Зигзагообразные антенны – Самодельные зигзагообразные телевизионные антенны — Самоделкин — сделай сам своими руками

4.5. ЗИГЗАГООБРАЗНЫЕ АНТЕННЫ

4. 5. ЗИГЗАГООБРАЗНЫЕ АНТЕННЫ


Если антенны типа «Волновой канал» и рамочные узко полосные, то зигзагообразные антенны широкополосные и могут работать в широком диапазоне частот. В пределах того диапазона частот, на который рассчитана зигзагообразная антенна, она обладает сравнительно постоянными параметрами, удовлетворительно согласуется с фидером, а ее коэффициент усиления изменяется в небольшой степени. Еще одно из достоинств этих антенн — возможность легкого изготовления в домашних условиях, так как зигзагообразные антенны могут быть выполнены из подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна описана в радиолюбительской литературе К. П. Харченко в журнале «Радио», 1961 г., № 3, а ее разновидности многократно публиковались в последующие годы. Одна из простейших зигзагообразных антенн показана на рис. 4. 6. В качестве мачты 1 используется деревянный брусок сечением 60 х 60 мм, к которому крепятся под углом 90° две рейки 2, выполненные из деревянных брусков сечением 40 х 40 мм. Рейки необходимо врезать в мачту заподлицо, а затем скрепить с пей болтами с гайками. В верхней и нижней частях мачты к ней крепятся гвоздями или шурупами две планки 3 из листовой меди, латуни или белой жести размерами 20 х 300 мм. Еще четыре такие же планки устанавливаются на концах реек, но эти планки изолируют от реек прокладками из гетинакса. К мачте посредине между рейками крепится пластина 4 из гетинакса размерами 80 х 300 мм, а к пей -две металлические пластинки 5 в форме сегментов радиусом 340 мм, хордой 300 мм и стрелой 35 мм. Ширина просвета между пластинками в наиболее узкой части должна получиться равной 10 мм.

Полотно антенны выполняется обмоточным, монтажным проводом или антенным канатиком произвольного диаметра, который в точках изгиба припаивается к планкам 3 и пластинкам 5. Полотно образовано тремя параллельными проводами с точками питания на пластинках 5. Верхняя и нижняя планки при работе антенны оказываются в точках нулевого потенциала во всем диапазоне принимаемых волн, что позволяет не изолировать их от мачты и обойтись без ССУ при использовании в качестве фидера 75-омного коаксиального кабеля. Кабель проходит по мачте вверх до нижней планки, затем прокладывается между проводами левой части зигзага к точкам питания. Здесь оплетка кабеля припаивается к левой пластинке, а центральная жила — к правой.

Размеры, показанные на рис. 4. 6 без скобок, относятся к антенне, рассчитанной на прием телевизионного сигнала в диапазоне с первого по пятый телевизионный канал (диапазоны I и II). При этом согласование антенны с фидером характеризуется коэффициентом бегущей волны в фидере, превышающим 0, 45, что соответствует передаче мощности сигнала к телевизору не менее 85 %. Коэффициент усиления антенны по диапазону изменяется в пределах 4, 3… 7, 9 дБ с максимумом вблизи 3-го частотного канала.

Такая же антенна может быть выполнена для приема сигнала в диапазоне III (6-12-й каналы). Размеры такой антенны показаны на рисунке в скобках. Длина планок берется равной 150 мм, изоляционная пластина 4 -размерами 80 х 150 мм, а металлические пластины 5 в форме сегментов радиусом 97 мм, хордой 150 мм и стрелой 35 мм. В связи с тем, что относительная ширина этого диапазона меньше, согласование антенны с фидером получается лучше: коэффициент бегущей волны в фидере превышает 0, 65 (к телевизору передается более 96 % принятой антенной мощности сигнала). Коэффициент усиления антенны изменяется по диапазону в пределах 4, 8… 6, 9 дБ.

Антенна таких же размеров и с такими же характеристиками может быть получена, если вместо каждой из шести металлических планок установить на мачте и рейках по три ролика от электропроводки. При этом у каждой группы роликов провода полотна необходимо замкнуть между собой припайкой проволочных перемычек. Наконец, полотно антенны можно выполнить из металлической полосы шириной 120 мм (1-5-й каналы) или 70 мм (6-12-й каналы). Размеры антенны остаются прежними. Полотно этой конструкции может быть образовано из восьми полос, которые соединяются

по углам зигзага пайкой, или одной длинной полосой, которая перегибается по углам зигзага. От реек полосы по-прежнему изолируются.

Другой вариант зигзагообразной антенны показан на рис. 4. 7. Антенна представляет собой металлическое кольцо или деревянный обруч с проложенным по поверхности обруча проволочным кольцом. Проволоку можно закрепить к поверхности деревянного обруча скобками. Кольцо или


обруч крепят на деревянной мачте. В центре кольца к мачте на изоляционном основании устанавливают две полукруглые металлические пластины, выполненные из листовой меди, латуни или белой жести радиусом 50 мм. Каждую пластину соединяют с кольцом пятью лучами, расположенными под одинаковыми углами. Затем лучи соединяют между собой пятью перемычками, расположенными также на одинаковом расстоянии одна от другой. Проволочное кольцо, лучи и перемычки можно изготовить из антенного канатика или медного провода диаметром 1, 5… 3, 0 мм. Все соединения нужно тщательно пропаять. Прокладка и подключение кабеля, которое производится также без ССУ, показаны на том же рисунке.

Кольцевая зигзагообразная антенна указанных размеров способна принимать сигналы всех 12 каналов метрового диапазона волн. Антенна удовлетворительно согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем: на каналах с третьего по двенадцатый согласование хорошее, на первом и втором — несколько хуже. Коэффициент усиления антенны плавно нарастает при увеличении номера канала примерно от 0, 5 дБ на первом канале до 11, 5 дБ на двенадцатом. Такое изменение коэффициента усиления соответствует необходимости, так как с уменьшением длины волны сигнала при постоянных напряженности поля и коэффициенте усиления антенны

напряжение сигнала на выходе антенны должно пропорционально уменьшаться.


