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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Существование пятой силы не подтверждено 15.09.2019 То, что Вселенная постоянно расширяет свои границы, ученым было известно достаточно давно, но данные от космического телескопа Hubble, полученные еще в 1990-х годах, указывают на то, что сейчас расширение Вселенной происходит гораздо быстрее, чем в далеком прошлом. Этот факт наделал много шума в свое время, заставив ученых пересмотреть и построить заново все модели Вселенной. Расчеты обновленных моделей подсказали физикам о существовании в пространстве некоей неизвестной энергии, которая как раз и отвечает за ускорение расширения Вселенной. Эта энергия получила название "темная энергия" и сейчас, спустя несколько десятилетий, мы имеем лишь смутное представление о ее истинной природе. Одним из возможных объяснений явления темной энергии является предположение, что эта энергия - это некая пятая фундаментальная сила, действующая на материю наряду с силами гравитации, электромагнетизма, сильных и слабых ядерных взаимодействий. И недавно группа исследователей из Имперского колледжа в Лондоне решила устроить тщательную проверку данной теории, используя для этого эксперимент с единственным атомом. Целью данного эксперимента являлись исследования вопроса, слабеет ли эта пятая сила при увеличении количества задействованной в ее формировании материи? Это полная противоположность силе гравитации, которая увеличивается с увеличением массы материи. Если бы это имело место быть, то можно было бы ожидать сильных проявлений пятой силы в космическом вакууме и ее ослабевания вблизи даже не очень больших скоплений материи, таких, как планеты. Для проверки всего этого ученые использовали так называемый атомный интерферометр, позволяющий обнаружить и измерить любые дополнительные силы, действующие на единственный атом. В эксперименте использовалась камера, внутри которой был создан вакуум очень высокой глубины. Внутри этой вакуумной камеры находилась металлическая сфера, а в верхней части камеры находилось устройство, отправляющее отдельные атомы в свободное падение. Наличие любой пятой силы вызвало бы крошечное изменение траектории падения атома в тот момент, когда атом находился рядом с металлической сферой. Однако, в собранных во время эксперимента данных не нашлось ничего, касающегося изменения траектории падения атомов и других доказательств существования пятой фундаментальной силы. Это означает, что ученые-физики могут исключить целый класс моделей темной энергии, базирующиеся на пятой силе, и сосредоточиться на других более перспективных моделях, дающих объяснение этому явлению. Одна из сильных сторон данного эксперимента заключается в его простоте. "Весьма необычно то, что мы способны узнавать нечто новое о строении Вселенной, используя установку, стоящую на столе в оном из подвалов Лондона" - рассказывает Эд Хиндс (Ed Hinds), профессор из Отдела физики Имперского колледжа в Лондоне.

Другие интересные новости:

▪ Бутылки на тротуаре

▪ Разноцветные муравьи

▪ Дисплей хирурга

▪ Музыка - секрет успеваемости детей

▪ Антенны ретрансляторов - из морской воды

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Должностные инструкции. Подборка статей

▪ статья Кубок Микки Мауса. Крылатое выражение

▪ статья Откуда берутся алмазы? Подробный ответ

▪ статья Буер Синяя птица. Личный транспорт

▪ статья Управление RGB светодиодом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стабилизатор напряжения, 11-20/9 вольт 0,5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026