенны — проводник (или группа проводников), обеспечивающий соединение земли или корпуса подвижного объекта с одним выводом выхода радиопередатчика (входа радиоприемника), ко второму выводу которого подключается антенна.
Коэффициент защитного действия антенны — отношение мощности, выделяемой антенной при приеме с бокового или заднего направления, к мощности на той же нагрузке при приеме с направления на ТЦ.
Коэффициент направленного действия антенны — отношение квадрата напряженности поля, создаваемого антенной в заданном направлении, к среднему значению квадрата напряженности поля по всем направлениям.
Коэффициент полезного действия — отношение мощности радиоизлучения, создаваемого антенной, к мощности радиочастотного сигнала, подводимого к антенне.
Коэффициент усиления антенны — отношение мощности на входе эталонной антенны к мощности, подводимой ко входу рассматриваемой антенны, при условии, что обе антенны создают в данном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряженности поля или такой же плотности потока мощности.
Лепесток диаграммы направленности — часть диаграммы направленности антенны, которая находится внутри области, ограниченной двумя соседними направлениями минимального излучения.
Линейный симметричный вибратор — симметричный вибратор, оси проводников которого располагаются по одной прямой.
Направленность антенны — способность антенны эффективно излучать или принимать радиоволны в определенных направлениях.
Направленная антенна — антенна, обеспечивающая в определенном направлении(ях) более эффективное излучение или прием радиоволн.
Настроенная антенна — антенна, параметры которой соответствуют предъявляемым требованиям на одной рабочей частоте.
Ненаправленная антенна — антенна, обеспечивающая одинаковую эффективность излучения или прием
радиоволн по всем направлениям в заданной плоскости.
Несимметричный вибратор — вибратор, располагающийся над проводящей поверхностью и сочленяющийся одним концом с кабелем снижения, второй выход которого соединяется с проводящей поверхностью, например с землей, противовесом антенны или корпусом объекта.
Отражатель антенны — вторичный излучатель, устройство, представляющее собой определенную поверхность и служащее для изменения плотности потока мощности электромагнитной волны.
Полуволновой (четвертьволновой) несимметричный вибратор — линейный несимметричный вибратор, длина которого равна половине (четверти) длины волны.
Полуволновой (одноволновой) симметричный вибратор — линейный симметричный вибратор, электрическая длина которого равна половине длины волны (одной длине волны).
Противовес антенны — проводник (или группа проводников), изолированный от земли, подсоединяемый к одному выводу выхода радиопередатчика (входа радиоприемника), ко второму выводу которого подключается антенна.
Рефлектор антенны — вторичный излучатель (совокупность вторичных излучателей), расположенный по отношению к первичному излучателю со стороны, противоположной главному лепестку диаграммы направленности антенны с целью увеличения коэффициента направленного действия антенны.
Симметричный вибратор — вибратор в виде двух симметрично располагаемых в одной плоскости проводников одинаковой длины и формы, к смежным концам которых подводится кабель снижения.
Снижение антенны — часть антенны, представляющая собой вертикальный или наклонный провод, связанный нижним концом с фидером или входом радиоприемника, а другим — с верхней частью антенны.
Ширина диаграммы направленности — угол между двумя направлениями диаграммы направленности антенны, на границах которого напряженность поля падает до определенного значения.
Широкополосная антенна — антенна, параметры которой соответствуют предъявляемым требованиям при коэффициенте перекрытия диапазона частот 1,2 — 1,5.
Основные требования, нормы и технические характеристики
Основные требования, нормы и технические характеристики.
Мастера-радиолюбители на своих садовых и приусадебных участках, а также в фермерских хозяйствах смогут квалифицированно выбрать, изготовить и установить ту телеантенну, которая точно соответствует географическому месту расположения садового дома, где действует оптимальный уровень электромагнитного сигнала.
С целью лучшего использования приведенного в справочнике информационного материала рассмотрим последовательно общие для всех телеантенн сведения, требования и нормы.
1.1. Условные и сокращенные обозначения
1.2. Основные понятия и их определения
1.3. Классификация каналов телевидения по частоте
1.4. Технические характеристики телевизионных антенн
1.5. Согласование телевизионных антенн с фидером
1.6. Нормированные значения внешних воздействующих нагрузок
Согласование телевизионных антенн с фидером
При изготовлении антенны мастерам-радиолюбителям следует особое внимание уделять вопросам согласования выходного сопротивления активного вибратора антенны с сопротивлением кабеля снижения, которые, как правило, отличаются друг от друга.
Во всех случаях приемная ТА соединяется с входом телевизора с помощью кабеля снижения, который передает принятые антенной сигналы на телевизор. Фидерное устройство обладает, как правило, высоким кпд, в большой степени зависящим от материалов, из которых изготовлены его составные части, и от схемы согласования фидерной линии антенны и телевизора. В качестве фидерных линий используются высокочастотные симметричные или несимметричные коаксиальные кабели.
Согласование антенны делается для обеспечения более высокого КБВ в кабеле снижения. Согласующее устройство преобразует входное сопротивление антенны в сопротивление, близкое или равное волновому сопротивлению фидерной линии.
Симметрирование антенны осуществляется с целью увеличения помехозащищенности при приеме телепередач и производится в тех случаях, когда к симметричной антенне подключается несимметричная коаксиальная фидерная линия. Специальное симметрирующее устройство устраняет токи радиочастоты на наружной поверхности экрана коаксиального кабеля и искажения диаграммы направленности антенны.
Оба процесса выполняются одновременно одним симметрирующе-согласующим устройством (УСС). Рассмот рим поочередно следующие УСС: фазосдвигающее колено;
волновое U-образное колено; четвертьволновой коротко-замкнутый мостик; четвертьволновой стакан; полуволновое U-образное колено; эквивалент кабельной петли; воздушный симметрирующе-согласующий трансформатор (ВССТ); симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритах (ССТФ)
На рис. 1.5 дано УСС типа «фазосдвигающее колено», которое применяется в полосе частот ±5 % от средней частоты телеканала. Полуволновой линейный неразрезной вибратор с фазосдвигающим коленом относится к простейшим слабонаправленным антеннам и применяется в качестве самостоятельной антенны на расстоянии не более 10 км от ТЦ и ретрансляторов при отсутствии помех и отраженных сигналов.
При этом следует заметить, что подключение коаксиального кабеля к неразрезному вибратору показано условно.
Перемычку 2 присоединяют на расстоянии l1 от входных клемм антенны, оно равно 1/4lдлср, где lдлср — средняя длина волны. При подключении в точках 1 к левой 4 и к правой 5 половинам вибратора короткозамкнутого четвертьволнового отрезка линии симметрии токов в плечах восстанавливаются. Применение симметрирующего шлейфа обеспечивает пропорциональное ответвление токов в левом и правом плечах вибратора, компенсацию разности токов, незначительное ответвление токов по оболочкам кабелей без изменения входного сопротивления вибратора. Конструкция симметрирующего мостика позволяет изменять положение короткозамыкающей перемычки, а это дает возможность использовать его в очень широком диапазоне частот. Дополнительной регулировкой расстояния между трубками симметрирующего мостика в пределах 60— 80 мм можно добиться полного согласования антенны с кабелем снижения при равенстве волнового сопротивления фидера с входным сопротивлением антенны. Широкое применение в радиолюбительской практике получило УСС типа «волновое U-образное колено» (рис. 1.6, б). Подключается оно к активному вибратору большинства ТА типа «волновой канал». Конструктивные размеры этого УСС, изготовленного из коаксиального кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией марки РК-75, приведены в табл. 1.8.
Антенны с входным сопротивлением, отличающимся от волнового сопротивления кабеля снижения, согласуются между собой с помощью УСС типа «волновое U-образное колено», у которого в качестве согласующего трансформатора применен четвертьволновой отрезок коаксиального кабеля, а удлинение одной ветви на отрезок, равный полуволне,—для изменения фазы тока, питающего вторую половину вибратора антенны.
Волновое сопротивление кабеля, образующего U-колено, определяется по следующей формуле: R^2 = RA • Wф, где RA — сопротивление нагрузки (волновое сопротивление антенны), Wф — волновое сопротивление фидера. Для сохранения симметрии вибратора антенны при подключении к нему несимметричного коаксиального кабеля марки РК-75 может быть применен другой тип УСС: четвертьволновой короткозамкнутый мостик (рис. 1.7).
Изготавливается это устройство из металлических трубок диаметром d и d1, которые соединяются между собой по одному из вариантов конструктивного исполнения и крепятся к металлической мачте. Сквозь одну из трубок протягивают кабель снижения, оплетку его подключают
к той половине вибратора, к которой подсоединена трубка с кабелем, а центральная жила кабеля подводится к другой половине вибратора. Длина мостика l от вибратора
до короткозамкнутой перемычки равна 1/4lдлср и выбирается для каждого канала в соответствии с данными, приведенными в табл. 1.9 и 1.10. Концы трубок, спускающиеся ниже короткозамкнутой перемычки, могут быть произвольной длины. Симметрирующий мостик не нарушает согласования, так как его входное сопротивление очень велико во всей полосе частот телеканала и не шунтирует антенну. Настройка мостика на нужный канал достигается путем перемещения металлической замыкающей перемычки вдоль трубок. Следующее УСС для полуволнового линейного разрезного вибратора является наиболее простым по конструкции (рис. 1.8). Оно называется также «четвертьволновой короткозамкнутый мостик», но изготавливается из отрезков коаксиального кабеля, в котором роль мостика играют экраны кабелей. Как следует из рисунка, экран кабеля 5, соединяющего антенну с телеприемником, подключается к одной трубке вибратора, а экран кабеля 4 — к другой. Внутренний проводник кабеля 5 соединяют с той же трубкой вибратора, к которой подключен экран кабеля 4. На расстоянии 1/4lдл от вибратора экраны кабелей 4 и 5 соединяются друг с другом, образуя четвертьволновой короткозамкнутый мостик. Внутренний проводник кабеля 4 припаивается либо к оплетке этого кабеля, либо к вибратору 1. Отрезки кабеля 4 и 5 закрепляются диэлектрическими планками 3. Длина мостика l3 = 1/4lдл; размер l1= 50—80 мм; l2= 50—80 мм; l4= 1—10 мм. На рис. 1.9 дана конструкция оригинального УСС типа «четвертьволновой стакан», которое состоит из двух тонкостенных трубок, соединенных между собой, как показано на рисунке. Вибраторы 1 и 2 изготавливаются из трубок диаметром, равным 1/50lдл.
Наружный корпус « четвертьволнового стакана» делается из трубки диаметром 50—60 мм и толщиной стенки 1—3 мм. Внутренний цилиндр — из тонкостенной трубки диаметром 8—16 мм и толщиной стенки 1—2 мм. Наружный 4 и внутренний 5 цилиндры соединяются между собой металлическим диском 7, который припаривается или припаевается, как указано на рисунке. Сверху между внутренним и наружным цилиндрами вставляется кольцо 3, изготавливаемое из диэлектрика. Размер наружного стакана: l1=1/4lдл l2=2—10 мм; l= 1/10lдл. Экран коаксиального кабеля 6 подключается к верхней части внутреннего стакана и к одной трубке вибратора. Внутренний проводник кабеля соединяют со второй трубкой вибратора. УСС типа «полуволновое U-образное колено» (рис. 1.10) при изготовлении антенн типа «волновой канал» используется в качестве активного элемента. Как следует из схемы соединений, симметричные зажимы петлевого вибратора 1 соединены между собой по-
луволновым отрезком коаксиального кабеля 2, а несимметричный фидер 3 также своей внутренней жилой присоединяется к одному из зажимов вибратора в точке 1. Вследствие того что электрическая длина петли 2 равна полуволне, ток правой половины вибратора в точке 1 изменит свое направление на обратное, а следовательно, токи обеих половин вибратора в точке присоединения центральной жилы кабеля будут в фазе и сложатся. Симметрия токов в каждом плече вибратора сохранится. Длина петли определяется так: l2 = lдлcp/2e^2. Длина отрезков коаксиального кабеля для изготовления УСС типа «полуволновое U-образное колено» дается в табл. 1.11. УСС в виде кабельной петли может применяться во всех существующих конструкциях одноканальных антенн, однако в многодиапазонных антеннах (1—12-й каналы) оно не обеспечивает получение требуемых электрических характерис-
тик, да и во многих случаях оказывается неудовлетворительным из-за значительных размеров кабельной петли. Хорошие результаты можно получить, если применить УСС типа «эквивалент кабельной петли» (ЭКП), рис. 1.11. Оно представляет собой несимметричную длинную линию, свернутую и спираль.
Изготавливается данное УСС на металлической трубке диаметром 5 мм, на нее наматывается изолированный провод марки ПЭВ-2 или ПЭЛШО. Наматывается сразу три провода рядовой намоткой — виток к витку, которые на выходе соединяются между собой, и все три обмотки работают параллельно. При плотной намотке на каркас, расстояние между щечками которого равно 25 мм, укладывается 16—17 витков. Схема подключения ЭКП приведена на рис. 1.12. Центральная жила коаксиального кабеля подсоединяется к точке 1 вибратора и к соединенным между собой выводам спиралей.
ЭКП обеспечивает в антеннах, рассчитанных на прием телепередач на 6—12-м каналах, и в кабелях снижения, подключаемых к ним, KБB не менее 0.6. Устанавливается ЭКП в герметичной пластмассовой коробке непосредственно на антенне и прикрепляется к деревянной "или металлической мачте в точке 0, которая выполняет функцию заземления. При изготовлении УСС типа ЭКП металлическая трубка диаметром 5 мм должна иметь продольный сквозной паз (прорезь) шириной до 1 мм. На рис. 1.1.3 показано одно из наиболее эффективных УСС, которое называется воздушный симметрирующе-согласующий трансформатор (ВССТ). Устройство включается в многодиапазонные ТА, рассчитанные, например, на прием 1-5го каналов. Изготавливается ВССТ в виде двух катушек-спиралей, соединенных между собой боковыми щечками. Каждая катушка-спираль наматывается на тонкий каркас из диэлектрического материала и представляет собой отрезок двух электромагнитно связанных линий, свернутых в спираль. Катушка содержит 10 х 2 витков, намотанных рядовым способом из провода марки ПЭВ-2 или ПЭЛШОК диаметром до 0,31 мм. Диэлектрический каркас должен иметь на наружном диаметре двухзаходную резьбу с шагом 1 мм и диэлектрическую проницаемость 3,5—4. Описываемое УСС обеспечивает в диапазонах 1—5-го каналов КБВ в 75-омном кабеле снижения не менее 0,6. Таким образом, данное УСС представляет собой четыре длинные линии, свернутые в спираль, которые включаются в цепь антенны последовательно-параллельным способом по определенной схеме.