Рассмотренные конструкции зигзагообразных антенн имеют два одинаковых лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, максимумы которых направлены перпендикулярно плоскости полотна антенны. Таким образом, эти антенны принимают сигнал как спереди, так и сзади, подобно одиночному полуволновому вибратору, что создает опасность приема помех с заднего направления. Значительно улучшить работу зигзагообразной антенны можно за счет ее усложнения добавлением рефлектора (рис. 4. 8). Рефлектор образован горизонтальными металлическими трубками, прикрепленными к мачте, а полотно антенны отодвинуто от плоскости рефлектора на некоторое расстояние А. В точках нулевого потенциала в верхней и нижней частях полотно антенны металлическими стойками крепят к мачте, которая также может быть металлической. В средней части такими же двумя стойками к мачте крепят изоляционную пластину, на которой закреплены углы полотна антенны в точках питания. Диаметр трубок рефлектора можно выбирать произвольно, а их длина Р для антенны 1-5-го каналов должна составлять 3100 мм, для антенны 6-12-го каналов 890 мм, расстояние между полотном антенны и плоскостью рефлектора А для 1-5-го каналов 600 мм, для 6-12-го каналов — 340 мм, расстояние между трубками рефлектора Б для антенны 1-5-го каналов должно быть 290 мм, для антенны 6-12-го каналов 193 мм. Размеры полотна антенны такие же, как на рис. 4. 6. Таким образом, рефлектор содержит 14 трубок. Размеры изоляционной пластины выбирают произвольно. Кабель к этой антенне прокладывают следующим образом: по мачте вверх, по нижней стойке, затем по левой части антенного полотна до точек питания. Здесь оплетку припаивают к углу левой части полотна, а центральную жилу — к углу правой части.

Диаграмма направленности этой антенны имеет только один главный лепесток, а задний практически отсутствует. Согласование антенны 1-5-го каналов с фидером получается не очень хорошим, так как для его улучшения следовало бы увеличить расстояние А, но это конструктивно сложно. У антенны 6-12-го каналов согласование значительно лучше. Коэффициент усиления антенны l-5-ro каналов плавно нарастает от 7, 8 дБ на первом канале до 14 дБ на пятом, а антенны 6-12-го каналов изменяются в меньших пределах от 7, 8 до 10 дБ.

Еще одна зигзагообразная антенна показана на рис. 4. 9. Она также содержит рефлектор и обладает такими же характеристиками, как и предыдущая, но рассчитана на вертикальную поляризацию сигнала. Рефлектор этой антенны образован металлической рамой, закрепленной на металлической мачте. К раме припаивают 15 вертикально натянутых проводов диаметром 0, 8… 1, 2 мм. Для улучшения согласования антенны с фидером ее размеры целесообразно выбирать конкретно для того частотного канала, сигнал которого будет приниматься этой антенной. При выборе размеров антенны под конкретный канал удается также получить больший коэффициент усиления антенны, чем при выполнении широкополосной антенны. Это особенно важно для антенны вертикальной поляризации, где напряженность поля обычно бывает меньше, чем при горизонтальной поляризации. Размеры антенны, показанной на рис. 4. 9, приведены в табл. 4. 7.

Таблица 4. 7 Размеры зигзазообразной антенны с рефлектором, мм


Если полотно антенны выполнено из металлической трубки диаметром 8… 16 мм для 1-5-го каналов и 4… 8 мм для 6-12-го каналов, по данным К. П. Харченко коэффициент усиления антенны составляет 9 дБ.

Сравнение зигзагообразных антенн с рамочными позволяет сделать следующие выводы. Конструктивно зигзагообразные антенны проще, легко могут быть изготовлены в домашних условиях из подручных материалов и не нуждаются в согласующем устройстве. Основное достоинство зигзагообразных антенн в том, что они могут быть выполнены широкополосными для использования там, где возможен прием нескольких телевизионных программ. Однако рамочные антенны имеют значительно меньшие габариты и при сравнимых размерах более эффективны.

lib.qrz.ru

Зигзагообразные активные антенны ДМВ

Для приема телевизионных сигналов в диапазоне ДМВ, особенно в неблагоприятных условиях, необходимо использовать хорошие антенны с антенными усилителями, т. е. активные антенны. Об опыте постройки таких антенн и рассказывает автор публикуемой статьи.

В диапазоне ДМВ применение эффективных антенно-фидерных систем (АФС) для приема сигналов в сложных условиях не потеряло своей актуальности. Относительно малая длина λ этих волн позволяет создавать высокоэффективные антенны при сравнительно небольших размерах.

После длительных экспериментов с разными антеннами за основу была взята известная зигзагообразная антенна [1], показанная на рис. 1. Конструктивно в классическом виде полотно антенны состоит из двух одинаковых ромбовидных частей, повернутых одна относительно другой на 180°. Следовательно, такая антенна симметрична. Эта особенность допускает применение антенных усилителей (АУ) с симметричным входом и большим усилением, например, пластинчатых усилителей (ПАУ) SWA и др. [2, 3].

Усиление зигзагообразной антенны зависит от отношения l/λ, а ее входное сопротивление — от отношений l/d и l/λ. Максимальное усиление достигается при длине l = 0,375λ, но при этом оно сильно зависит от диаметра провода.

При l = 0,25λ усиление получается, конечно, меньше, но и зависимость от диаметра провода уменьшается.

При изменении угла α изменяются габариты полотна. Так, если α = 90°, то SH = 2√2l = 2,83l; SE = l√2= 1,41l, а если α = 120°, то SH = 2l; SE = 1,73l. Это необходимо учитывать при создании сложных АФС (об этом дальше). Основные размеры полотна антенны, например, для 29-го канала сведены в табл. 1. Следует также иметь в виду и то, что с уменьшением диаметра провода и увеличением периметра полотна усиление растет. Кроме того, при выборе более тонкого провода уменьшается парусность антенны.

