Подробная схема чертеж антенны харченко. Простая антенна для цифрового телевидения DVB-T2 своими руками. Как определить размеры конкретной антенны

К. Харченко

Прием телевизионных передач на радиочастотах 470...622 МГц (21-39 каналы) диапазона дециметровых волн (ДЦВ) требует соответствующего подхода к расчету и конструированию антенных устройств.

Некоторые радиолюбители пытаются решить эту задачу простым пересчетом, основанным на принципах электродинамического подобия антенн, параметров имеющихся конструкций телевизионных антенн метрового диапазона (1-12 каналы). При этом, они неизбежно сталкиваются с трудностями самого пересчета и зачастую не получают желаемых результатов.

Каковы же основные принципы подхода к решению этой задачи?

В свободном пространстве радиоволны, излученные антенной, имеют сферическую расходимость, в результате чего электрическая напряженность поля Е убывает обратно пропорционально расстоянию r от антенны.

В реальных условиях распространяющиеся радиоволны претерпевают большее затухание, чем существующее в свободном пространстве. Для учета этого затухания вводят множитель ослабления F(r)= Е/Есв, который характеризует отношение напряженности поля для реальных условий, к напряженности поля свободного пространства при равных расстояниях, одинаковых антеннах и подводимых к ним мощностях и т. д. С помощью множителя ослабления напряженность поля, создаваемая передающей антенной в реальных условиях на расстоянии r, может быть выражена как

Приемная антенна преобразует энергию электромагнитной волны в электрический сигнал. Количественно эту способность антенны характеризуют ее эффективной площадью Sэфф. Она соответствует той плошади фронта волны, из которой поглощается вся содержащаяся в ней энергия, С КНД эта площадь связана соотношением:

Изложенное здесь позволяет написать уравнение радиопередачи, которое связывает параметры аппаратуры связи (передатчика и приемника) и антенн и определяет уровень сигнала на трассе: при мощности передатчика Р1 мощность Р2 сигнала на входе приемника будет равна

Множитель в этом выражении, заключенный в скобки, определяет основные потери при распространении радиоволн (основные потери передачи). При этом предполагается, что антенна согласована с фидером, а фидер с телевизионным приемником и, кроме того, антенна согласована по поляризации с полем сигнала.

Рассмотрим подробнее выражение (11).

Этот конкретный пример показывает, что с увеличением частоты (уменьшением длины волны) телевизионных передач мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при прочих равных условиях, быстро уменьшается, т. е. условия приема ухудшаются. На стороне передачи эти неприятности стараются компенсировать увеличением произведения Р1У1. Но в реальных условиях множитель F(r) и КПД приемного фидера с ростом частоты уменьшаются, поэтому необходимость увеличения коэффициента усиления приемной антенны Y2 становится неизбежностью. Этот вывод влечет за собой еще один, заключающийся в том, что, как правило, для уверенного приема программ 21-39 телевизионных каналов нужно применять новые, более направленные антенны по сравнению с антеннами, применяемыми в диапазоне волн 1-5 каналов.

Стремясь получить устойчивый прием телепередач, радиолюбители вынуждены усложнять антенны, например, строить антенные решетки, т. е. объединяют несколько однотипных, зарекомендовавших себя на практике антенн (каждая из которых имеет свою пару точек питания) с общей системой питания и только одной (общей для всех) парой точек питания. При этом они нередко недооценивают важность этапа согласования при построении антенных решеток, связанного с относительно сложными измерениями. Сказанное проиллюстрируем таким конкретным примером.

Подобный эффект получается и при параллельном соединении трех элементов (рис. 1, в). Продолжая такие рассуждения, можно получить зависимость, которую иллюстрирует рис. 2.

Здесь эффективная площадь антенны прямо пропорциональна числу n излучателей в решетке, равно как и поглощаемая антенной мощность Р сумм. Мощность же Р пр подводимая к приемнику, с увеличением числа n асимптотически приближается к 4Рo. Этот пример показывает бесплодность попыток увеличить коэффициент усиления антенной решетки без учета согласования ее элементов с фидером. Трудности, связанные с согласованием, преодолевают либо применением специальных согласующих устройств, либо выбором специальных типов антенн. Например, в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн применяют, как правило, так называемые апертурные антенны, т. е. рупорные или параболические. Особенность таких антенн заключена в том, что они имеют простой, «небольших» размеров облучатель, и «большой», сравнительно сложный рефлектор. Большой рефлектор и обусловливает направленные свойства антенны, определяет ее КНД.

Выполнить в любительских услозиях антенны апертурного типа на диапазон ДЦВ не представляется возможным, так как они громоздки и сложны. Но некоторое подобие апертурной антенны сконструировать можно, положив в основу облучатель в виде известной зигзагообразной антенны (з-антенны). Полотно такой антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис. 3).

Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены относительно друг друга. З-антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которой непосредственно подключают фидер. Благодаря такой конструкции антенны ее проводники возбуждаются так (частный случай направления токов на проводниках антенны на рис. 3 показан стрелками), что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. В точках П-П проводники полотна антенны замкнуты между собой и здесь всегда имеется пучность тока. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора электрического поля Е на рис. 3 показана стрелками.

Диаграммы направленности з-антенны удовлетворяют диапазону частот с перекрытием fмакс/fмин =2-2,5. Ее КНД мало зависит от изменения угла а (альфа), так как с увеличением его уменьшение направленности антенны в плоскости Н компенсируется увеличением направленности в плоскости Е, и наоборот. Характеристика направленности з-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены проводники ее полотна.

В связи с тем, что в точках П-П нет разрыва проводников полотна антенны, то здесь имеются точки нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это обстоятельство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем.

Кабель прокладывают через точку нулевого потенциала П и по двум проводникам полотна антенны подводят к точкам ее питания (рис. 4). Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны, а центральный проводник - с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно кабель подвизать к проводам полотна антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.

Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.

Кривая 1, показанная на рис. 5, характеризует зависимость КБВ от

Пользуясь графиками рис. 5, можно построить з-антенну, имеющую максимально возможный КНД для данного типа полотна антенны. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля - трубки, пластины, уголки и т. п.

Рабочий диапазон з-антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера L путем образования дополнительной распределенной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные в длинах максимальной волны рабочего диапазона, уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников з-антенны, например, дополнительными проводниками (рис. 6),

Которые и создают дополнительную распределенную емкость.

Диаграммы направленности такой антенны в плоскости Е аналогичны диаграммам симметричного вибратора. В плоскости H диаграммы направленности с увеличением частоты претерпевают значительные изменения. Так, в начале рабочего диапазона частот они лишь слегка сжаты под углами, близкими к 90°, а в конце рабочего диапазона поле практически отсутствует в секторе углов ±40...140°.

Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран-рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны. Фаза отраженного поля зависит от формы и размеров экрана, а также от расстояния S между ним и полотном антенны.

Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору поля Е.

Длина проводников зависит от максимальной длины волны (Лямбда макс) рабочего диапазона и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины максимальной длинны волны. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.

По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3...5 мм не превышали 0,05...0,1- минимальной волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Если они расположены в плоскости самого рефлектора или за ним, то их влиянием на работу рефлектора можно пренебречь.

Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.

Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис. 7.

Ее активное полотно состоит из плоских проводников - планок, а рефлектор - из трубок. Но она может быть полностью металлической. В местах соединений элементов антенны должен быть надежный электрический контакт.

На значение КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки dпл (или радиус провода) активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана.

С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства з-антенны не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а с точки зрения согласования - увеличивать.

Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П-П (рис. 6 и 7) стойки могут быть как металлическими, так и диэлектрическими, а в точках У-У-обязательно диэлектрическими.

В ряде практических случаев приема сигналов по 21-39 каналам телевидения имеющегося коэффициента усиления (КУ) з-антенны c плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ, как уже говорилось, можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном. Есть, однако, другой путь увеличения КУ - усложнение формы рефлектора з-антенны.

Приводим пример, каким должен быть рефлектор з-антенны, чтобы ее КУ соответствовал значению КУ антенной синфазной решетки, построенной из четырех з-антенн. Этот путь наиболее простой и доступный в любительской практике, чем построение антенной решетки.

На рисунках антенны размеры всех ее элементов указаны применительно к приему телепрограмм по 21-39 каналам.

Активное полотно антенны, показанной на рис. 6, выполнено из плоских металлических пластин толщиной 1...2 мм, наложенных друг на друга «внахлест» и скрепленных винтами с гайками. В точках соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Конструктивно активное полотно антенны имеет осевую симметрию, что позволяет прочно закрепить его на плоском экране. Для этого используют стойки-опоры, располагая их в вершинах П-П и У-У квадрата , образуемого пластинами полотна антенны. Точки П-П имеют «нулевой» потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих тачках могут быть из любого материала, в том числе металлическими. Точки У-У имеют некоторый потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих точках должны быть только из диэлектрика (например, из оргстекла). Кабель (фидер) к точкам а-б питания прокладывают по металлической опоре к одной (нижней) точке П и далее по сторонам полотна антенны (см. рис. 6). Особое внимание следует обратить на ориентацию вектора Е, характеризующего поляризационные свойства антенны. Направление вектора Е совпадает с направлением, соединяющим точки а-б питания антенны. Зазор между "точками а-б должен быть около 15 мм без зазубрин и прочих следов небрежной обработки пластин.

Основой плоского экрана-рефлектора служит металлическая крестовина, на которой, как на каркасе, размещают активное полотно антенны и проводники экрана. За крестовину антенну в сборе надежно прикрепляют к мачте с таким расчетом, чтобы поднятая она была выше местных мешающих предметов (рис. 8).

При изготовлении рефлектора типа «усеченный рупор» все стороны плоского рефлектора удлиняют створками и загибают их так, чтобы образовать фигуру по типу «полуразвалившейся» коробки, у которой дно -- плоский экран, а стенки - створки. На рис. 9

Такой объемный рефлектор показан в трех проекциях со всеми размерами. Сделать его можно из металлических трубок, пластин, проката различного профиля. В точках пересечения металлические стержни должны быть сварены или спаяны. На том же рис. 9 показано и место размещения активного полотна антенны с точками П-П , У-У. Полотно-удалено от плоского рефлектора - донышка усеченного рупора - на 128 мм. Стрелка символизирует ориентацию вектора Е. Почти все проекции стержней рефлектора на фронтальную плоскость параллельны вектору Е. Исключением являются лишь часть силовых стержней, образующих каркас рефлектора. Если рефлектор выполнен из трубок, диаметр трубок силовых стержней может быть 12...14 мм, а остальных - 4...5 мм.

КНД антенны с рефлектором типа «усеченный рупор» при заданных размерах соизмерим с КНД объемного ромба (1) и изменяется по диапазону частот в пределах 40...65. Это означает, что на верхних частотах рабочего диапазона антенны половина угла раскрыва ее диаграммы направленности составляет около 17°.

