Как рассчитать длину кабеля для антенны?

Длина кабеля питания антенны

Задался вопросом, какой длины можно делать кабель питания антенны. Сделал немного выводов, чем и хочу поделиться. Все это справедливо для всех используемых частот.

Первый раз у меня вопрос возник, когда перепаял кабель на приемнике Turnigy 9x8Cv2 2.4ГГц радиоуправления, о чем писал ранее. Сначала запаял наугад, что не дало результат, т.к. антенна не заработала. Дальность связи была всего 30-50 метров. О 500-1000 метрах уже можно было не мечтать. Поиск в Интернет явного ответа на мой вопрос не дал и пришлось почитать много всего. Выяснилось, что длина кабеля зависит от степени согласованности выходного сопротивления передатчика/приемника, импедансу антенны, волнового сопротивления кабеля на рабочей частоте.

Если согласованности нет или не известно на сколько все согласовано, то длина кабеля важна, но если вы уверены, что все согласовано, то длина кабеля может быть любой.

Для познания и рассуждений использовался материал:

  1. Длина волны.
  2. Измерение и изменение параметров коаксиального кабеля.
  3. Коэффициент укорочения.
  4. Другое.
  5. Мысли и опыт радиолюбителей.

1. Сопротивления не согласованы или согласованность нам не известна.

При расчете длины питающего кабеля антенны необходимо учитывать, что нам нельзя попасть в длину четвертьволнового трансформатора, т.к. он предназначен для согласования например антенны с сопротивлением 100Ом со станцией 50Ом. Но для этого используется кабель с волновым сопротивлением 75Ом. Не отходим от темы… Если мы попали в эту длину, то происходит самое худшее рассогласование. В идеале нам надо сделать полуволновой повторитель, что исключит влияние фидера на работу и измерения. При настройке и последующей работе в пределах выбранного диапазона (если пренебречь потерями в кабеле), это будет эквивалентно тому, что выход трансивера будет подключен непосредственно к полотну антенны. Но при этом надо учитывать, чтобы длина кабеля была как можно меньше, чтобы уменьшить потери. Т.е. добиваться «следующего» повторителя длиной кабеля не надо. На эту тему может быть много споров, но я пока останавливаюсь на этом мнении.

Для расчета нам надо знать:

  1. Скорость распространения волны в вакууме — 299 792 458 м/с — округлим до 300 000 000.
  2. Частоту, на которой будем работать.
  3. Коэффициент укорочения кабеля.

Если значение частоты подставить в мегагерцах, то размерность получаемого значения длины волны — метр. Тогда скорость света — берем число 300.

Чтобы определить длину волны, делим скорость на частоту, получаем длину волны. Делим на 4 — получаем четверть волны. Длина электромагнитной волны в среде короче, чем в вакууме, поэтому надо учесть коэффициент укорочения кабеля. Это справочная единица, берется из характеристик кабеля. Может быть указана как прямым числом, например 0.66, так и обратным, например 1,52. Нас интересует прямое (чтобы его посчитать, надо 1 поделить на обратное).

Тип линии Коэффициент укорочения Коэффициент укорочения(прямое) Волновое сопротивление, Ом
Коаксиальные кабели с полиэтиленовой изоляцией
(РК-50-2-11 и др.)
1,52 0,66 50
Коаксиальные кабели с фторопластовой изоляцией
(PK-50-2-21 и др.)
1,41 0,71 50

Четверть волны умножаем на коэффициент укорочения кабеля, получаем длину четвертьволнового трансформатора с учетом кабеля. Умножаем на 2 и получаем длину полуволнового повторителя.

Именно эта длина будет наилучшей для нашего питающего кабеля антенны. Можно брать и промежуточные значения, т.е. короче/длиннее, т.к. у нас все считается согласованным (сопротивление трансивера, кабеля и антенны допустим равно 50Ом). В этом случае кабель можно и короче, главное не попасть в длину четвертьволнового трансформатора.

Для того, чтобы произвести расчет, необходимо перейти по ссылке, ввести частоту, коэффициент укорочения и получить результат!

2. Сопротивления согласованы.

Если волновое сопротивление кабеля на рабочей частоте равно выходному сопротивлению передатчика и импедансу антенны, то длина не имеет значения.

Антенна в резонансе. Ее импеданс на этой частоте 50 Ом. Входное сопротивление трансивера 50 Ом. Волновое сопротивлене фидера 50 Ом. Длина кабеля может быть любой, только надо помнить о затухании. Коаксиал — по определению это кошмар связиста, особенно на частотах выше 300 МГц. Если нагрузка линии (например антенна) рассогласована, то есть не в резонансе, тогда длина кабеля начинает влиять.

Четвертьволновой трансформатор (согласующее устройство) применяется, если импеданс антенны на резонансной частоте не равен волновому сопротивлению кабеля. Если все согласовано, то трансформатор не работает и никак не влияет.

Заметка от радиолюбителя Валерия:

Потери в кабеле зависят от его диаметра, материала диэлектрика, а также коэффициента укорочения. Материал диэлектрика кабеля — это величина чисто справочная. За неимением кабеля 50(75)Ом можно применять 75(50) с учётом его полуволновой длины (. ) умножить на коэффициент укорочения!

PS. я считаю очень правильная статья! И многим будет в помощь! 73! Валерий.