Различные конструктивные исполнения антенны имеют разные входные сопротивления (табл. 1). Следовательно, необходимы и разные способы согласования симметричного входа полотна с симметричным входом АУ, имеющим входное сопротивление 300 Ом. Они показаны на рис. 2 [4].

При входном сопротивлении полотна 300 Ом АУ, конечно, можно подключить непосредственно к точкам а — а. Однако для увеличения усиления и направленного действия антенны полотно обычно используют вместе с рефлектором (о нем будет рассказано ниже). Поэтому АУ лучше установить за рефлектором, соединив с полотном симметричной линией с волновым сопротивлением 300 Ом так, как показано на рис. 2,а — для воздушной линии, на рис. 2,6 — для кабеля КАТВ или на рис. 2,в — для кабеля РК-150. В последнем случае оплетки двух отрезков кабеля спаивают одну с другой на концах.

Во всех случаях необходимо учитывать коэффициент укорочения линии К. Для воздушной линии из проводов (рис. 2,а) — К=0,975, для КАТВ (рис. 2,6) — К = 0,8, для кабеля РК-150 (рис. 2,в) — К = 0,75…0,86 в зависимости от типа кабеля.

Наиболее удобно (по мнению автора) использовать полотно с входным сопротивлением 75 Ом. В этом случае для согласования можно применить четвертьволновый согласующий трансформатор из линии с волновым сопротивлением 150 Ом так, как изображено на рис. 2, г. Он образован двумя отрезками кабеля РК-75 длиной 0,25λKn, где n — нечетное число. Коэффициент К равен 0,65789 для кабеля с полиэтиленовой изоляцией. Размеры трансформатора даны по спаянным на концах оплеткам.

Формула для расчета трансформатора известна:

Zтр = √Zвх · Zвых ,

поэтому и получается

Zтр = √75 · 300 = 150 Ом.

Разомкнутый согласующий шлейф, показанный на рис. 2,д, и четвертьволновый трансформатор (рис. 2,е) позволяют согласовать АУ и антенну с входным сопротивлением, равным менее 300 Ом. Для изготовления шлейфа используют графики в [4]. Ориентировочные коэффициенты для расчета шлейфа и параметры четвертьволнового трансформатора указаны в табл. 2. Основное требование для шлейфа — Zл = Zш = 300 Ом. Размеры шлейфа и соединительной линии связаны соотношением А = В + С.

На рис. 2,д представлен способ подключения полотна с Rвх = 100 Ом к АУ с Rвх = 300 Ом, причем В = 0,13λК, а С = 0,09λК. Для подключения используют симметричный кабель КАТВ (SLX-300) или воздушную линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Для второго случая отношение (D/d) = 6,11. При использовании провода диаметром 3,569 мм расстояние между осями проводов равно D = 21,8 мм. Для сохранения фиксированного расстояния между проводами вдоль линии размещают несколько поперечных распорок из высококачественных изоляционных материалов, не ухудшающих свойств при воздействии окружающей среды (фторопласт, полиэтилен, органическое стекло). Следует иметь в виду, что, перемещая шлейф в точках в — в и изменяя тем самым размер С, можно добиться более четкого изображения на экране телевизора.

Четвертьволновый трансформатор можно изготовить из трубок диаметром более 10 мм, как на рис. 2,е. При меньшем диаметре зазор между трубками будет очень мал, что затруднит изготовление трансформатора.

Приведем пример расчета полотна для 29-го канала. При Fиз = 535,25 МГц найдем λиз = 300 000/Fиз = 560,48 мм. Если Rвх = 75 Ом и α = 90°, размер стороны ромбовидной части (см. табл. 1) равен l = 0,29λ = 162,5 мм, α (l/d) = 32…75. Следовательно, диаметр провода полотна равен 2,1…5,1 мм. Можно применить полоски шириной 2d, т. е. 4,2…10,2 мм, из меди или дюралюминия.

Отметим, что на всех последующих рисунках размеры даны для 29-го канала. Пересчет на другие каналы не сложен: зная отношение частоты 29-го канала к частоте определяемого канала, известные размеры умножают на это отношение.

Конечно, полотно антенны, кроме ромбовидных частей, может представлять собой и другие формы, например, зигзагокольцеобразную со сплошными металлическими секторами, как показано на рис. 3.

В зависимости от угла β полотно имеет различное входное сопротивление. Например, при β = 90° оно равно Rвх = 100 Ом, а при β = 140° — Rвх = 75 Ом. Это определяет и разные способы согласования полотна с АУ. Так, полотно при β = 90° более широкополосно и согласуется шлейфом в соответстви и с рис. 2, д. При β = 140° антенна будет более узкополосной из-за необходимости применения четвертьволнового согласующего трансформатора по рис. 2, г.

Для изготовления такого полотна используют пластины из латуни толщиной 0,3 мм. С целью уменьшения парусности полотна в каждом секторе сверлят по 15-20 отверстий диаметром 5 мм с равномерным распределением по площади.

Размеры шлейфа для согласования по рис. 2, д следующие: В=60 мм, С=40 мм, отрезки в — с кабеля КАТВ могут быть длиной 224n мм, где n=1,2,3…. Четвертьволновый трансформатор из кабеля РК-75 при согласовании по рис. 2, г может иметь длину 92,18n мм, где n = 1,3,5,7….

По табл. 1 можно выбрать любое полотно из 25 предложенных исходя из наличия материалов или других характеристик.

Диаграмма направленности полотна антенны (без рефлектора) — двухлепестковая вида «восьмерки», поэтому применение рефлектора во всех случаях целесообразно и эффективно, так как улучшает направленные свойства и повышает усиление антенны примерно на 3 дБ при конструктивном исполнении рефлектора, аналогичном полотну. Однако более эффективный способ увеличения усиления антенны примерно на 7 дБ — установка рефлекторной решетки или сетки с мелкими ячейками. Решетка/сетка должна быть сварной и иметь антикоррозионное покрытие. Размеры решетки/сетки должны быть на 5…10 % больше вертикального (Sн) и горизонтального (SE) размеров полотна.