Форма диаграммы направленности антенны, показанной на рис. 9, примерно одинакова для обеих плоскостей поляризации. При установке антенны на местности ее ориентируют на телецентр. Конструкция антенны осесимметрична по отношению к направлению на телецентр, что может стать источником поляризационной ошибки при ее установке на мачту. Здесь надо учитывать, какую поляризацию имеют сигналы, приходящие от телецентра. При их горизонтальной поляризации точки питания а-б антенны должны быть расположены в горизонтальной плоскости, а при вертикальной поляризации - в вертикальной плоскости.

Литература
Харченко К., Канаев К. Объемная ромбическая антенна. Радио, 1979, № 11, с. 35-36.

Today:

Антенна Харченко

Зигзагообразная антенна, предложенная К. П. Харченко в 60-е годы, пользуется большой популярностью у радиолюбителей благодаря простой конструкции, хорошей повторяемости и широкополосности.

В пределах диапазона частот, на который рассчитана антенна, она обладает постоянными параметрами и практически не требует настройки.

Она представляет собой синфазную антенную решетку из двух ромбовидных элементов, расположенных друг над другом и имеющих одну общую пару точек питания.

Зигзагообразную антенну наиболее часто применяют в качестве широкополосной антенны для приема программ телевидения в диапазонах 1 - 5, 6 - 12 или 21 - 60 ДМВ канала.

Так же её можно с успехом использовать для работы в любительских УКВ диапазонах изготовив
её для 145 мгц или для 433 мгц. Зигзагообразная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем задний лепесток практически отсутствует.

При кажущейся на первый взгляд громоздкости всей системы (Яги гораздо меньше и меньше требуют расхода матералов),эта система полностью перекрывает диапазон в 144-148 мгц (по факту полоса гораздо шире,примерно 12 мгц) с хорошим КСВ не превышающим 1.2-1.3 и имеет лучшию диаграмму излучения.Коэфициент усиления такой антенны порядка 8.5 DBd, что эквивалентно примерно 4el YAGI на 145 мгц. Система из двух таких антенн уже развивает порядка 15 DBd. Имеет более прижатый лепесток излучения, максимально адаптированный для проведения радиосвязей в УКВ диапазонах. Питание антенны кабелем 50 ом.

Мной была изготовлена антенна и подручного материала в буквальном смыле. Имелось в наличии лист оцинкованной жести толщиной 0.8мм из которой я нарезал все полоски на элементы антенны, да пара деревянных реек. Крепление полос выполнено с помощью обычного клёпальника на 3-4 заклепки по углам. Ширина всех полос порядка 40мм, что обеспечило бОльшую широкополосность данной антенне. Полоски рефлектора прикручены к деревянной несущей (предварительно покрашенной) обычными шурупами.

Для диапазона 145 мгц, размеры следующие:
Рефлектор имеет длинну 1050мм х 40мм для каждой полосы.
Сторона рамки 510мм.
Зазор между углами рамок в точке подключения кабеля - 40мм
Расстояние между активным элементом и рефлектором - 300мм
Весь конструктив виден и понятен по фотографиям.

Антенну можно выполнить и на ТВ диапазон.
Установить её в горизонтальную или вертикальную поляризацию.
Ниже, показана таблица для частотных каналов ТВ

Горизонтальная поляризация

Вертикальная поляризация

Антенна Харченко
или как оно выглядит в натуре:))
Частота резонанса 145.0 МГЦ

Pic 1 Крепление элементов	Pic 2 Рефлектор антенны	Pic 3 Зигзагообразный элемент
Pic 4 Точка питания	Pic 5 Крепление несущей к мачте	Pic 6 Стойки и изолятор по центру
Pic 7 3 el.YAGI 145 mhz (для примера)	Pic 8 Все готово к установке	Pic 9 Стоит красавица!

ON-LINE калькулятор, для расчета
антенны Харченко

Примечание: D - расстояние между антенной и рефлектором

Антенна Харченко
для низкочастного диапазона DCMA - 450-460 MHZ
Частота резонанса 452.0 МГЦ

Антенна была изготовлена из подручных материалов. Использован старый рефлектор-сетка
от польской УКВ-ТВ антенны, которая ввиду своей непригодности уже была попросту мной выброшена.

В качестве активного элемента, использовал аллюминевый провод от электрического кабеля диаметром 4.5мм. Кабель использован тонкий, RG-58/C, на 50 ом, длинной 3 метра. Все расчеты выполненны на основе данных он-лайн калькулятора. Разница в силе сигнала, согласно встроенному
в модем измерителю поля, по сравнению со штатной антенной "хвостиком" составила более 20db, то есть показания при штатной антенне никогда не опускались ниже отметки -95db по сигналу EvDO.
При подключении антенны Харченко сигнал вырос и теперь находится на отметке -72db и иногда даже до -70db. Базовая станция удалена от места приёма на 10 км.Благодаря своей широкополосности, антенна не нуждается в настройке.

Таким образом, если поставить кабель с малым погонным затуханием на этих частотах, установить антенну на высоте более 15м от земли, можно запросто перекрыть дистанцию до БАЗЫ DCMA в более 20-25 км и получить доступ к интернету, даже в весьма удаленной деревне))))

Pic 1 Антенна готова к установке	Pic 2 Установлена на уровне 2 этажа	Pic 3 Вид на антенну из окна
Pic 4 Модем AXESS-TEL CDMA 1-EvDO	Pic 5 Показания S-metr модема

Под аббревиатурой ДМВ имеются ввиду дециметровые волны, находящиеся в промежутке от 10 сантиметров и до одного метра. Именно в этом диапазоне и вещают некоторые телеканалы, а их улавливает , украшающая крышу каждого дома.

Требования к антеннам

В случае поломки этого устройства или плохого уровня сигнала можно прибегнуть к использованию антенны для ДМВ, сделанной своими руками и собранной из материалов, которые имеются под рукой во многих домах страны.

Устройство для улавливания дециметровых волн может быть внешним и внутренним, различаться особенностями сборки, а также характеристиками. Лучший прием сигнала, безусловно, осуществляет внешний тип.

Такой прибор можно поднять на крышу, хотя устройство для комнатного применения иногда сравнимо со стандартной уличной антенной.

Еще все зависит от непосредственного места жительства пользователя, так как ДМВ распространяются на небольшие расстояния.

Итак, с каждым километром теряется сила сигнала, поэтому самодельная антенна, сделанная своими руками, может помочь только в том случае, если имеется хотя бы теоретическая возможность достижения сигнала от вышки пользователя.

Виды антенн и особенности сборки

Следует учитывать важные моменты при изготовлении данного устройства своими руками. Каждая из разновидностей имеет свои особенности сборки, описанные ниже.

Зигзагообразный тип своими руками

В данном видео, вам расскажут как можно сделать очень просто зигзагообразную антенну, своими руками.

Положительное качество зигзагообразной разновидности– широкое поле для проведения экспериментов с материалом, размерами.

Конструкция допускает возможное внесение в нее своих изменений в достаточно широких пределах, при этом продолжает свою работу, позволяя вносить усовершенствования.

Сборка этого устройства, достаточно проста и не нуждается в особенных навыках. Глядя на устройство в собранном виде, становится понятно, что такая конструкция способна усовершенствоваться созданием дополнительных экранов либо изменением ширины и числа планок.

Рефлектор антенны вполне может быть собран из полосок металла или из металлических трубок. Стойки должны быть обязательно из диэлектрика.

Рефлектор не «лежит» на полотне, он отстоит от него на малом расстоянии благодаря использованию стоек. Расстояние между проводниками решетки должно быть не больше одного сантиметра.

Простой комнатный тип

Пример комнатной самодельной антенны

Удобство комнатной антенны заключается в том, что имеется возможность мгновенной ее подстройки.

Стоит всего лишь переставить ее с места на место, либо повернуть вокруг своей оси, наблюдая за изменением качества сигнала.

Еще, на нее не действует ветер, а также осадки и другие условия окружающей среды.

Комнатная разновидность может изготавливаться несколькими способами. Самая простая изготавливается с применением коаксиального кабеля и материалов сподручных для придания ему нужной формы.

Из отреза 530 мм скручивается разомкнутое кольцо, к которому подсоединяется кабель, ведущий непосредственно к телевизору. Второй отрез в 175 мм загибается в виде петли, которая подключена к концам первого кабеля, между ними должно быть расстояние 20-30 миллиметров.

С использованием фанерной доски с центральным отверстием в ней получившаяся конструкция устанавливается на любую ровную поверхность. Так, получается антенна ДМВ, изготовленная из коаксиального кабеля. Ее нельзя назвать очень мощной, но ее можно легко смастерить, а также разобрать для переделки.

Рамочная антенна своими руками

Она обладает высоким коэффициентом усиления, может использоваться и в комнатном, и в наружном варианте. Ее отличает простота изготовления, доступность материалов, малые размеры, эстетический вид.

Для изготовления берется провод из меди, стали, латуни, алюминия диаметром 3-8 мм и выгибается. В местах соединений провода нужно спаять.

Антенный кабель припаивается, а оплетка кабеля должна соединяться с материалом всего прибора.

Логопериодический тип

Вид логопериодическаой ДМВ антенны

Это широкополосная эфирная антенна, обеспечивающая прием передач многопрограммных телецентров при различных сочетаниях каналов.

Рабочая полоса со стороны нижних частот ограничивается размерами большего вибратора устройства.

А со стороны верхних - размерами меньшего вибратора.

Времени на изготовление данной разновидности для цифрового телевидения потребуется немного, а качество приема высокое.

Она получается очень простой и надежной, а прием цифрового телевидения уверенный.

Размеры элементов, а также вариант подключения кабеля отрабатывались экспериментальным путем.

Прием телевизионных сигналов производится несколько лет.

Конструкция логопериодического вида являет собой двухпроводную симметричную распределительную линия, выполненная из 2-х одинаковых труб, расположенных параллельно.

На каждой из них закреплены 7 полувибраторов.

Каждый последующий полувибратор направляется в противоположную сторону по отношению к предыдущему.

Плоскости, при этом, параллельны, а полувибраторы на разных трубах направляются в противоположные стороны.

Коаксиальный кабель проходит внутри одной из труб, причем концы труб соединены металлической пластиной.

В том месте, где кабель выходит для придания конструкции жесткости, устанавливается диэлектрическая планка.

Оплетка кабеля распаяна при выходе кабеля из трубы, а центральный проводник припаивается к лепестку, который закреплен на заглушенном конце второй трубы.

В настройке не нуждается.

Простая ДМВ антенна своими руками

Пример простой самодельной антенны

Самодельная антенна позволяет вести достаточно уверенный прием сигналов телевещания в дециметровом диапазоне.

Антенна предназначается для внешней установки.

Конструкция представляет собой 2 вложенные “восьмерки”, согнутые из отдельного куска проволоки.

Соединение проволоки для получения формы конструкции, подобной “восьмерке”, производится в месте центрального изгиба.

Соединяются концы проволоки с помощью пайки.

Все соединения конструкции антенны выполняется пайкой, которая обеспечивает хороший электрический контакт, чем снижает шумы устройства.

Для надежности крепления и уверенности электрического контакта концы проволоки перед пайкой следует очищать наждачной бумагой, обезжириваться растворителем на основе ацетона, стягиваться медной проволокой только меньшего диаметра.