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift + Enter или нажмите здесь, чтобы уведомить нас.

Сообщества › Гараж Мечты › Блог › Простейшая антенна для цифрового ТВ с возможностью более точной настройки дала дала неожиданный результат.

Сейчас цифра – основа телевидения. У себя в гараже надо было сделать соответственно прием ТВ цифрового. Для этого надо сделать из подручных средств антенну для телевизора. В сущности это антенна для приема дециметрового диапазона ТВ. Эту антенну также можно применять как в частном доме, квартире и т.п. Данный вариант самой простой антенны может работать как внутри гаража так и снаружи. Все зависит от условий приема -удаленность от телевышки, естественные преграды и т.д.
Для начала надо узнать на каких каналах ДМВ проводится вещание цифрового телевидения в вашей местности.
Это можно сделать с помощью официального сайта карта.ртрс.рф . Заходим на сайт и видим карту Российской федерации с расположением ретрансляторов первого мультиплекса (РТРС-1) и второго мультиплекса (РТРС-2).
В виде примера – в окне «Найти» вводим название населенного пункта (Омская область, Большереченский район, УЛЕНКУЛЬ).

На карте есть значок телевышки, кликаем по нему и появятся нужные нам данные.

Пакет телеканалов РТРС-1
ТВК 40 (626 МГц)
Статус: вещает
Пакет телеканалов РТРС-2
ТВК 44 (658 МГц)
Статус: вещает
При нажатии кнопки РТРС-1 или РТРС-2 обозначается зона охвата вещания (красным или синим цветом) данного телепередающего узла.
Используем данные параметры частоты каналов ТВК при расчете размеров антенны.

Материалы, инструменты
-антенный экранированный кабель типа РК-75 или RG-6;
-острый нож;
— антенный штекер;
-изоляционная лента;
-линейка или измерительная рулетка.

Расчет размеров антенны для цифрового телевидения.

Надо использовать формулу определения длины волны:
λ=300/F, где F — частота передаваемого сигнала в МГц.
Находим среднюю частоту приема Fcp=(F1+F2):2= (626+658):2=642 МГц.
L=300:642=0,46м—длина участка кабеля для антенны.

Изготовление антенны для цифрового телевидения.
Саму антенну сделаем из куска экранированного телевизионного кабеля типов РК-75 или RG-6. Кабель можно посмотреть в каталоге LAN-ART. Ссылка на страницу

При разделке конца кабеля лучше оставить запас 10см.

Отмеряем 46см и вырезаем изоляцию кабеля на ширину 1см.

Посередине кольца вырезаем изоляцию и экран на 2см.

Соединяем кабель в кольцо.( Так как кабель попался довольно жесткий пришлось вставить пластмассовую перегородку)

На длинную сторону кабеля устанавливаем антенный штекер для подключения к цифровой приставке или к телевизору (на более новых моделях телевизоров установлен тюнер ЦТВ).

Если вы используете приставку DVB-T2 тогда на пульте надо нажать кнопку «INFO»- появится окно с индикацией качества и силы . На телевизорах с тюнером ЦТВ зайти в меню, затем нажать «Каналы», далее «Ручной поиск». Производим более точную подгонку нашей антенны.
Более точно настроить антенну на канал можно изменением расстояния в нижней части и контролировать действия по настройке по уровню и качеству сигнала.

Проверял и настраивал антенну у себя дома, потом установил ее у себя в гараже –прием такой же, ничего не изменилось в худшую сторону. У меня в одном случае сила сигнала с 70% поднялась до 93%. При применении антенны на улице желательно обмотать места соединения изолентой. Эта антенна (расстояние до ретранслятора — 5километров) у меня принимала оба мультиплекса (20 каналов) в хорошем качестве.

Подробнее изготовление и настройка антенны в видео

Правильный расчет и сборка антенны Харченко для эфирного цифрового ТВ

Обязательным условием приема эфирного цифрового телевидения является антенна ДМВ-диапазона. Ее можно приобрести в магазине электронной техники или собрать своими руками. Существует более 10 эффективных схем самодельных конструкций, все они способны улавливать до 30 эфирных каналов. В этой статье мы расскажем о том, как изготовить одну из самых мощных самоделок — антенну Харченко для цифрового ТВ.

Что такое антенна Харченко и чем она хороша

В 1961 году в третьем выпуске журнала «Радио» была опубликована статья инженера К. Харченко «Зигзагообразная антенна», которая помогла улучшить качество картинки людям, проживающим за зоной уверенного приема. В сфере радиолюбителей она получила названия «ромбовидная», «восьмерка», «биквадрат» или просто «антенна Харченко».

У биквадратной конструкции есть ряд особенностей, которые позволяют ей оставаться популярной на протяжении более полувека:

  • обеспечивает высокий коэффициент усиления ;
  • подходит для приема телевидения и мобильного интернета — нужно только правильно подобрать размеры сторон;
  • широкополосная — способна улавливать одновременно цифровые и аналоговые каналы;
  • простая и недорогая в исполнении — позволяет любому собрать и использовать ее для приема слабого сигнала.

Делаем биквадратную антенну в домашних условиях

Самодельная антенна собирается за 30-40 минут. К тому же элементы конструкции изготавливаются из самых обычных материалов, которые с большой долей вероятности уже есть у вас дома или в гараже.