Решетку/сетку располагают на расстоянии h=100…50 мм позади полотна в зависимости от принимаемого канала (21-69). Значение h влияет на входное сопротивление полотна и может служить дополнительным способом улучшения согласования всей АФС. Изменяя h при размещении решетки на резьбовых шпильках, добиваются более четкого изображения с наименьшим уровнем шумов («снега») на экране телевизора.

Использование рефлекторной решетки/сетки изменяет диаграмму направленности антенны, превращая ее в узкую однолепестковую. В результате прием со стороны рефлектора значительно ослаблен, что повышает помехозащищенность АФС.

Еще большего увеличения направленного действия и усиления антенны можно добиться, если применить синфазное включение двух и более полотен — синфазные решетки. Это позволяет принимать передачи на значительном расстоянии и в сложных условиях. Такие антенны представляют собой несколько параллельно включенных полотен, разнесенных по горизонтали или (и) по вертикали в одной плоскости.

Для примера на рис. 4 представлено синфазное включение двух полотен с входным сопротивлением 150 Ом, разнесенных по вертикали. Изображенное на рисунке полотно можно считать модификацией зигзагокольцеобразной антенны с углом β = 0 или разновидностью кольцевой. Антенна хорошо работает в диапазоне ДМВ при диаметре провода всего 1,5 мм.

Способы согласования такой антенны с АУ могут быть различными. Так, на рис. 4 показан вариант включения двух полотен, расположенных на оптимальном расстоянии 0,7λ по вертикали, с линией питания, подключенной к нижнему полотну (зтажу). Для связи между этажами использована двухпроводная линия длиной λК. Линия образована двумя отрезками кабеля РК-75 (К=0,65789). Она симметрична и имеет волновое сопротивление 150 Ом, что обеспечивает хорошее согласование с полотном.

В результате такого параллельного соединения двух одинаковых полотен входное сопротивление всей АФС в точках а — а1 получается равным 75 Ом. Согласование с АУ сделано четвертьволновым согласующим трансформатором по рис. 2,г. образованным двумя отрезками кабеля РК-75.

Однако более предпочтителен (по мнению автора) другой вариант — центрального питания. Он имеет более широкую полосу пропускания. Причем полотна можно разнести как по вертикали, так и по горизонтали на (0,7…0,75)Х между их центрами.

Для объединения полотен при центральном питании между ними включают две последовательно соединенные симметричные линии по рис. 2,в длиной 0.5ХК (184,4 мм по спаянным оплеткам на концах), но образованных отрезками кабеля РК-75. При этом в центральных точках в — в получается входное сопротивление антенны 75 Ом. К ним и подключают тот же четвертьволновый согласующий трансформатор, что и на рис. 4.

Аналогично используют полотна по рис. 1 с углом α = 120°. Если применены такие полотна с углом α = 90°, то лучше их разнести по горизонтали.

Синфазное включение трех одинаковых полотен по рис. 1 с центральным питанием изображено на рис. 5. Решетка снабжена рефлекторной сеткой. Входное сопротивление каждого полотна равно около 100 Ом и слабо зависит от диаметра провода. Для проверки были использованы провода диаметром 1,2 [(l/d) = 117] и 2,76 [(l/d) = 51] мм. Размеры соединительных линий λК останутся те же, если использовать и другие полотна с Rвх = 100 Ом (по рис. 1 при α = 120° или по рис. 3 при β = 90°).

Полотна соединяют между собой параллельно симметричными линиями с волновым сопротивлением 100 Ом, образованными отрезками кабеля РК-50 длиной (по спаянным оплеткам), равной λК (это условие — обязательное!). В точках в — в общее входное сопротивление антенны равно 33,3 Ом. Согласование с АУ обеспечивается четвертьволновым трансформатором из отрезков кабеля РК-50 (по рис. 2,г) длиной 277 мм.

Все полотна закрепляют на планке из органического стекла толщиной 5 мм. К рефлектору и мачте планка закреплена четырьмя резьбовыми шпильками в точках 0. Рефлекторную сетку (ячейки с размерами 18×18 мм) удаляют от полотна антенны на расстояние h = 105 мм, изменяемое на ±15 мм.

Как уже было выше сказано, АУ устанавливают за рефлектором на мачте и подключают к полотну в точках с — с. Блок питания (БП) АУ размещают рядом с телевизором или на его задней стенке так, как показано на рис. 6.

Постоянное напряжение 12 В с БП поступает по кабелю снижения РК-75 через развязывающее устройство (РУ), включенное в соответствии с рис. 7. РУ состоит из дросселя L1 и конденсатора С2.

Обычно ПАУ типов SWA, GPS и др. питают от маломощных БП, которые имеют различные схемные решения, но чаще всего не защищены от короткого замыкания в нагрузке. А такая защита необходима. Кроме того, если прием телевизионных сигналов происходит с разных направлений, например, на две антенны, то переключение кабелей от антенн на входе телевизора вносит ряд неудобств, причем быстро изнашиваются разъемы. Поэтому желательно предусмотреть их автоматическое переключение.

Для устранения указанных недостатков были разработаны различные БП АУ. Принципиальная схема одного из вариантов БП с применением реле для автоматического переключения антенн представлена на рис. 8. Прием сильных сигналов ДМВ обеспечивает антенна А1 без АУ, подключенная к гнезду XW2, причем БП в этом случае выключен. Для приема слабых сигналов подключается антенна А2 (XW3) с АУ, что происходит при включении БП.

БП включается при нажатии на кнопку SB1. При этом срабатывает реле К1 и его контакты К1.1 блокируют кнопку SB1, удерживая БП включенным. Контакты К1.2 отключают антенну А1 и подключают антенну А2 к телевизору. Выпрямленное напряжение, индицируемое светодиодом HL2, с выхода БП проходит на АУ.

При коротком замыкании в АУ или фидере напряжение на выходе БП и ток через обмотку К1 реле упадут. Реле отпустит контакты К1.1, которые выключат БП. Светодиод HL2 и лампа HL1 погаснут.