Использование паяльника не позволяет выполнить качественную пайку. Взамен использования паяльника, зона пайки нагревается над горелкой газовой плиты с добавлением канифоли. К внутренней “восьмерке” в сгибе припаивается маленький отрезок провода с целью подключения экрана кабеля.

Соединение двух “восьмерок” производится пайкой и тонкой проволокой из меди, внутренняя “восьмерка” при этом смещается внутри внешней. Две восьмерки находятся в одной плоскости.

Далее, на соединенные “восьмерки” необходимо установить две пластмассовые горизонтальные перекладины, которые усиливают конструкцию и выравнивают положение элементов в одной плоскости. Крепление пластин осуществляется при помощи витков полихлорвиниловой изоляционной трубки.

Из 2-х жестяных банок (0,5 л) может получиться вполне достойная замена купленной антенне.

Но здесь имеется и минус: такое устройство работает только в ДМВ диапазоне. Для достижения большего количества каналов понадобятся две литровых банки.

К одной банке припаивается центральная жила – сигнал, к другой – экранированная оплетка. Затем они крепятся при помощи скотча к вешалке (его нижней части).

С обратной стороны нужно вывести антенный штекер. Для получения приличного вида нужно отрегулировать расстояние меж банками. Так можно сделать самую простую самодельную антенну.

Выясним, как сделать данное устройство, с наименьшими потерями и затратами. Основную трубу, как и все остальные детали, следует выбирать из латуни, меди либо алюминия. Их поверхность не должна быть шершавой.

Антенна из стали будет тяжелой, а прием сигнала не качественный. Помимо этого, она будет ржаветь, так как предполагается ее монтирование на улице. Основная трубка должна иметь длину два метра.

На нее винтами диаметром 5 мм осуществляется крепление трубок меньшего диаметра с расстоянием между ними 30 см.

Для сборки потребуется дрель и сверло. Длина последующей трубки короче должна быть на 10 см. Напротив самой большой трубы крепится отражатель в виде конструкции из трех трубок, соединенных параллельно. Затем производится монтирование вибратора на трубу.

Многим непонятно, как сделать улавливатель для дециметровых волн, чтобы она имела эстетический вид, не была громоздкой и принимала все имеющиеся каналы. Выход есть – это антенна с петлевым вибратором. После сборки устройства, припаиваем петлю.

Берется кусок специального провода 60 см, зачищаются концы таким образом, чтобы оплетку соединялась вместе, и приделывается к основной трубке. Центральные провода - к вибратору.

Соединения должны быть хорошо герметизированы для избегания попадания влаги. Вибратор представляет собой петлю, выполненную из того материала, что и всё устройство.

Расстояние меж концами вибратора 10 см, к ним подводятся центральные провода. Затем подсоединяется антенный провод со штекером необходимой длины.

Обычно такой вариант, устанавливается повыше. Лучше использовать деревянный брусок 50х50 мм, длиной 6 метров. На нем нужно закрепить антенну, предварительно распределив провод по всей длине и установить данную конструкцию на крыше дома.

Обозрим истоки: биквадрат считают подвидом рамочных антенн, которые первым делом относятся к роду зигзагообразных. Первым антенну Харченко предложил Харченко К.П. В 1961 году для ловли телепередач. Доподлинно известно: на частоте 14 МГц, поставив биквадрат лугом, ярый энтузиаст сумел достать Америку. Неплохой результат. Полагаем, дело затрагивает рефракцию, плюс дифракция обыгрывает Землю. КВ диапазон, и ниже, используются благодаря способности волн преломляться, огибать препятствия, удается наладить общение на большом расстоянии. Давайте по порядку. Подробно посмотрим, как сделана антенна Харченко своими руками.

Антенна Харченко, «восьмерка», на которую сегодня ловят WiFi, сотовый 3G. При наружном монтаже защищайте изделие пластиковым корпусом.

Связь и антенны Харченко

Позже станет очевидным: устройство оригинальной антенны Харченко, мягко говоря, отличается от обозреваемого сегодня в сети. Не то чтобы любили, как говаривал Маяковский, копаться в доисторическом г…., но основы теории необходимо изучить, дабы избежать ошибок, знать особенности работы конструкции. Собираемся рассказать, как самостоятельно сделать антенну Харченко. Автор монографии избегает дачи указаний по выбору толщины проводов, говорит: снижение диаметра негативно влияет на диапазон. Самодельная антенна Харченко способна покрыть цифровое телевидение спектра 470 - 900 МГц. Характеристики устройства восхитительные, согласование не отличается великой сложностью. Расскажем, как сделать антенну Харченко, избегая углубляться в теорию. Рудокопам рекомендуем поштудировать оригинальное тематическое издание автора.

Длина провода биквадрата частоты 14 МГц составляет примерно 21 метр. Столько кабеля-полевки понадобится, чтобы сделать нехитрое приспособление. Запитывается устройство телевизионным коаксиальным проводом (волновым сопротивлением 75 Ом). Очевидцы уверены: настройка антенне Харченко не требуется. Последнее склонны авторы считать небольшим (гигантского размера) преувеличением. Вдумайтесь! Можете бороздить природный ландшафт, устлав спину двумя мотками провода:

• моток полевки;
• моток коаксиального телевизионного кабеля.

Потом разверните антенну, дальность действия которой просто восхитительна. Поляризация зависит от того, каким боком повернуть восьмерку. Расположим нехотя, как пишется значок циферки в учебниках арифметики – станем принимать телевидение, завалим набок, образуя бесконечность – ловиться начнет радиовещание. Поскольку полевка хорошо гнется, разгибается обратно: не нравится один канал, можем быстро сориентировать антенну на другой. Проблема опостылевшая: лишний провод, который излишен полезным нуждам, придется либо обрезать, либо смотать бухтой, разместить так, чтобы не создавалось помех приему. А сие не такая тривиальная задача, как кажется первому встречному:

• положишь горизонтально – станет ловить телевидение;
• протянешь до земли – станет принимать вертикальную поляризацию промежуточный провод;
• повесишь на сук – ловиться будет вертикальная поляризация.

Проектирование антенны Харченко

Привыкли небось видеть на рисунках одно и то же. Вот как предлагается проектировать антенну Харченко (портал ВашТехник идет в ногу):

1. Необходимо выяснить частоту волны, поляризацию. Антенна Харченко дружна линейной.
2. Медная антенна образована двумя квадратами. Оба стоят на углах, одним соприкасаются. Для горизонтальной поляризации восьмерка стоит стоймя; вертикальной – ложится набок.
3. Сторона квадрата находится формулой: длина волны, деленная на четыре.
4. Можно представить конструкцию, если вообразить овал, стянутый по центру поперек большей стороны. Бока не соприкасаются, хотя находятся близко друг от друга.
5. Кабель питания подводится к точкам сближения сторон. Нужно одно направление диаграммы блокировать - ставится плоский медный экран на удалении 0,175 длины рабочей волны, сажается на оплетку кабеля питания. Рефлектор изготавливают из металлической пластины. В былые времена использовали текстолитовые платы, покрытые медью.

Законченная краткая конструкция антенны Харченко. Детали обрастают проблемами: задачка укрепить излучатель. Для диапазона связи - растяжки проволочные; телевидения - часто используется древесный каркас, унизанный поперечинами (напоминающими крест), в диапазоне СВЧ владельцы модемов подпирают излучатель парой пластиковых стоек, пронизывающих экран. Что думает касательно концепций конструирования Харченко. Покорные рабы портала ВашТехник потрудились достать книжку авторства инженера, текст обрисовывает изобретение, гора интересного написана:

Геометрические размеры указали, перечислим вкупе:

• Высота квадрата, стоящего на угле, - 0,28 максимальной длины волны, по среднему контуру из трех.
• Расстояние между крайними рамками поперек направления проволоки – 0,033 максимальной длины волны.
• Длина согласующей линии с волновым сопротивлением 100 Ом – 0,052 или 0,139 максимальной длины волны.

Что еще хотелось бы заметить по оригинальной конструкции… Чтобы не нарушать поле антенны Харченко, питающий кабель приходит снизу, вьется вдоль одного бока рамки, заходит в центр. Не идет жила по мачте! Современные конструкции подразумевают наличие экрана. Поэтому провод приходит откуда-то сзади, пробивает медный экран, подсоединяется в нужном месте к восьмерке. Вовсе необязательно, кстати, чтобы антенна состояла из квадратов. Характеристики устройства не сильно зависят от угла при вершине. Высота восьмерки (стоящей стоймя) выдерживаться должна. Поэтому, если угол меняется с 90 на 120 градусов, удлиняются стороны. Пропорционально. Можно посчитать конкретные значения.

Теперь читатели знают, как изготовлена антенна Харченко своими руками. И вот еще что. Доводилось видеть, бороздя сеть, конструкции, где излучатель изгибался вокруг экрана. Таким образом якобы расширяется основной лепесток диаграммы направленности. На практике в таком случае проще использовать патч. Вот площадки как раз можно направить в разные стороны.

Что изменилось в эфире?

Требования к антеннам

О вибраторных антеннах

О спутниковом приеме

О параметрах антенн

О тонкостях изготовления

Виды антенн

О «полячках» и усилителях

С чего начать?

Когда-то хорошая телевизионная антенна была дефицитом, покупные качеством и долговечностью, мягко говоря, не отличались. Сделать антенну для «ящика» или «гроба» (старого лампового телевизора) своими руками считалось показателем мастерства. Интерес к самодельным антеннам не угасает и в наши дни. Ничего странного тут нет: условия приема ТВ кардинально изменились, а производители, полагая, что в теории антенн ничего существенно нового нет и не будет, чаще всего приспосабливают к давно известным конструкциям электронику, не задумываясь над тем, что главное для любой антенны – ее взаимодействие с сигналом в эфире.

Что изменилось в эфире?

Во-первых, почти весь объем ТВ-вещания в настоящее время осуществляется в диапазоне ДМВ . Прежде всего из экономических соображений, в нем намного упрощается и удешевляется антенно-фидерное хозяйство передающих станций, и, что еще более важно – потребность в его регулярном обслуживании высококвалифицированными специалистами, занятыми тяжелым, вредным и опасным трудом.

Второе – ТВ-передатчики теперь покрывают своим сигналом практически все более-менее населенные места , а развитая сеть связи обеспечивает подачу программ в самые глухие углы. Там вещание в обитаемой зоне обеспечивают маломощные необслуживаемые передатчики.

Третье, изменились условия распространения радиоволн в городах . На ДМВ промышленные помехи просачиваются слабо, но железобетонные многоэтажки для них – хорошие зеркала, многократно переотражающие сигнал вплоть до его полного затухания в зоне, казалось бы, уверенного приема.

Четвертое – ТВ-программ в эфире сейчас очень много, десятки и сотни . Насколько это множество разнообразно и содержательно – другой вопрос, но рассчитывать на прием 1-2-3 каналов ныне бессмысленно.

Наконец, получило развитие цифровое вещание . СигналDVB T2 – штука особенная. Там, где он еще хоть чуть-чуть, на 1,5-2 дБ, превышает шумы, прием отличный, как ни в чем ни бывало. А чуть дальше или в стороне – нет, как отрезало. К помехам «цифра» почти не чувствительна, но при рассогласовании с кабелем или фазовых искажениях в любом месте тракта, от камеры до тюнера, картинка может рассыпаться в квадратики и при сильном чистом сигнале.