Читайте также  Механические приборы для измерения давления жидкости

Необходимые материалы и инструменты

  • медный провод сечением 1,5–5 миллиметров, длиной около метра;
  • обычный антенный провод (коаксиальный), 3–5 метров;
  • паяльник, соответственно, припой и канифоль;
  • штекер для телевизора;
  • напильник или наждачная бумага для зачистки провода;
  • рулетка или линейка;
  • маркер либо фломастер.

Дополнительные материалы, которые могут понадобиться:

  • основа для антенны (например, деревянная рейка);
  • клей;
  • изоляционная лента.

Ручной расчет

Размеры антенны Харченко напрямую зависят от диапазона принимаемых частот.

Расчет под эфирное телевидение заключается в определении длины волны и переносе значений на собираемое устройство. Цифровые телеканалы транслируются в стандарте DVB-T2 на радиочастотах, которые варьируются от 400 до 800 МГц и отличаются в зависимости от региона.

Точный диапазон для вещающих мультиплексов вы узнаете из инструкции по определению частот цифрового ТВ.

В Москве вещание 1 мультиплекса идет частоте 546 МГц (ТВК 30), 2-ого — на 498 МГц (ТВК 24 ). Я хочу принимать оба пакета, поэтому беру среднее значение:

(546 + 498)/2 = 522 МГц .

  1. Вычисляем длину волны по формуле:
    λ = с/F , где:
    λ — длина волны;
    с — скорость света (3×10 8 м/с);
    F — частота.
  2. Подставляем значения:
    λ = 300/522 ≈ 0,5747 м = 57,47 см.

Можно использовать полученную величину, но для практического применения она может оказаться слишком большой. Мы имеем право взять ровно половину или четверть длины волны:

λ/2 = 0,5747/2 ≈ 0,287 м = 28,7 см.

λ/4 = 0,4918/4 ≈ 0,143 м = 14,3 см.

Зная длину волны, производится расчет размеров рамки. На примере значения 575 мм получаем следующее:

  • длина внешней стороны ромба: 575/4 = 143,75 мм;
  • общая длина проволоки – 1150 мм.

Калькулятор антенны Харченко

Можно поступить проще: рассчитать все параметры с помощью онлайн-калькулятора. Алгоритм его работы аналогичен представленному выше, действие всех формул автоматизировано. На выходе получится готовый чертеж с размерами «двойного квадрата».

Сборка

  1. Возьмите проволоку. Для антенны подойдет только медь (алюминий или другой металл надежно спаять не получится, а от качества соединения контактов будет зависеть чистота принимаемого сигнала).
  2. С помощью линейки и маркера отметьте 8 одинаковых отрезков, длину которых (L1) вы рассчитали на калькуляторе.
  3. На чистом листе бумаги нарисуйте шаблон будущей рамки телеантенны, соблюдая вычисленные размеры.
  4. Согните проволоку по отметкам, ориентируясь на шаблон. Должна получится ровная восьмерка с углами 90°.
  5. Используя напильник или наждачную бумагу, зачистите края проволоки и место сгиба граней, а затем зафиксируйте свободные концы тонкой медной проволокой.
  6. Спаяйте концы между собой.
  7. Возьмите антенный провод, оголите его примерно на 2 см для и припаяйте к рамке антенны: центральная жила на один сгиб, экран — на второй. На другой конец кабеля установите RF-штекер.
  8. Заизолируйте все места пайки. Можно использовать силиконовый герметик или простую изоленту.

Настройка

После сборки включите телевизор и выполните поиск цифровых каналов. Если у вас приставка — запустите автопоиск на ней. Дальше анализируйте:

  • Прием сигнала хорошего качества.
    Можно закрепить полученную рамку на любую поверхность при помощи клея или жидких гвоздей. Кабель тоже нужно зафиксировать, чтобы не нарушать слабое место пайки.
  • Качество принимаемого сигнала недостаточно хорошее.
    Попробуйте переместить антенну: меняйте вертикальные и горизонтальные углы наклона. Если это не помогает, то нужно усилить принимаемый сигнал, используя рефлектор.

Изготовление рефлектора

Рефлектор представляет собой экран, расположенный за основной рамкой антенны. Для изготовления подойдет металлическая пластина или стеклотекстолит, используемый для печатных плат. Можно взять решетку, состоящую из металлических прутьев. Или можно сделать экран самостоятельно из плотной фольги, наклеенной на твердую основу нужного размера.

В данном примере экран сделан из стенки корпуса домашнего ПК.

К расположению рефлектора предъявляются следующие требования:

  • расстояние между ним и приемником — ровно 1/7 часть длины принимаемой волны (на калькуляторе это значение D). Изготовьте диэлектрические проставки, с помощью которых соберите единую конструкцию;
  • площадь активной (токопроводящей) поверхности рефлектора на 20 % больше площади телеантенны;
  • приемник должен «лежать» внутри плоскости рефлектора.

В этом примере проставки сделаны из старых маркеров, которые стягиваются пластиковыми жгутами.

Рекомендуем полную пошаговую видеоинструкцию по изготовлению биквадрата с экраном:

Для модемов 3G и 4G

Использование биквадратной антенны не ограничивается только приемом цифрового телевидения. Когда скорость работы мобильного интернета неудовлетворительна, антенна Харченко тоже может помочь.