УСС устанавливается на входе ТА в пластмассовом корпусе, изолированном от мачты антенны. Схема соединений обмоток ВССТ приведена на рис. 1.14. На рис. 1.15 изображено наиболее эффективное УСС, которое применяется в широкополосных антеннах всех типов, включая и комнатные. Называется данное УСС симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритах (ССТФ). Оно отличается от ВССТ только конструктивным исполнением и улучшенными электрическими параметрами. Схема включения обмоток ССТФ точно такая же, как и у ВССТ (рис. 1.16). Устройство хорошо работает на всех первых 12 каналах телевидения. Изготавливается ССТФ на высокочастотных ферритовых кольцах марки 50ВЧ с размерами 7х4х2; марки
1000BH с размерами 7х4х2; марки 100ВЧ с размерами 8,4х3,5х2. В конструкции трансформатора могут быть использованы два ферритовых кольца со своими обмотками или одно кольцо с двумя обмотками. Каждая обмотка трансформатора содержит восемь витков обмоточного провода, намотанных в два провода. Можно применить обмоточный провод марки ПЭВ-2, ПЭЛ, ПЭЛШО или ПЭВТЛ диаметром 0,23 мм, с изоляцией. Но необходимо иметь в виду, что использование трансформатора на одном ферритовом кольце дает низкий результат. В схему соединений трансформатора введен конденсатор С типа КД-1-1 пФ. Как следует из схемы, начало обмотки I соединяется с правым плечом вибратора, а ее конец — с внутренней жилой коаксиального кабеля снижения; начало первичной обмотки I, а — с началом обмотки II и заземляется в точке 0 полуволнового вибратора. Конец первичной обмотки I, а соединяется через конденсатор С с внутренней жилой кабеля снижения. Конец обмотки II соединяется напрямую с центральной жилой кабеля снижения. Начало обмотки II, а — со вторым левым плечом вибратора. Конец вторичной обмотки II, а — с концом обмотки I, а и заземляется в точке 0, где антенна (петлевой вибратор) крепится к мачте. В радиолюбительской практике применяются и другие УСС, конструкции которых могут быть рекомендованы для изготовления в домашних мастерских.
К числу таких УСС относятся регулируемые емкостные и резисторные конструкции.
На рис. 1.17 дана схема регулируемого емкостного УСС, которое используется для настройки неразрезного трубчатого вибратора длиной l. Устройство имеет основную трубку вибратора l, узел крепления дополнительной трубки 2, короткозамкнутую перемычку 7 и подстроечные конденсаторы 6 (С1, С2}, устанавливаемые на диэлектрической плате 3. В согласующем устройстве расстояние от середины активного вибратора 1 до короткозамкнутой перемычки определяется по формуле l1 = 1/13fcp, где fcp — средняя частота канала в МГц. Для изготовления активного вибратора антенны 1 используется тонкостенная трубка диаметром d=(10...20) мм, диаметр дополнительной трубки d1 = (0,25...0,35)d. Расстояние между трубками: S=(3...5)d. Емкость подстроечных конденсаторов С1 и С2 в пФ определяется из соотношений: С1= 2000/f; C2=500/f. На рис. 1.18 приведена схема подключения активного неразрезного вибратора с регулируемым УСС, состоящим из двух дополнительных трубок 3, которые подключаются к антенне с помощью короткозамкнутых перемычек 2. Изготавливаются эти трубки такого же диаметра, как и основной вибратор. К трубкам подключается УСС типа «полуволновое U-образное колено» 4, выполненное из коаксиального кабеля 5 с волновым сопротивлением 75 Ом. Дополнительная настройка антенны на принимаемый телеканал осуществляется перемещением короткозамкнутых перемычек 2 на равное расстояние с обеих сторон.
Технические характеристики телевизионных антенн
Выбор необходимой конструкции ТА для своего загородного дома радиолюбитель может произвести с большой степенью точности на основании анализа или расчета технических характеристик и главных параметров
различных типов антенн с учетом влияния внешних климатических и механических нагрузок, действующих в данной местности. К таким нагрузкам относятся: температура окружающей среды, относительная влажность воздуха, ветровые нагрузки, налипание мокрого снега и оледенение.
Контрастность и четкость изображения на телеэкране и качество звукового сопровождения целиком зависят от двух взаимосвязанных факторов: от модели телевизора и от приемной ТА.
Поочередно рассмотрим основные параметры и характеристики ТА: диаграмму направленности, входное сопротивление, КБВ, коэффициент усиления, кпд, действующую длину (высоту) антенны и ширину полосы пропускания.
Диаграмма направленности антенны показывает зависимость ЭДС на зажимах антенны от направления прихода сигнала. Наводимая в антенне ЭДС зависит не только от мощности приходящей в точку приема волны, но и от направления ее прихода, т. е. антенна обладает направленными свойствами. Хорошее представление о направленных свойствах антенны дает ее пространственная диаграмма, развернутая на 360 °. Если сигнал от ТЦ приходит перпендикулярно вибратору, то развивается максимальная ЭДС. Если направление телесигнала совпадает с продольной осью вибратора, то ЭДС равна нулю. Во всех других промежуточных положениях, когда сигнал приходит под углом к основному вибратору антенны, ЭДС развивается от нуля до максимума.
Более полную картину направленности ТА можно получить, если построить диаграмму в прямоугольной или полярной системах координат в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Однако для практических целей достаточное представление о направленных свойствах ТА даст диаграмма, выполненная в горизонтальной плоскости.
На рис. 1.1 изображена диаграмма направленности полуволнового линейного разрезного вибратора, приведенного на рис. 1.2. Для построения диаграммы направленности в полярной системе координат (рис. 1.1, а) берется точка 0, которая принимается за ось вибратора, из нее радиусом произвольной длины, но принятой за единицу и соответствующей максимальной ЭДС, описывается окружность или ее часть, а также под различными углами проводятся прямые линии, которые образуют сетку.
На прямых линиях откладываются отрезки, величина которых соответствует напряженности поля, при повороте антенны
на заданные углы в ту или другую сторону от нулевого направления. Максимальная величина сигнала обозначается Еmaх, которая на рисунке принята за единицу масштаба. Отрезки, откладываемые на прямых линиях, соответствуют значению отношения Е/Еmах. Линия, соединяющая концы этих отрезков, и является диаграммой направленности антенны. Как правило, в полярной системе координат диаграммы строятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях — горизонтальной и вертикальной. Для рассматриваемого полуволнового линейного разрезного вибратора в первом случае диаграмма имеет вид растянутой восьмерки, а во втором — форму круга. Правда, диаграмма в виде восьмерки получается только при теоретических расчетах, не учитывающих отражения УКВ от поверхности земли и сооружений. В реальных условиях диаграмма направленности антенны выглядит по-другому: у нее кроме главного лепестка имеются и боковые и задний. Самый большой лепесток, соответствующий нулевому направлению сигнала, при котором наводится максимальная ЭДС, называется главным, а все остальные — боковыми. При построении диаграммы максимальную ЭДС принимают за единицу. Диаграмма направленности зависит от конструкции антенны. На рис. 1.3 приведена диаграмма направленности антенны типа «волновой канал» в полярной системе координат. На рис. 1.4 — диаграмма направленности антенны типа «волновой канал» в прямоугольной системе координат. По параметрам главного и боковых лепестков можно сравнивать эти диаграммы между собой. По ширине основного лепестка можно оценивать антенну по направленным свойствам. Уровень помехозащищенности антенны зависит от параметров боковых и заднего лепестков. Одним из параметров является КЗД. Угол раствора диаграммы (ширина) главного лепестка охватывает часть диаграммы этого лепестка, в пределах которой ЭДС в антенне уменьшается на величину, равную 2^0.5 по сравнению с максимальной (не ниже уровня 0,707 для нормированной диаграммы направленности антенны).
Чем меньше ширина главного лепестка, тем больше направленность ТА. Чем меньше боковые и задний лепестки, тем слабее сказываются помехи при приеме программ. КЗД антенны определяется как отношение ЭДС, наводимой в антенне в направлении на ТЦ, к ЭДС, наводимой в ней при приеме обратной стороной: Кз = Еmах/Еобр. Требования к КЗД при приеме телесигналов на садовых участках, где обычно отсутствуют интенсивные отраженные волны, и качество изображения определяются величиной усиления антенно-фидорного устройства. Поэтому в загородной местности нет смысла применять сложные антенные комплексы, если дача расположена в пределах прямой видимости от ТЦ. Таким образом, КНД — это величина, численно равная отношению мощностей на выходах направленной и ненаправленной антенн при приеме одного и того же источника излучения. Чем уже диаграмма направленности антенны, тем выше ее коэффициент направленного действия. КНД определяется по следующей достаточно простой эмпирической формуле:
В тех местах, где может быть много отраженных волн, особенно вблизи больших городов и поселков, где индустриальные помехи наиболее интенсивны, выбор антенны определяется не только величиной КНД, но и КЗД. Вблизи ТЦ, где мощность сигнала на входе телевизора достаточно велика, казалось бы, можно применять простые антенны типа «симметричный вибратор», но для полного исключения отраженных волн приходится использовать, сложные направленные антенны, например типа «волновой канал». Входное сопротивление определяется отношением напряжения к току на зажимах антенны. Величину входного сопротивления антенны необходимо знать, чтобы правильно согласовать антенну с кабелем и телевизором, тогда на вход телевизора поступает наибольшая мощность. При правильном согласовании входное сопротивление антенны должно равняться входному сопротивлению кабеля снижения, которое, в свою очередь, должно быть равно входному сопротивлению телевизора. Это особенно важно в условиях дальнего приема, когда садовые участки расположены вдали от ТЦ.
Измеряется входное сопротивление в точках, к которым подключается фидерная линия. Входное сопротивление антенны характеризуется активной и реактивной составляющими. ТА, настроенная в резонанс, имеет только активное сопротивление, которое определяется отношением напряжения на клеммах антенны к току на входе кабеля снижения. Оно зависит от типа антенны, конструктивных особенностей, размещения клемм, к которым подсоединяется фидерная линия, от расположения вблизи антенны различных сооружений и других факторов. Входное сопротивление и характер его изменения в полосе частот телеканала определяют мощность, отдаваемую антенной в цепь нагрузки телевизора, а также неравномерность частотной характеристики антенно-фидерного тракта. Известно, что ТА является генератором энергии, а сопротивление ТА играет роль внутреннего сопротивления этого генератора. Если ТА настроена в резонанс, согласована с нагрузкой и потерь энергии в ней нет, то передаваемая в нагрузку мощность будет максимальной. При небольших изменениях частоты (относительно резонансной) активная составляющая входного сопротивления меняется мало, но зато появляется реактивная составляющая. На частотах ниже резонансной реактивная составляющая имеет емкостный характер, а на частотах выше резонансной — индуктивный. Чем меньше меняется входное сопротивление при изменении частоты, тем антенна широкополосное. КБВ приемной ТА показывает степень согласования антенны с кабелем снижения и определяется отношением напряжения в минимуме к напряжению в максимуме: К = Umin/Umax. КБВ равен единице, если напряжения минимума и максимума равны, а это возможно только при чисто бегущей волне. Если же в кабеле снижения существует только стоячая волна, то минимум и максимум напряжения отсутствуют, т. е. равны нулю, и КПП также равен нулю. КБВ в значительной степени влияет на кпд кабеля снижения. Для полной оценки согласования антенны с линией передачи сигнала дополнительно рассматриваются коэффициенты стоячей волны и отражения. Все эти три коэффициента связаны между собой математическими зависимостями.
На практике измеряются наибольшее и наименьшее напряжения, которые действуют вдоль линии передачи и по которым можно судить о согласованности кабеля снижения с антенной. Коэффициент стоячей волны: КСВ = I/KБB = Umax/Umin. Коэффициент отражения представляет собой отношение амплитуд падающей и отраженной волн, измерения которых осуществляются с помощью направленных ответвителей. Устойчивое изображение на экране телевизионного приемника достигается при КБВ>0,5, так как при меньших значениях увеличивается рассогласованность линии передачи сигнала с антенной и значительно увеличиваются потери, снижается кпд фидера. Коэффициент усиления антенны характеризует реальный выигрыш по мощности в нагрузке, даваемый данной антенной по сравнению с ненаправленным излучателем, с учетом направленных свойств антенны и потерь в ней. Коэффициент усиления антенны определяется по формуле: Кр = РЬх.эт/Pbx. При отсутствии указания о направлении на ТЦ значение коэффициента усиления антенны соответствует направлению максимального излучения. Коэффициент усиления антенны может выражаться в децибелах и равняться увеличенному в 10 раз десятичному логарифму отношения мощностей. Коэффициент усиления антенны тем больше, чем меньше ширина диаграммы направленности и величина заднего и боковых лепестков. Направленность антенны определяется КПД. Между коэффициентом усиления антенны и КНД существует прямая зависимость: Кр = D •np. где np — кпд антенны. По некоторым источникам, коэффициент усиления определяется так: Кр = D •np/1,64. В этой формуле КНД антенны характеризует выигрыш по мощности в нагрузке благодаря направленным свойствам антенны и представляет собой отношение мощности, получаемой без потерь на согласованной нагрузке, к мощности, развиваемой на той же нагрузке согласованным с ней воображаемым ненаправленным излучателем при одной и той же напряженности электромагнитного поля и точке приема. При этом предполагается, что антенна ориентирована на максимум приема. Коэффициент полезного действия антенны характеризует потери мощности в антенне и представляет собой отношение мощности излучения к сумме мощностей излучения и потерь, т.
е. к полной мощности, которая подводится к антенне радиопередающей станции от передатчика: np = Ри/(Ри + Рп) = Rи/Rи + Rп. Чем меньше сопротивление излучения Rи и чем больше сопротивление потерь Rп, тем ниже кпд. В табл. 1.6 приведены ориентировочные значения коэффициента усиления и входного сопротивления некоторых
Примечание. Коэффициент усиления антенны выражен в относительных единицах. Для перехода к децибелам можно использовать расчетную формулу или соответствующую номограмму в [2] или [6]. типов ТА. Коэффициент полезного действия приемных ТА, исключая ромбические, находится в пределах 0,93—0,96. Действующая длина (высота) антенны — это отношение ЭДС, наводимой в антенне радиоволной, приходящей с направления главного лепестка диаграммы направленности антенны, к напряженности поля в месте приема. В некоторых источниках действующей длиной приемной антенны называют длину, которая после умножения на напряженность поля в места приема дает величину ЭДС, наводимой в антенне волной, приходящей с направления максимума диаграммы направленности. Действующая длина антенны — это параметр, используемый для уточнения свойств простейших антенн; например, антенны типа «линейный вибратор», «петлевой вибратор», «полуволновой вибратор», амплитуда тока вдоль которых меняется по синусоидальному закону. Для полуволнового линейного вибратора действующая длина определяется по следующей формуле: lд = lдл/3.14, где lдл — длина волны в м. Некоторые авторы вводят понятие действующей высоты антенны для определения и проведения расчетов ЭДС. Умножая действующую высоту на напряженность поля в месте приема, можно получить значение ЭДС на зажимах
антенны в случае, когда сигнал приходит с направления максимального приема: ЭДС = hg •E. Ширина полосы пропускания — полоса частот, в пределах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной. Зависимость напряжения на нагрузке от частоты особенно важна для антенн, у которых неравномерность частотной характеристики в полосе телеканала не должна превышать ±1дБ.Ширина полосы пропускания тем больше, чем меньше зависят от частоты коэффициент усиления и входное сопротивление антенны. Основные электрические параметры и характеристики одноканальных антенн типа TВK, (телевизионная комнатная) приведены в табл. 1.7.
