Волны короче 10м назыв.УКВ. Из-за прямолинейности распростр.УКВ для их использ. требов. прямая види­мость м/у антеннами передатчика и приемника. Ди­фракция УКВ почти не свойст., они не могут огиб. вы­пуклости зем.поверх.,а ионизация ионосферы не­достат. для их отраж. Для осущ.связи на большие расст. м/у п.связи устанав.промежуточ.станции (ретрансляторы) или поднимают ан­тенны на большие высоты. Связь в пределах прямой видимости характер-ся возможно­стью одноврем.прихода в т.приема не только прямой вол­ны, но и волны, отраженной от зем.поверх. Интер­ференция приводит к ↓ напряженности поля в т.приема, но ее можно свести к min правиль. подбором высот антенн, рас­стояния м/у ними и длины волны. УКВ явл.наиб. использ.участком радиодиапаз. Большая частотная емкость этого диапа­з.и ограниченный пределами прямой видимости радиус дейст.позвол. разместить большое кол-во одноврем.работ-х станций и осущ-ть передачу информации в широкой полосе частот. УКВ позвол.одноврем. передав.больш.кол-во ТВ программ, организ-ть тысячи телеф.каналов и цифр.с-м связи. УКВ исп.для радиолокации, радионавигации, связи с искусст.спутни­ками, ЗВ, ТВ и в радиоастрономии. Метр.и дециметр.волны исп.для ТВ, РВ и РС с подвижными объек­тами. Сантиметр.волны исп.для многоканаль.связи. Иногда метр.волны исп.для связи вне пре­делов прямой видимости, т.к. они способ.огиб.неболь.преграды на зем. поверх. Дальность такой связи ис­числ. км, реже десятками км. Наиб.слож.явл.связь на метр.волнах в больш.городах, где использ.ретрансляция ч/з центр. станцию, антенна которой устан.на высотном доме.

Бываются случаи дальнего распростр.метр.и более КВ. Это объяс.возмож­ностью сост. атмосферы, при котором измен. коэффиц.преломления по мере подъема вверх происх.в большей степени, чем в норм.усл. Искривл.траек­тории радиолуча из-за рефракции увелич-ся, станов. возможным распростр.радиоволн ||-но зем.по­верх. или попадание их после преломл.на поверх земли (сверхфракция). Падающие на землю волны отраж-ся, распростр-ся вверх, опять прелом-ся и т.д. В пространстве м/у поверх.земли и преломляющими верх.слоями, вдоль которого волны распростр.на рас­ст.в десятки раз больше расст.прямой видимости. Это создает возм-ть приема ТВ программ из др.городов и стран. Для появл.волноводных каналов в атмо­сфере треб. увеличение t 0 воздуха по мере подъема вверх и сильное уменьш.влажности с высотой.

В тропосфере постоянно присут.колебания t 0 и влажности. От них завис.коэффиц.прелом­л.воздуха, поэт.радиоволны рассеи­в-ся неоднородностями ионосферы. Это рассеян.поле наблю­д.далеко за горизонтом. Небольш. напря­ж-сть поля за горизонтом отлич-ся постоянством. Рассеяния волн тропосфер.неоднородностями назыв.дальним тропосфер.распростр.радиоволн. Созд.линии тропосфер.связи сложно, т.к. напряж-сть поля отраж-х от тропосферы волн уменьш.с расстоянием очень быстро. Треб.очень мощ­ные передатчики(1-50кВт), антенны высокой направл-сти и высокочувствит.приемники. По тропосфер.линиям связи осущ.орг-ция многоканаль.с-м связи. Эта связь не требует сме­ны длины волны в течение суток. Тропосфер.линии связи конкурируют в труднодоступ.местности с кабельными линиями. Тропосфер.станции образ-ют радиорелейные с-мы передачи с интервалом м/у станциями 300-500км. Дальнее распростр.УКВ происх.за счет их рассеяния на неоднородностях ионосферы. Рассеяние происх.в с.D или в нижней части с.Е за счет неоднородно­сти электронной концентрации. Для ионосфер.линий связи харак-ны замирания, сезон.и суточ.измен.уровня. Искажения сигнала огранич-ют шири­ну спектра передав-х сигналов полосой в неск.кГц, поэт. ТВ и групповые сигналы многоканаль.с-м по ним не могут передаваться.