Резистор R1 подбирают так, чтобы при стабилизированном напряжении 12В обеспечить четкое срабатывание реле при минимальном токе через его обмотку. Реле может быть любое, например, РЭС47 (паспорт РФ4.500.409). Лампа HL1 (6,3 В х 0,28 А) индицирует включение БП по сети и одновременно служит предохранителем в первичной цепи трансформатора Т1. Трансформатор — любой с напряжением на обмотке II — 9…11 В. Дроссель L1 — также любой, например, ДМ-0,6. Микросхема КР142ЕН8Б обеспечивает максимальный ток 1,5 А и имеет защиту от перегрузок по току. Однако БП потребляет не более 0,1 А, поэтому можно применить менее мощную микросхему, например, 78L12.

Для приема сигналов в диапазоне ДМВ в журнале рассмотрено несколько АУ, например, [5]. Все они имеют входное сопротивление 75 Ом. Их тоже можно использовать с описанными антеннами с симметричным входом. Для этого нужно применить известное согласующее симметрирующее устройство (ССУ) на ферритовом кольце, включаемое по схеме на рис, 9,а. Но можно установить ССУ в виде U-петли по рис. 9,б. Кабель, идущий к АУ, должен быть коротким и лучше длиной 0.5λК.

Выбирая место установки антенны, необходимо помнить, что каждый лишний метр кабеля снижения ослабит сигнал в диапазоне ДМВ на 0,16…0,4 дБ. Чем тоньше кабель, тем больше потери. При окончательном монтаже АФС желательно устанавливать новый кабель, так как к концу его срока хранения (он определен в 12 лет) коэффициент затухания увеличивается на 30…60%. Кабель лучше выбирать более высокочастотный, с большим диаметром центрального проводника. Следует также обеспечить надежную гидроизоляцию в местах пайки.

Литература

  • Харченко К. Зигзагообразная антенна. — Радио, 1961, № 3; 1999, № 8.
  • Пахомов А. Антенные усилители SWA. — Радио, 1999, № 1, с. 10-12.
  • Пахомов А. Новые антенные усилители. — Радио, 2000, № 7.
  • Ротхаммвль К. Антенны. — М.: Энергия, 1969.
  • Нечаев И. Антенный усилитель ДМВ на микросхеме. — Радио, 1999, № 4, с. 8.
  • Автор: Ю.Филичев, г.Вильнюс, Литва

    shema.info

    Russian HamRadio — Зигзагообразные активные антенны ДМВ.

    Для приема телевизионных сигналов в диапазоне ДМВ, особенно в неблагоприятных условиях, необходимо использовать хорошие антенны с антенными усилителями, т. е. активные антенны. Об опыте постройки таких антенн и рассказывает автор статьи.

    В диапазоне ДМВ применение эффективных антенно-фидерных систем (АФС) для приема сигналов в сложных условиях не потеряло своей актуальности. Относительно малая длина А, этих волн позволяет создавать высокоэффективные антенны при сравнительно небольших размерах.

    Рис.1.

    После длительных экспериментов с разными антеннами за основу была взята известная зигзагообразная антенна [1], показанная на рис. 1. Конструктивно в классическом виде полотно антенны состоит из двух одинаковых ромбовидных частей, повернутых одна относительно другой на 180°.

    Следовательно, такая антенна симметрична. Эта особенность допускает применение антенных усилителей (АУ) с симметричным входом и большим усилением, например, пластинчатых усилителей (ПАУ) SWA и др. [2,

    3].

    Усиление зигзагообразной антенны зависит от отношения L/

    l , а ее входное сопротивление — от отношений L/d и L/l .

    Максимальное усиление достигается при длине L = 0,375

    l , но при этом оно сильно зависит от диаметра провода. При L= 0.25l усиление получается, конечно, меньше, но и зависимость от диаметра провода уменьшается.

    При изменении угла, а изменяются габариты полотна. Так, если а = 90°, то Sн = 2

    Ц 2L = 2,83L; Se = LЦ 2 = 1,41L, a если а = 120°, то Sн = 2L; Se = 1.73L.

    Таблица 1.

    Это необходимо учитывать при создании сложных АФС (об этом дальше).

    Основные размеры полотна антенны, например, для 29-го канала сведены в табл. 1.

    Следует также иметь в виду и то, что с уменьшением диаметра провода и увеличением периметра полотна усиление растет.

    Кроме того, при выборе более тонкого провода уменьшается парусность антенны.

    Различные конструктивные исполнения антенны имеют разные входные сопротивления (табл. 1).

    Следовательно, необходимы и разные способы согласования симметричного входа полотна с симметричным входом АУ, имеющим входное сопротивление 300 Ом. Они показаны на рис. 2 [4].

    При входном сопротивлении полотна 300 Ом АУ. конечно, можно подключить непосредственно к точкам а — а.

    Однако для увеличения усиления и направленного действия антенны полотно обычно используют вместе с рефлектором (о нем будет рассказано ниже).

    Рис.2.

    Поэтому АУ лучше установить за рефлектором, соединив с полотном симметричной линией с волновым сопротивлением 300 Ом так, как показано на рис. 2,а —

    для воздушной линии, на рис. 2,6 — для кабеля КАТВ или на рис. 2,в — для кабеля РК-150.

    В последнем случае оплетки двух отрезков кабеля спаивают одну с другой на концах. Во всех случаях необходимо учитывать коэффициент укорочения линии К.

    Для воздушной линии из проводов (рис. 2,а) К = 0,975, для КАТВ (рис. 2,6) — К = 0,8, для кабеля РК-150 (рис. 2,в) — К = 0,75…0,86 в зависимости от типа кабеля.

    Наиболее удобно (по мнению автора) использовать полотно с входным сопротивлением 75 Ом. В этом случае для согласования можно применить четвертьволновый согласующий трансформатор из линии с волновым сопротивлением 150 Ом так, как изображено на рис. 2,г.

