Простые широкополосные антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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.

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.

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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Радиомодуль BLE 5.0 RN4870 05.06.2018 Новый радиомодуль RN4870 от Microchip управляется с помощью текстовых ASCII-команд и позволяет добавить функционал Bluetooth Low Energy в любые устройства Интернета вещей, в т.ч. и построенные на самых слабых 8-битных микроконтроллерах. Модуль поддерживает современный стандарт BLE и предлагает в 2.5 раза большую скорость по сравнению с BLE4.1. Несложные приложения могут быть загружены прямо в модуль в виде текстовых скриптов, что позволяет создавать законченное устройство даже без применения хост-контроллера. RN487 содержит законченный стек Bluetooth LE и имеет упрощенный командный интерфейс через последовательный UART-порт. Благодаря этому, разработчик избавлен от всех тонких аспектов взаимодействия с BLE-стеком. Встроенная антенна упрощает жизнь инженеру по аппаратной части, кому не надо беспокоиться о разводке высокочастотных компонентов. Модуль может использоваться как для замены прямого кабельного соединения (связь между двумя модулями), так и в качестве IoT-узла, взаимодействующего со смартфоном или планшетом с BLE. Семейство модулей RN487x включает несколько моделей, отличающихся размером, числом доступных линий ввода-вывода, наличием экрана и чип-антенны на борту. Особенности RN487x: Соответствует Bluetoooth Smart 5.0 (BLE compliant); Командный ASCII-интерфейс с внешним хостом; Скрипт-язык для автономной работы; Повышенная защита от отслеживания (privacy features); Белый список для предпочтительных соединений; Возможность удаленного конфигурирования; Рабочее напряжение 1,9...3,6 В; Встроенная керамическая или внешняя антенна. Для быстрого знакомства с BLE-модулем RN4870 предлагается отладочная плата RN-4870-SNSR, реализующая беспроводной сенсорный IoT-узел c передачей данных на смартфон. Любители Ардуино могут использовать открытую библиотеку SmartEverything Microchip RN4870 BLE 4.2.

Другие интересные новости:

▪ Спрей вместо солнечных батарей

▪ Миниатюрный инерциальный измерительный модуль M-V340 от Epson

▪ Насекомые не любят запаха чистого тела

▪ Новые модули IGBT SEMiX

▪ Один фотон разделен на три запутанных отдельных фотона

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цифровая техника. Подборка статей

▪ статья Структура гражданской обороны. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Зачем один пилот дважды сажал самолет прямо возле нью-йоркских баров? Подробный ответ

▪ статья Машинист компрессора ЗИФ-55. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Добротность и КПД рамочной антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания, 0-12 вольт 0,3 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026