Связь на метр.волнах за счет ионосфер.рассеяния позвол.раб-ть круглосут.на одной час­тоте. Ионосфер.рассеяние можно исп.для связи с труднодоступ.районами. В периоды ионосфер. возмущений неод­нородности в нижних обл.ионосферы и ионосфер.связь улучш.

Фидеры и волноводы.

Электрич. цепь и вспомогат. устройства, с помощью которых энергия радиочаст. канала подводится от радиоПРД к антенне или от антенны к радиоПР, назыв. фи­дером .

Фидеры – это линии питания, которые передают энергию от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к ПР (в режиме приёма). Основ. требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В передающем режиме волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (что обеспечивает в фидере режим бегущей волны) и с выходом ПРД-ка (для max-ой отдачи мощности). В приёмном режиме согласование входа ПР-ка с волновым сопротивлением фидера обеспечивает в последнем режиме бегущей волны, согласование же волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки – условие max-ой отдачи мощности в нагрузку ПР-ка. В зависим. от диапаз. радиоволн примен. различные типы фидеров: двух или много-проводные воздушные фидеры; волноводы прямоугольного, круглого или эллиптического сечений; линии с поверхностной волной и др. Конструкция фидера зависит от диапазона передаваемых по нему частот. При передаче эл.маг. энергии по линии стре­мятся уменьш. излучение самой линии. Для этого провода линии располаг. //-но и по возмож­. ближе друг к другу. При этом поля 2-х одинак. по значе­нию, но противоположно направленных токов взаимно компенсируют­ся и излучения энергии в окружающее пространство не происходит. При создании антенны ставится противоположная задача: получение возможно большего излучения. Для этого использ. те же длинные линии, устранив одну из причин, лишающих фидер излу­чающих св-тв. Можно, например, раздвинуть провода линии на не­который ے, в результате чего их поля не будут компенсировать друг друга. На этом основана раб. V-образных и ромбических ан­тенн, излучающие провода кот. располож. под острым ے один к другому, и симметричного вибратора, полу­чающегося при разведении проводов на 180°. Компенсирующее действие одного из проводов фидера можно устранить, исключив его из с-мы. Это приводит к по­луч. несимметрич. виб­ратора. Все антен­ны, использ. этот принцип работы, относятся к классу не­симметрич. антенн. К ним также принадл. Г-образные и Т-образные антенны. Фидер излучает, если соседние участки его двух проводов обтека­ются токами, совпадающими по фазе, поля которых усиливают друг друга. Для этого необходимо создать фазовый сдвиг в половину дли­ны волны, например за счет неизлучающего шлейфа. На таком принципе основаны синфазные антенны. Фидер будет излучать, если расс-ия м/у проводами по неко­торым направлениям приобретают значит. разность хода. Можно так подобрать расс-ие м/у проводами, что по некоторым направлениям произойдет сложение волн от обоих прово­дов. Это использ. в противофазных ан­теннах.

Волновод – искусствен. или естествен. канал, способный поддерживать распространяющиеся вдоль него волны, поля которых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области. Типы волноводов:

1) Экранированные. Различают экранир. волноводы с хорошо отражающими стенками, к кот. относят волноводы металлические, направляющие эл.маг. волны, а также коаксиальные и многожильные экранирован. кабели, хотя последние обычно относят к линиям передачи (длинным линиям). К экранир. волноводам относят также волноводы акустические с достаточно жёсткими стенками.