    Он образован двумя отрезками кабеля РК-75 длиной 0,25АКп, где n — нечетное число. Коэффициент К равен 0,65789 для кабеля с полиэтиленовой изоляцией. Размеры трансформатора даны по спаянным на концах оплеткам. Формула для расчета трансформатора известна: Zтр =

    Ц Zвх — Zвых поэтому и получается Zтр = Ц 75х300 = 150 ом.

    Таблица 2.

    Разомкнутый согласующий шлейф, показанный на рис. 2,д, и четвертьволновый трансформатор (рис. 2,е) позволяют согласовать АУ и антенну с входным сопротивлением, равным менее 300 Ом.

    Для изготовления шлейфа используют графики в [4]. Ориентировочные коэффициенты для расчета шлейфа и параметры четвертьволнового трансформатора указаны в табл. 2. Основное требование для шлейфа — Zл = Zш = 300 Ом. Размеры шлейфа и соединительной линии связаны соотношением А = В + С.

    На рис. 2,д представлен способ подключения полотна с Rвх, = 100 Ом к АУ с Rвх = 300 Ом. причем В = 0,135

    Ц К, а С = 0,09Ц К. Для подключения используют симметричный кабель КАТВ (SLX-300) или воздушную линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Для второго случая отношение (D/ d) = 6,11. При использовании провода диаметром 3,569 мм расстояние между осями проводов равно D = 21,8 мм.

    Для сохранения фиксированного расстояния между проводами вдоль линии размещают несколько поперечных распорок из высококачественных изоляционных материалов, не ухудшающих свойств при воздействии окружающей среды (фторопласт, полиэтилен, органическое стекло). Следует иметь в виду, что. перемещая шлейф в точках в — в и изменяя тем самым размер С, можно добиться более четкого изображения на экране телевизора. Четвертьволновый трансформатор можно изготовить из трубок диаметром более 10 мм, как на рис. 2,е. При меньшем диаметре зазор между трубками будет очень мал, что затруднит изготовление трансформатора.

    Приведем пример расчета полотна для 29-го канала. При Fиз = 535,25 МГц найдем

    l из = 300000/Fиз = 560,48 мм. Если Rвх = 75 Ом и а = 90°, размер стороны ромбовидной части (см. табл. 1) равен l = 0,29l = 162,5 мм, a (L/d) = 32… 75. Следовательно, диаметр провода полотна равен 2,1…5,1 мм. Можно применить полоски шириной 2d, т. е. 4,2… 10,2 мм, из меди или дюралюминия.

    Отметим, что на всех последующих рисунках размеры даны для 29-го канала. Пересчет на другие каналы не сложен: зная отношение частоты 29-го канала к частоте определяемого канала, известные размеры умножают на это отношение.

    Рис.3.

    Конечно, полотно антенны, кроме ромбовидных частей, может представлять собой и другие формы, например, зигзагокольцеобразную со сплошными металлическими секторами, как показано на рис. 3.

    В зависимости от угла (

    b полотно имеет различное входное сопротивление. Например, при (b = 90° оно равно Rвх = 100 Ом, а при (b = 140° — Rвх = 75 Ом. Это определяет и разные способы согласования полотна с АУ. Так, полотно при b = 90° более широкополосно и согласуется шлейфом в соответствии с рис. 2, д.

    При (

    b = 140° антенна будет более узкополосной из-за необходимости применения четвертьволнового согласующего трансформатора по рис. 2, г.

    Для изготовления такого полотна используют пластины из латуни толщиной 0,3 мм. С целью уменьшения парусности полотна в каждом секторе сверлят по 15—20 отверстий диаметром 5 мм с равномерным распределением по площади.

    Размеры шлейфа для согласования по рис. 2, д следующие: В = 60 мм, С = 40 мм, отрезки в — с кабеля КАТВ могут быть длиной 224n мм, где n = 1,2,3…. Четвертьволновый трансформатор из кабеля РК-75 при согласовании по рис. 2, г может иметь длину 92,18n мм, где n = 1,3

    ,5,7…. По табл. 1 можно выбрать любое полотно из 25 предложенных исходя из наличия материалов или других характеристик.

     

    Диаграмма направленности полотна антенны (без рефлектора) — двухлепестковая вида “восьмерки”, поэтому применение рефлектора во всех случаях целесообразно и эффективно, так как улучшает направленные свойства и повышает усиление антенны примерно на 3 дБ при конструктивном исполнении рефлектора, аналогичном полотну.

    Однако более эффективный способ увеличения усиления антенны примерно на 7 дБ — установка рефлекторной решетки или сетки с мелкими ячейками.

    Решетка/сетка должна быть сварной и иметь антикоррозионное покрытие. Размеры решетки/сетки должны быть на 5…10 % больше вертикального (SH) и горизонтального (SE) размеров полотна

    Рис.4.

    .

    Решетку/сетку располагают на расстоянии h = 100…50 мм позади полотна в зависимости от принимаемого канала (21—69).

    Значение h влияет на входное сопротивление полотна и может служить дополнительным способом улучшения согласования всей АФС. Изменяя h при размещении решетки на резьбовых шпильках, добиваются более четкого изображения с наименьшим уровнем шумов (“снега”) на экране телевизора.

    Использование рефлекторной решетки/сетки изменяет диаграмму направленности антенны, превращая ее в узкую однолепестковую. В результате прием со стороны рефлектора значительно ослаблен, что повышает помехозащищенность АФС.

    Еще большего увеличения направленного действия и усиления антенны можно добиться, если применить синфазное включение двух и более полотен — синфазные решетки

    .

    Это позволяет принимать передачи на значительном расстоянии и в сложных условиях. Такие антенны представляют собой несколько параллельно включенных полотен, разнесенных по горизонтали или (и) по вертикали в одной плоскости.

    Для примера на рис. 4 представлено синфазное включение двух полотен с входным сопротивлением 150 Ом, разнесенных по вертикали.

    Изображенное на рисунке полотно можно считать модификацией зигзагокольцеобразной антенны с углом

    b = 0 или разновидностью кольцевой. Антенна хорошо работает в диапазоне ДМВ при диаметре провода всего 1,5 мм.