Условные и сокращенные обозначения
А — электрический ток (сила электрического тока)
AL — коэффициент индуктивности
В — магнитная индукция
С — индуктивность
с — скорость распространения волны
D — коэффициент направленного действия передающей антенны
е — диэлектрическая проницаемость
Е — напряженность поля в месте приема
f — частота
Н — напряженность магнитного поля
L — индуктивность
Р — мощность, излучаемая антенной
Т — период колебания волны
Unp — напряжение на входе приемного устройства
в — показатель затухания кабеля
g — коэффициент усиления антенны по напряжению
np — коэффициент полезного действия
W — волновое сопротивление
К — коэффициент бегущей волны
Ra — входное сопротивление антенны
lдл — длина несущей волны
а — коэффициент затухания
Ј — коэффициент согласования антенны с фидером
U — напряжение электрическое
R — полное сопротивление
Конструктивные размеры
D —наружный диаметр
dt —внутренний диаметр трубки
d —диаметр провода
Н —высота антенны
hg — действующая высота антенны
R — расстояние прямой видимости
n — число жил в кабеле
S — расстояние между трубками (вибраторами)
l — длина вибраторов
t — расстояние между проводниками
Сокращенные обозначения
AM — амплитудная модуляция
АРУ — автоматическая регулировка усиления
АСС — аппаратура средств связи
ЛТК — антенна телевизионная комнатная
АЧХ — амплитудно-частотная характеристика
БП — блок питания
ВЧ — высокая частота
ГВЧ — генератор высокой частоты
3Ч — звуковая частота
КБВ — коэффициент бегущей волны
КЗД — коэффициент защитного действия
КНД — коэффициент направленного действия
КПД — коэффициент полезного действия
ПЧ — промежуточная частота
РЭА — радиэлектронная аппаратура
СИП — стабилизированный источник питания
ТА — телевизионная антенна
ТАКП — телевизионная антенна коллективного поль зования
ТЦ — телевизионный центр
УПЧЗ — усилитель промежуточной частоты звука
УПЧИ— усилитель, промежуточной частоты изобра жения
УСС — симметрирующе-согласующее устройство
УЭИТ — универсальная электрическая испытательная таблица
ХИТ — химический источник тока
ЧМ — частотная модуляция
ЭДС — электродвижущая сила
ЭРИ — электрорадиоизделие
ЭРЭ — электрорадиоэлемент
Конструкции простых телевизионных антенн
Как правило, на домах в садоводствах, находящихся на расстоянии не более 20 км от ТЦ и активных ретрансляторов, используются однопрограммные и многопрограммные ТА. Рассмотрим наиболее простые и распространенные наружные антенны для приема программ в метровом диапазоне волн.
Полуволновой линейный разрезной вибратор (ПЛРВ) предназначен для приема телепередач на небольших расстояниях от ТЦ и ретрансляторов в качестве самостоятельном антенны при отсутствии помех и отраженных
сигналов, применяется он также в качестве активных вибраторов в многоэлементных направленных антеннах. ПЛРВ как самостоятельная антенна принципиально не отличается от комнатной антенны, только его лучи развернуты на 180° и укреплены на стационарной мачте.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления ............. 1
входное сопротивление ............. 73 Ом
КБВ ........................... 0,85
неравномерность коэффициента
усиления, не более .............. 0,4 дБ
количество принимаемых программ
на один типоразмер антенны ..... 1
кпд ............................ 0,96
помехозащищенность, не более ...... 8—10 дБ
диаграмма направленности
в горизонтальной плоскости ....... восьмерка
ширина главного лепестка
диаграммы направленности ....... 86
На рис. 2.13 показан ПЛРВ с 75-омным коаксиальным кабелем. Данная антенна относится к числу слабонаправленных, она имеет диаграмму направленности в плоскости, проходящей через продольную ось вибратора.
Лучи-вибраторы изготавливают из трубок или стержней (стальных, латунных, дюралюминиевых), а также из металлических полосок и угольников. Вибраторы крепятся на прямоугольной косынке 3 с помощью изоляторов 2. В качестве изоляторов могут быть использованы и фарфоровые ролики, и высокочастотная керамика, и пластмасса, и текстолит, и гетинакс. Диаметр трубок выбирается в пределах от 10 до 20 мм. Вместо трубок можно применить металлические полосы толщиной 5 мм, при этом за диаметр вибратора принимают половину ширины этой полоски. Наружный диаметр трубок должен составлять 10 мм и больше, внутренний диаметр трубок значения не имеет, а расстояние между внутренними торцами трубок должно быть в пределах 50—80 мм.
Эти размеры справедливы для приема любого из первых 12 каналов. Длину вибраторов выбирают из табл. 2.3. Если длина вибратора l равна 1/50lдл, то такая антенна не настроена в резонанс. Для настройки в резонанс вибратор нужно несколько укоротить. Коэффициент укорочения определяется по специальным графикам. Размеры, приведенные в таблице, даны с учетом всех поправок.
Рассогласование антенны с кабелем снижения приводит к возникновению повторных изображений, а нарушение симметрии снижает помехоустойчивость и вызывает искажение диаграммы направленности антенны. На рис. 2.14 приведена схема подключения ПЛРВ к симметричному 300-омному входу телевизора с помощью симметричного ленточного кабеля марки КАТВ с волновым сопротивлением 300 Ом. Петля из двух равных по длине отрезков кабеля КАТВ составляет симметричный согла-
сующий четвертьволновой трансформатор 77. Кабели, из которых изготавливается трансформатор, разводятся в середине на размер l3 и образуют эллипс. Размеры антенны, выполненной по рис. 2.14, приведены в табл. 2.4. В этой таблице даны размеры для 12 каналов телевидения, в том числе с 6-го по 12-й, на которых следует избегать использования симметричного кабеля марки КАТВ из-за больших потерь на частотах свыше 100 МГц.
На рис. 2.15, а, б, приведены схемы неправильного подключения антенны к телевизору. При подключении несимметричного коаксиального кабеля типа РК-75 к ПЛРВ, как показано на рис. 2.15, а, нарушается симметрия, так как одна половина вибратора подключена к центральной жиле кабеля, а вторая половина — непосредственно к оплетке. В результате токи, наведенные на поверхности оплетки кабеля, попадут на вход телевизора и вызовут искажение изображения. Кроме того, может исказиться и диаграмма направленности вибратора. Подключать симметричный кабель к вибратору, как показано на рис. 2.15, б, нельзя. В этом случае кабель с волновым сопротивлением 300 Ом оказывается подключенным к виб-
ратору с входным сопротивлением 73 Ом, и вибратор будет рассогласован с кабелем. Как отмечалось ранее, для ПЛРВ наиболее простым по конструкции является УСС типа «четвертьволновой короткозамкнугый мостик», изготовленный из отрезков коаксиального кабеля (рис. 1.8). Хорошие результаты при использовании линейного разрезного вибратора можно получить, если применить в качестве УСС симметрирующий мостик, приведенный на рис. 1.7. На расстоянии до 25 км от ТЦ, а также более близких, но при неблагоприятных условиях приема телепередач и отсутствии металлических трубок для изготовления антенны можно воспользоваться конструкцией, данной на рис. 2.16.
Здесь наружная проволочная антенна выполнена из медного провода диаметром не менее 2 мм. Каждое плечо вибратора изготавливается из трех медных проводников, которые в середине разводятся и припаиваются к углам треугольника, выполненного из металлической пластины толщиной 1—2 мм. Медные провода одинаковой длины на концах скручены и пропаяны припоем марки ПОС-60. Антенну располагают на двух деревянных стойках с направлением на ТЦ. Размеры этой проволочной антенны даны в табл. 2.4. На рис. 2.17 приведена конструкция и схема соединения ПЛРВ с питанием через четвертьволновой короткозамкнутый мостик. Антенна предназначена для приема телесигналов на расстоянии, не превышающем 40 км (наибольшая эффективность — до 20 км), и обеспечивает прием
одного канала при определенно заданной длине вибратора. Перестройка антенны на другой канал осуществляется лишь при изменении длины трубок вибратора. Антенну рекомендуется эксплуатировать в тех местностях, где передачи принимаются только на одном канале. Собирается антенна из металлических трубок или полос определенной длины, рассчитанной на принимаемый канал. В качестве материала используются латунь, бронза, дюралюминий и сталь, которые применяются с учетом образования гальванических соединений. Детали из этих материалов соединяются между собой сваркой или пайкой, используются также резьбовые соединения. Детали 1, 3, 5, 7, 8, 9. 10—14 изготавливаются из металла, а детали 2,4,6 — из диэлектрика. Штанга 7 может быть выполнена как из дерева, так и из металла. Если вибратор делается из металлической полосы шириной 20 мм, то это соответствует трубке диаметром 10 мм. Металлическая конструкция антенны вместе с мостиком должна быть изолирована от штанги и укрепляться на изоляторах. В качестве изоляторов используются различные диэлектрические материалы: пластмасса, гетинакс, стеклотекстолит, оргстекло и др. Важным элементом конструкции данной антенны является металлическая перемычка, выполненная в виде двух скоб, соединенных между собой с помощью винтов.
Вертикальные трубки мостика перед установкой скобы-перемычки должны быть зачищены и не иметь пятен ржавчины. Устанавливается металлическая перемычка на определенном заданном расстоянии от вибратора (это зависит от номера канала, на который рассчитана антенна). Размеры симметрирующего четвертьволнового коротко-замкнутого мостика (рис. 1.7) приведены в табл. 1.9. Как видно из рис. 2.17, коаксиальный кабель пропущен внутри правой трубки мостика, наружная изоляция на этом участке кабеля снимается, а металлическая оплетка кабеля припаивается вверху и внизу к трубе и дополнительно оплетка кабеля припаивается к внутренней поверхности трубки вибратора. Внутренняя жила коаксиального кабеля припаивается ко второй половине вибратора и также к внутренней поверхности трубки. Полуволновой линейный неразрезной вибратор (ПЛНВ), рис. 2.18. Эту антенну часто называют вибратором с шунтовым питанием. По своей технической характеристике ПЛНВ несколько отличается от ПЛРВ.
Техническая характеристика: коэффициент усиления ............ 1 входное сопротивление при l1/l = 0,2. ................. 100 Ом полоса пропускания ............... 48—100 МГц ширина рабочей полосы ........... ± 8—10 % средней частоты канала неравномерность коэффициента усиления, не более .............. 0,85 помехозащищенность, не более ...... —(8...10) дБ диаграмма направленности в горизонтальной плоскости ....... восьмерка в вертикальной плоскости ........ окружность ширина главного лепестка диаграммы направленности ....... 86 Входное сопротивление антенны зависит от геометрических размеров, и в частности от соотношения l1/l. При l1/l=0,2 входное сопротивление антенны равно 100 Ом. К деревянной или металлической мачте антенна прикрепляется в средней точке 0 без изоляторов. В точках А и Б под винты М5 подключаются УСС и ка.бель снижения. В качестве вибратора применяется трубка диаметром 10—20 мм из латуни (меди или углеродистой стали). Длина вибратора определяется в зависимости от частоты (табл. 2.4). На рис, 2.19 приведена конструкция петлевого вибратора с УСС, который известен также под названием шлейф-вибратор Пистолькорса, и показана схема соединения с 75-омным коаксиальным кнбелем.
Петлевой вибратор является другой разновидностью ПЛРВ. Резонансная длина петлевого вибратора определяется по той же формуле, что и для ПЛРВ; с точки зрения электрических параметров линейный и петлевой иибраторы почти равноценны. Вопрос о применении того или иного вибратора можно решить, исходя из конструктивно-технологических соображении и наличия подходящих материалов. Однако петлевой вибратор обеспечивает лучшее качество приема изображения, чем антенна из прямых трубок. Техническая характеристика: коэффициент усиления .......... .1 входное сопротивление .......... . 292 Ом КБВ ....................... 0.65—0,9 ширина рабочей полосы ........ ± 20 % средней частоты канала неравномерность коэффициента усиления, не менее. .......... 0,5 дБ помехозащищенность, не менее ... . —(10...13) дБ диаграммы направленности в горизонтальной плоскости ...... восьмерка ширина главного лепестка диаграммы направленности ....... 86 Данный вид антенны эффективен при эксплуатации на расстоянии до 20 км от ТЦ, т. е. в зоне прямой видимости. Длина вибратора выбирается из табл. 2.5 для каждого канала телевидения. В случае приема сигналов на нескольких телеканалах длина вибратора определяется для средней частоты полосы частот, занимаемой этими каналами. Антенна шлейф-вибратор очень чувствительна к местным помехам, и устанавливать ее лучше там, где нет вблизи больших строений. Если рядом с антенной имеются высокие сооружения, например водонапорная башня, то вибратор будет принимать как прямой, так и отраженный лучи, в результате чего на экране телевизора изображение расплывается или станет двоиться. В этом случае необходимо применить другой тип антенны. При изготовлении петлевой антенны необходимо точно соблюдать размеры всех деталей и выполнять данные рекомендации. Расстояние между осями трубок шлейф-вибратора должно быть 60—120 мм, оно зависит от диаметра трубок и длины волны. Чтобы обеспечить пропускание широкой полосы частот, вибраторы надо изготавливать из трубок, диаметр которых не менее 12 мм.
Расстояние между торцами трубок вибраторов может быть 50—60 мм для всех 12 каналов (по некоторым источникам, это расстояние 80—100 мм). Основные габаритные размеры петлевого вибратора приведены в табл. 1.12 и 2.5.
Изготавливают антенну из медной или алюминиевой трубки диаметром 10—20 мм или металлической полоски шириной 20—40 мм. Если трубку трудно изогнуть, антенну можно собрать из прямых отрезков трубки, соединив их металлическими перемычками. Середина верхней части изогнутой трубки в точке 0 крепится непосредственно к деревянной или металлической мачте без изоляции. Концы нижних трубок антенны крепятся винтами к изоляционной планке, изготавливаемой из гетинакса (текстолита или стеклотекстолита). Устанавливать антенну необходимо не ближе 2 м от окружающих предметов. Оси трубок должны быть почти перпендикулярны направлению на ТЦ. Но наилучшее положение антенны на местности определяется опытным путем. Телевизор, имеющий входное сопротивление 75 Ом, подключается к шлейф-вибратору без дополнительного согласования и симметрирования, если последний выполнен из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, например РК-75. Если же телевизор имеет входное сопротивление 300 Ом, а фидерная линия и шлейф-вибратор выполнены из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, то они подключаются к телевизору по одному из вариантов, рассмотренных выше. Двойной петлевой вибратор (двойной шлейф-вибратор), рис. 2.20, устанавливается на мачте высотой 1,5—2 м над крышей садового дома. Мачта может быть изготовлена
из деревянного или металлического стержня любого сечения. Это устройство может использоваться в качестве активного вибратора, а в многоэлементных антеннах становится активным элементом. Двойной петлевой вибратор как самостоятельная антенна может быть задействован только там, где нет возможности принимать несколько телепрограмм и расстояние до ТЦ не превышает 25 км. При этом вблизи приемной антенны не должно быть предметов, отражающих телесигнал. Ориентировку вибратора нужно производить так, чтобы направление на принимаемую станцию было перпендикулярно продольной оси вибратора.