2) Неэкранированные. В открытых (неэкранир.) волноводах локализация поля обычно обусловлена явлением полного внутрен. отражения от границ раздела 2-х сред (в волноводах диэлектрических и простейших световодах) либо от областей с плавно изменяющимися параметрами среды (ионосферный волновод, атмосферный волновод, подводный звук. канал). К открытым волноводам принадл. и с-мы с поверхност. волнами, направляемыми границами раздела сред.

Основ. св-во волновода – существ. в нём дискретного (при не очень сильном поглощении) набора нормальных волн (мод), распространяющихся со своими фазовыми и групповыми скоростями. Почти все моды облад. дисперсией, т.е. их фазовые скорости зависят от частоты и отлич. от групповых скоростей. В экранир. волноводе фазовые скорости обычно превыш. скорость распространения плоской однородной волны в заполняющей среде (скорость света, скорость звука), эти волны назыв. быстрыми. При неполном экранировании они могут просачиваться сквозь стенки волновода, переизлучаясь в окружающее пространство. Эти волны назыв. утекающими. В открытых волноводах распростр. медленные волны, амплитуды кот. быстро убывают при удалении от направляющего канала.

Распространение сантиметровых, дециметровых и метровых радиоволн

Радиоволны длиной короче 10 м называются ультракороткими. Эти волны охватывают очень широкий диапазон частот. Ширина диапазона частот только сантиметровых волна составляет 27000 МГц, что в тысячу раз превышает ширину диапазона частот декаметровых волн (см. табл. 1.1). Поэтому на УКВ возможна передача намного больших потоков информации, чем на более длинных волнах. Только на УКВ возможно телевидение и высококачественное радиовещание с использованием частотной модуляции (ЧМ).

Земная волна на УКВ обеспечивает связь практически только в пределах прямой видимости (рис.1.7). За ее пределами в естественных условиях УКВ могут устойчиво распространяться только за счет рассеяния в ионосфере и в тропосфере. Однако для обеспечения связи за счет рассеяния требуются очень мощные радиопередатчики с сложные антенные сооружения.

Для увеличения расстояния прямой видимости антенны радиотелевизионных передающих станций и станций звукового ЧМ вещания устанавливают на высоких башнях. Для передачи радиосигналов на большие расстояния в диапазоне УКВ используют наземные радиорелейные линии и ретрансляторы, расположенные на искусственных спутниках Земли.

Предельное расстояние прямой видимости между антеннами получается тогда, когда луч, соединяющий антенны, касается земной поверхности. Эмпирически установлено, что в километрах определяется выражением

где и – соответственно высоты передающей и приемной антенн, м. Напряженность поля при связи в пределах прямой видимости можно определить по формуле акад. Б.А. Введенского:

,

где – действующее (эффективное) значение напряженности поля, мВ/м; - мощность радиопередатчика, кВт; – расстояние между приемной и передающей антеннами, км ( ; – длина волны электромагнитных колебаний, м; – коэффициент направленного действия антенны.

Рис. 1.7. Распространение радиоволн в пределах прямой видимости

Рассмотрим влияние тропосферы на распространение УКВ. Коэффициент преломления воздуха n очень мало отличается от единицы. У поверхности Земли в среднем = 1,003. На практике преломляющие свойства воздуха оценивают индексом преломления

пользоваться которым удобнее, чем . Индекс преломления зависит от влажности, давления и температуры воздуха: с увеличением давления и влажности увеличивается, а при повышении температуры = уменьшается. Параметры воздуха зависят от высоты и от метеорологических условий. Зависимость от высоты оценивают градиентом индекса преломления

Зависимость коэффициента преломления от высоты приводит к искривлению траектории радиоволн в тропосфере, которое называется тропосферной рефракцией. Такое искривление характеризуют радиусом кривизны луча

Радиус привязки положителен, так как . При этом фазовая скорость волны с высотой возрастает, верхняя граница фронта распространяется быстрее нижней и луч искривляется в сторону поверхности Земли. Такая рефракция называется положительной . Тропосферная рефракция изменяет расстояние прямой видимости, оно несколько увеличивается. С учетом рефракции значение постоянного коэффициента в формуле (1.2) должно быть увеличено до значения, равного 4,52.