Требования к антеннам

В соответствии с новыми условиями приема, изменились и основные требования к ТВ-антеннам:

• Такие ее параметры, как коэффициент направленного действия (КНД) и коэффициент защитного действия (КЗД) ныне определяющего значения не имеют: современный эфир очень грязный, и по малюсенькому боковому лепестку диаграммы направленности (ДН), хоть какая-то помеха, да пролезет, и бороться с ней нужно уже средствами электроники.
• Взамен особое значение приобретает собственный коэффициент усиления антенны (КУ). Антенна, хорошо «облавливающая» эфир, а не смотрящая на него сквозь маленькую дырочку, даст запас мощности принятого сигнала, позволяющий электронике очистить его от шумов и помех.
• Современная телевизионная антенна, за редчайшими исключениями, должна быть диапазонной, т.е. ее электрические параметры должны сохраняться естественным образом, на уровне теории, а не втискиваться в приемлемые рамки путем инженерных ухищрений.
• ТВ-антенна должна согласовываться в кабелем во всем своем рабочем диапазоне частот без дополнительных устройств согласования и симметрирования (УСС).
• Амплитудно-частотная характеристика антенны (АЧХ) должна быть возможно более гладкой. Резким выбросам и провалам непременно сопутствуют фазовые искажения.

Последние 3 пункта обусловлены требованиями приема цифровых сигналов. Настроенные, т.е. работающие теоретически на одной частоте, антенны можно «растянуть» по частоте, напр. антенны типа «волновой канал» на ДМВ с приемлемым отношением сигнал/шум захватывают 21-40 каналы. Но их согласование с фидером требует применения УСС, которые либо сильно поглощают сигнал (ферритовые), либо портят фазовую характеристику на краях диапазона (настроенные). И «цифру» такая антенна, отлично работающая на «аналоге», будет принимать плохо.

В связи с этим, из всего великого антенного многообразия, в данной статье будут рассмотрены антенны для телевизора, доступные для самостоятельного изготовления , следующих типов:

Частотнонезависимая (всеволновая) – не отличается высокими параметрами, но очень проста и дешева, ее можно сделать буквально за час. За городом, где эфир почище, она вполне сможет принимать цифру или достаточно мощный аналог не небольшом удалении от телецентра.

Диапазонная логопериодическая. Ее, образно выражаясь, можно уподобить рыболовецкому тралу, уже при облавливании сортирующему добычу. Она тоже довольно проста, идеально согласуется с фидером во всем своем диапазоне, абсолютно не меняет в нем параметры. Техпараметры – средние, поэтому более подойдет для дачи, а в городе в качестве комнатной.

Несколько модификаций зигзагообразной антенны , или Z-антенны. В диапазоне МВ это весьма солидная конструкция, требующая немалого умения и времени. Но на ДМВ она вследствие принципа геометрического подобия (см. далее), настолько упрощается и съеживается, что вполне может быть использована как высокоэффективная комнатная антенна при почти любых условиях приема.

Примечание: Z-антенна, если использовать предыдущую аналогию – частый бредень, сгребающий все, что есть в воде. По мере замусоривания эфира она было вышла из употребления, но с развитием цифрового ТВ вновь оказалась на коне – во всем своем диапазоне она так же отлично согласована и держит параметры, как «логопедка».

Точное согласование и симметрирование почти всех описанных далее антенн достигается благодаря прокладке кабеля через т.наз. точку нулевого потенциала. К ней предъявляются особые требования, о которых подробнее будет сказано далее.

О вибраторных антеннах

В полосе частот одного аналогового канала можно передать до нескольких десятков цифровых. И, как уже сказано, цифра работает при ничтожном отношении сигнал/шум. Поэтому в очень удаленных от телецентра, куда сигнал одного-двух каналов еле добивает, местах, для приема цифрового ТВ может найти применение и старый добрый волновой канал (АВК, антенна волновой канал), из класса вибраторных антенн, так что в конце уделим несколько строк и ей.

О спутниковом приеме

Делать самому спутниковую антенну нет никакого смысла. Головку и тюнер все равно нужно покупать, а за внешней простотой зеркала кроется параболическая поверхность косого падения, которую с нужной точностью может выполнить далеко не всякое промышленное предприятие . Единственное, что под силу самодельщикам - настроить спутниковую антенну, об этом читайте тут.

О параметрах антенн

Точное определение упомянутых выше параметров антенн требует знания высшей математики и электродинамики, но понимать их значение, приступая к изготовлению антенны, нужно. Поэтому дадим несколько грубые, но все же поясняющие смысл определения (см. рис. справа):

К определению параметров антенн

• КУ – отношение принятой антенной на основной (главный) лепесток ее ДН мощности сигнала, к его же мощности, принятой в том же месте и на той же частоте ненаправленной, с круговой, ДН, антенной.
• КНД – отношение телесного угла всей сферы к телесному углу раскрыва главного лепестка ДН, в предположении, что его сечение – круг. Если главный лепесток имеет разные размеры в разных плоскостях, сравнивать нужно площадь сферы и площадь сечения ею главного лепестка.
• КЗД – отношение принятой на главный лепесток мощности сигнала к сумме мощностей помех на той же частоте, принятой всеми побочными (задним и боковыми) лепестками.

Примечания:

Если антенна диапазонная, мощности считаются на частоте полезного сигнала.

Поскольку совершенно ненаправленных антенн не бывает, за такую принимают полуволновой линейный диполь, ориентированный по направлению электрического вектора поля (по его поляризации). Его КУ считается равным 1. ТВ программы передаются с горизонтальной поляризацией.

Следует помнить, что КУ и КНД не обязательно взаимосвязаны. Есть антенны (напр. «шпионская» – однопроводная антенна бегущей волны, АБВ) с высокой направленностью, но единичным или меньшим усилением. Такие смотрят вдаль как бы сквозь диоптрический прицел. С другой стороны, существуют антенны, напр. Z-антенна, у которых невысокая направленность сочетается со значительным усилением.

О тонкостях изготовления

Все элементы антенн, по которым протекают токи полезного сигнала (конкретно – в описаниях отдельных антенн), должны соединяться между собой пайкой или сваркой. В любом сборном узле на открытом воздухе электрический контакт скоро нарушится, и параметры антенны резко ухудшатся, вплоть до полной ее негодности.

Особенно это касается точек нулевого потенциала. В них, как говорят специалисты, наблюдается узел напряжения и пучность тока, т.е. его наибольшее значение. Ток при нулевом напряжении? Ничего удивительного. Электродинамика ушла от закона Ома на постоянном токе так же далеко, как Т-50 от воздушного змея.

Места с точками нулевого потенциала для цифровых антенн лучше всего выполнять гнутыми из цельного металла. Небольшой «ползучий» ток на сварке при приеме аналога на картинке, скорее всего, не скажется. Но, если принимается цифра на границе шумов, то тюнер из-за «ползучки» может не увидеть сигнала. Который при чистом токе в пучности дал бы стабильный прием.

О пайке кабеля

Оплетка (да и центральная жила нередко) современных коаксиальных кабелей делаются не из меди, а из стойких к коррозии и недорогих сплавов. Паяются они плохо и, если долго греть, можно пережечь кабель. Поэтому паять кабели нужно 40-Вт паяльником, легкоплавким припоем и с флюс-пастой вместо канифоли или спиртоканифоли. Пасты жалеть не нужно, припой сразу же растекается по жилкам оплетки только под слоем кипящего флюса.

Частотнонезависимая антенна с горизонтальной поляризацией

Виды антенн
Всеволновая

Всеволновая (точнее, частотнонезависимая, ЧНА) антенна показана на рис. Она – две треугольных металлических пластинки, две деревянных рейки, да много медных эмалированных проволок. Диаметр проволоки значения не имеет, а расстояние между концами проволок на рейках – 20-30 мм. Зазор между пластинами, к которым припаяны другие концы проволок – 10 мм.

Примечание: вместо двух металлических пластин лучше взять квадрат из одностороннего фольгированного стеклотекстолита в вырезанными по меди треугольниками.

Ширина антенны равна ее высоте, угол раскрыва полотен – 90 градусов. Схема прокладки кабеля показана там же на рис. Точка, отмеченная желтым – точка квази-нулевого потенциала. Припаивать в ней оплетку кабеля к полотну не нужно, достаточно туго подвязать, для согласования хватит емкости между оплеткой и полотном.

ЧНА, растянутая в окне шириной 1,5 м, принимает все метровые и ДЦМ каналы почти со всех направлений, кроме провала около 15 градусов в плоскости полотна. В этом ее преимущество в местах, где возможен прием сигналов от разных телецентров, не нужно вращать. Недостатки – единичный КУ и нулевой КЗД, поэтому в зоне действия помех и вне зоны уверенного приема ЧНА не годится.

Примечание : есть и другие типы ЧНА, напр. в виде двухвитковой логарифимической спирали. Она компактнее ЧНА из треугольных полотен в том же диапазоне частот, поэтому иногда используется в технике. Но в быту это преимуществ не дает, сделать спиральную ЧНА сложнее, с коаксиальным кабелем согласовать труднее, поэтому не рассматриваем.

На основе ЧНА был создан очень популярный когда-то веерный вибратор (рога, рогулька, рогатка), см. рис. Его КНД и КЗД что-то около 1,4 при довольно гладкой АЧХ и линейной ФЧХ, так что для цифры он подошел бы и сейчас. Но – работает только на МВ (1-12 каналы), а цифровое вещание идет на ДМВ. Впрочем, на селе, при подъеме на 10-12 м, может сгодиться для приема аналога. Мачта 2 может быть из любого материала, но крепежные планки 1 – из хорошего ненамокающего диэлектрика: стеклотекстолита или фторопласта толщиной не менее 10 мм.

Веерный вибратор для приема МВ ТВ

Пивная всеволновка

Антенны из пивных банок

Всеволновая антенна из пивных банок явно не плод похмельных галлюцинаций спившегося радиолюбителя. Это действительно очень хорошая антенна на все случаи приема, нужно только сделать ее правильно. Причем исключительно простая.

В основе ее конструкции следующее явление: если увеличивать диаметр плеч обычного линейного вибратора, то рабочая полоса его частот расширяется, а прочие параметры остаются неизменными. В дальней радиосвязи с 20-х годов используется т.наз. диполь Надененко, основанный на этом принципе. А пивные банки по размерам как раз подходят в качестве плеч вибратора на ДМВ. В сущности, ЧНА и есть диполь, плечи которого неограниченно расширяются до бесконечности.

Простейший пивной вибратор из двух банок годится для комнатного приема аналога в городе даже без согласования с кабелем, если его длина не более 2 м, слева на рис. А если собрать из пивных диполей вертикальную синфазную решетку с шагом в полволны (справа на рис.), согласовать ее и отсимметрировать с помощью усилителя от польской антенны (о нем речь еще пойдет), то благодаря сжатию главного лепестка ДН по вертикали такая антенна даст и хороший КУ.