Наилучшее положение антенны подбирается опытным путем. Двойной шлейф-вибратор легче укреплять на мачте, чем другие наружные антенны, так как при этом не нужны изоляторы; УСС этой антенны при применении коаксиального кабеля более простое. В то же время изготовление двойного шлейф-вибратора требует большого количества трубок, что увеличивает трудоемкость изготовления. Эта антенна характеризуется повышенным входным сопротивлением (658 Ом) и такими же электрическими параметрами, как у петлевого вибратора (шлейф-вибратора Пистолькорса). При изготовлении и установке необходимо иметь в виду, что радиус изгиба трубок на концах двойного шлейф-вибратора значения не имеет. Если изогнуть трубки не предсавляется возможным, то можно замкнуть концы верхних, средних и нижних трубок прямым отрезком трубки или полоской из металла, ширина которой приблизительно равна диаметру трубок Крепление двойного петлевого вибратора к мачте производится в точке нулевого потенциала без изоляторов. Антенна должна быть расположена на мачте горизонтально Вертикальная плоскость двойного шлейф-вибратора может быть наклонена по отношению к стреле под некоторым углом. Важно только следить за тем, чтобы концы трубок антенны, к которым подключается кабель снижения, не были расположены очень близко к мачте, так как это приводит к увеличению емкости между концами трубок. Вопрос о применении двойного петлевого вибратора или других типов следует решать исходя из конструктивных соображений и технологических возможностей домашнего мастера, а также имеющихся материалов. Изготавливается антенна из латунных или алюминиевых трубок диаметром 12—25 мм. Их можно заменить стальными трубками, очищенными от ржавчины и покрытыми краской. Все трубки вибратора соединяются между собой газовой сваркой. Паять трубки оловянным припоем не рекомендуется. Двойной петлевой вибратор крепится в точке 0 с помощью металлической скобы, изогнутой по диаметру трубки, непосредственно к штанге антенны без каких-либо изоляторов, независимо от того, сделана она из дерева или из металла.
Дополнительно вибратор можно прикрепить к штанге с помощью хомутика за среднюю трубку. В точке 0 можно использовать как резьбовое крепление, так и сварку. Концы согласующего устройства укрепляются на диэлектрической пластине, которая, в свою очередь, крепится к мачте с помощью винтов или шурупов. Фиксируется УСС хомутиками, имеющими прокладки и отверстия для винтов М4. В точках 4 и 6 вибратор прикрепляется к пластине 2 винтами М5. Нижняя часть УСС крепится к штанге с помощью накладки и винтового соединения (см. рис. 2.19). Кабель снижения фиксируется на штанге с помощью скоб и винтов. Концы коаксиальных кабелей разделываются, как показано на рис. 2.20, и припаиваются к концам трубки вибратора. Все три оплетки кабелей соединяются между собой и изолируются. Внутренние жилы кабелей рекомендуется припаивать к внутренней поверхности трубки вибратора. Эти жилы можно подсоединить к трубкам вибратора с помощью винтового соединения. Конструктивные размеры двойного петлевого вибратора приведены в табл. 2.6.
П-образный полуволновой вибратор с симметрирующим устройством (рис. 2.21). Подключение УСС к антенне и принцип его работы рассмотрены в гл. 1.5 (рис. 1.7, а). Антенна предназначена для приема телесигналов в широком диапазоне частот, когда возникает необходимость вести прием сигналов с различных направлений, так как диаграмма направленности данного вибратора в горизонтальной плоскости не имеет резких провалов, где потенциал равен нулю. П-образный полуволновой вибратор редко применяется в радиолюбительской практике, эта антенна характеризуется эллипсовидной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, входным сопротивлением, состоящим из резистивной и реактивной составляющих, коэффициентом усиления, по мощности равным единице. Длина вибраторов определяется так же, как у ПЛРВ, ПЛНВ и шлейф-вибратора Пистолькорса. Конструктивные размеры антенны приведены в табл. 2.7. Входное сопротивление П-образного полуволнового вибратора имеет последовательно включенные резистивную составляющую (R1 =35 Ом) и реактивную составля-
ющую емкостного характера (R2=50 Ом). Длина вибраторов равна 1/2lдл принимаемого канала. Расстояние между отогнутыми усами антенны равно половине длины вибратора l. Изготавливается П-образный полуволновой вибратор и четвертьволновой короткозамкнутый симметрирующий
мостик из тонкостенной трубки диаметром 10—20 мм. Трубки вибратора и симметрирующего мостика фиксируются между собой с помощью двойных хомутиков 2 и крепежных соединений, в которых используются винты М5, М6. Металлическая конструкция антенны должна быть изолирована от вертикальной штанги, и поэтому все детали крепления 7 и 8 делаются из диэлектрического материала. Поддерживающие кронштейны, прокладки и планки могут быть изготовлены из гетинакса или оргстекла.
Встроенные и комнатные антенны
Для приема телепередач на садовых участках вблизи городов могут быть использованы три вида ТА: встроенная, комнатная и наружная.
Малогабаритные переносные телевизоры с небольшим экраном, как правило, оборудованы встроенной телескопической антенной и одновременно имеют соответствующие гнезда для подключения наружных антенн. Обычно встроенные антенны работают без перестройки на 6 или 12 каналах. Такие антенны являются составными частями телевизоров, конструкция которых зависит от модели телевизора. Устанавливаются встроенные антенны на боковых стенках или на верхней крышке с внутренней стороны телевизора. Эти антенны позволяют принимать сигнал на расстоянии не более 2—3 км от ТЦ.
Как правило, встроенная антенна подключается к телевизору с помощью симметричного 300-омного кабеля типа КАТВ, если входное сопротивление равно 300 Ом. Можно подключить антенну и к симметричному фидерному устройству, изготовленному из витых монтажных проводов, или с помощью экранированного кабеля типа РК-1 к 75-омному входу телевизора. Наилучшие результаты достигаются при подключении антенны к 300-омному входу, так как частотная характеристика антенны в пределах каждого канала получается более равномерной и усиление на краях рабочей полосы частот будет более высоким.
При использовании встроенной антенны в загородной местности следует иметь в виду, что при подключении антенны к телевизорам, имеющим входное сопротивление 300 Ом, неравномерность частотной характеристики в полосе 1, 2, 4—6-го каналов не превышает 0,85—0,9 дБ, а
в полосе 3-го канала — не более 1 дБ; в полосе частот от 48,5 до 100 МГц коэффициент усиления антенны лежит в пределах 0,1—0,3, а на частотах 174—230 МГц коэффициент усиления повышается до 0,6—0,7.
За последние годы промышленностью освоен выпуск достаточно большого количества типов комнатных антенн, например таких, как: ЛТК — антенна телевизионная комнатная, АТКТ — антенна телевизионная комнатная телескопическая, АТКС — антенна телевизионная комнатная складная, КРТА — комнатная радиотелевизионная антенна и ряд других.
Все эти антенны имеют примерно одинаковые электрические параметры и основные технические характеристики, но отличаются друг от друга количеством принимаемых программ и конструктивно-технологическим оформлением. Все конструкции комнатных антенн обладают практически одинаковыми достоинствами и недостатками, а именно: достаточно просты в изготовлении, имеют небольшую стоимость, могут быть легко развернуты, перенесены к другому телевизору, перестроены на другой канал и т. д., но они в большой степени ограничены в дальности приема, а принимаемые вблизи ТЦ сигналы, отражаясь от стен зданий, создают на экране несколько изображений. Также они практически не защищают телевизор от помех, особенно в городских условиях. Почти все источники электропомех вызывают появление на экране телевизора различных штрихов, полос и линий. Только тщательная настройка и ориентировка антенны внутри помещения позволяет частично избавиться от этих неудобств. Комнатная антенна оправдывает себя только в том случае, если садовый участок находится недалеко от ТЦ: не более чем в 2 км от мощных ТЦ и в 10 км от маломощных. Для самостоятельного изготовления можно рекомендовать следующий простейший вариант комнатной проволочной антенны (рис. 2.1). При этом используется любой
имеющийся в наличии провод с диаметром медной жилы не менее 1 мм (антенный канатик, осветительный шнур, электрический кабель, монтажный провод). Главным элементом данного изделия является антенный канатик 3, длина которого l составляет примерно 1/2lдлср принимаемых сигналов и образует два вибратора, длина которых: l5== (l - l3)/2 Входное сопротивление этой антенны равно 75 Ом. Антенна такой конструкции относится к полуволновым линейным вибраторам и применяется для приема телепрограмм на 1—12-м каналах. В табл. 2.1 даются конструктивные размеры вибраторов комнатной антенны.
В качестве кабеля снижения антенны применяется обычный осветительный шнур, или два сплетенных изолированных монтажных провода, или коаксиальный кабель с металлической оплеткой и т.
п. Изоляторы 2 и 4, расположенные на концах антенны, делаются из второпласта (гетинакса, текстолита, оргстекла) или других изоляционных материалов толщиной не менее 5 мм. Растяжки 1 и 5 антенны изготавливаются из изоляционного материала, их длина устанавливается по месту. Длина кабеля снижения определяется расположением телевизора в комнате, но не должна превышать 3 м, так как чрезмерно длинное снижение приводит к тому, что фидерное устройство начинает работать как дополнительная антенна. В результате резко увеличивается воздействие помех на телевизор, уменьшается четкость изображения и возникают искажения, характер которых зависит от положения проводов снижения. Концы проводов снижения припаивают к телевизионному штеккеру, имеющемуся в комплекте: один конец — к центральному штырьку, а другой — к цилиндрическому основанию штеккера. Для приема телепередач в диапазоне метровых волн на первых 12 каналах в зоне прямой видимости — до 25 км от передающей станции — промышленностью изготавливаются комнатные ТА в основном телескопической конструкции или укороченные петлевые вибраторы нескольких типоразмеров. При использовании этих антенн приводится каждый раз изменять длину их усов, настраиваясь на выбранный канал, и, надо сказать, не всегда это получается удачно. Изменяя длину вибраторов и положение антенны, приходится терять много времени на перестройку и подстройку программ. В .целях устранения этого недостатка разработана новая комнатная антенна, рассчитанная на прием любой из 12 программ и не требующая никакой настройки во время эксплуатации при переключении каналов, за исключением первоначальной установки и ориентирования на ТЦ. На рис. 2.2, а, б, приведена конструкция комнатной антенны автора В. Гургаля с некоторыми конструктивно-технологическими изменениями. Вибраторы этой антенны изготавливаются в виде вытянутых спиралей из латунной полосы толщиной 2—2,5 мм и шириной 20—25 мм. Спирали имеют три полных витка и шаг по горизонтали, равный 5 мм, а по вертикали — 10 мм.
Длина заготовки развернутой спирали — 900 мм. Наиболее сложной частью антенны является узел крепления, ввода и подсоединения фидерного устройства,конструкция которого приведена на рис. 2.2, б. Антенна подключается к телевизору с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Длина кабеля не должна превышать 2 м. Коаксиальный кабель 1 припаивается к контактным лепесткам 6, изготовленным из латуни припоем марки ПОС-60. Кабель проходит через внутреннее отверстие резьбовой втулки 9. Конструкция узла крепления может быть изменена, но необходимо выполнить условие полной электрической изоляции присоединительных лепестков 6, левого и правого вибраторов между собой и корпусом. Сопротивление этой изоляции должно быть не менее 20 МОм. Для улучшения электрических параметров и характеристик антенны и согласования разных входных сопротивлений антенны и фидерного устройства можно применить УСС, которое подключается с одной стороны к антенне, а с другой — к кабелю снижения. На рис. 2.3 приведена принципиальная электрическая схема воздушного симметрирующе-согласующего трансформатора (ВССТ). Способ соединения трансформатора виден на рисунке. К выводам 1 подключаются трубки
Рис. 2.2. Комнатная антенна для приема программ на 1—12-м каналах: а — общий вид, б — yзел крепления. вибраторов, а заземление осуществляется припайкой выводов к оплетке кабеля.Более качественный прием телепрограмм можно получить, если использовать в качестве УСС симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритах (ССТФ), принципиальная электрическая схема которого дана на рис. 2.4. Если расстояние до ТЦ не более 20 км, то рассматриваемая антенна с согласующим трансформатором обеспечит хороший прием телепрограмм, но ее надо точно сориентировать на ТЦ.
Представляет определенный интерес гибридный трансформатор сопротивлений, который имеет следующую конструкцию. Внутри замкнутого тороидального витка установлены две индуктивности, выполненные проводом марки литцендрат на двух тороидальных сердечниках, которые разделены между собой электростатическим экраном для уменьшения емкости этого трансформатора.
Принципиальная электрическая схема трансформатора и подключение его к антенне и телевизионному приемнику показаны на рис. 2.5. Как следует из схемы, связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора осуществляется объемным замкнутым витком, который разделен электростатической перегородкой. Число витков первичной и вторичной обмоток равно 8,0 провода марки ЛЭШО 0,12 х 0,07. В качестве сердечников трансформатора выбраны ферритовые кольца типа К1610 х 4,5 марки М1000НМ=3.
