Простые широкополосные антенны. Схема, описание

Бесплатная техническая библиотека

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Простые широкополосные антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны телевизионные

Комментарии к статье

При приеме телевизионных программ радиолюбители часто сталкиваются со сложными условиями, когда сигналы приходят с различных направлений, с разной поляризацией и др. Автор публикуемой ниже статьи решил эту проблему довольно простыми средствами, использовав для поставленной цели наборы полуволновых вибраторов и оптимизировав все размеры по минимуму КСВ в известной читателям журнала программе MMANA.

Появление доступных компьютерных программ для расчета антенн позволило по-новому взглянуть на их разработку и совместить эксперимент с программной оптимизацией. Причем, как оказалось, усовершенствованию и оптимизации поддается даже самая простейшая из настроенных телевизионных антенн - полуволновый вибратор, с которым, на первый взгляд, делать вроде бы уже нечего. Речь идет о добавлении к нему еще одного или нескольких вибраторов. Ниже рассмотрены варианты усовершенствования. Их разработка, изготовление и корректировка сопровождались оптимизацией параметров по известной читателям журнала программе MMANA. Основная задача была такая: добиться расширения полосы пропускания полуволнового вибратора при простоте изготовления и минимуме материальных затрат.

Семейство разработанных антенн включает в себя двухканальные конструкции на различные каналы и диапазонные, перекрывающие несколько каналов. Антенны состоят из настроенных вибраторов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Только один из них (с зазором между половинами) активный, т. е. он подключен к фидеру.

Схематичное изображение двухканальной антенны представлено на рис. 1. Диапазон каналов метровых волн (MB) разбит на НЧ (каналы 1-5) и ВЧ (каналы 6-12) поддиапазоны. Канал НЧ определяется вибратором L1, а канал ВЧ - вибратором L2. Расстояние между половинами активного вибратора - около 40 мм. Размеры вибраторов для различных каналов MB указаны в табл. 1.

(нажмите для увеличения)

Вибраторы выполняют из труб диаметром 15 мм из меди или алюминиевых сплавов. Можно использовать также прутки или полоски из того же материала. Входное волновое сопротивление антенны определяется длиной вибраторов, расстоянием между ними и их диаметром. Так, для получения входного сопротивления, равного 75 Ом, при указанных выше размерах расстояние между вибраторами должно быть 53 мм.

Для ориентировочного пересчета параметров антенны на другое входное сопротивление или при изменении диаметра вибраторов можно воспользоваться формулой

где h - расстояние между вибраторами; К - входное сопротивление антенны или диаметр вибраторов в одинаковых единицах измерения. Формула справедлива для диаметров труб от 7 до 20 мм и входного сопротивления от 25 до 300 Ом.

Например, если диаметр вибраторов равен 10 мм, расстояние между ними

Если же необходимо входное сопротивление 100 Ом, расстояние между вибраторами

Размеры можно уточнить путем оптимизации по минимуму КСВ в программе MMANA.

Следует отметить, что для антенн с вибратором НЧ, настроенным на второй канал, диаграмма направленности будет искаженной: она становится трехлепестковой. Это связано с тем, что некоторые частоты ВЧ поддиапазона близки к кратным частотам этого канала. Однако второй канал в основном используют выходным в преобразователях ДМВ-MB коллективных антенн. Так что потеря невелика.

Кстати, с такой антенной легко проводить эксперименты в широком интервале частоты путем изготовления сменных полуволновых или телескопических вибраторов. При этом активный вибратор должен быть минимум в два раза длиннее пассивного.

Для симметрирования антенн можно воспользоваться так называемым ТДЛ - трансформатором на длинных линиях. Для его изготовления понадобится кольцо из феррита, желательно высокочастотного, с внешним диаметром более 10 мм. Линию делают из двух медных проводов ПЭВ-2 или ПЭТВ. Их складывают параллельно, и на них плотно надевают мягкую изоляционную трубку. Диаметр проводов выбирают максимально возможным, но не более 1,7 мм, так чтобы на кольце поместилось четыре-пять витков линии. Трансформатор включают между половинами вибратора (к ним подключают начала проводов линии) и коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом (его подсоединяют к концам проводов линии). Можно использовать также симметрирующие устройства от выпускавшихся ранее комнатных антенн.

Аналогичную конструкцию могут иметь и антенны дециметровых волн (ДМВ). Однако, как показали расчеты и эксперименты, на ДМВ лучше использовать диапазонную антенну, перекрывающую практически все каналы от 21-го до 60-го.

Диапазонная антенна отличается от двухканальнои тем, что состоит из трех вибраторов. Конструкция ее показана на рис. 2, а возможные размеры представлены в табл. 2.

Диаметр труб для каналов 6-12 MB может быть в пределах от 10 до15 мм. Для диаметра 15 мм в интервале частот от 172 до 228 МГц КСВ не превышает 1,3, а для диаметра 10 мм в интервале 170.. .230 МГц - не более 1,55.

Для антенны на каналы 3-5 (75... 100 МГц) MB при диаметре труб 20 мм КСВ - не более 1,5. С уменьшением диаметра до 10 мм КСВ может увеличиться до 2.

Простые широкополосные антенны

На ДМВ при диаметре труб активного вибратора 7 мм и остальных вибраторов 4 мм КСВ антенны для каналов 21-57 не превышает 2. На высокочастотных каналах 57-60 КСВ довольно резко повышается.