Сначала, как и в случае с цифровым телевидением, необходимо выяснить частоту передачи 3G- или 4G-сигнала (LTE). У каждого оператора сотовой связи она своя, но находится в диапазоне 1.9–2.1 ГГц. Расчетное значение длины волны составляет от 14 до 16 сантиметров.

Исходя из этого получаем следующие размеры антенны:

  • для 1,9 Gz = 3,5 сантиметра;
  • для 2,1 Gz = 4 сантиметра.

Собирается конструкция так же, как и для цифрового ТВ.

Не помешает для данной антенны и рефлектор. Расстояние между ним и приемником следует обеспечить равным 2,3 сантиметра. К готовой антенне припаивается кабель сопротивлением 50–65 Ом, а на другой конец — штекер Jack 3,5 мм, который вставляется в антенный вход модема.

Простая антенна для приема цифрового TV

Антенна для приёма сигнала ТВ, GSM, WI FI и т.д.

Качественный прием цифрового ТВ зависит от достаточного уровня сигнала, поступающего в телевизор или приставку. Для тех, кто живет недалеко от телевизионной мачты, тому о вопросе хорошей антенны задумываться не надо. А вот кто находится удаленно, тому можно порекомендовать простую, но с хорошим коэффициентом усиления антенну Харченко. Очень простая антенна, из доступных материалов и делать её быстро.

Ещё в 1961 году в журнале «Радио» была опубликована статья инженера К.Харченко «Зигзагообразная антенна». Эта антенна помогла улучшить качество изображения людям,
проживающим за зоной уверенного приема ТВ. Эта антенна получила такие названия, как: «антенна Харченко», «биквадрат», «ромбовидная», «восьмерка»…

Антенна представляет собой два ромба, угол между гранями составляет около 90°. Такая форма и размеры антенны фильтрует сигнал за счет согласования размеров конструкции с длиной волны, принимаемого сигнала.

Размеры антенны зависят от частоты принимаемого сигнала. Точно рассчитав параметры, Вы добьетесь максимального усиления антенны для данного канала.

По нашей стране много передающих станций цифрового телевидения. Их наличие и расположение можно найти в Интернете.

При этом передаются не все каналы сразу, а пакетами (мультиплексами), объединяющими в себе около 10-ти каналов. Сейчас всего существует 2 мультиплекса. Их состав можно посмотреть также в Интернет. Мультиплексы вещаются на разных частотах разными станциями, поэтому в одном месте вы иногда не сможете поймать сразу оба.

Первым делом смотрим в Интернет — какая к Вам ближайшая передающая станция и на каких частотах (каналах) она вещает. После этого делаем расчет и изготавливаем антенну под эти параметры.

Вычисление р азмеров антенны

Москва

Пример вычисления р азмеров антенны Харченко для диапазона принимаемых частот в Москве.

Вещание 1 мультиплекса идет частоте 546 МГц (ТВК 30), 2-ого — на 498 МГц (ТВК
24 ).

Чтобы принимать оба пакета, нужно взять среднее значение:
(546 + 498)/2 = 522 МГц . (Средняя частота принимаемого сигнала)

Вычисляем длину волны по формуле:
λ = с/F , где:
λ — длина волны;
с — скорость света (3×10 м/с);
F — частота

Подставляем значения:
λ = 300/522 ≈ 0,5747 м = 57,47 см.(длинна волны)

Можно использовать полученную величину, но антенна получится слишком большой. Мы берём половину длины волны:

λ /2 = 0,5747/2 ≈ 0,287 м = 28,7 см.

Теперь делаем расчет размеров рамки. На примере значения 575 мм
получаем следующее:

длина стороны ромба: 575/4 = 143,75 мм;

общая длина проволоки – 143,75 х 8 сторон = 1150 мм.

Волгоград

Пример вычисления р азмеров антенны Харченко для диапазона принимаемых частот в Волгограде . Вещание в г. Волгограде осуществляется на 37 ТВК (полоса частот – 598,0-606,0 МГц, средняя частота – 602,0 МГц)

Среднее значение:
(598 + 606)/2 = 602 МГц . (Средняя частота принимаемого сигнала)

Вычисляем длину волны по формуле:
λ = с/F , где:
λ — длина волны;
с — скорость света (300 м/с);
F — частота

Подставляем значения:
λ = 300/602 ≈ 0,498 м ≈ 49,8 см.(длинна волны)

Можно использовать полученную величину, но антенна получится слишком большой. Мы берём половину длины волны:

λ /2 = 0,498/2 ≈ 0,249 м ≈ 25 см.

Теперь делаем расчет размеров рамки. На примере значения 498 мм
получаем следующее:

L — длина внешней стороны ромба: 498/4 ≈ 125 мм;

общая длина проволоки – 125 х 8 сторон = 1000 мм.(нужно 1 метр проволоки или трубки).

Калькулятор антенны Харченко

Можно поступить проще, если рассчитать все параметры с помощью онлайн-калькулятора.
В Интернете таких онлайн калькуляторов полно. Алгоритм его работы аналогичен представленному выше, все расчеты делаются автоматически.

Необходимые материалы и инструменты

  • проволока или трубка (желательно медная для удобства пайки), диаметром 1,5–5 миллиметров, длиной около 1 метра;
  • телевизионный кабель (провод коаксиальный) с штекером для телевизора, примерно 3–5 метров (кому сколько надо до ТВ);
  • напильник или наждачная бумага для зачистки провода;
  • рулетка или линейка;
  • маркер либо фломастер;
  • паяльник с припоем и канифолью;
  • клей, герметик;
  • изоляционная лента.

