3.1. 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. Практически 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.
3.2. 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.
| Табл. 3.1 |
Обозначение
размеров, мм. |
Каналы |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
| А |
6300 |
5300 |
4120 |
3750 |
3460 |
1830 |
1170 |
1700 |
1640 |
1570 |
1520 |
1460 |
| Б |
3150 |
2650 |
2060 |
1875 |
1730 |
930 |
885 |
850 |
820 |
785 |
760 |
730 |
| В |
260 |
260 |
260 |
260 |
260 |
200 |
200 |
200 |
150 |
150 |
150 |
150 |
| С |
3150 |
2650 |
2060 |
1875 |
1730 |
930 |
885 |
850 |
820 |
785 |
7602 |
730 |
| а |
15 |
15 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
| в |
100 |
84 |
64 |
58 |
53 |
28 |
27 |
26 |
25 |
24 |
23 |
2 |
| d |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
| Таблица 3.2 Конструктивные размеры многоканальной
зигзагообразной антены |
| Каналы |
Размеры, мм. |
| А |
Б |
В |
С |
а |
в |
d |
| 1-5 |
3400 |
1700 |
250 |
1700 |
10-15 |
100 |
3 |
| 6-12 |
950 |
475 |
150 |
475 |
7-10 |
28 |
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
Сварная зигзагообразная антенна из трубок
с рефлектором
Двойная треугольная зигзагообразная
сварная антенна
Проволочная двойная треугольная антенна
Цельносварная двойная треугольная антенна
с экраном
Неполная зигзагообразная антенна
3.3. 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. Незначительные неточности
при сборке антенны могут привести к серьезному ухудшению направленных свойств
и уменьшению коэффициента усиления.
Подключение антенного снижения из коаксиального
кабеля осуществляется с помощью УСС, конструкции и схемы подключения которых
рассмотрены в гл. 1. Кроме этого, учитывая, что антенны типа «волновой канал»
являются относительно узкополосными, их использование для работы в диапазонах
нескольких каналов ограничено. На границе прямой видимости применяют различные
варианты антенн этого типа, имеющие 5—10 пассивных вибраторов.
Антенна типа «волновой канал» состоит
из одного или нескольких простейших пассивных вибраторов, расположенных вблизи
активного вибратора. Все вибраторы размещаются в одной горизонтальной плоскости
параллельно друг другу. Закрепляются они посередине общей, стрелы, в качестве
которой используется металлическая труба (деревянный брусок), создающая достаточную
механическую прочность.
Все основные элементы антенны изготовляются
из металлических тонкостенных трубок небольшого диаметра. Пассивные вибраторы
выполняются из неразрезных трубок и закрепляются на стреле без изоляторов. Пассивный
вибратор, находящийся за активным вибратором со стороны,
противоположной направлению на ТЦ, называется рефлектором. Как правило, антенны
типа «волновой канал» имеют один рефлектор. Пассивные вибраторы, расположенные
впереди активного вибратора, называются директорами. У активного вибратора полоса
пропускания несколько шире, чем у пассивного; кроме того, он крепится к стреле
без изоляторов, поэтому и качестве активного вибратора используется петлевой
вибратор, о котором рассказывалось выше (см. гл. 1). Все пассивные вибраторы
прикрепляются в некоторых случаях (например, когда стрела из дерева) к стреле
с помощью крепежных деталей — болтов или шурупов, а затем соединяются в местах
крепления между собой проводником и заземляются.
Наиболее надежной и долговечной является
цельносварная конструкция из трубок, когда все вибраторы привариваются к стреле
в точках крепления. 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»
Трехэлементная антенна типа «волновой канал»
3.4. Телевизионная антенна типа «полуволновой
вибратор уголковой конструкции» 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.
Вернуться к оглавлению раздела 1
|