Добавив еще несколько элементов, можно значительно улучшить направленные свойства рассмотренных антенн. Как пример, на рис. 3 изображена антенна на каналы 4 и 10. Размеры перечислены в табл. 3. Диаметр труб - 10 мм. Коэффициент усиления антенны равен 5,7 дБ, соотношение фронт/тыл - 9,8 дБ на центральной частоте канала 4. То же самое для канала 10 - 6,9 и 12,8 дБ соответственно.

Простые широкополосные антенны

На другие каналы антенна такой конструкции может быть рассчитана по программе MMANA в следующем порядке.

1. По минимуму КСВ определяют размеры НЧ вибратора (активного).

2. То же делают по размерам ВЧ вибратора и расстоянию до активного.

3. На расстоянии около 0,1 длины волны НЧ за активным вибратором располагают рефлектор длиной, несколько большей длины активного вибратора, и оптимизируют размер рефлектора и расстояние от НЧ вибратора по минимуму КСВ и максимуму соотношения фронт/тыл.

4. На расстоянии около 0,1 длины волны ВЧ размещают директор перед вибратором ВЧ и рефлектор ВЧ за активным вибратором. Их исходной длиной взята длина вибратора ВЧ.

5. Оптимизируют размеры директора, вибратора и рефлектора ВЧ, а также расстояния между ними по минимуму КСВ и максимуму соотношения фронт/тыл.

Рассмотрим один из вариантов приемной многоканальной антенны, элементы которой выполнены по описанной выше методике.

В качестве мачты использована пластмассовая труба диаметром 40 мм. Антенна состоит из трех ярусов. Это связано с тем, что в Донецке возможен прием сигналов нескольких каналов с трех направлений: в одном из них - шестого канала, в другом - четвертого, десятого и каналов ДМВ, в третьем - двенадцатого канала с вертикальной поляризацией.

Активные вибраторы шестого и двенадцатого каналов для разной поляризации объединены в одну конструкцию, образующую первый (нижний) ярус. Их расположение в вертикальной плоскости и размеры показаны на рис. 4. Расстояние между половинами горизонтального вибратора - 20 мм. Вертикальный вибратор размещен внутри мачты.

Параметры антенны на шестой канал можно улучшить, добавив директор длиной 700 мм и рефлектор длиной 850 мм на расстоянии от активного вибратора соответственно 270 и 900 мм. Расчетные параметры на частоте 178 МГц: КСВ - 1,3; коэффициент усиления - 7 дБ; соотношение фронт/тыл - 15 дБ. На частоте 226 МГц КСВ равен 1,1.

Второй ярус представляет собой двухканальную антенну, настроенную на четвертый и десятый каналы. Сверху мачты (третий ярус) расположена широкополосная антенна ДМВ с усилителем, который находится внутри мачты. Использован усилитель SWA-9, в котором входной трансформатор переключен в режим согласующего устройства. Для этого средний входной вывод (два проводника) трансформатора отключают от общего провода. Одноцветные входные выводы (их теперь четыре) трансформатора соединяют между собой и подключают к половинам вибратора антенны.

Рассмотренная антенна работает уже около трех лет, обеспечивая нормальное изображение на десяти каналах (четырех на MB и остальных на ДМВ). Разработка, конечно, не претендует на исключительную новизну, однако такой антенны оказалось вполне достаточно для приема в сложных условиях.

Программа моделирования антенн MMANA

Файлы антенн, описанные в статье и рассчитанные в этой программе

Автор: Г.Алехин, г.Донецк, Украина

Смотрите другие статьи раздела Антенны телевизионные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива

Микробов в мужской бороде больше, чем в собачьей шерсти 19.04.2019

Мужская борода - вместилище огромного количества микробов, в том числе потенциально опасных. Их в ней больше, чем в шерсти собак, которых выводят гулять на улицу.

Все началось с того, что исследователи Медицинского центра Хирсланден в Швейцарии решили выяснить, насколько чисты МРТ-сканеры в обычных больницах. Этот интерес был не случайным. ПМРТ-аппаратура периодически использоваться для обследования животных, поскольку ветеринарные клиники не располагают собственными сканерами в силу разных причин.

Выяснилось, что аппараты, которые иногда были задействованы для обследования собак, оказались чище тех, что применялись только для процедур с людьми.

После этого специалисты взяли мазки с лица 18 мужчин и с области шеи у 30 собак разных пород, сравнив затем микробный состав образцов. В результате они констатировали: у людей бактериальное "загрязнение" более существенно, чем у животных.

По словам ведущего автора проекта, профессора Андреаса Гуцейта, из 30 домашних собак, которых регулярно выводят гулять на улицу, микробы в небольшом количестве были найдены у 23. В свою очередь, среди участвующих в исследовании бородатых мужчин в возрасте от 18 до 76 лет, высокий уровень микробов в волосяном покрове был зафиксирован абсолютно у всех. Что касается потенциально опасных микроорганизмов, то их обнаружили у 7 из 18 мужчин (38%) и у 4 из 30 собак (13%).

Другие интересные новости:

▪ Проветривание тела под одеждой

▪ Наушники Slide никогда не запутаются

▪ Микроконтроллер Toshiba со встроенным предварительным драйвером для управления электродвигателями

▪ Особенность мозга лидера помогает убеждать

▪ Самовосстанавливающийся бетон

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Сюнь-цзы. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где жили золотые звери, птицы и бабочки? Подробный ответ

▪ статья Столяр. Типовая инструкция по охране труда