Изготовление антенны

Шаг 1. Согнуть под углом 90° согласно рисунка и размеров, выше.

Шаг 2. Припаять телевизионный провод и закрепить его.

Шаг 3. Загерметизировать места пайки герметиком или клеем.

Всё! Антенна готова!

Для большего коэффициента усиления, а также для отражения сигнала с обратной стороны можно изготовить рефлектор.

Изготовление рефлектора

Рефлектор представляет собой экран, расположенный за основной рамкой антенны.

Читайте также  Какой прибор преобразует переменный ток в постоянный?

Для изготовления подойдет металлическая пластина или стеклотекстолит, используемый для
печатных плат.

Можно взять решетку, состоящую из металлических прутьев. А также можно сделать экран самостоятельно из плотной фольги, наклеенной на твердую основу нужного
размера, можно использовать сетку и т.п.

Расстояние от антенны до рефлектора 1/8 от длинны волны ( λ /8) .

Окончание

Антенна Харченко используется как для приёма сигнала ТВ, так и для усиления 3G сигнала, WI FI и т.д. Когда скорость работы мобильного интернета неудовлетворительна, антенна Харченко тоже может помочь, только нужно подставить правильные размеры. Сначала, как и в случае с цифровым телевидением, необходимо выяснить частоту передачи 3G- или 4G-сигнала (LTE). У каждого оператора сотовой связи она своя. Находится она в диапазоне 1.9–2.1 ГГц. Расчетное значение длины волны составляет, примерно от 14 до 16 сантиметров.

Поляризация антенны, при расположении ее как на схеме, — вертикальная. При горизонтальной поляризации разверните целиком все полотно на 90°.

Простые антенны для цифрового эфирного телевидения DVB-T2,

а также GSM, 3G, 4G и Wi-Fi — антенны своими руками.

Какой же русский не любит халявы? Заслышав это слово, мы сразу активируем чакры Муладхара и радостно наполняемся сакральной энергией Вселенского Космоса.
А на кой хрен нам этот бесплатный каталог в красивом мешочке от производителя женского белья? А шестисотый мерин в обмен на «заполните анкету участника конкурса и укажите свой номер (чтобы мы позвонили Вам и обрадовали победой!)»?
Эти бесхитростные мысли, рано или поздно сработают в голове, но не сразу и не у каждого. Да и речь сегодня пойдёт совсем о другом.

С наступлением эпохи DVB-T2 пришёл в мир посланник Божий и сказал всем ищущим: «Бросайте братья прочь тарелки свои спутниковые поганые, да берите в руки паяльники лудильные. То, что мы с вами пытались когда-то сделать с чайником, теперь можно попробовать замутить с любым другим продуктом!»

А замутим мы на этой странице маленькую комнатную антеннку для приёма пока ещё халявного цифрового телевидения DVB-T2 (от английского Digital Video Broadcasting — Second Generation Terrestrial). Да такую, чтоб под стать некрупному «волновому каналу», широко известному в узких кругах как антенна Яги-Уда.

Начну с хорошего. Антенну Харченко (она же двойной квадрат, она же BiQuad) мы делать не будем!
И не то, чтобы она плохая — вполне достойная антенна, но только излишне габаритная для комнатной, к тому же пережёванная вдоль и поперёк могучими челюстями рукодельного народа.

А для разминки начнём с простейшей, но весьма эффективной ДМВ антенны из коаксиального кабеля, которую несложно сделать своими руками, буквально за пять минут.

Антеннка эта фигурирует в нескольких заслуживающих доверия источниках информации. Была она замечена и в книге «Антенны для радиолюбителей», под авторством И.Григорова, и в книге «Антенны КВ и УКВ» от И.В. Гончаренко, и, наверняка, где-то ещё — тоже должна была засветиться.

Вот что пишет про неё автор первого источника:

«Магнитные антенны часто используют для приёма радиовещательных станций, но их можно использовать и при приёме телевидения.
Магнитную антенну можно выполнить из коаксиального кабеля любой марки. Такая антенна проигрывает по усилению традиционным телевизионным антеннам, но за счёт того, что она реагирует только на магнитную составляющую, обеспечивает гораздо лучшее качество приёма в городских условиях при работе в широком диапазоне частот.
Длина кабеля от антенны к телевизору некритична.»


Рис.2

Конструкция обсуждаемой антенны является продуктом преобразования классической рамочной антенны (Рис.2 а)) с разрезом в середине оплётки кабеля в модифицированную — без разреза (Рис.2 b)). Причём, если первая из них требует наличия симметрирующего трансформатора для согласования с несимметричным коаксиальным кабелем, то во второй — подобное согласование не требуется, оно уже заложено в самом конструктиве антенны.
К чему это я клоню?
А к тому, что это две разные антенны, и попытки совместить в их в одно изделие (полотно антенны с разрезом в кабеле + согласование путём замыкания центральной жилы на оплётку), приведёт на выходе к суррогатному продукту с соответствующими характеристиками.

Для интересующего нас ДМВ диапазона данная рамочная конструкция является полноразмерным петлевым диполем, поэтому она способна работать не только на приём, но и на передачу, а при пересчёте её размеров на соответствующий диапазон, прекрасно справится и с функцией 3G, 4G или Wi-Fi — антенны.