Усиление «пивнухи» можно еще увеличить, добавив заодно КЗД, если сзади нее поместить экран из сетки на расстоянии, равном половине шага решетки. Монтируется пивная решетка на мачте из диэлектрика; механические связи экрана с мачтой – тоже диэлектрические. Остальное ясно из след. рис.

Синфазная решетка из пивных диполей

Примечание: оптимальное количество этажей решетки – 3-4. При 2-х выигрыш в усилении будет небольшим, а большее трудно согласовать с кабелем.

Видео: антенна из пивных банок в программе «Дешево и сердито»

«Логопедка»

Логопериодическая антенна (ЛПА) представляет собой собирающую линию, к которой попеременно подключаются половинки линейных диполей (т.е. куски проводника длиной в четверть рабочей волны), длина и расстояние между которыми меняются в геометрической прогрессии с показателем меньше 1, в центре на рис. Линия может быть как настроенной (с КЗ на противоположном от места подключения кабеля конце), так и свободной. ЛПА на свободной (ненастроенной) линии для приема цифры предпочтительнее: она выходит длиннее, но ее АЧХ и ФЧХ гладкие, а согласование с кабелем не зависит от частоты, поэтому на ней мы и остановимся.

Конструкция логопериодической антенны

ЛПА может быть изготовлена на любой, до 1-2 ГГц, наперед заданный диапазон частот. При изменении рабочей частоты ее активная область из 1-5 диполей смещается вперед-назад по полотну. Поэтому, чем ближе показатель прогрессии к 1, и соответственно меньше угол раскрыва антенны, тем большее усиление она даст, но при этом возрастает ее длина. На ДМВ от наружной ЛПА можно добиться 26 дБ, а от комнатной – 12 дБ.

ЛПА, можно сказать, по совокупности качеств идеальная цифровая антенна , поэтому остановимся на ее расчете несколько подробнее. Основное, что нужно знать, что увеличение показателя прогрессии (тау на рис.) дает прирост усиления, а уменьшение угла раскрыва ЛПА (альфа) увеличивает направленность. Экран для ЛПА не нужен, он на ее параметры почти не влияет.

Расчет цифровой ЛПА имеет особенности:

Начинают его, ради запаса по частоте, со второго по длине вибратора.

Затем, взяв обратную величину от показателя прогрессии, рассчитывают самый длинный диполь.

После самого короткого, исходя из заданного диапазона частот, диполя, добавляют еще один.

Поясним на примере. Допустим, наши цифровые программы лежат в диапазоне 21-31 ТВК, т.е. в 470-558 МГц по частоте; длины волн соответственно – 638-537 мм. Также допустим, что нам нужно принимать слабый зашумленный сигнал вдали от станции, поэтому берем максимальный (0,9) показатель прогрессии и минимальный (30 градусов) угол раскрыва. Для расчета понадобится половина угла раскрыва, т.е. 15 градусов в нашем случае. Раскрыв можно еще уменьшить, но длина антенны непомерно, по котангенсу, возрастет.

Считаем В2 на рис: 638/2 = 319 мм, а плечи диполя будут по 160 мм, до 1 мм можно округлять. Расчет нужно будет вести, пока не получится Bn = 537/2 = 269 мм, и затем просчитать еще один диполь.

Теперь считаем А2 как В2/tg15 = 319/0,26795 = 1190 мм. Затем, через показатель прогрессии, А1 и В1: А1 = А2/0,9 = 1322 мм; В1 = 319/0,9 = 354,5 = 355 мм. Далее последовательно, начиная с В2 и А2, умножаем на показатель, пока не дойдем до 269 мм:

• В3 = В2*0,9 = 287 мм; А3 = А2*0,9 = 1071 мм.
• В4 = 258 мм; А4 = 964 мм.

Стоп, у нас уже меньше 269 мм. Проверяем, уложимся ли по усилению, хотя и так ясно, что нет: чтобы получить 12 дБ и более, расстояния между диполями не должны превышать 0,1-0,12 длины волны. В данном случае имеем для В1 А1-А2 = 1322 – 1190 = 132 мм, а это 132/638 = 0,21 длины волны В1. Нужно «подтянуть» показатель к 1, до 0,93-0,97, вот и пробуем разные, пока первая разница А1-А2 не сократится вдвое и более. Для максимума в 26 дБ нужно расстояние между диполями в 0,03-0,05 длины волны, но не менее 2-х диаметров диполя, 3-10 мм на ДМВ.

Примечание: остаток линии за самым коротким диполем, обрезаем, он нужен только для расчета. Поэтому реальная длина готовой антенны получится всего около 400 мм. Если наша ЛПА наружная, это очень хорошо: можно уменьшить раскрыв, получив большую направленность и защиту от помех.

Видео: антенна для цифрового ТВ DVB T2

О линии и мачте

Диаметр трубок линии ЛПА на ДМВ – 8-15 мм; расстояние между их осями – 3-4 диаметра. Учтем еще, что тонкие кабели-«шнурки» дают на ДМВ такое затухание на метр, что все антенно-усилительные ухищрения сойдут на нет. Коаксиал для наружной антенны нужно брать хороший, диаметром по оболочке от 6-8 мм. Т.е., трубки для линии должны быть тонкостенными цельнотянутыми. Подвязывать кабель к линии снаружи нельзя, качество ЛПА резко упадет.

Крепить наружную ЛПА к мачте нужно, разумеется, за центр тяжести, иначе малая парусность ЛПА превратится в огромную и трясущуюся. Но соединять металлическую мачту прямо с линией тоже нельзя: нужно предусмотреть диэлектрическую вставку не менее 1,5 м длиной. Качество диэлектрика большой роли тут не играет, пойдет проолифленное и покрашенное дерево.

Об антенне «Дельта»

Если ДМВ ЛПА согласуется с кабелем усилителем (см. далее, о польских антеннах), то к линии можно пристроить плечи метрового диполя, линейные или веерные, как у «рогатки». Тогда получим универсальную МВ-ДМВ антенну отличного качества. Такое решение использовано в популярной антенне «Дельта», см. рис.

Антенна «Дельта»

Зигзаг в эфире

Z-антенна с рефлектором дает усиление и КЗД такие же, как ЛПА, но главный лепесток ее ДН более чем вдвое шире по горизонтали. Это может быть важно на селе, когда есть прием ТВ с разных направлений. А дециметровая Z-антенна имеет небольшие в плане размеры, что существенно для комнатного приема. Но ее рабочий диапазон теоретически не безграничен, перекрытие по частоте при сохранении приемлемых для цифры параметров – до 2,7.

Z-антенна МВ

Конструкция Z-антенны МВ показана на рис; красным выделен путь прокладки кабеля. Там же слева внизу – более компактный кольцевой вариант, в просторечии – «паук». По нему хорошо видно, что Z-антенна родилась как комбинация ЧНА с диапазонным вибратором; есть в ней кое-что и от ромбической антенны , которая в тему не вписывается. Да, кольцо «паука» не обязательно должно быть деревянным, это может быть обруч из металла. «Паук» принимает 1-12 МВ каналы; ДН без рефлектора – почти круговая.

Классический же зигзаг работает или на 1-5, или на 6-12 каналах, но для его изготовления нужны только деревянные рейки, медный эмалированный провод c d = 0,6-1,2 мм да несколько обрезков фольгированного стеклотекстолита, поэтому даем размеры, через дробь для 1-5/6-12 каналов: А = 3400/950 мм, Б, С = 1700/450 мм, b = 100/28 мм, В = 300/100 мм. В точке Е – нулевой потенциал, здесь нужно оплетку спаять с металлизированной опорной пластиной. Размеры рефлектора, тоже 1-5/6-12: А = 620/175 мм, Б = 300/130 мм, Г = 3200/900 мм.

Диапазонная Z-антенна с рефлектором дает усиление в 12 дБ, настроенная на один канал – 26 дБ. Чтобы на основе диапазонного зигзага построить одноканальный, нужно взять сторону квадрата полотна по середине ее ширины в четверть длины волны и пересчитать пропорционально все прочие размеры.

Народный зигзаг

Как видим, Z-антенна МВ – довольно сложное сооружение. Но ее принцип показывает себя во всем блеске на ДМВ. Z-антенну ДМВ с емкостными вставками, сочетающая в себе достоинства «классики» и «паука», сделать настолько просто, что она еще в СССР заслужила звание народной, см. рис.

Народная ДМВ антенна

Материал – медная трубка или алюминиевый лист толщиной от 6 мм. Боковые квадратики цельные из металла или затянутые сеткой, или закрытые жестянкой. В двух последних случаях их нужно пропаять по контуру. Коаксиал резко гнуть нельзя, поэтому ведем его так, чтобы он дошел до бокового угла, а затем не выходил за пределы емкостной вставки (бокового квадратика). В т. А (точка нулевого потенциала) оплетку кабеля электрически соединяем с полотном.

Примечание: алюминий не паяется обычными припоями и флюсами, поэтому алюминиевая «народная» годится для наружной установки только после герметизации электрических соединений силиконом, в ней ведь все на винтах.

Видео: пример двойной треугольной антенны

Волновой канал

Антенна волновой канал

Антенна волновой канал (АВК), или антенна Удо-Яги из доступных для самостоятельного изготовления способна дать наибольшие КУ, КНД и КЗД. Но принимать цифру на ДМВ она может только на 1 или 2-3 соседних каналах, т.к. относится к классу остро настроенных антенн. Ее параметры за пределами частоты настройки резко ухудшаются. АВК рекомендуется применять с очень плохих условиях приема, причем для каждого ТВК делать отдельную. К счастью, это не очень сложно – АВК проста и дешева.

В основе работы АВК – «сгребание» электромагнитного поля (ЭМП) сигнала к активному вибратору. Внешне небольшая, легкая, с минимальной парусностью, АВК может иметь эффективную апертуру в десятки длин волн рабочей частоты. Укороченные и поэтому имеющие емкостный импеданс (полное сопротивление) директоры (направители) направляют ЭМП к активному вибратору, а рефлектор (отражатель), удлиненный, с индуктивным импедансом, отбрасывает к нему то, что проскочило мимо. Рефлектор в АВК нужен всего 1, но директоров может быть от 1 до 20 и более. Чем их больше, тем выше усиление АВК, но уже полоса ее частот.

От взаимодействия с рефлектором и директорами волновое сопротивление активного (с которого снимается сигнал) вибратора падает тем больше, чем ближе к максимуму усиления настроена антенна, и согласование с кабелем теряется. Поэтому активный диполь АВК делают петлевым, его исходное волновое сопротивление не 73 Ом, как у линейного, а 300 Ом. Ценой его снижения до 75 Ом АВК с тремя директорами (пятиэлементную, см. рис. справа) удается настроить почти что на максимум усиления в 26 дБ. Характерная для АВК ДН в горизонтальной плоскости приведена на рис. в начале статьи.

Элементы АВК соединяются со стрелой в точках нулевого потенциала, поэтому мачта и стрела могут быть любыми. Очень хорошо подходят пропиленовые трубы.