Если при положительной рефракции радиус кривизны траектории ( - радиус Земли), то возникает критическая рефракция (рис. 1.8, а). При наступает сверхрефракция (рис.1.8,б). В этих случаях электромагнитная волна может распространяться далеко за пределы прямой видимости. Сверхрефракция возникает при выполнении условия 1/м. При этом индекс преломления должен очень быстро уменьшаться с высотой, что бывает в том случае, когда температура воздуха с высотой не падает, как обычно, а возрастает. Такие условия называют температурной инверсией. Область тропосферы, в которой возникает свехрефракция, называют тропосферным волноводом. Наиболее часто тропосферные волноводы возникают в приморских районах, когда существует большая разница температур воздуха над сушей и над морем. В этих случаях ветер может переместить теплый воздух, который расположится над холодным, и возникнет температурная инверсия. Поскольку тропосферные волноводы возникают нерегулярно, их нельзя использовать для построения радиолиний. Возможность возникновения тропосферных волноводов необходимо учитывать при распределении частот на радиолиниях, чтобы избежать взаимных помех.

Рис. 1.8. Траектории распространения радиоволн в тропосфере:

а - при критической рефракции; б - при сверхрефракции

Другим механизмом сверхдальнего распространения УКВ является тропосферное рассеяние. Тропосферные неоднородности, вызывающие рассеяние, представляют собой области, в которых давление, влажность и температура воздуха отличаются от средних значений, наблюдаемых в окружающей среде. Примером неоднородностей являются облака. Неоднородности возникают и при отсутствии облачности за счет завихрений, образующихся при перемещении воздушных масс. Эти вихри присутствуют при любых метеорологических условиях. Наиболее интенсивно неоднородности образуются на высотах 1…2 км. Каждая неоднородность отличается своей диэлектрической проницаемостью от окружающей среды. Это отличие невелико (не более 20%), поэтому радиоволна, падающая на неоднородность, в основном, проходит сквозь нее. Однако часть энергии радиоволны при этом рассеивается в разные стороны. Зеркальное отражение неоднородность не вызывает, так как не имеет четкой границы.

Поле в точке приема образуется за счет сложения (интерференции) множества волн, рассеянных отдельными неоднородностями в некотором объеме тропосферы. Сдвиги фаз между интерферирующими волнами постоянно хаотически изменяются. В результате значение суммарной напряженности изменяется по случайному закону. Эти флуктуации поля называются интерферирующими замираниями. Сдвиги фаз между интерферирующими волнами зависят от частоты. При широком спектре частот сигнала сдвиги фаз для отдельных составляющих спектра оказываются различными: одни составляющие в данный момент могут иметь максимальный уровень, другие - минимальный. Если отдельные участки спектра замирают неодновременно, замирания называют селективными. Селективные замирания не позволяют передавать по тропосферным линиям широкополосные сигналы, например, телевизионные.

Замирания сигнала при тропосферном рассеянии можно разделить на быстрые и медленные Интерференционные замирания являются быстрыми. Период замираний составляем секунды и их десятые доли. Чем короче длина волны, тем сильнее изменяется сдвиг фаз между интерферирующими волнами при движении рассеивающих неоднородностей, тем меньше период замираний. Медленные замирания с периодом в несколько часов связаны с изменениями метеорологических условий, от которых зависят параметры неоднородностей и условия рефракции радиоволн.

Для повышения устойчивости связи на линиях тропосферного рассеяния применяют разнесенный прием. В этом случае формируют несколько сигналов, несущих одно и то же сообщение, но замирающих независимо друг от друга. Используют разнесение по частоте и пространственное разнесение. При этом увеличивают коэффициент направленного действия и площадь антенн. На тропосферных радиолиниях обычно применяют зеркальные антенны, имеющие площадь 400…900 .