Простенький калькулятор для расчёта размеров петли из коаксиального кабеля, думаю, ещё никому не помешал.

Следующий пункт остановки — симметричный полуволновой диполь, описанный в журнале Радио №10, 1981 г. (статья «Антенна и конвертер ДМВ», автор В. Манушин).
Антенна обеспечивает практически идентичные приёмные характеристики по сравнению с предыдущей рамочной конструкцией.
Вот что пишет автор статьи:

«Антенна выполнена в виде широкополосного линейного разрезного вибратора, подключаемого к телевизору кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. С антенной кабель соединен через симметрирующую четвертьволновую петлю.
Размеры вибратора в зависимости от интервала принимаемых каналов приведены в таблице. Коэффициент стоячей волны антенны не хуже 1,7. При этом потери мощности на отражение не превышают 5%. Если считать допустимыми 10 %-ные потери (при КСВ, равном 2,5), то можно сделать антенну для приема на все каналах диапазона ДМВ, отведенного для телевизионного вещания (470-960 МГц). Размеры такой антенны указаны в таблице последними.
Вибратор вырезается из листа одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5. 2 мм. Если стеклотекстолит двусторонний, то можно снять фольгу со второй стороны листа, либо вырезать на ней точно такой же вибратор. Причём соединять стороны перемычками не обязательно.

Кабель к антенне припаивается стандартно, к одной половине вибратора оплетка, к другой центральная жили коаксиального кабеля.
При подключении к антенне кабеля на расстоянии «b» от его конца снимается кольцо наружной оболочки шириной около 5 мм. К открытой металлической оплетке припаивается монтажный провод диаметром 0,67 мм. Другой конец провода соединяется с центральным проводником кабеля.
Антенна устанавливается на подставке, передвигаемой при настройке, или прикрепляется к стене в месте, соответствующем максимальному уровню сигнала. Подстроить антенну, можно незначительно изменяя длину монтажного провода. Других настроек не требуется.

Далее мы плавно переходим к приёмной ДМВ антенне посложнее. При этом — по дальности приёма она вполне может составить конкуренцию активным комнатным антеннам именитого голландского производителя Funke, который заслуженно считается эталоном в антенностроительной отрасли.

В основе конструкции лежит двойная треугольная антенна, описанная в книге Борийчука Г. И. и Булыча В. И. «Радиолюбителю о телевизионных антеннах», а затем и в журнале Радио №6, 1998 г.(статья «Антенна — за час работы», под авторством В. Михайлова, с подробным описанием этой конструкции для приёма ДМВ каналов).


Рис.4

Эта антенна хороша тем, что при значительно меньших габаритах она обеспечивает практически такое же усиления, как и антенна Харченко — около 5 дБ без рефлектора.
Давайте обратимся к выдержкам из статьи В. Михайлова.

«Антенна позволяет принимать телевизионные программы в ДМВ диапазоне с весьма неплохим качеством, даже вне прямой видимости передающей антенны.
Предлагаемую двойную треугольную конструкцию антенны можно изготовить довольно быстро. Основными материалами служат листы гофрированного картона от упаковочных коробок, бытовая алюминиевая фольга подходящих размеров, а также коаксиальный кабель с полиэтиленовой изоляцией (только не фторопластовой) и волновым сопротивлением 75 Ом.

Изготовление антенны начинают с нанесения контуров ее полотна на листы фольги и картона по Рис.3. Острые углы по краям допустимо немного обрезать. Затем, аккуратно вырезав полотно антенны из листа фольги, наносят клей на водной основе (например, «Бустилат», «ПВА» и др.) на полотно и картон. Совместив с нанесенным контуром, приклеивают их друг к другу. Очищают полотно от попавшего на него клея, особенно в местах прокладки кабеля и электрических соединений.

Пока клей сохнет, формуют кабель в соответствии со схемой прокладки, показанной на Рис.3. Далее оголяют оплетку и центральный проводник кабеля в местах электрических соединений с полотном антенны и, следя за тем, чтобы клей не попал на них, приклеивают кабель к полотну антенны (а если это необходимо — то и к картону) клеем «88», «Момент», «Контактол».

После того как кабель приклеился, предварительно обернув его оплетку и центральный проводник полосками фольги для надежного контактирования, соединяют их с полотном антенны пришиванием (по три стежка на каждое соединение). При этом, чтобы нитка не перерезала картон, с обратной стороны приклеивают прокладки из дерева или пластмассы. Концы ниток также фиксируют клеем. Подставку под антенну можно склеить из картона.

Антенна имеет коэффициент перекрытия указанного интервала около 1,45 при КБВ>0,48 и коэффициенте усиления около 5 дБ. При дальнейшем повышении частоты принимаемого сигнала эффективность антенны падает.

Экран-рефлектор — эффективное средство от сильных отраженных сигналов (правда, в рассматриваемых условиях приема особой необходимости в нем все же нет). Изготовляют экран из сплошного листа фольги, который приклеивают к куску картона размерами 0,5λ(ширина)х0,44λ (высота) и крепят параллельно на расстоянии 0,175λ от полотна антенны, используя П-образно согнутые полоски картона. Для удобства последующей сборки размеры листа картона с антенной рекомендуется сделать такими же, как и у листа с экраном.