Особенностью конструкции трансформатора является его симметричность как со стороны входа, так и со стороны выхода. Однако работа данного трансформатора обеспечивается и при несимметричном включении. Для этого достаточно один из проводников любой из обмоток соединить с внешним экраном трансформатора, а к другому концу присоединить внутренний проводник коаксиального кабеля, предварительно закрепленного оплеткой к объемному витку. Рассматриваемый трансформатор обеспечивает устойчивую работу в диапазоне частот от 50 до 170 МГц. Весьма перспективно использование данного трансформатора в сочетании с конструкциями зигзагообразных антенн из тонких проводников при питании их коротко-замкнутым витком связи. В этом случае конструкция антенны получается компактной и нет необходимости в прокладке коаксиального кабеля вдоль тонкого проводника антенны. На рис. 2.6, а, б, приведены конструкции двух вариантов исполнения комнатной антенны для приема передач, входящие в унифицированный ряд антенн автора В. Гургаля и обеспечивающие прием первых 12 каналов на небольшом расстоянии от ТЦ. Обе антенны имеют свернутые в спираль полуволновые вибраторы, которые изготавливаются из латунной полосы толщиной 1,5 — 2,5 мм. Антенна (рис. 2.6, а) может быть сделана в виде печатной платы, состоящей из четырех одинаковых плат, соединенных между собой скобами из диэлектрика в верхней своей части. При изготовлении печатных плат из фольгированного стеклотекстолита рисунок спирали получают обычным способом — травлением. Лучшие резуль-
таты дают антенны с наклеенными спиралями из более толстого материала: дюралюминия, меди, бронзы. На рис. 2.6, б, приведена конструкция комнатной антенны с двумя спиральными вибраторами, которые свиты с шагом, равным 5 мм, и имеют по семь витков. Длина развертки каждой спирали рассчитывается по средней длине волны 6-го канала с учетом возможного укорочения длины полуволнового вибратора и равна 840 мм. Шаг спирали в процессе изготовления может быть изменен. Крепление печатных плат к основанию показано на рис. 2.7, а, при этом само основание должно быть изготовлено из диэлектрика. Если в качестве фидера используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, то необходимо
между антенной и входом телевизора установить УСС типа ССТФ с распайкой выводов антенны, кабеля и трансформатора так, как показано на рис. 2.7, б. После изготовления деталей антенны и ее сборки рекомендуется закрыть печатные платы декоративным кожухом-абажуром. Узел крепления волноводов и схема соединений спиралей между собой показаны на рис. 2.8, а. Детали 4, 6, 8 изготавливаются из диэлектриков, например из оргстекла, пластмассы, эбонита. Основным связующим элементом конструкции является стальной палец 2 диаметром 10 мм и с резьбой 8 мм. Вибраторы 1 и 9 изолированы друг от друга и иных металлических деталей конструкции
втулками и шайбами. Втулка опорная 6 изготавливается из ударопрочной пластмассы или эбонита. К ней крепится скоба 10, соединяющая вибраторы антенны с корпусом и элементами внешнего оформления. Подключение антенны к телеприемнику показано на рис. 2.8, б, где в качестве согласующего элемента применено УСС типа ССТФ. За предыдущие годы промышленностью было выпущено не менее десяти типоразмеров и конструктивных исполнений комнатных антенн, которые с успехом могут быть применены на садово-огородных участках. Это в первую очередь телескопические антенны типа КТТА. В качестве телескопического элемента применяются специальные конструкции, изготавливаемые из тонкостенных трубок, пружинных лент и полос, которые обеспечивают удобство для подбора положения антенны в комнате, изменения соотношения ЭДС, наведенных в антенне горизонтальной и вертикальной составляющими электромагнитного поля и т.
д. На рис. 2. 9 приведен один из конструктивных вариантов КТТА, изготавливаемой из трубок и предназначенной для приема первых 5 телеканалов в диапазоне частот 48,5-100МГц. КТТА относится к антеннам типа «полуволновой линейный вибратор» с длиной половины вибратора от 700 до 1450 мм. Настройка антенны с канала на канал осуществляется путем изменения длины вибратора, состоящего каждый из четырех трубок. Полная длина вибратора для 1-го канала должна быть в пределах 2700—2900 мм, для 2-го — 2300—2500 мм, для 3-го — 1700—1900 мм, для 4-го — 1500—1700 мм, для 5-го — 1400—1600 мм. На приусадебных участках при небольшом расстоянии от ТЦ или ретранслятора достаточная контрастность изображения на экране телевизора может быть получена в некоторых случаях и при длине вибратора меньше, чем указано выше. КТТА может работать с коаксиальным кабелем марки РК-75 или с симметричным двухпроводным кабелем без УСС. Но применение УСС в комнатной антенне делает ее менее чувствительной к влиянию окружающих предметов, расположению кабеля и усов антенны, облегчается установка антенны в комнате, при которой получается наилучшее изображение.
Техническая характеристика: коэффициент усиления ....... .... 1 входное сопротивление ............. 73 Ом полоса пропускания ............... 10 МГц , неравномерность частотной характеристики ................. ± 0,5 дБ диаграмма направленности в горизонтальной плоскости ...... восьмерка ширина главного лепестка диаграммы направленности ....... 75—83 Радиолюбителям при изготовлении и применении КТТА необходимо иметь в виду следующее: ее электрические параметры, как правило, позволяют получить хорошие результаты при удачном выборе места установки антенны, однако в некоторых случаях не всегда удается полностью реализовать достоинства антенны из-за специфики приема телесигналов внутри помещений. На качество изображения влияет также длина коаксиального кабеля, соединяющего антенну с телевизором (оптимальная длина — 2 м). На близком расстоянии от ТЦ длину половин вибратора можно сократить на 10—25 см.
Подключается коаксиальный кабель к антенне припайкой средней жилы к левой половине вибратора, а оплетки — к правой половине вибратора антенны. В ряде случаев находящиеся в эксплуатации различные типы телескопических антенн самодельной конструкции не могут обеспечить хорошее качество приема телепередач во всем диапазоне частот первых 12 каналов из-за неточного исполнения соединений и разностенности применяемых трубок. Необходимо отметить, что ширина полностью раздвинутой антенны типа КТТА настолько велика, что создает определенные неудобства при применении ее в малогабаритном помещении. Чтобы устранить этот недостаток, разработана антенна типа КТТА-1-12, у которой длина каждой половины телескопического вибратора составляет не более 770 мм. Если в антенне телескопическое колено составлено из четырех трубок, то минимальная его длина не превысит 200 мм. На рис. 2.10 показана схема подключения 12-канальной комнатной антенны типа КТТА-1-12, конструкция которой может быть такой же, как и КТТА. Количество телескопических элементов антенны определяется размерами сложенного и развернутого положений антенны. Длина полностью выдвинутых трубок должна быть не
менее 2900 мм, длина каждого плеча антенны — 1450 мм, длина телескопических трубок — не более 370 мм. Промежуточные значения длины вибраторов в указанных пределах позволяют настраивать ее на любой из 12 каналов. Конструкция 12-канальной комнатной антенны отличается не только размерами примененных телескопических трубок, но и включенными в ее схему катушками индуктивности трех типов LI, L2, L3. При изготовлении антенны необходимо учитывать, что в конструкции телескопических вибраторов могут быть использованы трубки с минимальным диаметром 8 мм, а это значит, что все трубки должны иметь минимальную толщину стенок. Материал для трубок — латунь, бронза, медь, дюралюминий, сталь углеродистая. Размер всех выдвинутых трубок — не менее 770 мм, так как дальнейшее уменьшение приведет к значительному сужению полосы пропускания на 1-м канале. Антенна типа КТТА-1-12 дает хорошие результаты при эксплуатации на расстоянии 16 км от ТЦ за счет укороченных длин каждой половины вибратора и компенсационных катушек индуктивности, выравнивающих емкостную составляющую входного сопротивления антенны, настраивая тем самым ее в резонанс. Техническая характеристика: коэффициент усиления ............. 0,95 дБ входное сопротивление ............. 73 Ом полоса пропускания ............... 8 МГц неравномерность частотной характеристики ................. ± 0,5дБ радиус уверенного приема телепрограмм ..................
до 10 км от ТЦ диаграмма направленности в горизонтальной плоскости ....... восьмерка ширина главного лепестка диаграммы направленности ....... 60 Как следует из схемы, компенсационные катушки индуктивности L1 и L2 включены последовательно с вибраторами, настроенными на определенный канал. Катушки индуктивности включены в работу с помощью галетного переключателя, имеющего четыре положения, три направления и одну плату. В положении переключателя, показанном на рисунке, при полностью выдвинутых трубках вибратора антенна работает на 3-м канале. Для того чтобы она принимала 4-й канал, необходимо оставить переключатель в этом же положении, а длину вибраторов установить равной 600—650 мм. При работе на 5-м канале трубки вибраторов выдвигаются на длину 550—600 мм, а переключатель ПГ2-13-4ПЗНТ остается в том же положении. Для работы на 6—12-м каналах вибраторы антенны должны быть выдвинуты на длину по 350 мм, а переключатель — в положение, указанное на схеме, когда обе компенсационные катушки индуктивности L1 и L2 зашунтированы контактами переключателя. Установленные на верхней крышке два переключателя типа ПГ2 расширяют возможность регулирования антенны и нахождения наилучшего расположения ее в комнате. Катушки индуктивности L1 и L2 изготавливаются на диэлектрическом каркасе диаметром 13 мм, поверх которого наматывается обмотка из провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм с шагом намотки 2 мм. Каждая обмотка содержит восемь витков и имеет отвод от третьего витка от начала этих обмоток, обозначенных буквами а и б. Распайка концов катушек к переключателям В1 и В2, а также к пространственной катушке L3 осуществляется припоем марки ПОС-60. После изготовления катушек L1 и L2 они покрываются изоляционным лаком, а концы зачищаются и облуживаются. Катушка индуктивности L3 делается на деревянном или металлическом стержне диаметром 25 мм, который после намотки удаляется. В качестве провода для намотки используется коаксиальный кабель, из которого изготовлен кабель снижения, соединяющий антенну с телевизором.
Намотку этой катушки можно выполнить на пустотелом каркасе из прессшпана или картона диаметром 25 мм и длиной 60 мм. Нитки этой катушки укладываются друг к другу вплотную и обвязываются прочными нитками. Катушка индуктивности L3 имеет оригинальную конструкцию: она состоит из двух абсолютно симметричных половин, содержащих по четыре полных витка в каждой половине и намотанных в одну и ту же сторону, как показано на рисунке (слева). Левую часть катушки наматывают из кабеля снижения, не обрезая его, при этом необходимо только снять верхнюю изоляцию, оголив оплетку, для припайки к ней правой половины катушки индуктивности, которая изготавливается из куска коаксиального кабеля с обрезанными заподлицо концами внутренней жилы. Этот кусок кабеля припаивается оплеткой как к катушке индуктивности L1 в точке а, так и к оплетке второй половины в середине, где ранее была снята верхняя изоляционная оболочка. В промышленном варианте антенна имеет шарнирное крепление телескопических вибраторов, которое позволяет улучшить монтаж и наилучшим образом ориентировать антенну в комнате.
Для приема телепередач на 6—12-м каналах можно использовать антенну, называемую укороченным шлейф-вибратором (рис. 2.11). Она обеспечивает устойчивую работу в диапазоне частот 174—230 МГц. Основное достоинство этой антенны состоит в том, что она работает на всех каналах без перестройки при переключении программ. Как ранее отмечалось, длина обычною вибратора равна примерно 1/2lдл что при использовании такой антенны в комнате создает определенные неудобства. Если обычный петлевой вибратор разрезать в середине, как показано на рисунке, то его резонансная длина уменьшается в два раза и антенна становится компактной. Электрические параметры укороченного шлейф-вибратора несколько уступают параметрам 12-канальной комнатной антенны. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет форму восьмерки. Достаточную контрастность изображения можно получить при приеме сигналов мощных ТЦ в радиусе 5—6 км. Изготавливается антенна из двух трубок диаметром 8—15 мм длиной l1= 195 мм, которые образуют укороченный шлейф-вибратор.
При малых расстояниях от ТЦ и длине коаксиального кабеля снижения не более 2 м согласование и симметрирование антенны данного типа не производятся. Две половины укороченного вибратора устанавливаются на диэлектрической пластине, крепятся с помощью двух скоб, которые позволяют поворачивать шлейф-вибраторы вокруг оси. Расстояние между трубками — l2=25—30 мм, а между торцом колена вибратора и отогнутым концом трубки — l3 = 30—35 мм. Антенна «укороченный шлейф-вибратор» может быть использована для приема всех первых 12 каналов, если оба колена вибратора изготовить телескопической конструкции в виде тромбона. Один из вариантов конструкции такой антенны показан на рис. 2.12.
Конструктивные размеры телескопической антенны приведены в табл. 2.2.
При изготовлении антенны используются тонкостенные трубки из латуни (дюралюминия, стали), которые шарнирно закрепляются на пластмассовом основании. УСС не применяется. К телевизору антенна подключается любым двухпроводным фидером. При использовании комнатных антенн в загородной местности, расположенной вдали от ТЦ или активных ретрансляторов, необходимо применять усилители телевизионных сигналов покупной или самодельной конструкции. Различные типы усилителей рассмотрены в гл. 6 справочника.
Общие сведения
На садовых участках, которые расположены на расстоянии до 50 км и, как правило, и зоне прямой видимости электромагнитного сигнала, рекомендуется применять ТЛ, рассматриваемые в данной главе.
Современному телевещанию в диапазоне УКВ присуще ограничение по дальности действия передающих станции. Это справедливо для всех ТЦ и ретрансляторов, за исключением космического телевидения. В обычных условиях дальность прямой видимости не превышает 20—25 км. Но садовые участки в большинстве случаев располагаются за этими пределами.
Правда, в практике радиолюбителей зафиксированы случаи приема телепередач на значительных расстояниях от ТЦ. Но это носит совершенно случайный характер, и ориентироваться на подобный прием не следует. Как правило, между ТЦ и приемной ТА находятся различные сооружения и естественные препятствия, а среда прохождения радиоволн подвержена всевозможным изменениям, все это вкупе очень влияет на устойчивость картинки на телеэкране.
Зона гарантированного приема телесигнала во многом зависит от рельефа местности, где расположено садоводство. Максимальное расстояние прямой видимости на равнинной местности определяется по формуле: А= = 3,57 (hnep^0.5+hnp^0.5). где hnep и hnp — высота расположения соответственно передающей и приемной антенн. Ориентировочный расчет при hnep =200 м и hnp =20 м дает результат: А = 66,45 км. Практйчески на садовых участках высота антенны бывает несколько меньше, и поэтому результат будет иным. Максимальное расстояние прямой видимости, как правило, является границей зоны гаран
тированного приема и представляет собой радиус действия ТЦ. На этой границе действует минимальное значение напряженности поля, при котором отношение сигнал — шум на входе телевизора обеспечивает требуемое качество изображения. Напряженность поля но мере удаления от передающей антенны уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.
В пригороде для укоренного приема сигналов необходимо в первую очередь увеличить высоту приемной антенны и выбрать такой тип конструкции, который удовлетворяет следующим основным требованиям: антенна должна иметь простую в изготовлении и в эксплуатации конструкцию, высокую пространственную избирательность, пропускать широкую полосу частот и обеспечивать высокое отношение уровня сигнала к уровню помех при приеме, обладать слабой зависимостью входного сопротивления телевизора и коэффициента усиления.
Радиус действия ТЦ также зависит от высоты установки передающей антенны, мощности передатчика и рельефа местности. С целью увеличения радиуса действия ТЦ передающие антенны устанавливаются обычно на опорах высотой в несколько сот метров (так, высота Останкинской телебашни равна 533 м).
Рассмотренные ранее ТА не могут быть применены для приема телесигналов на расстоянии более 20 км от ТЦ без использования специальных усилителей.
Для приема телесигналов на расстоянии 20—50 км от ТЦ используются трехэлементные антенны типа «волновой канал», разнообразные конструкции антенн из длинных проводов. Наибольшее применение получили антенны, выпускаемые промышленностью, потому что самостоятельное их изготовление в домашних условиях очень затруднено.
Как правило, радиолюбители делают антенны направленного действия, рассчитанные на прием нескольких программ.
Ромбовидные двойные и одинарные антенны
Многие типы рассматриваемых антенн изготавливаются из проводников, которые укладываются параллельно друг другу на заранее подготовленном основании. В качестве проводников используется медная или алюминиевая проволока, а также антенный канатик (их размеры указаны в соответствующих таблицах справочника).
