Дециметровая антенна

Раньше готовую качественную телевизионную антенну приобрести было сложно. Умельцы, пользуясь радиотехническими знаниями, конструировали самостоятельно приличные образцы, добротно принимающие эфирный сигнал. Времена изменились, цифровое телевидение потеснило аналоговое, но проблема наличия хорошей дециметровой антенны в местах со сложными условиями остаётся актуальной.

Цифровое телевидение

Эволюция телевещания

В эфирном телевещании произошёл ряд перемен, которые необходимо учитывать перед тем, как сделать дециметровую антенну своими руками:

1. Сейчас почти всё ТВ-вещание производится в ДМВ-диапазоне. Одна из причин – экономический фактор. Оборудование передающих станций: антенны, фидера значительно удешевляются. Снижается потребность в их профилактическом обслуживании специалистами высокой квалификации;
2. ТВ-сигнал покрывает все места, бывшие ранее недоступными. В «глухих углах» покрытие обеспечивается передатчиком без обслуживающего персонала;
3. Цифровой телевизионный сигнал имеет свои характерные черты. Он мало чувствует помехи, но если рассогласован кабель, или имеются искажения по фазе в каком-либо месте приёмно-передающего тракта, изображение может «рваться» даже при высоком качестве сигнала;
4. Телевидение имеет огромное количество программ, и не имеет смысла настраивать антенну ДМВ-диапазона на несколько каналов;
5. Городские условия для передачи волн трансформировались из-за бурного строительства многоэтажных зданий, железобетонные корпуса которых способны неоднократно их отражать до постепенного затухания.

Длина ДВ-волны находится в пределах 0,1-1 м. Отсюда её наименование. Электромагнитные волны могут распространяться только в прямом направлении, не огибая препятствий. Поэтому для дальнего расстояния такая связь проблемна. Её радиус покрытия – 100 км. Антенна дециметрового диапазона должна быть изготовлена с учётом изменившихся требований.

Современные требования

1. Раньше определяющее значение отводилось коэффициентам направленного и защитного действия. Сейчас это не так. Эфир стал сильно загрязнённым, и преодолевать помехи необходимо электронными средствами;
2. На первое место выходит индивидуальный усиливающий коэффициент антенны. Такая ДМВ-антенна может создать необходимый запас прочности сигналу, который впоследствии будет обработан электроникой;
3. Важно обеспечить гладкость амплитудно-частотной характеристики. Резкие пики и падения вызовут искажения по фазе;
4. Согласование с кабелем на всём частотном диапазоне должно быть полным без применения дополнительных устройств;
5. Параметры антенны должны соответствовать требованиям во всём диапазоне частот изначально. Диапазонную антенну не требуется искусственно адаптировать с помощью инженерных ухищрений.

Антенна 4g

Антенна своими руками

Свойства различных типов антенн

Антенны, приемлемые для самостоятельного изготовления:

1. Всеволновая. Не зависит от частоты. ДМВ-антенна с самыми низкими параметрами. Зато сделать её наиболее просто и дёшево. Хорошо использовать для телевизора в загородном доме, где в условиях относительно чистого эфира устройство может принимать цифровой сигнал. Отлично справляется с приёмом аналогового сигнала недалеко от телецентра;
2. Логопериодическая диапазонная. Тоже является несложным вариантом. Точно согласуется с отходящим фидером в своём диапазоне. Она отсеивает определенные частоты. Обладает средними характеристиками. Хорошо служит как комнатная антенна в городском доме или квартире;
3. Зигзагообразная или Z-типа. Если это антенна МВ, то сделать её значительно сложнее. Требуется произвести сложные расчёты и затратить на изготовление немалое время. В дециметровом диапазоне все габариты уменьшаются, расчёты упрощаются, получается эффективная антенна для комнатного или наружного использования фактически при любом качестве сигнала.

Параметры антенны

Дециметровая антенна своими руками может быть сделана при минимуме теоретических знаний, но практически понимать значение её параметров необходимо.

1. Коэффициент усиления (КУ) – это относительное возрастание излучения в момент пика, величина которого (дБ) выше эталонного (диполь в 0,5 длины волны);
2. Коэффициент направленного действия (КНД) – в численном выражении отношение входящей мощности, поступающей на телевизор от антенны направленной к такой же мощности от ненаправленного диполя в 0,5 длины волны;
3. Коэффициент защитного действия (КЗД) – отношение мощности, которую выделяет антенна, принимая боковой или задний сигнал, к мощности с основного направления.

Диаграмма направленности антенны

Диаграмма направленности для антенн воспроизводится в виде лепестков. Направленность антенны определяется шириной основного лепестка, а защищённость от помех – уровнем боковых, задних.

Всеволновая антенна

Подобная самодельная антенна уличного использования, известная как «рога» (веерный вибратор), часто использовалась для приёма телевещательного сигнала не так давно. По параметрам она подошла бы для «цифры». Но используется только для приёма МВ с 1-го по 12-й канал. По такому же принципу можно сделать ДМВ-антенну.