Расчет и настройка АВК под аналог и цифру несколько различны. Под аналог волновой канал нужно рассчитывать на несущую частоту изображения Fи, а под цифру – на середину спектра ТВК Fс. Почему так – здесь объяснять, к сожалению, нет места. Для 21-го ТВК Fи = 471,25 МГц; Fс = 474 МГц. ДМВ ТВК расположены вплотную друг к другу через 8 МГц, поэтому их настроечные частоты для АВК рассчитываются просто: Fn = Fи/Fс(21 ТВК) + 8(N – 21), где N – номер нужного канала. Напр. для 39 ТВК Fи = 615,25 МГц, а Fс = 610 МГц.

Чтобы не записывать множество цифр, удобно размеры АВК выражать в долях длины рабочей волны (она считается как Л = 300/F, МГц). Длину волны принято обозначать малой греческой буквой лямбда, но, поскольку в интернете греческого алфавита по умолчанию нет, мы условно обозначим ее большой русской Л.

Размеры оптимизированной под цифру АВК, по рис., таковы:

U-петля: УСС для АВК

• Р = 0,52Л.
• В = 0,49Л.
• Д1 = 0,46Л.
• Д2 = 0,44Л.
• Д3 = 0,43л.
• a = 0,18Л.
• b = 0,12Л.
• c = d = 0,1Л.

Если не нужно большого усиления, но важнее уменьшение габаритов АВК, то Д2 и Д3 можно убрать. Все вибраторы выполняются из трубки или прутка диаметром 30-40 мм для 1-5 ТВК, 16-20 мм для 6-12 ТВК и 10-12 мм на ДМВ.

АВК требует точного согласования с кабелем. Именно небрежным выполнением устройства согласования и симметрирования (УСС) объясняется большинство неудач любителей. Самое простое УСС для АВК – U-петля из того же коаксиального кабеля. Ее конструкция ясна из рис. справа. Расстояние между сигнальными клеммами 1-1 140 мм для 1-5 ТВК, 90 мм для 6-12 ТВК и 60 мм на ДМВ.

Теоретически длина колена l должна быть в половину длины рабочей волны, так и значится в большинстве публикаций в интернете. Но ЭМП в U-петле сосредоточено внутри заполненного изоляцией кабеля, поэтому нужно обязательно (для цифры – особенно обязательно) учитывать его коэффициент укорочения. Для 75-омных коаксиалов он колеблется в пределах 1,41-1,51, т.е. l нужно брать от 0,355 до 0,330 длины волны, и брать точно, чтобы АВК была АВК, а не набором железок. Точное значение коэффициента укорочения всегда есть в сертификате на кабель.

В последнее время отечественная промышленность начала выпускать перенастраиваемые АВК для цифры, см. рис. Идея, надо сказать, отличная: передвигая элементы по стреле, можно точно настроить антенну под местные условия приема. Лучше, конечно, чтобы это делал специалист – поэлементная настройка АВК взаимозависима, и дилетант непременно запутается.

АВК для цифрового ТВ

О «полячках» и усилителях

У многих пользователей польские антенны, ранее прилично принимавшие аналог, цифру брать отказываются – рвется, а то и вовсе пропадает. Причина, прошу прощения, похабно-коммерческий подход к электродинамике. Стыдно порой бывает за коллег, сляпавших такое «чудо»: АЧХ и ФЧХ похожи то ли на ежа-псориазника, то ли лошадиный гребень с выломанными зубьями.

Единственно, что хорошо в «полячках» – их усилители для антенны. Собственно, они и не дают сим изделиям бесславно помереть. Усилители «поячек», во-первых, широкополосные малошумящие. И, что еще важнее – с высокоомным входом. Это позволяет при той же напряженности ЭМП сигнала в эфире подать на вход тюнера в несколько раз большую его мощность, что дает возможность электронике «выдрать» цифру из совсем уж безобразных шумов. Кроме того, вследствие большого входного сопротивления польский усилитель – идеальное УСС для любых антенн: что ни цепляй ко входу, на выходе – точно 75 Ом без отраженки и ползучки.

Однако при очень плохом сигнале , вне зоны уверенного приема, польский усилитель уже не тянет. Питание на него подается по кабелю, и развязка по питанию отнимает 2-3 дБ отношения сигнал/шум, которых может как раз и не хватить, чтобы цифра пошла в самой глубинке. Тут нужен хороший усилитель ТВ сигнала с раздельным питанием. Располагаться он будет, скорее всего, возле тюнера, а УСС для антенны, если оно требуется, придется делать отдельно.

Усилитель ТВ сигнала ДМВ

Схема такого усилителя, показавшая почти 100% повторяемость даже при выполнении начинающими радиолюбителями, приведена на рис. Регулировка усиления – потенциометром Р1. Дроссели развязки L3 и L4 – стандартные покупные. Катушки L1 и L2 выполняются по размерам на монтажной схеме справа. Они входят в состав полосовых фильтров сигнала, поэтому небольшие отклонения их индуктивности не критичны.

Однако топологию (конфигурацию) монтажа нужно соблюдать точно! И точно также обязателен металлический экран (metal shield), отделяющий выходные цепи от прочей схемы.

С чего начать?

Мы надеемся, что и опытные мастера найдут в этой статье некоторое количество полезных им сведений. А новичкам, еще не чувствующим эфир, начинать лучше всего с пивной антенны. Автор статьи, отнюдь и отнюдь не дилетант в данной области, в свое время был немало удивлен: простейшая «пивнушка» с ферритовым согласованием, как оказалось, и МВ берет не хуже испытанной «рогатки». А что стоит сделать ту и другую – см. текст.

Сегодня мы хотим тебе предложить конструкцию простой, недорогой и надежной антенны, которую можно собрать практически из подножного хлама!

Частоты работы Wi-Fi и WiMAX абсолютно идентичны и равняются 2.4-2.7 ГГц. Отличие кроется в кодировке сигнала и мощности передатчика, но для нашей антенны это совершенно неважно. Чтобы изготовить антенну, нам требуется знать длину волны. По формуле из курса физики ее довольно просто рассчитать. Достаточно разделить скорость света в вакууме на частоту волны. Не будем утруждать тебя долгими вычислениями. Скажем лишь, что ее длина составляет приблизительно 124 мм при 2.4 ГГц (начало рабочей частоты) и 111 мм в конце диапазона на частоте 2.7 ГГц. Чтобы создать антенну, работающую одинаково на всем диапазоне частот, мы сделаем сторону квадрата равной 30.5 мм, что составляет четвертьволновой диапазон.

Немного теории

Антенна состоит как бы из двух частей: рефлектора и резонатора. Резонатор - это сам двойной квадрат со стороной в четверть длины волны, а рефлектор - это металлическая часть, к которой все крепится. Естественно, что среди радиолюбителей этот простой и доступный вариант антенны используется уже не первый год, а сама эта система придумана очень давно. Данная антенна способна дать усиление от +6 до +10 дБ. Некоторые источники также сообщают, что если ее использовать вместе с параболическим зеркалом (обычной спутниковой тарелкой), то можно добиться усиления до +20 Дб. Для WiMAX это означает халявный Интернет на даче.

Изготовление

Начнем с резонатора. Для него тебе потребуется медная проволока диаметром 1.5-3 мм. Ее ты можешь достать где угодно, ибо в наше время это совсем не дефицит. Кроме нее тебе могут пригодиться молоток, пассатижи, паяльник, припой, линейка, канифоль или паяльный флюс, желательно ЛТИ-120, и руки, растущие из нужных мест. Надеемся, ты достаточно хорошо усвоил школьный курс геометрии и знаешь, как должен выглядеть квадрат. Сначала мы берем кусок проволоки длиной 244 мм и размечаем его через каждые 30.5 мм. Затем ты должен взять плоскогубцы и изгибать проволоку под углом в 90 градусов на каждой засечке. Следи, чтобы отклонения в разные стороны были минимальны и проволока не перегибалась никуда в другую сторону. Для простоты смотри чертеж.

Как только у тебя получился один квадрат, сделай второй, максимально на него похожий, с другого конца. Угол между сторонами квадратов должен составлять 90 градусов. У тебя должен получиться замкнутый контур. Концы проволоки можно спаять вместе. Далее откладываем в стону резонатор и принимаемся за рефлектор. Его можно изготовить вообще из чего угодно: из стенки корпуса от компа, старой завалявшейся железки, автомобильного номера…

Однако мы рекомендуем использовать для этого плату из фольгированного текстолита. Во-первых, там используется медь, сопротивление которой ниже, чем у железа, а во-вторых, текстолит способен выдерживать практически любые погодные условия, что позволяет вывешивать антенну прямо на улице. Для данной антенны желательно использовать одностороннюю плату 120х100 мм, однако, как показывает практика, 100х100 мм тоже вполне подходит. Тут нам понадобится еще и дрель. Также тебе потребуется высокочастотный разъем N типа в сборе. Ты должен измерить диаметр выбранного тобой разъема и просверлить по центру платы дырку для его вывода. Разъем вставляется с пустой стороны, а его выход - с фольгированой. После просверли еще дырочки маленьким сверлом по креплениям разъема и привинти его к плате. Подобные винтики несложно найти в любом хозяйственном магазине. К внутренней части разъема и к самой плате мы припаиваем по два куска той же проволоки так, чтобы расстояние от рефлектора до конца любой из них составляло 2.5 см. Далее ты должен взять резонатор и припаять его к этим ножкам. Постарайся сделать так, чтобы рефлектор и резонатор были параллельны друг другу. Изготовление антенны закончено, и мы приступаем к подключению и настройке

Подключение и настройка

Само собой, тебе потребуется как-то подключить готовый девайс к модему. Учти, все, что ты делаешь с гарантийным оборудованием, ты делаешь на свой страх и риск! Редакция не несет за это никакой ответственности.

Для начала сними верхнюю крышку модема. Делать это надо аккуратно, желательно тонкой отверткой или скальпелем. Начиная с одного конца, около разъема USB, затем, медленно поддевая крышечку, продвигайся дальше, пока она не откроется с одной стороны.Потом повтори ту же процедуру, но с другого конца. Сняв крышку, ты увидишь два маленьких разъема, заклеенных защитной бумажкой. Сними и ее! Если положить модем портом USB вниз, то нам нужен левый разъем. К правому даже не прикасайся! Теперь у тебя два пути: или покупать фирменный пикдейл (переходник), или сделать свой. Мы выбрали второй вариант, взяв антенный переходник от маленького горелого ТВ-тюнера и немного его модифицировав удалением внутреннего пластикового кольца. Но если у тебя подобной вещи нет, то лучше купи фирменный.. После тебе нужно подключить его к проводу. Провод следует использовать RG-6U, как наиболее подходящий по волновому сопротивлению. Чем меньше будет длина самого провода, тем меньше будут потери сигнала. В данном случае мы надели на один из концов провода обычный телевизионный штекер, идеально подходящий к нашему самодельному пикдейлу. На второй была водружена прикручиваемая часть высокочастотного разъема для подключения к антенне. После этого все соединяем вместе. У фирменного пикдейла есть специальное крепление к модему, мы же использовали скрепку и две канцелярские резинки. Несмотря на то, что выглядит конструкция достаточно хлипкой, она держится у нас в редакции вот уже четыре месяца.