Большое ослабление поля при связи за счет тропосферного рассеяния заставляет принять радиопередатчики большой мощности – до нескольких десятков киловатт (на УКВ радиорелейных линиях прямой видимости мощность радиопередатчиков обычно не превышает 10 ВТ). Расстояние между соседними станциями тропосферного рассеяния составляет 300…600 км. Применение радиолиний тропосферного рассеяния целесообразно в малонаселенных районах, где не имеет смысла часто располагать ретрансляционные станции или прокладывать кабель.

Сверхдальнее распространение метровых волн возможно и за счет влияния ионосферы. Это объясняется возникновением на высоте регулярного слоя E спорадического слоя E s с повышенной электронной концентрацией, обусловленного сгоранием метеоров на высотах 80... 120 км. Протяженные области с повышенной электронной концентрацией, способные рассеивать метровые волны, существуют в течение долей секунды, а иногда и в течение минуты. Регулярную связь путем отражений от E s слоя организовать невозможно.

Регулярное сверхдальнее распространение метровых волн происходит за счет рассеяния на неоднородностях электронной кон­центрации, существующих в слое D и в нижних областях слоя Е . Механизм этого распространения подобен тому, который наблюдается при рассеянии в тропосфере. Большая высота области, в которой происходит ионосферное рассеяние, обеспечивает связь одним скачком на расстояниях до 2000 км. Регулярную связь путем отражений от E s слоя организовать невозможно.

Сверхдальнее распространение метровых волн происходит также за счет отражения от ионизированных метеорных следов. В атмосферу Земли ежегодно с космическими скоростями вторгаются десятки миллиардов метеоров, образующих ионизированные столбы воздуха - метеорные следы. Некоторые из этих следов вызывают зеркальное отражение метровых волн, другие обеспечивают их интенсивное рассеяние. Вследствие движения ионизированного газа метеорные следы обычно расплываются в течение нескольких секунд. В среднем сильное отражение радиоволн от метеорного следа длится 0,2...0,4 с и повторяется несколько раз в минуту. Из-за вращения Земли вокруг своей оси условия попадания метеоров в атмосферу зависят от времени суток. Максимальное их число наблюдается утром, минимальное - вечером.

Метеорная связь прерывиста, так как уровень сигнала, достаточный для передачи информации, существует только во время появления на трассе метеорного следа. Для передачи информации по метеорной линии связи информацию на передающем конце накапливают в промежутках между метеорными вспышками, а во время вспышки быстро передают по радиолинии. В среднем передается несколько килобит в секунду при мощности передатчика около 1 кВт. Дальность метеорной связи составляет около 2000 км. Организация связи за счет ионосферного рассеяния и отражения от метеоров целесообразна в полярных районах, где ионосферные бури часто нарушают распространение гектометровых волн, а прокладка проводных линий и организация тропосферной связи из-за малой плотности населения экономически нецелесообразны.

В настоящее время почти всё телевизионное вещание перешло на трансляцию в дециметровом диапазоне. Это обусловлено тем, что волны этого диапазона малочувствительны к влиянию внешних помех и оборудование, применяемое для обеспечения трансляции в этом диапазоне, обладает невысокой стоимостью . В качестве диапазона для использования цифрового телевидения Т2 был выбран именно он.

Дециметровые волны (ДМВ) располагаются в диапазоне радиоволн, имеющих длину волны от одного метра до 10 см, и лежат в частотах от 300 МГц до 3 ГГц. Для приёма ДМВ применяются широкополосные антенны направленного действия они могут осуществлять приём телетрансляций на удалении 60-70 км от телецентра.

Особенности приёма ДМВ

Необходимо понимать, что чёткого различия между профессиональными и домашними антеннами не существует. Профессиональные антенны для телевизионного режима имеют узкую диаграмму направленности, а значит и больший коэффициент усиления. Благодаря этому они имеют более усложнённую , с множеством элементов конструкцию, чем домашние.