Размеры двойной треугольной антенны рассчитывают по формулам, опубликованным в книге Г. И. Борийчука и В. И. Булыча «Радиолюбителю о телевизионных антеннах» (М.: ДОСААФ, 1977).»

Размеры эти указаны в приведённой статье в весьма скромном ассортименте:
L8=0,27 х λmax (без экрана);
L8=0,25 х λmax (с экраном);
L6=0,09 х L8;
L7=0,72 х L8;
L5=10мм,
где λmax — максимальная длина принимаемой несущей волны.
Так, что хочешь — не хочешь, а придётся погрузиться в умную книжку, а результат погружения отразить в калькуляторе.

Читайте также  Курс arduino - моторы

Расчёт двойной треугольной антенны для ДМВ аналоговых и цифровых DVB-T2 каналов.

Как водится, для улучшения направленных свойств двойной треугольной антенны и некоторого увеличения усиления, её возможно снабдить экраном, выполненным их металлических трубок, прутков, либо проводников, натянутых на раму.
Вот как видят конструкцию данной антенны с рефлектором авторы вышеупомянутой книги.

Хороша получилась хреновина — трудолюбива, скромна, нарядна. Но, а для того, чтобы подняться на новый уровень развития и поупираться в сложных условиях слабого сигнала цифрового ТВ, не хватает самого малого — усилителя.
Малошумящий УКВ усилитель можно расположить внутри полотна антенны (красный прямоугольник на Рис.3).
Если входное сопротивление применяемого усилителя составляет 50-75 Ом (как в случае с подробно описанным нами «Простым антенным усилителем на микросхеме SPF504»), кабель следует загнуть вверх и подвести к нижней части усилителя через согласующую петлю вдоль рамки антенны, как это показано на Рис.3. Если величина входного сопротивления усилителя 200-300 Ом, то петлю делать не следует, а опустить коаксиал без всяких изгибов к верхней части усилителя.

Таблицу соответствия частот и длин волн номерам ДМВ каналов можно найти на странице ссылка на страницу

Антены GP 1/4, 1/2, 5/8 своими руками

В Си-Би диапазоне наибольшее распространение получили антенны с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что Си-Би радиостанции широко используются для связи с подвижными объектами, а на автомобиле весьма сложно разместить эффективную антенну горизонтальной поляризации. По той же причине в качестве базовых выбираются антенны с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, одинаково хорошо работающие в любом направлении.

GP с длиной l/4

Наиболее широкое применение в этой группе получили антенны типа «Ground Plane» или сокращенно — «GP», показанные на рис. 10.2.

Антенна имеет штыревую конструкцию, удобную для размещения как на крыше здания, так и на автомобиле. Она проста и, в то же время, достаточно эффективна. Длина штырей (l/4) для работы в диапазоне 27 МГц зависит от диаметра трубок и указана в табл.1

Таблица 1. Длина элементов антенны GP

Для нормальной работы антенны она снабжается тремя противовесами, которые можно выполнить из трубки или антенного канатика. Длина противовесов выбирается равной, или на 2,5% больше 2/4l. Для Си-Би диапазона можно принять ее равной 275 см. Входное сопротивление антенны зависит от угла между противовесами и мачтой: чем меньше этот угол (противовесы прижаты к мачте), тем больше сопротивление. Для получения входного сопротивления 50 Ом угол выбирается равным 30-45 градусов. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет максимум под углом 30 градусов к горизонту. Усиление антенны примерно равно усилению вертикального полуволнового диполя. Наилучшая работа обеспечивается при высоте мачты около 6 м.

Эта антенна наиболее широкополосна из всех вариантов GP. Если после установки минимум КСВ антенны оказывается несколько выше или ниже частоты 20 канала сетки С, длину штыря необходимо соответственно увеличить или уменьшить. После настройки антенны в резонанс минимума КСВ на средней частоте добиваются изменением угла установки противовесов.

Недостатком данной конструкции является отсутствие соединения штыря с мачтой, что требует дополнительных мер по грозозащите и защите от статического электричества. Наиболее простым способом защиты является использование короткозамкнутого шлейфа из кабеля длиной l/4, подключенного к фидеру с помощью тройника. Шлейф обеспечивает соединение центральной жилы фидера с заземленной оплеткой по постоянному току и не влияет на согласование антенны. Схема подключения шлейфа приведена на рис.3

Длина шлейфа рассчитывается с учетом коэффициента укорочения используемого кабеля и составляет около 2 м.

GP с длиной l/2

На рис. 10.4 приведена конструкция полуволновой антенны GP длиной l/2. По сравнению с вышеописанной антенной она имеет вдвое большую длину штыря, что предъявляет повышенные требования к обеспечению ветровой прочности конструкции. Антенна не нуждается в противовесах, роль которых выполняет мачта, а ее диаграмма направленности в вертикальной плоскости сильнее прижата к горизонту, что улучшает условия радиообмена с удаленными корреспондентами. Поскольку антенна имеет высокое входное сопротивление, кабель подключается к ней через согласующий высокочастотный трансформатор. Основание штыря соединяется с заземленной мачтой через согласующий трансформатор, что автоматически решает проблемы грозозащиты и статики. Усиление антенны по сравнению с полуволновым диполем составляет около 4 дБ.