На садовых участках можно видеть различные варианты исполнения зигзагообразных широкополосных ТА. Эти антенны привлекают к себе внимание радиолюбителей из-за простоты конструкции, высоких электрических характеристик и хорошего согласования с 75-омным коаксиальным кабелем снижения в широком диапазоне частот. Подобные антенны незначительно отличаются друг от друга, но применять рекомендуется только лучшие из них.
Зигзагообразная антенна (ЗТА) из трех проводников
(рис. 3.1) предназначена для приема телесигналов на первых 12 каналах на границе зоны уверенного приема и в зоне полутени. Антенна позволяет согласовать волновое сопротивление коаксиального кабеля фидерного устройства с входным сопротивлением телевизора во всем диапазоне частот телепередач, что дает возможность принимать программы 1—5, 6—12, 21—39-го каналов, т. е. ЗТА можно сделать для приема как каждого канала отдельно, так и многих каналов сразу. В конструктивном отношении эта антенна достаточно проста, обладает хорошими электрическими параметрами и техническими характеристиками. Основное достоинство данной антенны заключается в том, что она хорошо согласуется с коаксиальным кабелем снижения. имеющим волновое сопротивление около 75 Ом, а это значит, что никаких дополнительных согласующих и симметрирующих устройств ей не требуется.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления ........... 3,66—6,1 дБ
КНД ........................... 6,05—10,15 дБ
КБВ ........................... 0,39—0,81
рабочая частота .................. 50—230 МГц
неравномерность коэффициента
усиления, не менее. ............. 0.8 дБ
волновое сопротивление филера ..... 75 Ом
кпд ............................ 0,98
помехозащищенность, не менее ......
—(13...19) дБ диаграмма направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях ..................... эллипс угол раствора диаграммы направленности, не менее ........ 70 Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет два лепестка, развернутых на 180°. Это свойство антенны необходимо учитывать при установке ее на садовом участке. Располагая антенну на крыше в месте, где отсутствуют отраженные электромагнитные волны, можно получить высокое качество изображения как с прямого, так и с обратного направлений, что объясняется достаточно большим КНД. Приемное полотно ЗТА состоит из двух расположенных в одной плоскости ромбических рамок, соединенных параллельно. При работе потребуются: деревянные бруски сечением 50х60 или 60х60 мм, антенный канатик или медный провод диаметром 2,5—3,5 мм, фольгированный гетинакс или стеклотекстолит, паяльник с низковольтным питанием 60 Вт и некоторые вспомогательные материалы Деревянный брусок выбранного сечения, обеспечивающею максимальную прочность конструкции, служит одновременно центральной стойкой антенны и вертикальной мачтой. К этому бруску под углом 90 жестко прикрепляются две поперечные рейки 5, сечение которых может быть меньше, чем центральной стойки, например 40х40 мм. Рейки врезаются в стойку, закрепляются винтом и дополнительно прямоугольной пластинкой 7, изготовленной из диэлектрика. К центральной стойке снизу и сверху, а также к концам поперечных реек крепят шесть металлических планок 2, крепление которых к центральной стойке осуществляется без каких-либо изоляторов, но к концам поперечных реек эти планки укрепляются только через изоляционные прокладки. На середине антенны, между поперечными рейками, прикрепляется диэлектрическая пластина 6, к которой в свою очередь крепятся две металлические пластины с закругленной кромкой. Полотно антенны состоит из трех параллельно натянутых проводов 3 из медного провода. Для удобства монтажа на всех металлических планках и пластинках 2 и 9 устанавливаются штыри диаметром и высотой 3 мм.
Расстояние между штырями зависит от размера между проводниками. Между металлическими пластинами 9 и планкой 6 проложена прокладка из картона или прессшпана. Провода натягиваются параллельно друг другу и пропаиваются в местах изгиба к металлическим пласти нам 2 у штырей, а также к платам питания 9. Применение проводников большего диаметра, чем 3 мм, приводит не только к утяжелению антенны, но и затрудняет ее монтаж. Полотно антенны может быть выполнено также из металлических полосок или трубок. Собрать антенну можно и из отдельных проводников, что облегчает работу над ней. При изготовлении центральной штанги антенны из металлической трубы необходимо предусмотреть возможность изоляции ее от полотна антенны. Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем 8 с волновым сопротивлением 75 Ом. После натягивания и закрепления полотна антенны прокладывается кабель снижения. Он привязывается к мачте снизу и к одному из проводов антенны. Оплетка кабеля припаивается в точке Е к пластине, соединенной с проводом, к которому он привязан, а центральная жила припаивается к пластине 9. Кабель прокладывается по двум сторонам внутреннего провода одной из ромбических рамок и вводится в антенну в точке нулевого потенциала. Крепление провода к металлическим пластинам может быть выполнено с помощью резьбовых зажимов. Конструктивные размеры ЗТА из трех проводников приведены в табл. 3.1. Как было отмечено, радиолюбители могут изготовить ЗТА как на один отдельно выбранный телеканал, ориентируясь на данные табл. 3.1, так и в варианте, рассчитанном на прием передач с 1-го по 5-й и с 6-го по 12-й каналы включительно. Варианты ЗТА для приема телепередач с 21-го по 31-й каналы рассматриваются ниже, а конструктивные размеры многоканальной ЗТА приведены в табл. 3.2.
Иногда на садовых участках при слабом телесигнале не удается получить качественное изображение на экране телевизионного приемника ни на одном принимаемом канале даже при правильной ориентации антенны на ТЦ. Изображение и некачественный звук могут быть существенно улучшены, если применить антенный усилитель, работающий в диапазоне метровых волн, или конвертер, если прием телепрограмм ведется на каналах ДМВ. Рассматриваемая антенна хороню работает с антенным усилителем, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 6.1.
Антенный усилитель включается между входом в телевизионный приемник и коаксиальным кабелем снижения. Зигзагообразная широкополосная антенна с рефлектором (рис. 3.2) предназначена для приема телесигналов на расстоянии 50—60 км от ТЦ. Рефлектор, расположенный с внутренней стороны, увеличивает коэффициент усиления почти в два раза. улучшает направленные свойства антенны и исключает прием сигналов с обратного направления. Техническая характеристика: коэффициент усиления для 1—5-го каналов ............. 6,2—12,2 дБ для 6—12-го ................... 8,4—12,0 дБ КНД ........................... 6,0—10,0 КБВ ........................... 0,4—0,8 неравномерность коэффициента усиления, не более .............. 0,4 дБ волновое сопротивление фидера ..... 75 Ом кпд ............................ 0,97 помехозащищенность, не менее ...... —(10...17) дБ угол раствора диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, не более ............. 70 ЗТА с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, при этом
обе диаграммы практически одинаковы. Если изготавливается антенна для более широкого диапазона частот, то диаграмма направленности с вертикальной плоскости сужается и становится меньше, чем в горизонтальной плоскости. Рефлектор изготавливается в виде решетки из ряда параллельно расположенных проводников, чем достигается уменьшение массы рефлектора и резкое снижение ветрового сопротивления. При этом длина проводников, образующих ширину рефлектора, определяется следующим образом: l = 0,5lдл.mах. В качестве проводников могут быть использованы тонкостенные трубки диаметром 5—10 мм. Высота рефлектора определяется расстоянием между проводниками (стальными проводами или прутьями), которое зависит от минимальной длины волны рабочих частот t=0,l lдл.min. Ориентировочно высота рефлектора может быть определена по формуле: Н = 0.6lдл.mах. Полотно экрана рефлектора крепится к вертикальной штанге (металлической или деревянной).
В верхней и нижней точках антенны действует нулевой потенциал, что позволяет в этих точках закреплять рефлектор металлическими деталями. В фидерном устройстве применяется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель снижения подключается к антенне без УСС. Коаксиальный кабель прокладывается по двум сторонам нижнего ромба антенны от точек питания, далее в нижней части антенны кабель прикрепляется к металлической подставке и по ней идет до рефлектора. Затем кабель поднимается по рефлектору вверх до точки, расположенной напротив узла питания антенны, пропускается через рефлектор наружу и образует снижение кабеля до телевизора. Прутки или трубки рефлектора крепятся к вертикальной штанге с помощью винтов (скоб или сварки). Для уменьшения массы полотна антенны ее можно изготовить из провода диаметром 2 мм по рекомендациям, изложенным выше. Конструктивные размеры ЗТА с рефлектором приведены в табл. 3.3. Полотно антенны может быть изготовлено как из отдельных проводников, так и из металлических тонкостенных трубок или полосок, что несколько проще. Полотно антенны можно разместить на деревянном каркасе из деревянных брусков и реек. Коаксиальный кабель подключается к металлическим платам питания, выполненным в виде закругленных сегментов. Изготавливать ЗТА из металлических трубок рекомендуется только для приема телесигналов на высоких час
тотах 21—39-го каналов. Диаметр проводов антенны определяется так: d = (0,016. ..0,02)lдл.max. Это значит, что для работы на 1—4-м каналах антенна должна изготавливаться из трубок диаметром 100—120 мм и 50—65 мм— для работы на 5-м канале, а для 6—11-го каналов — из труб диаметром 30—35 мм и 20—27 мм — для 12-го канала. Совершенно ясно, что сделать полотно наружной антенны из труб такого диаметра трудно, антенна будет иметь очень большую массу, а учитывая эффект парусности и ветровую нагрузку, конструкция антенны потребует значительного усиления несущих частей. На 21-м канале диаметр трубок антенны может быть уменьшен до 10 мм, а на 39-м — до 8 мм. По некоторым источникам технической литературы, широкополосную ЗТА для работы на 6—12-м каналах можно изготовить из трубок диаметром 12—20 мм. Применение одного из антенных усилителей, рассмотренных в гл. 6 справочника, позволяет получить высокое качество изображения на первых 12 каналах телевизионных программ, а применение конвертера значительно расширяет возможности телеприемников старых моделей, не оборудованных селекторами ДМВ. Покупные или самодельные антенные усилители рекомендуется использовать на садовых участках, расположенных вблизи границ зоны прямой видимости или в зоне полутени. Сварная зигзагообразная антенна из трубок с рефлектором (рис. 3.3) обеспечивает прием изображений в прямом направлении на 6—12-м каналах.
Состоит антенна из двух частей: рамки и рефлектора. Рамка, изготовленная из трубок, имеет узел питания, к которому подключается фидерное устройство из коаксиального кабеля. Техническая характеристика: коэффициент усиления на частотах 170—230 МГц. ................. 8—11 дБ КНД ........................... 6—9 дБ КБВ ........................... 0,4—0,8 рабочая частота .................. 48,5—230 МГц входное сопротивление антенны ..... 75 Ом волновое сопротивление фидера ..... 75 Ом кпд ............................ 0,95 помехозащищенность, не менее ...... —(14...24) дБ количество принимаемых программ . . 1—12 неравномерность коэффициента усиления. ...................... 0,6—0,7 дБ угол раствора диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, не более ............. 50 диаграмма направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях ..................... эллипс Сдвоенная рамка изготавливается из двух или четырех отрезков трубок с помощью газовой сварки или пайки по размерам, указанным в табл. 3.4. Достаточная прочность конструкции рамки достигается жестким креплением сваренных трубок в верхней, нижней и средней частях антенны, где действует нулевой потенциал. В этом случае рамка соединяется с рефлектором с помощью металлических стоек также сваркой и не требует изоляционных прокладок в точках Б и В. Кабель снижения прокладывается по металлической штанге антенны и прикрепляется к ней с помощью скоб по внутренней стороне до точки А, лежащей напротив узла питания, далее спускается вниз до точки В и по стойке, соединяющей рамку и рефлектор, до нижней точки соединения трубок.
С этого момента кабель идет без верхней изоляционной оболочки внутри правой или левой стороны нижней половины рамки до узла питания. Оплетка коаксиального кабеля припаивается в нижней части рамки на входе в трубку, а в узле питания — к одному из соединений трубок. Внутренняя жила коаксиального кабеля припаивается к противоположному стыку двух трубок в узле питания. Сварная конструкция антенны хорошо выдерживает внешние механические нагрузки, обеспечивая устойчивый прием волн. При изготовлении антенны важное значение имеет расстояние от полотна антенны до полотна рефлектора, которое необходимо выдерживать с достаточной точностью. Для изготовления антенны на прием телесигналов на 1—5-м каналах можно применить вместо трубок металлические прутки или медную проволоку, проложенную в два или три параллельных ряда.
При использовании металлической мачты полотно рефлектора крепится к ней без изоляторов. Рекомендованная здесь прокладка кабеля снижения устраняет антенный эффект и двойное изображение на экране телевизора. Двойная треугольная зигзагообразная сварная антенна (ДТЗА) — одна из лучших ЗТА (рис. 3.4). Ее полотно в отличие от рассмотренных ранее антенн отличается тем, что вместо двух ромбов состоит из двух треугольных рамок. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости без рефлектора представляет собой восьмерку
Техническая характеристика: коэффициент усиления ......... ... 2,5—5,1 дБ КНД ........................... 4,1—8,2 дБ КБВ ........................... 0,4—0,8 входное сопротивление антенны ..... 73 Ом волновое сопротивление фидера ..... 75 Ом рабочая частота .................. 48,5—230 МГц неравномерность коэффициента усиления ...................... 0,4—0,6 количество принимаемых программ . . 1—12 помехозащищенность, не менее ...... —(9...12) дБ угол раствора главного лепестка диаграммы направленности, не менее ...................... 55—65 практически правильной формы. Лепестки диаграммы имеют форму вытянутых эллипсов (см. рис. 1.1, а). Входное сопротивление антенны в принимаемом диапазоне частот зависит от размеров антенны и ее формы, от размещения клемм, к которым подключается коаксиальный кабель или другая фидерная линия, а также от расположения вблизи антенны различных сооружении, влияющих на распределение электромагнитного поля в пространстве. В данном случае антенна хорошо согласуется с коаксиальным кабелем снижения с 75-омным волновым сопротивлением без УСС. Рамки ДТЗА изготавливаются из трубок, проводников или антенного канатика, располагаются в одной вертикальной плоскости и соединяются между собой. Если полотно антенны выполнено из металлических полос или медных проводов, то их необходимо расположить в несколько параллельных рядов. При этом диаметр трубок, проводов, толщина полос и их ширина уменьшаются с увеличением номера канала. Чем меньше номер канала, тем должно быть больше рядов провода в ДТЗА.