Далее следует подвесить антенну на улице. Мы использовали мачту от активной телевизионной антенны и ее крепление. После этого надо подвести кабель к модему и собрать все воедино. Далее мы вылезаем на карниз (будь осторожен, не свались вниз!) и настраиваем антенну на точку доступа. Делается это просто: ты крутишь антенну потихонечку во все стороны и следишь за уровнем сигнала. Найдя точку, где сигнал будет максимальным, ты закрепляешь антенну как можно сильнее и забываешь про ее существование. Нам удалось добиться сигнала в 15 дБ там, где модем без антенны ловил 3-4, иногда 5 дБ. Практика показала, что у радиолюбителей такая антенна добивала на 2.5км.

Результаты

Нам удалось достичь хорошего сигнала в месте, где по карте WiMAX провайдера приема быть не должно вообще. Методом проб и ошибок нами была сделана антенна, по своим характеристикам не уступающая фирменным, имеющимся в продаже. К тому же она очень универсальна и подходит как для Wi-Fi, так и для WiMAX. Разница только в типе подключаемого оборудования. За время тестирования были и сбои, и неполадки, однако не по вине антенны. Единственной проблемой была ворона, которая чуть не скинула всю конструкцию с 12-го этажа. Сигнал получился стабильным, и скорость соединения возросла в разы. Единственной бедой было то, что мы лишились гарантии на модем. Хотя она, скорее всего, и не понадобится.

Успехов тебе, радиолюбитель!

Антенна биквадрат (BiQuad) версия№2

Это моя измененная конструкция антенны. А изготовил антенну я полностью из алюминия. Так как он не паяется, я крепил все на болты. Антенна полностью соответствует размерам. На практике я её не применял, но посоветовавшись с радиолюбителями и с теми, кто изготовлял такие антенны, сказали, что должно работать!

С поддержкой DVB-T2 и естественно ему понадобилась антенна, которую естественно нужно сделать своими руками. О том как сделать антенну для DVB-T2 своими руками и пойдет речь дальше.

Для начала я решил протестировать антенну биквадрат Харченко или в просто народе «восьмерка». Для изготовления нам понадобиться медная или алюминиевая проволока диаметром 2-5 мм. У меня под рукой был ВВГ на 2.5 квадрата и я решил попробовать сделать антенну для DVB-T2 из него.

Расчет антенны

Узнаем свои частоты обоих пакетов DVB-T2 в своей местности. Для этого можно перейти на сайт Интерактивной карты ЦЭТВ и посмотреть какая вышка к вам ближе, один или оба пакета каналов вещает и на каких частотах. У нас в пригороде Санкт-Петербурга это 586 МГц и 666 МГц.

Теперь зная частоты пакетов нам нужно рассчитать длину стороны квадрата нашей DVB-T2 антенны. Она равна четверти длины волны.

То есть для наших 586МГц: 300000000/586000000=0,51 метр. Четверть длины волны соответственно 0,51/4=0,127 метра или 12,7 см.

Для второго мультиплекса 666МГц рассчитываем аналогично и получаем 11,2 см.

Нас интересует L1. H и B для антенны с рефлектором (решетка), усиливает сигнал. Я делал без него.

Теперь если мы делаем антенну на два пакета каналов DVB-T2, определяем среднюю длину. То бишь складываем наши длины и делим пополам.

L1=(12,7+11,2)/2=11,95 округляем до 12 см.

Сборка антенны для DVB-T2

Тут должно быть все понятно. Берем наш отрезок ВВГ или что там у вас. Для определения примерной длины проволоки необходимой для сборки антенны, можно L1*8 и накинуть пару сантиметров. 12*8+2=98 см понадобилось для изготовления моей антенны.

Если у вас толстая проволока 4-5 мм диаметром то скорее всего без тисков будет не обойтись. Мне же хватило плоскогубцев.

Зачищаем провод от изоляции. Затем плоскогубцами гнем биквадрат. Смотрим фотки. Все углы под 90 градусов.

Потом припаиваем 75 Омный телевизионный кабель. Жилу паяем к одному квадрату, Оплетку к другому.

Сигнал на высоких частотах распространяется по поверхности проводника, поэтому антенну после сборки лучше покрасить. Я использовал остатки акриловой фасадной краски. Место пайки лучше залить термоклеем или герметиком.

Провод от места пайки крепим стяжками (ремешками) вдоль сторон квадрата, как на фото. Это обязательное действие является согласованием антенны.

Тестирование самодельной антенны на самодельном телевизоре

Так биквадрат дает усиление сигнала порядка 6 дБ, а до вышки 26 км по прямой. Хотя на сайте ЦЭТВ указано что мы находимся в зоне уверенного сигнала я сомневался и приготовил сделанный давно .

Поднялся на второй этаж дома и вытащил антенну на леса. Направил в сторону вышки и включил телевизор. Телевизор уверенно принимал оба пакета цифрового тв.

Я занес самодельную антенну в дом, телевизор продолжал уверенно идеально показывать.

Аналоговое вещание, применявшееся ранее, с 2009 года полностью прекращено. Изменение формата на цифровой создало необходимость использования соответствующего приёмного устройства. Вещание цифрового ТВ ведётся в диапазоне ДМВ, который способен вмещать множество каналов, обладая компактностью и высоким качеством сигнала. Возросший уровень передачи сократил расходы на обслуживание оборудования, позволил сделать его более устойчивым к воздействию помех, хотя не все проблемы удалось решить полностью. В условиях сельской местности приём сигнала практически невозможен, а в большом городе он усложняется из-за способности железобетонных конструкций многоэтажных домов экранировать сигнал. Для уверенного приёма вполне возможно изготовить антенну для цифрового ТВ своими руками, так как её стоимость в магазине довольно высока.

Принцип действия цифровой антенны

Цифровой сигнал отличается от аналогового тем, что передаёт не саму волну, а информацию о ней . То есть состоит из непрерывного потока «координат» точек специфического графика синусоиды, передаваемой обычными аналоговыми устройствами. Это даёт возможность значительно снизить помехи и повысить качество передачи сигнала, так как сбой при передаче информации не вызывает больших проблем и спокойно корректируется при декодировании сигнала в приёмнике. В остальном технология передачи остаётся прежней - с передатчика излучаются в пространство электромагнитные колебания, они принимаются антеннами в зоне прямой видимости, на контурах которых возникает небольшое напряжение, передающееся на декодирующее устройство телевизора и превращающееся в изображение и звук.

Для приёма дециметровых волн требуется небольшой размер антенны, что выгодно отличает устройства от ранее использовавшихся огромных антенн, заполнявших собой крыши домов. Размеры цифровых антенн достаточно компактны, поэтому их можно свободно разместить в квартире, на балконе или ином, удобном для владельца и обеспечивающим качественный приём месте. Самодельная антенна имеет несложную конструкцию и вполне доступна для изготовления людям без специальной подготовки, обладающим только базовыми знаниями.

Делаем рамочную антенну своими руками

У круглой антенны для цифрового ТВ наибольшее входное сопротивление

Рамочная антенна является одним из самых простых вариантов. При этом устойчивость к помехам у такого устройства весьма высока, ведь конструкция совмещает в себе приёмную антенну и фильтр помех. Название «рамочная» говорит о специфической конфигурации - она представляет собой замкнутый контур в виде рамки круглой или прямоугольной формы. Изготавливается из медной проволоки. Также, как вариант, можно использовать кусок антенного кабеля (RG6), освобождённого от виниловой изоляции.

Расчёт

Для расчёта рамочной антенны требуется лишь определить длину провода, из которого сделана рамка . Формула для подсчёта выглядит следующим образом:

где LR - длина провода в петле,

f - волновой коэффициент, представляющий собой среднее арифметическое между величинами границ волнового диапазона. Например, если вещание ведётся в диапазоне 568–720 МГц, то f = 568 + 720 / 2 = 644.

Узнать необходимые диапазоны можно на сайтах передающих компаний или из других источников - эта информация свободно распространяется. Для расчёта используются начальная и конечная частоты. Если конечной нет, то значение f принимается равным начальной частоте.

Некоторые специалисты приводят другой вариант формулы, по которому сторона квадратной рамки равна 0,254 от длины волны (или f). То есть значение, полученное из расчёта по первой формуле, надо увеличить на 1,5 %. Разница незначительна, но в некоторых случаях она важна.

Для изготовления антенны понадобятся:

• Пассатижи;
• Линейка;
• Паяльник;
• Канцелярский нож для снятия изоляции (если используется антенный кабель).

Перечислены лишь самые основные инструменты, в зависимости от навыков и возможностей пользователя могут быть использованы другие, более подходящие для каких-либо целей приспособления.

Инструкция по изготовлению

Изготовление рамочной антенны не составляет никакой сложности. Понадобится выполнить следующие действия:

• Отрезать кусок провода нужной длины. Опытные пользователи советуют сначала отрезать кусок немного длиннее, чем этого требует расчёт, чтобы имелась возможность точнее подогнать длину при формировании конфигурации антенны.
• Придать антенне требуемую форму. Если используется круглая петля, то необходимо сделать как можно более ровную окружность, для квадратной рамки следует точно выдерживать длину сторон.
• Концы рамки соединяются с антенным проводом от телевизора: один конец - к оплётке, другой - к центральной жиле. Для выполнения этой задачи необходим паяльник или монтажная колодка с клеммными зажимами.
• Осталось установить устройство в наиболее удачном для приёма месте и настроить положение.

Как изготовить антенну Харченко

Такую антенну можо изготовить своими руками для приёма Wi-Fi

Конструкция была предложена К.П. Харченко в 1961 году. Основная задача - приём телевизионных передач, но практика показала высокую пригодность и многопрофильность изобретения. Внешняя антенна Харченко имеет форму восьмёрки с незамкнутой серединой. Она состоит из двух квадратов, а соединение с антенным проводом производится в средних точках. Таким образом, мы имеем замкнутый виток из толстой медной проволоки, имеющий специфическую форму. Отличие от рамочной конструкции состоит именно в более сложной конфигурации, позволяющей получить стабильный и уверенный приём сигнала, помехоустойчивость и надёжность . Её особенность состоит в широкополосности и возможности принимать как телевизионный, так и радиосигнал. Все зависит от расположения антенны - вертикальное даёт приём телесигнала, горизонтальное - радио.

Форма восьмёрки не является единственно возможным вариантом, можно увеличить число образующихся квадратов. Также известны варианты с образованием окружностей, треугольников и т.п. Восьмёрка используется по причине простоты изготовления и настройки, а также отсутствия помех.

Расчёт

Самостоятельный расчёт антенны Харченко не составляет особого труда, но включает в себя определение множества величин. Понадобится вычислить длину стороны квадрата, размер отражателя (рефлектора), общую длину восьмёрки от верхней до нижней точки, величину зазора между рефлектором и антенной и т.д. Поэтому самым простым и надёжным решением станет использование онлайн-калькулятора, которых немало в сети. Для получения более точного результата можно попробовать посчитать на нескольких сервисах и сравнить данные.

Необходимые инструменты и материалы

Для сборки антенны Харченко потребуются:

• Толстая медная проволока сечением около 4 мм 2 ;
• Алюминиевая пластина для отражателя (рефлектора). При её отсутствии в качестве рефлектора может быть использована металлическая решётка (сетка);
• Пассатижи, молоток, отвёртка;
• Электродрель с набором свёрл;
• Паяльник, клеммная колодка;
• Металлическая труба или деревянные длинные бруски для изготовления опорной конструкции (мачты).