Всеволновая антенна

Простейшая конструкция представляет собой металлические пластинки в виде равнобедренных треугольников. Треугольники нужно расположить так, чтобы их прямые углы были навстречу друг другу с зазором примерно в 1 см. По гипотенузам нужно укрепить две рейки и установить медные провода (эмалированные) любого диаметра на удалении 2-2,5 см друг от друга. Ширина и высота дециметровой антенны совпадают. При креплении кабеля в точке с нулевым потенциалом его можно привязать без припаивания.

Если растянуть такую антенну в районе окна, шириной полтора метра, то она будет принимать телесигнал с любого направления, без дополнительного поворачивания. Недостатком конструкции является низкий коэффициент усиления, а КЗД и вовсе равен нулю. Так что в местах с сильными помехами и очень слабым сигналом использование антенны проблемно.

Баночная антенна

Разновидность всеволновой антенны, лёгкая в изготовлении, позволяющая получить приличное изображение. Хорошо подходит для использования в условиях сильного, но прерывающегося сигнала. Устройство – схема классического диполя. Своими размерами 0,5-литровые алюминиевые банки идеально подойдут для применения в качестве плеч вибратора диапазона ДМВ. Если взять банки больших или меньших габаритов, то изменятся частоты приёма. За основу берётся принцип, что при увеличении диаметра плеч вибратора (линейного) расширяется рабочий диапазон частот с сохранением прочих характеристик.

Самая простая антенна из двух банок подойдёт в качестве комнатной для приёма аналогового сигнала. Кабель даже не подлежит согласованию при не более чем двухметровой длине.

Баночная антенна

Последовательность действий:

1. На один конец кабеля закрепить штекер для соединения с телевизором, другой зачистить, удалив изоляционный слой, сантиметров на 10 от начала. Жилы кабеля расплести, убрать фольгу;
2. К одной банке прикрепить центральную жилу кабеля, к другой – провода экранирующей оплётки;
3. С помощью скотча или изоленты установить банки на изолирующий каркас открытой частью навстречу друг другу. Это может быть деревянная планка или обычная вешалка для одежды.

Расстояние между банками задаётся приблизительно – 7-8 см.

Важно! Необходимо обеспечить плотное прилегание проводов к металлу банки.

Из банок можно собрать целую решётку, усилив защиту от помех при помощи установленного сзади сетчатого экрана. Эта конструкция используется вне помещения, закрепляется на мачте из диэлектрика. Экран должен присоединяться к мачте также диэлектрическими материалами. Если сделать более 4 перекладин, то появятся трудности в согласовании кабеля, 2 – не обеспечат достаточного усиления. Расстояние между перекладинами равно половине средней длины волны каналов, на которые нужно настроить приём. При наличии усилителя, его можно смонтировать дополнительно.

Рамочная антенна

Ещё одна простая антенна изготавливается из коаксиального кабеля. Цель – получить рамку в виде круга, способную принимать сигнал узкого диапазона. Антенна для цифрового ТВ должна обладать высокой защитой от помех. Эта конструкция является ещё и избирательным фильтром, который снижает помехи. Хорошо работает она внутри квартир со стенами из железобетона.

Рамочная антенна

Недостатком этой антенны является то, что входное сопротивление рамки будет около 300 Ом, а для фидера 75 Ом – волновое сопротивление. Необходимо устанавливать согласующееся устройство или изготавливать рамку со входным сопротивлением в 75 Ом. Она имеет форму прямоугольника (соотношение длин сторон 1:2). Оба варианта не слишком удобны. Существует третье оригинальное решение – для согласующегося устройства взять этот же кабель, сделав из него специальную петлю.

Исходя из расчётов, по дециметровому диапазону для кольца нужно взять отрезок коаксиального кабеля 5,3 м, для петли – 1,75 м

Как сделать петлю

Изготовление рамочной антенны:

1. Отрезать кусок кабеля для кольца и для петли;
2. Выгибается часть кабеля кольцом и устанавливается на фанеру, плексиглас или другой изоляционный материал;
3. Из другого куска делается петля, концы которой должны находиться на одном уровне с концом кабеля, направляющегося к телевизору или ресиверу. Можно зафиксировать скотчем;
4. Провода трёх экранирующих оплёток соединяются друг с другом пайкой. Жилы экрана от петли должны быть двусторонне соединены с экранизирующими жилами кольца. Центральный провод кабеля к телевизору – с одной стороной.

Волновой канал

Максимальный коэффициент усиления, КНД и защиту от помех для самостоятельно сделанного устройства даёт антенна волновой канал. Подходит для применения на значительном удалении от телевещательного центра. В городе способна снизить помехи, так как обладает точной направленностью. Это же свойство ограничивает количество принимаемых каналов, так как за границами выбранной для настройки частоты характеристики антенны резко снижаются.