Перечислим основные части, из которых состоит антенна:

• фидер;
• рефлектор;
• вибратор;
• директор.

В первую очередь на качество приёма оказывает влияние рельеф местности . Различные барьеры, возникающие на пути прохождения сигнала, ослабляют его уровень или не дают его распространению. В зоне отсутствия прямой видимости антенны нередко настраивают на отражённый сигнал и из-за этого приходится применять различного вида активные усилители и согласователи.

В близости от передатчика антенна может ставиться внутри помещения или снаружи. В отдалении, конечно, нужно ставить снаружи: на стену, балкон, крышу, мачту. Обычно в удалении от ретранслятора антенна размещается на высоте 8-15 м на мачте.

Симметрирование антенн

Симметрирующие устройства устраняют попадание токов радиочастоты на внешнюю площадь наружного проводника (оплётки) коаксиального провода. Подключать без такого устройства нельзя, так как это приводит к искривлению диаграммы направленности антенны и уменьшению помехоустойчивости приёма. Когда входное сопротивление антенны отличается от волнового сопротивления провода, то такое устройство применяется и как согласующее.

Согласующее устройство для антенны своими руками выполнить несложно. Обычно применяют четвертьволновой мостик или волновое U-колено. Мостик представляет собой двухпроводную короткозамкнутую линию с величиной длины Lcp/4, подключённую к зажимам вибратора. Мостик состоит из двух трубок, изолятора и короткозамкнутого шунта. Через одну из трубок (например, левую) пропускается кабель. Внешний проводник (оплётка) подключается к левой трубке вибратора и левой трубке мостика, центральный контакт - к правой трубке вибратора .

Волновое колено выполняется из кабеля и состоит из двух отрезков с волновым сопротивлением 75 Ом, соответственно длиной Lc/4 и Lc/3, где Lc средняя длина волны в кабеле. Выдерживать определённое расстояние между кабелями не нужно. Рабочая полоса частот составляет 12- 15 процентов.

И также может использоваться проволочный трансформатор . Он трансформирует входной импеданс антенны в импеданс равный 73 Ом. Две пары катушек трансформатора намотаны поочерёдно на двух каркасах диаметром 5- 7 мм. Намотка непрерывная, в два провода. Промежуток между каркасами 15-20 мм. Монтаж выполняется на металлической плате, к концам которой припаиваются оплётка фидера и концы обмоток.

Проволочная антенна

Самую простую конструкцию можно выполнить из куска медной проволоки . Такая антенна представляет собой петлевую рамку, которая состоит из двух разделённых зазором проводников. В случае использования мачты, крепление осуществляется с помощью изоляционной пластины, например, гетинакс, покрытый лаком или текстолит. Место подключения кабеля при использовании на улице следует закрыть от прямого попадания атмосферных осадков.

Основная операция будет заключаться в расчёте длины петли. Для этого необходимо знать частоту передачи эфирного сигнала. Длина волны, соответствующая несущей частоте изображения f, вычисляется по формуле L = 300/f. Например, для частоты 600 МГц это значение будет L = 300/600= 0,5 м. То есть длина петли составит 50 см.

Алюминиевый диск

Для изготовления нам понадобится:

• алюминиевый диск толщиной 1 мм;
• печатная плата из стеклотекстолита толщиной 1 мм;
• согласующий трансформатор;
• кабель с волновым сопротивлением 75 Ом.

В алюминиевом диске диаметром 356 мм, с отверстием посередине с диаметром 170 мм, делается пропил 10 мм. Вместо выпиленного куска устанавливается печатная плата, к которой припаивается согласующий трансформатор. Вместо него можно установить усилительное устройство, взятое из комплекта, идущего с польской антенной.