    Способы согласования такой антенны с АУ могут быть различными. Так, на рис. 4 показан вариант включения двух полотен, расположенных на оптимальном расстоянии 0,7

    l , по вертикали, с линией питания, подключенной к нижнему полотну (этажу).

    Для связи между этажами использована двухпроводная линия длиной

    l К. Линия образована двумя отрезками кабеля РК-75 (К = 0,65789). Она симметрична и имеет волновое сопротивление 150 Ом, что обеспечивает хорошее согласование с полотном.

    В результате такого параллельного соединения двух одинаковых полотен входное сопротивление всей АФС в точках а — а1 получается равным 75 Ом.

    Рис.5.

    Согласование с АУ сделано четвертьволновым согласующим трансформатором по рис. 2,г. образованным двумя отрезками кабеля РК-75.

    Однако более предпочтителен (по мнению автора) другой вариант — центрального питания. Он имеет более широкую полосу пропускания. Причем полотна можно разнести как по вертикали, так и по горизонтали на (0,7…0,75)

    l , между их центрами.

    Для объединения полотен при центральном питании между ними включают две последовательно соединенные симметричные линии по рис. 2,в длиной 0.5

    l K (184,4 мм по спаянным оплеткам на концах), но образованных отрезками кабеля РК-75. При этом в центральных точках в — в получается входное сопротивление антенны 75 Ом. К ним и подключают тот же четвертьволновый согласующий трансформатор, что и на рис. 4.

    Аналогично используют полотна по рис. 1 с углом а = 120°. Если применены такие полотна с углом а = 90°, то лучше их разнести по горизонтали. Синфазное включение трех одинаковых полотен по рис. 1 с центральным питанием изображено на рис. 5.

    Решетка снабжена рефлекторной сеткой. Входное сопротивление каждого полотна равно около 100 Ом и слабо зависит от диаметра провода.

    Для проверки были использованы провода диаметром 1,2 [(L/d) = 117] и 2,76 [(L/d) = 51] мм. Размеры соединительных линий

    lК останутся те же, если использовать и другие полотна с Rвх = 100 Ом (по рис. 1 при а = 120° или по рис. 3 при (3 = 90°).

    Полотна соединяют между собой параллельно симметричными линиями с волновым сопротивлением 100 Ом, образованными отрезками кабеля РК-50 длиной (по спаянным оплеткам), равной АХ (это условие — обязательное!).

    Рис.6

    .

    В точках в — в общее входное сопротивление антенны равно 33,3 Ом. Согласование с АУ обеспечивается четвертьволновым трансформатором из отрезков кабеля РК-50 (по рис. 2,г) длиной 277 мм.

    Все полотна закрепляют на планке из органического стекла толщиной 5 мм. К рефлектору и мачте планка закреплена четырьмя резьбовыми шпильками в точках 0.

    Рефлекторную сетку (ячейки с размерами 18×18 мм) удаляют от полотна антенны на расстояние h = 105 мм, изменяемое на ±15 мм.

    Как уже было выше сказано, АУ устанавливают за рефлектором на мачте и подключают к полотну в точках с — с.

    Блок питания (БП) АУ размещают рядом с телевизором или на его задней стенке так, как показано на рис. 6.

    Постоянное напряжение 12В с БП поступает по кабелю снижения РК-75 через развязывающее устройство (РУ), включенное в соответствии с рис. 7. РУ состоит из дросселя L1 и конденсатора С2.

    Рис.7.

    Обычно ПАУ типов SWA, GPS и др. питают от маломощных БП, которые имеют различные схемные решения, но чаще всего не защищены от короткого замыкания в нагрузке.

    А такая защита необходима.

    Кроме того, если прием телевизионных сигналов происходит с разных направлений, например, на две антенны, то переключение кабелей от антенн на входе телевизора вносит ряд неудобств, причем быстро изнашиваются разъемы.

    Поэтому желательно предусмотреть их автоматическое переключение

    .

    Рис.8.

    Для устранения указанных недостатков были разработаны различные БП АУ. Принципиальная схема одного из вариантов БП с применением реле для автоматического переключения антенн представлена на рис. 8.

    Прием сильных сигналов ДМВ обеспечивает антенна А1 без АУ, подключенная к гнезду XW2, причем БП в этом случае выключен. Для приема слабых сигналов подключается антенна А2 (XW3) с АУ, что происходит при включении БП.

    БП включается при нажатии на кнопку SB1. При этом срабатывает реле К1 и его контакты К1.1 блокируют кнопку SB1, удерживая БП включенным. Контакты К1.2 отключают антенну А1 и подключают антенну А2 к телевизору. Выпрямленное напряжение, индицируемое светодиодом HL2, с выхода Б П проходит на АУ.

    При коротком замыкании в АУ или фидере напряжение на выходе БП и ток через обмотку К1 реле упадут. Реле отпустит контакты К1.1, которые выключат БП. Светодиод HL2 и лампа HL1 погаснут.

    Резистор R1 подбирают так, чтобы при стабилизированном напряжении 12В обеспечить четкое срабатывание реле при минимальном токе через его обмотку. Реле может быть любое, например, РЭС47 (паспорт РФ4.500.409). Лампа HL1 (6,3В х 0,28 А) индицирует включение БП по сети и одновременно служит предохранителем в первичной цепи трансформатора Т1.

    Трансформатор — любой с напряжением на обмотке II — 9… 11 В. Дроссель L1 — также любой, например, ДМ-0,6. Микросхема КР142ЕН8Б обеспечивает максимальный ток 1,5А и имеет защиту от перегрузок по току. Однако БП потребляет не более 0,1А, поэтому можно применить менее мощную микросхему, например,

    78L12.

    Рис.9.

    Для приема сигналов в диапазоне ДМВ в журнале рассмотрено несколько АУ, например, [5]. Все они имеют входное сопротивление 75 Ом. Их тоже можно использовать с описанными антеннами с симметричным входом.