Наиболее оптимальным диаметром медных проводов будет 2 мм. Эта антенна предназначена для приема телесигналов на 1—5, 6—12 или 21—39-м каналах в диапазоне частот 48,5—100,0, 100,0—230,0; 470—622 МГц. Каждому диапазону частот соответствуют свои конструктивные размеры и технические характеристики этих антенн. Поэтому радиолюбителям, прежде чем приступить к изготовлению антенны, необходимо установить, в каком диапазоне частот можно принимать телесигналы в данной местности. ДТЗА позволяет принимать сигналы на границе прямой видимости и частично в области полутени, т. е. примерно в 50 км от ТЦ. Если треугольные рамки изготавливаются из тонкостенных металлических трубок, то наиболее надежной конструкцией является сварная. Конструктивные размеры всех элементов антенного полотна определяются длиной волны принимаемого канала и электрическими характеристиками антенны. Например, при КБВ, равном 0,5, длина стороны треугольника вычисляется так: С=(0,25...0,26)lдл, а = 0,09 С; В = 1,42 С + а; А = 1,42 С. Основные конструктивные размеры сварной двойной треугольной антенны из трубок приведены в табл. 3.5. Если возникла необходимость принимать сигналы на 1—5-м каналах, то рекомендуется изготовить антенну из медного провода, который натягивается по три-четыре проводника параллельно на каждой стороне треугольных рамок. Как и в ранее рассмотренных конструкциях антенн данного типа, коаксиальный кабель прокладывается по вертикальной штанге антенны, припаивается оплеткой в точке б. где действует нулевой потенциал. Кабель рекомендуется прокладывать с внутренней стороны треугольной рамки. На рис. 3.4 кабель условно проложен с наружной стороны. Далее кабель идет по сторонам треугольника до узла питания,оплетка припаивается к стыку трубок с одной стороны, а внутренняя жила кабеля при-
паивается к другому стыку, расстояние между которыми обозначено буквой а (можно прокладывать кабель внутри трубок). Полотно сварной ДТЗА из трубок крепится к металлической штанге в точках Б и В через металлические прокладки с помощью винтового соединения или сварки.
В центре антенны расположен узел питания, к которому подсоединяется кабель снижения. Здесь между полотном антенны и металлической штангой установлена диэлектрическая плата из какого-либо изоляционного материала. Направленные свойства антенны можно улучшить, если снабдить антенну рефлектором, изготовленным также из трубок, который устанавливается сзади антенны на расстоянии 0,7 С. Проволочная двойная треугольная антенна (рис. 3.5) предназначена для приема телесигналов на 1—5-м или 6—12-м каналах. Но в загородной местности рекомендуется использовать данную конструкцию только на двух-трех первых каналах телевидения. Полотно антенны изготавливается из проводников диаметром 1,5—2 мм и имеет конструктивные размеры, рассчитанные по формулам, которые носят эмпирический характер, и обеспечивающие получение наиболее оптимальных электрических характеристик ЗТА направленного действия. Проволочная ДТЗА одинаково принимает сигналы как с прямого, так с обратного направлений, имеет достаточно
большой КНД (эта ее особенность должна учитываться при установке антенны). Для качественного приема программ телевидения необходимо, чтобы в данном месте не было отраженных электромагнитных волн с обратного направления. Конструктивные размеры антенны приведены в табл. 3.5. Проволочная ДТЗА является вариантом ЗТА из трех проводников (см. рис. 3.1). Она состоит из двух параллельно соединенных и расположенных в вертикальной плоскости треугольных рамок. К деревянному бруску или к металлической штанге под углом 90° прикрепляются две горизонтальные рейки, размеры которых определяются номером канала. На концах реек б устанавливаются металлические пластинки 1 через диэлектрические прокладки. В центре антенны крепится плата питания, состоящая из диэлектрического основания, прокладок и двух металлических пластин, изготовленных в виде секторов. Если брусок и рейки изготовлены из дерева, то необходимо предусмотреть возможность прокладки по внутренней стороне антенны провода грозозащиты диаметром до 5 мм.
В местах перегиба все проводники спаиваются между собой и металлической.пластиной. Вместо металлических пластинок 1 можно применить фольгированный стеклотекстолит толщиной не менее 2 мм. Для удобства монтажа в местах перегиба провода устанавливаются металлические штыри диаметром 2 мм и высотой до 3 мм, которые изготавливаются в виде заклепок. Как во всех ЗТА, коаксиальный кабель 4 распаивается на плате питания в точке нулевого потенциала. Кабель прокладывается по мачте, где закрепляется скобами, затем идет до нижней точки антенны В, далее по одному из проводит треугольника до узла питания. Оплетка кабеля припаивается к одному металлическому сектору, а внутренняя жила — к другому сектору. Сами сектора крепятся к диэлектрической пластине с помощью шурупов или винтов с гайками. Расстояние между кромками секторов а должно быть точно выдержано для каждого канала. Это расстояние для первых 12 каналов равно 20 мм, для 21—39-го — уменьшено до 10 мм. Если изготовить антенну для приема 1-го канала, то она обеспечит прием программ на 1—5-м каналах, а антенна, собранная по размерам 6-го канала, обеспечит прием программ на 6—12-м каналах. Техническая характеристика: коэффициент ..................... 2,2—5,4 дБ КНД ........................... 5—7,5 дБ КБВ во всем диапазоне принимаемых частот, не менее ................ 0,31—0,8 КБВ (среднее значение) ........... 0,5 входное сопротивление антенны ..... 30—73 Ом волновое сопротивление фидера ..... 75 Ом рабочая частота .................. 48,5—230 МГц неравномерность коэффициента усиления ...................... 0,35—0,55 кпд ............................ 0,99 помехозащищенность, не менее ...... —(9...12,5) дБ диаграмма направленности в горизонтальной плоскости ....... восьмерка угол раствора главного лепестка диаграммы направленности. не менее ...................... 50 Коэффициент бегущей волны в 75-омном кабеле зависит от относительной длины боковых сторон антенны b/lдл., выполненной из металлических проводников диаметром 2 мм и шириной полотна Г = 0,09 • Ь.
По величине КНД данная антенна несколько уступает полной ЗТА. При минимально допустимом КБВ (0,5) антенна захватывает весь спектр частот телеканалов. Конструктивные размеры антенны (см. табл. 3.6) являются наименьшими, и при изготовлении их дальше уменьшать, не рекомендуется. Если изготовить антенну с большими, чем указано, размерами, то за счет этого улучшатся направленные свойства антенны и согласование ее с кабелем снижения
Кроме этого, направленные свойства ДТЗА из проводников можно улучшить за счет введения в ее конструкцию экрана-рефлектора, который устанавливается с тыльной стороны антенны. Экран изготавливается из металлических трубок или из стальных прутьев, которые укрепляются на металлической штанге, но можно использовать для экрана и антенный канатик или простой провод, который натягивается на деревянную раму. Как правило, рефлектор для антенн типа ДТЗА делается в виде прямоугольника, размеры которого несколько больше габаритных размеров антенны. Но в практике встречаются экраны, повторяющие конфигурацию этих антенн, при этом электрические параметры антенн не ухудшаются. Цельносварная двойная треугольная антенна с экраном (рис. 3.6) предназначена для приема телесигналов на
первых 12 каналах на расстоянии до 50 км от ТЦ или ретранслятора. Эта антенна является разновидностью неполной ЗТА. В конструктивном отношении данная антенна достаточно проста и имеет хорошие электрические параметры. Техническая характеристика: коэффициент усиления: на 1—5-м каналах .............. 6,2—12,2 дБ на 6—12-м. .................... 8,5—12 дБ КНД ........................... 6—10 КБВ ........................... 0,4—0.81 рабочая частота .................. 50—100 МГц кпд ............................. 0,99 неравномерность коэффициента усиления, не более .............. 1 дБ помехозащищенность, не менее ...... —(15,5...26) дБ угол раствора главного лепестка диаграммы направленности, не менее ...................... 55 Диаграммы направленности антенны с экраном в горизонтальной и вертикальной плоскостях почти одинаковы, представляют эллипс в широком диапазоне частот. Для изготовления антенны применяется металлическая трубка диаметром 15 мм.
Приемное полотно антенны состоит из двух треугольных рамок, расположенных в одной вертикальной плоскости и соединенных между собой. Полотно антенны можно изготовить из отдельных трубок, соединенных между собой газовой сваркой или пайкой, а также из металлических полос. К металлической штанге, сделанной из тонкостенной трубки 1 диаметром до 40 мм, прикрепляются параллельно друг другу металлические стержни или трубки, образующие полотно экрана. Двойная треугольная рамка жестко крепится к экрану с помощью двух стоек, сделанных также из трубок. Если все соединения металлических частей антенны выполнены с помощью сварки, то получается прочная конструкция, способная противостоять различным механическим и климатическим нагрузкам. Такая конструкция, представляющая собой решетку, выдерживает практически любые ветровые нагрузки. Фидер 7 из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывается снизу по штанге 1, крепится к ней с помощью хомутиков 6 до точки нулевого потенциала 0'. Далее кабель прикрепляется к левой или правой частям нижнего треугольника до узла питания. Оплетка кабеля припаивается к одному стыку трубок, а жила кабеля — к другому. Экран значительно улучшает направленные свойства антенны. Его размеры больше полотна антенны примерно на 20 %. Расстояние между трубками или проводниками зависит от минимальной длины волны рабочих частот и должно быть не более 0,1lдл. В точках 0 и 0' полотна антенны действует нулевой потенциал, что позволяет приваривать трубки антенны к полотну рефлектора. Экран располагается от полотна антенны на расстоянии 0,7*Д. Конструктивные размеры цельносварной ДТЗА с экраном приведены в табл. 3.7. Неполная зигзагообразная антенна (рис. 3.7) предназначена для приема телесигналов на расстоянии до 50 км от ТЦ. Антенна позволяет принимать программы телевидения в диапазоне частот 1—5-го или 6—12-го каналов. В конструктивном отношении антенна проста, ее высота примерно в два раза меньше, чем у проволочной ЗТА. Она имеет почти такие же размеры, как и ДТЗА.
Техническая характеристика: коэффициент усиления: на 1—5-м каналах .............. 3,5—7,7 дБ на 6—12-м. .................... 3,8—7,5 дБ КНД ........................... 3,9—4,5 КБВ ........................... 0,35—0,5 рабочая частота .................. 50—230 МГц кпд ............................ 0,95 соотношение В/lдл ................ 0,2—0,44 неравномерность коэффициента усиления ...................... 0,38—0,75 помехозащищенность, не менее ...... —(13...20) дБ угол раствора главного лепестка диаграммы направленности, не менее ...................... 50 Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет вид восьмерки правильной формы двухлепесткового типа. Антенна практически одинаково может принимать телесигналы как с прямого, так с обратного направлений. К деревянному бруску 5 сечением примерно 60х60 мм под углом 90° прикрепляется горизонтальная рейка 7 сечением 40х40 мм. На концах этой репки укреплены через диэлектрические прокладки две металлические пластины 3. Такая же пластина укреплена в нижней части полотна антенны, которую можно установить без изоляционной
прокладки. В верхней части бруска устанавливается плата питания 1, которая крепится к бруску без прокладок. Плата состоит из двух металлических пластин с закругленными краями, собранных на диэлектрическом основании. После укрепления каркаса и закрепления пластин натягивается полотно антенны, состоящее из двух, трех или четырех параллельных проводников 2 диаметром от 2 до 4 мм. В конструкции можно использовать антенный канатик. В металлические пластины 3 вклепаны штыри 4 диаметром 2—3 мм и высотой до 3 мм. Проводники 2 в местах перегиба необходимо припаять к пластинам. Фидер 8, изготовленный из коаксиального кабеля марки РК-75 с волновым сопротивлением 75 Ом, прокладывается по вертикальной штанге до нижнего узла антенны и далее по одному из внутренних проводов до платы питания. Для согласования неполной ЗТА с несимметричным фидером необходимо использовать специальные трансформаторы, выполненные из отрезков коаксиального кабеля, конструкция которых рассмотрена выше. Для улучшения электрических параметров и исключения приема телесигналов с обратного направления антенну можно поставить перед металлическим экраном.При этом экран может быть установлен без механической привязки к конструкции антенны.
Телевизионная антенна типа «полуволновой вибратор уголковой конструкции»
На рис. 3.11 приведены конструкция простой наружной антенны с условным названием «уголковый полуволновой вибратор» и схема соединения антенны с кабелем снижения. Эта антенна предназначена для приема телепередач на расстоянии до 50 км от ТЦ на местности, где действует достаточно высокая напряженность электромагнитного поля. Она применяется в тех случаях, когда нужно вести прием сигналов с различных направлений. Антенна уголковой конструкции относится к классу широкополосных ТА, которые охватывают три диапазона телеканалов. По действующей классификации 1-й диапазон имеет два телесигнала и занимает полосу частот от 48,5 до 66 МГц (1-й и 2-й каналы), 2-й диапазон — три канала с полосой частот от 75 до 100 МГц (3—5-й каналы) и 3-й диапазон — семь каналов с полосой частот от 174 до 230 МГц (6—12-и каналы; см. табл. 1.4). Такой большой разнос частот между диапазонами предъявляет к данным антеннам определенные требования, например к точности сборки, и создает дополнительные трудности при их изготовлении.
На наружную уголковую антенну можно принимать телесигналы на 1—12-й каналы на расстоянии 50—80 км от ГЦ. Хорошие результаты обеспечиваются при отсутствии отраженных сигналов и помех от других передающих центров на указанных частотах. Антенну изготавливают по расчетным размерам на каждый канал по средней частоте этого канала или на 1—5-й каналы по средней частоте 3-го канала.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления ............. 1.3—3 дБ
KБВi .......................... 0,46—0,81
входное сопротивление антенны ..... 30 Ом
волновое сопротивление фидера . . . . . 75 Ом
рабочая частота .................. 50- 230 МГц
напряженность поля в точке приема 2 мВ/м неравномерность коэффициента усиления ...................... 0,78 дБ
КБВ ........................... 0,55—0,7
помехозащищённость. .............. —(5... 11) дБ
дальность приема сигналов ......... до 80 км
угол раствора вибраторов .......... 80
УСС ........................... мостик
угол раствора диаграммы
направленности в горизонтальной плоскости ...................... 75—80
Диаграмма направленности имеет форму вытянутого эллипса, в котором ЭДС развивается во всех направлениях прихода сигнала.
Максимальная ЭДС на зажимах развивается, когда сигнал поступает с направления, перпендикулярного вибратору. Сигнал, приходящий к антенне под углом 90°, составляет примерно 0,3—0,35 максимального значения и развивает такую же пропорциональную сигналу ЭДС. В диаграмме направленности антенны не выделяются ни основной, ни боковые лепестки. Наличие почти круговой направленности антенны определяет ее применение в месте приема сигналов. Антенна в силу своей конструкции в большей степени воспринимает боковые помехи и отраженные сигналы. Это обстоятельство приходится учитывать при установке антенны на участке. Конструкция уголковой антенны включает в свой состав: мачту 4, выполненную из тонкостенной стальной трубки диаметром 30—40 мм или из деревянного бруса переменного сечения, имеющего в верхней части сечение 40х40 или 50х50 мм; две металлические трубки, образующие полуволновой вибратор направленного действия; УСС, выполненное из металлических трубок в виде четверьволнового короткозамкнутого мостика; крепежные сборки и детали. Для изготовления короткозамкнутого мостика и уголкового вибратора применяются латунные (алюминиевые или стальные) трубки диаметром 8—20 мм, с толщиной стенки до 1 мм. Конструктивные размеры уголковой антенны приведены в табл. 3.13. Описание работы УСС и размеры четвертьволнового короткозамкнутого мостика см. в гл. 1.