Волновой канал

Несложная по конструкции высокоэффективная антенна направленного действия, которая может быть использована практически во всём диапазоне телевизионного вещания. Антенна представляет собой активный полуволновой вибратор (обычно петлевой), рефлектор из нескольких директоров, укреплённых на основании стрелы, зафиксированные скобами или сваркой. Вибратор со стрелой закрепляется на мачте. Соединение кабеля и симметрирующе-согласующего U образного колена к активному вибратору производится с помощью специальной коробки.

Полуволновое колено выполняется из отрезков коаксиального кабеля длиной равной средней длины волны поделённой на два. U-колено является сразу как симметрирующим устройством, так и трансформатором сопротивлений: оно изменяет входное сопротивление петлевого вибратора 292 Ом до 73 Ом, что даёт возможность обеспечить согласование вибратора с фидером. Оплётки кабеля колена нужно спаять между собой, а также с оплёткой фидера. Длина отрезка используемого провода примерно будет около 185 мм.

Расчёт

ДМВ антенны вибраторы изготавливаются из трубок диаметром от 14 до 25 мм, несущую стрелу 18-35 мм. Мачта может быть изготовлена из трубок диаметром 40-50 мм, со стенкой 3-4 мм или деревянного бруса 60×60 мм.

Расстояние между элементами устройства можно рассчитать в специально созданных для этого программах: Antwu 15, 4K6D и т. п. Эти утилиты русифицированные , разобраться будет нетрудно.

Зигзагообразное устройство

Несложная в изготовлении антенна широкого диапазона. Работает в двукратной полосе частот. Конструкция представляет собой две вертикальные рейки, закреплённые на диэлектрической стойке. На верхнем и нижнем конце стойки крепят стальные планки. Планки такого же вида, но через изоляционные шайбы, закрепляют на концах реек. На стойке между рейками располагают непроводящую пластину, на которой установлены две пластины из проводника .

Кабель диаметром 3-4 мм соединяют со стальными планками. Его также подпаивают к нижней планке. Провод прокладывают параллельно стороне внутреннего кабеля нижней рамки и припаивают к планкам (оплётку - слева, центральный проводник справа).

Для упрощения конструкции можно использовать только один ромб, зигзаг. Размер такого ромба составит 340×340 мм. Расстояние между двумя металлическими планками в центре ромба берут около 10 мм. В качестве материала применяют алюминиевые, медные или латунные трубки, или полоски шириной 6-10 мм.

Усилитель

Для улучшения приёма телевизионного эфира часто применяют антенну с активным усилителем сигнала. Обычно такой усилитель не нуждается в настройке и выполняется на малошумящих транзисторах с усилением около 20 дБ.

Для того чтоб изготовить усилитель ТВ сигнала своими руками, понадобится печатная плата и следующий перечень радиоэлементов:

1. Резисторы: R1, R5-220 Ом; R2, R6-8,2 кОм; R3-3,3 кОм; R4, R8-22 Ом; R7- 1,5 кОм.
2. Конденсаторы: C1-0,01 мкФ; C2, C4, C6-220 пФ; C3, C5-100 нФ.
3. Транзисторы: VT1, VT2 S790T.

Схема антенного усилителя для телевизора своими руками будет выглядеть так:

https://masterkit.ru/images/magazines/3_SH3 04 .gif

Усилитель выполнен на транзисторах S790T по схеме с общим эмиттером и имеет две корректирующие цепочки R1, C3 и R5, C5. Устройство собирается на двух усилительных каскадах. Центральная жила входного кабеля подпаивается на вход конденсатора C2, а оплётка экрана на общую землю. Усиленный сигнал снимается с выхода конденсатора C6.

Усилитель для антенны распаивают на отдельной независимой плате, радиоэлементы на ней устанавливаются навесным способом. Крепят плату посередине антенны, такое расположение позволяет эффективно принимать сигнал.

Рамочная антенна

Самодельное устройство будет состоять из следующих элементов:

• алюминиевые полосы размером 320 мм;
• мачта;
• рефлектор;
• усилительное устройство;
• кабель.