Антенна волновой канал

Чертежи антенны представляют устройство, которое состоит из укороченных директоров, или направителей, имеющих ёмкостное сопротивление, активного вибратора и рефлектора. Электромагнитный сигнал ориентируется директорами в направлении активного вибратора. Находящийся позади него рефлектор большей длины с индуктивным сопротивлением отражает к нему же прошедшие мимо волны.

Схема волнового канала

Телевизионный кабель подключается к активному вибратору. От его взаимосвязи с директорами и отражателем снижается собственное волновое сопротивление. Сила падения зависит от коэффициента усиления. В результате происходит рассогласование с телевизионным кабелем. По этой причине активный вибратор делается в виде петли, имея исходное сопротивление, равное 300 Ом. После взаимодействия с несколькими директорами и рефлектором сопротивление становится 75 Ом. Это соотношение справедливо для пятиэлементного устройства.

Для ДМВ вибраторы нужно изготавливать из металлической трубки от 6 до 10 мм в диаметре. Общее количество элементов дециметрового устройства 16. Все элементы смыкаются со стрелой фактически в точках с нулевым потенциалом. Значит, материал стрелы, как и мачты можно брать любой. Например, трубы из полипропилена.

В теории длина петли составляет половину волновой длины (волна берётся рабочая). Но надо учитывать поправку на изоляцию кабеля. При использовании коаксиального кабеля 75 Ом, размер петли будет 0,35 от длины волны. Межклеммное расстояние – 6 см.

Зигзаг

Зигзаг – это схема антенны Харченко, относится к широкополосным устройствам. Размеры конструкции для дециметрового диапазона компактны и с легкостью позволяют её применять внутри помещений. Особенно эффективна в удалённых населённых пунктах при приёме в различных направлениях. Пределы принимаемых частот с сохранением параметров перекрываются с коэффициентом 2,6-2,7.

Антенна Харченко с отражателем

Классический зигзаг сложен в изготовлении, требует точных расчётов. Широко применялся для приема аналоговых телепрограмм. Для цифрового сигнала всё значительно упрощается.

Ромб

Конструкция ромб – разновидность зигзага. Наилучший материал для основного контура – медные трубки, другой возможный – листы алюминия (толщина 6 мм и выше), нарезанные на полосы. С целью создания ёмкости применяются вставки из жести, металлической сетки или фольги в границах малых боковых ромбов. Сзади укрепляется отражатель. Вставки-ёмкости и рефлектор дополняют сооружение, чтобы повысить чувствительность. При хорошем сигнале без этих элементов можно обойтись.

Ромб с отражателем

Важно! Сетчатые или жестяные вставки пропаиваются по контуру. При использовании листов тонкого металла это не обязательно.

Коаксиальный кабель нельзя сгибать сильно. Он доводится до боковой вершины ромба, а потом направляется к центру и припаивается.

В точке с нулевым потенциалом (нижняя вершина ромба) нужно произвести электрическое соединение с проводами экранирующей оплётки.

Логопериодическая

Если с аналоговым сигналом антенна не всегда справляется без подстройки, то для приёма цифрового телевизионного сигнала является идеальной. Она состоит из длинного стержня, к которому прикреплены половины диполей разной длины. Промежутки между вибраторами и их длина изменяются по геометрической прогрессии. Рассчитать антенну достаточно сложно. Существует несколько методик, представленных в интернете.

Логопериодическая антенна

Особенности логопериодической антенны:

1. Центральный стержень питает по отдельности правые и левые вибраторы. Они должны находиться в противофазе;
2. Стержень состоит из двух несущих. Левые-правые вибраторы по очереди меняются несущими. Первый левый – верхняя несущая, первый правый – нижняя. Следующий ряд наоборот;
3. Число вибраторов определяется конструкцией антенны. Самые протяжённые, находящиеся сзади, в длину равны длине полуволны нижней границы диапазона;
4. Коаксиальный кабель прокладывается к середине конструкции, проходя внутри одной из направляющих. На выходе из носа центральную жилу необходимо соединить со второй несущей. Такая линия, состоящая из двух проводов, будет выполнять роль симметрирующего трансформатора. Есть другой вариант прокладки;
5. Для лучшего согласования линия закорачивается сзади наиболее протяжённого вибратора (расстояние 1/8 длины волны нижней границы диапазона);
6. Диаметр трубок нужно взять 10-15 мм для дециметровой волны.
7. Тонкие кабели вызовут сильное затухание, потребуется провод не менее 6 мм диаметром. Кабель подвязывается только с внутренней стороны, иначе падает качество антенны.

Схема логопериодической антенны

Общие советы

1. Все элементы конструкции с протекающим током сигнала должны припаиваться или привариваться. Особенно это касается уличных антенн;
2. Коаксиальные кабели плохо подлежат обычной пайке, а продолжительное нагревание может повредить кабель. Лучше всего паять, пользуясь легкоплавким припоем, канифоль заменить флюс-пастой.

Существуют простейшие варианты изготовления самодельных антенн и более сложные. В зависимости от знаний и накопленного опыта каждый пользователь может выбрать приемлемый лично для него вариант.

Видео