Существует масса вариантов конструкции, для изготовления которых можно использовать различные дополнительные приспособления. По необходимости они привлекаются в рабочем порядке.

Инструкция по изготовлению

• По рассчитанным данным изготавливается восьмёрка.
• Соединение в средней точке спаивается, вторая точка подвергается лужению для последующего присоединения питания.
• В пластине рефлектора просверливаются отверстия, в которые устанавливаются бобышки для крепления антенны.
• Она закрепляется на опорных бобышках, к центральным точкам припаивается провод.
• Пластина рефлектора прикрепляется к мачте. Для этого используются шурупы или хомуты, если она изготовлена из металлической трубы.
• Мачта с антенной устанавливается на отведённое место.
• Подключается к телевизору, настраивается оптимальное положение.

Другие варианты

Вариант конструкции антенны Сотникова из трёх квадратов

Рассмотренные варианты не являются единственно возможными. Существует множество конструкций антенн для приёма телевизионного сигнала.

Можно выделить следующие:

• Трёхэлементный волновой канал. Представляет собой достаточно сложную конструкцию из горизонтальной планки, на которой установлены две поперечные полосы и рамка Т-образной формы. Вариантом такой конструкции является четырёхэлементный волновой канал, содержащий три поперечины и одну Т-образную конструкцию.
• Двойной квадрат (антенна Сотникова). Имеет усиливающий коэффициент 10–13 дб, представляет собой две квадратных рамки, расположенные параллельно и соединённых между собой поперечиной. Вариантом конструкции является тройной квадрат, авторство которого принадлежит тому же Сотникову. Усиливающая способность выше - в районе 14–15 дб.
• Антенна Туркина. Коэффициент усиления, которым обладает такая конструкция, составляет более 15 дб. Представляет собой шесть колец разного диаметра, закреплённых на горизонтальной диэлектрической опорной штанге. Устройство требует довольно тщательного расчёта диаметра колец и расстояния между ними.

Видео: Как сделать антенну для цифрового ТВ своими руками

Переход телевидения на цифровой формат произошёл с целью устранения помех, увеличения качества передачи, более уверенного приёма и компактности аппаратуры. Необходимость использования собственной антенны обусловлена большим количеством помех или удалением от ретранслятора. При отсутствии возможности приобретения образца заводского производства, который стоит довольно дорого и не всегда имеется в продаже, вполне можно изготовить самодельное устройство, так как в этом нет особой сложности.

Харченко Константин Павлович

Родился 11 августа 1931г. В 1950г. в Ленинграде окончил с медалью среднюю мужскую школу N 158 и поступил в Военную инженерную академию связи им.С.М.Буденного на радиофакультет. В 1955г. зачислен в головной по связи институт МО СССР. В декабре 1958г. изобрел свою первую антенну, которая надолго стала основой многих средств связи ВС СССР и стран Варшавского договора. Благодаря журналу «Радио» (№3 1961г.) она безраздельно «завоевала» крыши домов «по всей Руси великой» и далеко за ее пределами в качестве телевизионной (в народе «восьмерка», «зигзаг», «бубновочка»). Шесть дипломов I степени от журнала «Радио» и более 40 лет сотрудничества. Более семи лет преподавательского труда в ЛВВИУС им.Ленсовета.

Предлагаем вашему вниманию, уважаемый аноним, антенну Харченко, оптимизированную для приема цифрового телевидения. Конечно же она с равным успехом годится как для аналогового так и для цифрового телевидения любого стандарта, которое транслируется в диапазоне ДМВ. Почему же мы позиционируем ее как «цифровую» антенну. Во первых, пройдет совсем немного времени и мы с вами об аналоговом ТВ будем вспоминать как о каком то антиквариате, по типу граммофона. А о «во вторых» следует рассказать подробнее...

Оригинальная антенна Харченко состоит их двух квадратных рамок периметром около 1λ, соединенных параллельно. Такая антенна имеет низкое входное сопротивление около 75 Ом, что очень удобно для прямого согласования с 75-омным фидером, а для симметрирования обычно достаточно проложить этот кабель вдоль одного из плеч рамки. Антенна Харченко, рассчитанная на 50 Ом, также отлично подходит для любительских диапазонов 144/433/1296 МГц, для CDMA-800, GSM-900, GSM-1800, WiFi-2400, чему посвящена на нашем сайте и пара онлайн-калькуляторов. Обратим ваше внимание, что ТВ вещание в 1961 г велось на метровых волнах и полосы пропускания антенны вполне хватало для приема 1-2 каналов, которыми и ограничивалось вещание в то время. Постепенно телевидение стало занимать ДМВ диапазон. Полосы пропускания антенны Харченко в этом случае стало не хватать. Для решения этой проблемы были предложены более широкополосные варианты для аналогового ТВ, вещание которого велось в диапазоне 470-622МГц (21-39 частотные каналы). Один из самодельных вариантов такой антенны, правда не очень удачный , изображен на рисунке. В настоящее время по стандарту OIRT для цифрового телевидения выделен диапазон 470-860 МГц (21-69 каналы) . При этом цифровые мультиплексы часто разбросаны по всему диапазону и относительно узкополосные антенны в этом случае не пригодны, разве что только для приема одного из мультиплексов. Для охвата такого широкого диапазона можно применить другие варианты антенны Харченко, которые имеют более высокое входное сопротивление. Например ромбические двойные рамки с периметром одной из рамок около 1.5λ имеют входное сопротивление около 300 Ом, что делает антенну более широкополосной и удобной для согласования с 300/75 Ом согласующими устройствами или антенными усилителями, которые в настоящее время широко распространены на рынке. Именно такая антенна была разработана пользователем под ником yurik82 путем цифровой оптимизации в NEC2 и последующей проверки в программе Ansys HFSS (подробности в конце статьи). Вы можете скачать архив с моделями 4NEC2 и HFSS для подробного изучения.Антенна полностью симметрична как по вертикальной, так и по горизонтальной осям, проходящим через центр антенны. Все размеры указаны от центра до центра провода, т.е по осям проводов. Расстояние до рефлектора измеряется от плоскости на которой расположены оси проводов рамки до поверхности рефлектора. Длины сторон рамок (по оси провода) :

• AC (AD, BE, BF) = 156 (140) мм
• CN (DM, EN, FM) = 192 (172) мм

В результате получилась простая антенна с входным сопротивлением 300 Ом, с усилением 9.5±0.5 dBi и полосой пропускания 470-760 МГц по критерию КСВ < 2. Антенна проста в изготовлении, имеет очень хорошую повторяемость, не требует настройки и может быть изготовлена своими руками из самых доступных материалов. В сравнении с классической антенной Харченко этот вариант имеет следующие особенности:

• намного более широкая рабочая полоса при сравнимом усилении;
• возможность прямого подключения к точкам N и M пластинчатых симметризаторов или усилителей SWA/PAE/ALN ;

К сожалению полный диапазон 470-860 МГц такая антенна не перекрывает, поэтому, если в местности где проживает аноним, часть мультиплексов работают на частотах выше 750 МГц - желательно антенну пересчитать вверх, уменьшив все размеры на 10%, пожертвовав усилением на нижних каналах 21-25. Этот вариант размеров рамки обозначен на чертеже в скобках . Размеры рефлектора и промежуток в месте подключения в этом случае не меняются.

В сравнении с популярными в интернете конструкциями - Тройной квадрат и антенной Туркина - этот вариант антенны Харченко имеет неоспоримые преимущества, такие как широкополосность при сравнимом усилении, некритичность к точности размеров, простота изготовления. Более того, мы не рекомендуем к повторению вышеупомянутые конструкции для приема цифрового телевидения, подробнее об этом можно .

При размерах рефлектора 40х50 см коэффициент использования апертуры достигает 130% на нижних каналах, т.е. для такого усиления это достаточно компактная антенна и её габариты целиком оправдываются достигнутым усилением. Ширина основного лепестка диаграммы направленности около 70°.В качестве вибратора можно использовать распространенный медный или алюминиевый электрический провод 4 мм 2 (Ø2.25 мм) или 10 мм 2 (Ø3.57 мм), с запасом достаточно 1.5 метра провода. Более толстый проводник предпочтительнее из-за жесткости и дополнительной несущей способности. Можно использовать другие подручные материалы - ленты из оцинковки или латуни. В качестве рефлектора можно использовать строительную оцинкованную сетку с ячейками 20х20 или 20х50 мм. Если антенна будет спрятана от ветра (например на чердаке, балконе, вплотную к фасаду) рефлектор можно сделать из сплошной жестяной оцинковки. Вершины вибратора (точки A и B) желательно крепить на металлических стойках/болтах, тогда вибратор будет соединен с рефлектором и мачтой по постоянному току, что способствует стеканию статических зарядов на заземленную мачту, а не на симметризатор и далее на телевизионный кабель. Параметры антенны не отличаются для заземленной вершины и для изолированной. Т.к. оцинкованная сетка не имеет жесткости и несущей способности, для поддержания её формы надо изготовить 2 горизонтальных поперечины (из дюралюминиевого уголка или полосы) на уровне вершин вибратора. Стойки крепления вибратора крепить к этим горизонтальным распоркам. Технологический зазор N-M в центре можно варьировать в небольших пределах в зависимости от используемой коробки, в которую будет спрятан симметризатор (балун) или антенный усилитель типа SWA/PAE/ALN .

Несколько слов для тех, кто самодельные антенны считает пережитком "совка" и "колхозно-гаражной" культуры. Скажем только, что в цивилизованном мире, к которому часто апеллируют такие анонимы, самодельные антенны разрабатывают и делают и астрофизики (как то антенну Ховермана) и профессора медицины , а не сидят и ждут пока это сделает дядя и привезет готовую антенну на рынок. Именно поэтому мир и становится цивилизованным, ребята.

P.S: Информация, полезная для специалистов по конструированию антенн от yurik82 :

Готового решения для перекрытия современного диапазон ДМВ в работах Харченко и Кисмерешкина нет, т.к. в то время используемый диапазон частот был меньше и нужды в таких антеннах не было. У БиКвада Харченко с фиксированным периметром рамки при полной симметрии двойной рамки есть 4 основных степени свободы:

1. расстояние от центра симметрии до вершины A(B);
2. расстояние от центра до линии CD(EF);
3. длина этой линии;
4. расстоянине от рамок до рефлектора;

Для того чтобы подобрать эти размеры оптимальным образом (для максимизации коэффициента усиления при ограничении КСВ<2), использовалcя разработанный Николаем Младеновым скрипт Python для движка NEC2:
http://clients.teksavvy.com/~nickm/scripts.html
Используя методы нелинейного программирования, такой скрипт в автоматическом режиме перебирает десятки тысяч комбинаций "степеней свободы антенны". В результате получается модель антенны у которой желаемые свойства максимизируются.
Конечный результат был также проверен в симуляторе Ansys HFSS (результаты в 4NEC2 и HFSS полностью совпадают)
https://ypylypenko.livejournal.com/20678.html