Вначале собирается рамка из четырёх полос. Крепление между собой осуществляется с помощью винтов. В середину рамки устанавливается крестовина. От центра каждая часть крестовины укорачивается на 5 мм. Ближайшие друг к другу части обрезанных пластин соединяются проводником, образовывая два внутренних, разделённых квадрата. К этим пластинам припаивается кабель, к одной центральная жила, к другой оплётка. Далее антенна устанавливается на мачте, и крепится усилитель.

Логопериодическая

Такая антенна выделяется хорошим согласованием с коаксиальным кабелем и узкой диаграммой направленности, что позволяет принимать телевизионный сигнал на значительном удалении.

Антенна состоит из двухпроводной симметрично распределённой линии, образованной из одинаковых трубок, лежащих параллельно друг другу. На эти трубки устанавливаются полувибраторы в количестве семи штук, при этом направление их чередуется на противоположное относительно предыдущего.

Кабель с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывается в одну из линий, концы труб в месте входа фидера соединяются пластинкой из проводника. Экран кабеля распаивается при его выходе из линии, а центральная жила припаивается к лепестку, установленном на заглушке другой трубы. Расстояние между вибраторами выбирают от начала 80, 94,77, 63, 52, 43, 35 мм, а их размер соответственно 160, 131, 107, 88, 72, 60, 49 мм.

Польская

Если выполнить самостоятельно усилитель нет возможности или желания, можно приобрести готовый. Особой популярностью пользуются те, что стоят в так называемых польских антеннах, например, фирмы Sowar. Польская антенна работает в широкополосном диапазоне, т. е. может принимать дециметровый и метровый сигнал. Однако, в том виде в котором она есть, она не очень приспособлена для приёма цифрового телевидения DVB-T, поэтому для её использования рекомендуется выполнить доработки.

Всё дело в том, что входное сопротивление усилителя выше сопротивления антенны. Для начала убираем длинные метровые активные вибраторы или укорачиваем их до размеров дециметровых, затем удаляем полотно рефлектора от активных вибраторов. Таким образом, изменяется сопротивление антенны. Из усилителя желательно выпаять и узел согласования, кольцо из феррита. Это поможет расширить диапазон, увеличит сопротивление, изменит частотную характеристику.

Баночная

Эта оригинальная антенна, которую просто сделать самостоятельно, не уступит по параметрам логопериодической антенне. Собирается из двух консервных банок. Банки берутся размерами 75×95 мм. С помощью двух полосок стеклотекстолита банки соединяются путём пайки. Одна полоска сплошная, а на второй делается разрыв в который подпаивается кабель. Принцип работы её основан на свойстве симметричного широкополосного вибратора, за счёт чего она обладает большим коэффициентом усиления.

Рассмотренные виды антенн без проблем можно подключать к всевозможным приставкам для приёма цифрового телевидения и даже фм диапазона.

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.

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.

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.

Важно! Идеальное согласование и симметрия антенны могут быть достигнуты при прокладке кабеля через «ноль» (точка с нулевым потенциалом, где токи максимальны, а напряжение – ноль).

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

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.

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.

Важно. Иногда радиолюбители пытаются изготовить всенаправленную антенну, используя спираль вместо треугольника, так как она меньше в размере для аналогичных частот. Но сконструировать такого типа антенну ДМВ своими руками труднее. Сложности вызывает и согласование с кабелем.

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.

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.

Ещё одна простая . 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.

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

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.

Обратите внимание! Конструкция, размещаемая на улице, защищается от непогоды пластиковым корпусом.

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.

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.

Важно! Отражателя достаточно одного, а директоров может быть разное количество: до 10 и выше. С большим числом директоров возрастает коэффициент усиления, но диапазон принимаемых частот падает.

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.

Важно! Антенна должна быть строго согласована с кабелем. В качестве согласующего устройства можно применить петлю из коаксиального кабеля.

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.

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.

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.

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.

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