Основой конструкции антенны является плата 5, выполненная из диэлектрического материала, например оргстекла толщиной 4 мм, и представляющая собой трапецию с изогнутыми под углом 80° сторонами (см. рис. 3.11). Эта плата крепится к мачте с помощью болтов или винтов, с применением соответствующих прокладок и скоб. К этой плате крепятся трубки вибраторов 1 и 2 с помощью скоб и резьбовых соединений. Снизу к плате 5 крепится симметрирующий мостик (вариант крепления см. на рис. 3.11). Коаксиальный кабель, идущий от телевизора, привязывается к мачте с помощью изоляционной ленты с шагом 0,5 м, далее протягивается через одну из трубок короткозамкнутого мостика и припаивается оплеткой к правой трубке вибратора и к трубке, через которую он проходит. Внутренняя жила коаксиального кабеля припаивается ко второй трубке вибратора.
Пайку проводников рекомендуется производить к внутренним поверхностям трубок. Вторая трубка короткозамкнутого мостика припаивается проводом к трубке вибратора, к которой припаяна внутренняя жила коаксиального кабеля. Полуволновой вибратор антенны может быть изготовлен из металлической ленты или полосы толщиной 2—3 мм шириной 16—50 мм из дюралюминия (латуни или бронзы). Вместо пайки или сварки в конструкции антенны можно применить крепежные соединения, выполненные по правилам электрического монтажа электроустановок. После изготовления уголковую антенну необходимо настроить на частоту принимаемого канала. Сначала антенну устанавливают в направлении принимаемой станции. Для этого антенну поворачивают в одну сторону до тех пор, пока на экране телевизора изображение не начнет исчезать. Это положение отмечают. Затем делают то же самое, поворачивая антенну в другую сторону. После этого антенну устанавливают посередине между двумя зафиксированными положениями и закрепляют. Настройку антенны завершают точной установкой металлической перемычки короткозамкнутого мостика на максимальную контрастность, передвигая ее вдоль трубок мостика. Если антенна сделана точно, то особой настройки не потребуется. Если же для изготовления вибраторов применены трубки другого диаметра, то необходимо произвести дополнительную настройку, помня, что при уменьшении диаметра трубки длина вибраторов увеличивается.
Унифицированные антенны типа «волновой канал»
Очень часто в загородной местности, удаленной от ТЦ на 40—70 км, используются трехэлементные антенны типа «волновой канал» с простым или петлевым вибраторами, антенны из длинных проводов и некоторые типы веерных и комбинированных антенн.
Антенна типа «волновой канал» — эффективная направленная антенна, простая по конструкции, широко используется для приема телепередач, а также в профессиональной и любительской радиосвязи.
Эти антенны обладают хорошими направленными показателями, дают большое усиление по мощности и обеспечивают дальний прием телесигналов на границе зоны прямой видимости или за ее границей, в зоне полутени, где напряженность электромагнитного поля имеет небольшую величину.
Устройство, конструктивные особенности, принцип действия и электрические параметры антенн типа «волновой канал» подробно рассмотрены в научно-технической литературе.
В настоящее время применяются антенны промышленного изготовления, рассчитанные на прием частоты одного канала. Существуют и многоканальные антенны типа «волновой канал», но их коэффициент усиления в 2—3 раза
меньше, чем у одноканальных. В радиолюбительской практике антенны типа «волновой канал» изготавливаются редко, так как требуют достаточной точности сборки и весьма критичны по своим электрическим параметрам к настройке. Для того чтобы антенна удовлетворительно работала в условиях, где напряженность электромагнитного поля незначительна, и можно было бы получить необходимое отношение сигнал — шум на входе телевизора, надо иметь большой коэффициент усиления, а это возможно только в сложных конструкциях антенн.
Несмотря на простоту конструкции и возможность получения высокого усиления и большого коэффициента защитного действия, антенна типа «волновой канал» имеет ряд недостатков. Как отмечалось выше, электрические параметры и технические характеристики этих антенн зависят от точности их изготовления, сборки и настройки, поэтому в условиях домашней мастерской изготовить антенну типа «волновой канал» с требуемыми характеристиками, при большом числе конструктивных элементов практически не представляется возможным.
Стрела при этом должна быть заземлена. Длины вибраторов антенны типа «волновой канал» различаются между собой. Длина активного вибратора А = 0.5lдл, рефлектора В = (1,1...1,2)А, директоров — несколько меньше длины волны. Диаметр трубок вибраторов выбирается из числа имеющихся в наличии из ряда от 8 до 30 мм. Расстояние между вибраторами определяется так: а = (0,1. ..0,25)lдл. Размеры определяются параметрами антенны, которые в свою очередь зависят от изменения количества вибраторов. Увеличение количества вибраторов приводит к повышению коэффициента усиления и к снижению входного сопротивления антенны, при этом характеристика направленности антенны становится более узкой, сужается также полоса пропускания частот, что вызывает ухудшение четкости принимаемого изображения и ослабление сигналов звукового сопровождения. Поэтому при выборе антенны ставьте цель: получить наивысший коэффициент усиления при минимально необходимой полосе пропускания. Антенна типа «волновой канал» работает одинаково как на прием, так и на передачу, диаграмма ее направленности остается при этом без изменений. Питание антенны в любом случае прикладывается к входным контактам платы питания, как это было показано ранее, например к шлейф-вибратору Пистолькорса, в зоне, где существует определенная напряженность электромагнитного поля высокой частоты. Активный и пассивные вибраторы работают в этом поле, которое наводит ЭДС. Под действием ЭДС в вибраторах текут токи, амплитуда и фаза которых зависят от их длины и расстояний до активного вибратора. Длина рефлектора и его расстояние до активного вибратора подбираются такими, чтобы поля, созданные рефлектором и активным вибратором в одном направлении, компенсировались. Рефлектор обеспечивает получение однолепестковой диаграммы направленности, которая достигается при длине рефлектора, равной lдл/2, и располагается на расстоянии 1/4lдл. сзади вибратора. Директоры способствуют сужению основного лепестка диаграммы направленности, изготавливаются несколько короче половины длины волны и имеют сопротивление емкостного характера. Основные параметры антенны типа «волновой канал» обеспечиваются взаимосвязанными размерами отдельных элементов конструкции. Двухэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 3.8) предназначена для приема телесигналов на одном выбранном канале телевидения в местах, где применение полуволновых вибраторов (ПЛРВ, ПЛНВ) не дает положительных результатов, в тех случаях, когда вибратор принимает как прямой, так и отраженный лучи, а на экране телевизора изображение нечеткое и двоится.
Дальность приема сигналов составляет 40 км при высоте приемной антенны 15—20 м.
Техническая характеристика: коэффициент усиления ................. 1,4—3,5 дБ КЗД ............................... 0,85 КБВ ............................... 0,6-0,9 рабочая частота ...................... 48,5—230 МГц входное сопротивление ................. 80—220 Ом волновое сопротивление филера ......... 75 Ом неравномерность коэффициента усиления .................... .... 0,35 кпд ................................ 0,90 помехозащищённость, не менее. ......... (9..12,5) дБ угол раствора главного лепестка диаграммы направленности, не менее ... 7 5 - 78 Диаграмма направленности — односторонняя, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, обеспечивает резкое уменьшение приема отраженных волн и электромагнитных сигналов в виде помех, приходящих с тыльной и боковых сторон антенны. Антенна состоит из двух основных элементов: активного вибратора и пассивного вибратора — рефлектора. В качестве активного вибратора применен шлейф-вибратор Пистолькорса (см. рис. 1.10). В качестве рефлектора — металлическая неразрезная трубка, которая жестко закреплена на горизонтальной металлической стреле. Для изготовления антенны может быть использована тонкостенная трубка практически из любого металла диаметром 12—20 мм. Длина элементов антенны рассчитана по формулам, учитывающим коэффициент укорочения вибраторов, исходя из требования обеспечить получение максимально возможного коэффициента усиления и необходимую полосу пропускания. Длина рефлектора всегда должна быть больше длины активного вибратора на 5—15 %. Как указывалось ранее, дальность приема простого петлевого вибратора не превышает 20—25 км от ТЦ или ретранслятора, если вблизи места приема нет высоких сооружений, препятствующих прохождению волн. В данном случае дальность приема увеличивается почти в два раза и достигается получение более четкой и контрастной картинки на экране телевизора. Расстояние между трубками вибраторов отсчитывается между осями трубок и определяется так: А = (0,15...0,2)lдл.ср. Конструктивные размеры этой антенны приведены в табл. 3.9. Вибраторы антенны укрепляются на стреле без изоляторов.
Если стрела, вибраторы и мачта антенны изготовлены из стальных труб, то наилучший способ их со-
единения — сварка, она обеспечивает наибольшую жесткость конструкции, которая способна противостоять сильным ветрам, обледенению и другим механическим и климатическим воздействиям без уменьшения переходных сопротивлений в местах соединений. Различные детали, крепления и способы их соединения см. на рис. 3.10. Трехэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 3.9)
предназначена для приема телесигналов на 1—12-м каналах, в местностях, где помехи и отраженные сигналы от всевозможных объектов не устраняются применением двухэлементной антенны. Трехэлементная антенна обеспечивает прием телесигналов на расстоянии до 50 км от ТЦ средней мощности, и местности, где существуют неблагоприятные условия приема: высокие здания, металлические конструкции, отражающие электромагнитные волны, ослабленный уровень телесигнала и помехи. Основные электрические параметры данной антенны — диаграмма направленности, коэффициент усиления и входное сопротивление — находятся в прямой зависимости от конструктивных размеров как самих вибраторов, так и от расстояний между ними. Все технические характеристики антенны взаимосвязаны. Техническая характеристика: коэффициент усиления . ............... 5,3 дБ КБВ ............................... 0,65—0,9 входное сопротивление антенны ......... 90—100 Ом волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом рабочая частота ...................... 48.5—230 МГц неравномерность коэффициента усиления. . 9,4 дБ кпд ................................ 0,97 помехозащищенность .................. — (13...19) дБ количество принимаемых программ ...... 1 максимальная масса, без штанги. ....... 3,6 кг внешние нагрузки в местностях с климатом ........................ УХЛ, X, В диаграмма направленности в горизонтальной плоскости. .......... односторонняя, узкая, объемная ширина главного лепестка диаграммы направленности ..................... 70 Конструктивные размеры данной антенны приведены в табл. 3.10. Садоводы, имеющие участки в районе 40—50 км от ТЦ со сложным рельефом местности в особо неблагоприятных условиях, при наличии помех и отраженных лучей, должны использовать трехэлементную антенну в качестве основной антенны для приема телепередач по одному из первых 5 каналов. Трехэлементная антенна состоит из вибратора, рефлектора и директора.
Рефлектор располагается так же, как у двухэлементной антенны,— сзади активного вибратора, обеспечивает получение однонаправленной диаграм
мы направленности на расстоянии, равном 1/4lдл или на 5 % ближе к активному вибратору. Директор антенны находится спереди активного вибратора на расстоянии примерно 0,1lдл.ср. Длина директора и расстояние до активного вибратора рассчитываются так, чтобы обеспечить сложение полей, создаваемых директором и активным вибратором в главном направлении. Директоры способствуют обострению основного лепестка диаграммы направленности. Все элементы антенны укрепляются на стреле, и изготавливаемой, как правило, из тонкостенной трубки диаметром 25—30 мм с помощью сварки или промежуточных деталей (см. рис. 3.10). В качестве активного вибратора в данной антенне в большинстве случаев применяется петлевой вибратор, который подключается к коаксиальному кабелю с помощью УСС «U-образное колено- (см. гл. 1). Ранее промышленностью выпускались унифицированные конструкции наружных трехэлементных антенн для индивидального пользования, они назывались «антенны телевизионные унифицированные» (АТУ). В эксплуатации до настоящего времени встречаются антенны пяти типоразмеров, рассчитанные на прием одного из первых 5 каналов телевидения. Общий вид и размеры одной из этих антенн показаны на рис. 3.9. Основные технические характеристики АТУ приведены в табл. 3.11 (в обозначении унифицированных антенн первая цифра указывает номер телеканала, а вторая — число элементов).
Активный и пассивный вибраторы укрепляются на стреле без изоляторов в точке равновесия независимо от того, из какого материала изготовлена стрела. Стрела вместе с элементами также крепится к мачте в точке равновесия с помощью сварки или крепежных деталей, обеспечивающих надежную механическую прочность и выдерживающих ветровые нагрузки. При изготовлении антенн типа «волновой канал» используются детали, показанные на рис. 3.10, в зависимости от варианта исполнения и типа конструкции антенны. При этом необходимо соблюдать основные правила сборки и установки вибраторов, рефлекторов и директоров.
Все вибраторы должны быть размещены в одной плоскости параллельно друг другу. Закрепляются они посередине общей стрелы, в качестве которой используются металлическая труба или деревянный брусок достаточной механической прочности. К металлической стреле как пассивные, так и активный вибраторы крепятся без изоляторов в центре тяжести. К деревянной стреле вибраторы крепятся с помощью болтов и шурупов, а .затем точки крепления соединяются между собой проводником диaметром 4—5 мм и заземляются. После установки и закрепления вибраторов стрела должна быть надежно прикреплена к мачте с помощью сварки или другим способом (в центре тяжести стрелы). Нужное значение при монтаже антенны имеют точность установки вибраторов на стреле и расстояние между ними. При настройке антенны типа «волновой канал», предназначенной для применения в условиях сильных помех и отраженных сигналов, необходимо обратить особое внимание на снижение уровня задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Специальным подбором размеров элементов и расстояний между ними удается создать антенну типа «волновой канал» для приема каналов, работающих на разных частотах, например на 1-м и 3-м. Конструктивные размеры деталей антенн типа «волновой канал» приведены в табл. 3.12. Наиболее распространенные ТА типа «волновой канал», рассчитанные для функционирования в неблагоприятных условиях, обеспечивают достаточно хорошее качество приема на всех телепрограммах, если применяются
специальные покупные или самодельные антенные усилители или конвертеры. Выбор схемы антенного усилителя зависит от модели используемого телевизионного приемника, расположения садового участка, напряженности электромагнитного поля в месте приема телепрограмм, типа ТА и возможностей мастера-радиолюбителя. В гл. 6 приведены принципиальные электрические схемы антенных усилителей и конвертеров, которые могут быть повторены в домашних мастерских радиолюбителями, имеющими опыт изготовления супергетеродинных радиоприемников и знакомых с особенностями распространения и приема СВЧ-волн. Начинающим радиолюбителям необходимо напомнить, что усилители используются, как правило, только при приеме радиоволн метрового диапазона, а конвертеры — для приема дециметровых волн, что соответствует 1—12-му и 21—64-му телеканалам. Использование телевизионных усилителей позволяет значительно улучшить основные электрические характеристики рассматриваемых антенн типа «волновой канал».