Типовые данные согласующего трансформатора:

Диаметр каркаса — 30мм
Диаметр провода — (ПЭВ-2) 1мм
Число витков — 6
Отвод от 1.5 — витка
считая от (холодного) заземленного
вывода катушки
Кабель подключается центральной
жилой к отводу.
Полотно антенны подключается к «горячему»
выводу катушки.

GP с длиной 5/8l

Наиболее эффективной для дальних связей является GP длиной 5/8l. Ее конструкция показана на рис. 10.5. Она несколько длиннее полуволновой антенны, а кабель фидера подключается к согласующей индуктивности, расположенной в основании вибратора. Этот тип антенны требует использования не менее трех противовесов длиной (0,1-0,2)l, расположенных в горизонтальной плоскости. Антенны этого типа узкополоснее полуволновых, в связи с чем они требуют более тщательной настройки. Настройку на средней частоте обеспечивают как изменением длины штыря, так и регулировкой величины согласующей индуктивности. Нужное входное сопротивление достигается выбором точки подключения кабеля к согласующей катушке. Усиление этой антенны составляет 5-6 дБ, максимум диаграммы направленности расположен под углом 15 градусов к горизонту. Штырь этой конструкции также заземлен на мачту через согласующую катушку. Примерные данные согласующей катушки для волнового сопротивления кабеля 50 Ом:

диаметр каркаса — 18 мм,
диаметр провода — 1,5 мм,
число витков — 22,
шаг намотки -2,5 мм,
отвод — от 9-го витка,
считая от заземленного конца катушки.

Установка антенны на крыше может сильно влиять на ее характеристики. Общими рекомендациями являются следующие:

  • основание антенны желательно располагать не ниже 3 м от плоскости крыши;
  • вблизи от антенны не должно быть металлических предметов и конструкций (например телевизионных антенн, проводов и т. п.);
  • устанавливать антенну желательно как можно выше;
  • для нормальной работы станции ближайшая базовая Си-Би антенна не должна быть расположена ближе 200 м.

Эффективность работы антенны на передачу тем выше, чем меньше омические потери в ее элементах. Поэтому наилучшим материалом для элементов антенн являются медные трубки, однако приемлемым компромиссом можно считать применение алюминиевых (дюралевых) трубок (из-за высокого удельного веса и низкой прочности меди).

При необходимости расширения полосы частот диаметр трубок увеличивают, или используют трубки с ребристой наружной поверхностью. Поскольку ток, протекающий по штырю антенны, уменьшается к ее верхнему концу, диаметр верхней части штыря можно уменьшить без ухудшения ее параметров. Одним из наиболее простых средств расширения полосы частот длинных штыревых антенн является применение втулки с четырьмя усами длиной около 100 мм и диаметром 4-5 мм, закрепляемой в верхней части штыря (рис. 10.6). При этом резонансная частота антенны понижается и длину штыря придется несколько уменьшить. При работе антенны на передачу по ней протекают довольно большие токи, поэтому необходимо обеспечить очень хорошее соединение всех элементов между собой и позаботиться об их защите от коррозии.

В настоящее время в продаже имеются Си-Би антенны заводского изготовления (рис.10.7) как отечественные, так и импортные, легкие, изящно выполненные. Как свидетельствует опыт их эксплуатации, в соединениях элементов, которые осуществляются самонарезающими шурупами, под действием ветра достаточно быстро теряется электрический контакт. Более надежной является конструкция штырей со стяжными хомутами. Практически все варианты промышленных антенн требуют дополнительной герметизации, предотвращающей попадание воды внутрь трубок, на согласующие трансформаторы, катушки и заделку кабеля, что приводит к необратимым последствиям.

Рис. 10.8 Антенна GP без мачты

Если на крыше Вашего дома есть достаточно высокая лифтовая будка, телевизионная антенна или пристройка высотой больше 5 метров, то антенну GP можно установить, используя капроновый трос-растяжку (рис. 10.8) без мачты. Кроме капронового шнура и кабеля РК-50 потребуется еще 4 изолятора любого типа. Конец кабеля длиной 2,7 м освобождается от внешней изоляции и оплетки, оплетка расплетается и скручивается в 4 примерно одинаковые «косички». К ним присоединяются противовесы. Противовесы можно сделать из любого медного (в крайнем случае даже алюминиевого) провода, который прикручивается (или припаивается) к «косичкам». Длина противовесов должна быть 2,7 м. На концах противовесов закрепляются изоляторы, которые прикрепляются к проволочным или капроновым оттяжкам. Конец освобожденного от оплетки участка кабеля за полиэтиленовый изолятор прикрепляется к капроновому шнуру так, чтобы он не оторвался порывами ветра. Противовесы разводятся в стороны равномерно по кругу, оттяжки закрепляются на крыше (например, привязываются к кирпичам). Постарайтесь длину оттяжек подобрать так, чтобы между проводом противовеса и вертикалью был угол около 45°. Места соединений и место выхода кабеля из оплетки тщательно герметизируют пластилином, чтобы под оплетку не попала вода.

Эта антенна по своим характеристикам полностью соответствует классической антенне GP длиной l/4. Такую антенну очень удобно устанавливать в полевых условиях между двумя деревьями, нужно только заранее заготовить кабель и противовесы с оттяжками, а в качестве изоляторов на концах противовесов сгодятся даже короткие сухие палочки (см. рис. 10.9), т. к. на частоте 27 МГц это неплохой изолятор.