    Для этого нужно применить известное согласующее симметрирующее устройство (ССУ) на ферритовом кольце, включаемое по схеме на рис. 9,а. Но можно установить ССУ в виде U-петли по рис. 9.6. Кабель, идущий к АУ, должен быть коротким и лучше длиной 0,5l
    К.

    Выбирая место установки антенны, необходимо помнить, что каждый лишний метр кабеля снижения ослабит сигнал в диапазоне ДМВ на 0,16…0,4 дБ. Чем тоньше кабель, тем больше потери.

    При окончательном монтаже АФС желательно устанавливать новый кабель, так как к концу его срока хранения (он определен в 12 лет) коэффициент затухания увеличивается на 30…60 %. Кабель лучше выбирать более высокочастотный, с большим диаметром центрального проводника. Следует также обеспечить надежную гидроизоляцию в местах пайки.

    Ю. Филичев

    Литература:

    1. Харченко К. Зигзагообразная антенна. — Радио, 1961, № 3; 1999, № 8.

    2. Пахомов А. Антенные усилители SWA. — Радио, 1999, № 1, с. 10—12.

    3. Пахомов А. Новые антенные усилители. — Радио, 2000, № 7.

    4. Ротхаммель К. Антенны. — М.: Энергия, 1969.

    5. Нечаев И. Антенный усилитель ДМВ на микросхеме. — Радио, 1999, № 4, с. 8.

     

    Материал подготовил Ю. Погребан (UA9XEX).

    Copyright © Russian HamRadio

    qrx.narod.ru

    Самодельные зигзагообразные телевизионные антенны — Эл. устройства — Каталог статей

    Зигзагообразная телевизионная антенна из трех проводников (Рис. 1) предназначена для приема телесигналов на первых 12 каналах на границе зоны уверенного приема и в зоне полутени. Изготовить телевизионную антенну на один отдельно выбранный телеканал можно ориентируясь на данные табл. 1, а в многоканальном варианте, рассчитанном на прием передач с 1-го по 5-й и с 6-го по 12-й из табл. 2.

     

     

    Рис. 1. Наружная зигзагообразная проволочная двухстороннейаправленная антенна:

    1 — штанга антенны; 2 — пластина металлическая; 3 — полотно антенны проволочное; 4 — штырь упорный; 5 — рейка поперечная; 6 — пластина диэлектрическая; 7 — плата крепежная; 8 — фидерная линия; 9 — пластина питання металлическая; 10 — прокладка диэлектрическая.

     

    Таблица 1. Конструктивные размеры зигзагообразной антенны

     

    Обозначение размеров, мм Каналы
    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    А 6300 5300 4120 3750 3460 1860 1770 1700 1640 1570 1520 1460
    Б 3150 2650 2060 1875 1730 930 885 850 820 785 760 730
    В 260 260 260 260 260 200 200 200 150 150 150 150
    С 3150 2650 2060 1875 1730 930 885 850 820 785 760 730
    а 15 15 10 10 10 10 10 7 7 7 7 7
    b 100 84 64 58 53 28 27 26 25 24 23 22
    d 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2

     

    Таблица 2. Конструктивные размеры многоканальной зигзагообразной антенны

     

    Каналы Размеры, мм
    А Б В С а b d
    1-5
    6-12
    3400
    950
    1700
    475
    250
    150
    1700
    475
    10-15
    7-10
    100
    28
    3
    2

     

    Приемное полотно телевизионной антенны состоит из двух расположенных в одной плоскости ромбических рамок, соединенных параллельно. Для изготовления потребуются: деревянные бруски сечением 50?60 или 60?60 мм, антенный канатик или медный провод диаметром 2,5-3,5 мм, фольгированный гетинакс или стеклотекстолит, паяльник и некоторые вспомогательные материалы.

     

    Деревянный брусок выбранного сечения, обеспечивающею максимальную прочность конструкции, служит одновременно центральной стойкой антенны и вертикальной мачтой. К этому бруску под углом 90° жестко прикрепляются две поперечные рейки 5, сечение которых может быть меньше, чем центральной стойки, например 40?40 мм. Рейки врезаются в стойку, закрепляются винтом и дополнительно прямоугольной пластинкой 7, изготовленной из диэлектрика.

     

    К центральной стойке снизу и сверху, а также к концам поперечных реек крепят шесть металлических планок 2, крепление которых к центральной стойке осуществляется без каких-либо изоляторов, но к концам поперечных реек эти планки укрепляются только через изоляционные прокладки.

     

    На середине антенны, между поперечными рейками, прикрепляется диэлектрическая пластина 6, к которой в свою очередь крепятся две металлические пластины с закругленной кромкой. Полотно антенны состоит из трех параллельно натянутых проводов 3 из медного провода. Для удобства монтажа на всех металлических планках и пластинках 2 и 9 устанавливаются штыри диаметром и высотой 3 мм. Расстояние между штырями зависит от размера между проводниками. Между металлическими пластинами 9 и планкой 6 проложена прокладка из картона или прессшпана.

     

    Провода натягиваются параллельно друг другу и пропаиваются в местах изгиба к металлическим пластинам 2 у штырей, а также к платам питания 9. Применение проводников большего диаметра, чем 3 мм, приводит не только к утяжелению антенны, но и затрудняет ее монтаж.

     

    Полотно антенны может быть выполнено также из металлических полосок или трубок. Собрать антенну можно и из отдельных проводников, что облегчает работу над ней. При изготовлении центральной штанги антенны из металлической трубы необходимо предусмотреть возможность изоляции её от полотна антенны.

     

    Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем 8 с волновым сопротивлением 75 Ом. После натягивания и закрепления полотна антенны прокладывается кабель снижения. Он привязывается к мачте снизу и к одному из проводов антенны. Оплетка кабеля припаивается в точке Е к пластине, соединенной с проводом, к которому он привязан, а центральная жила припаивается к пластине 9. Кабель прокладывается по двум сторонам внутреннего провода одной из ромбических рамок и вводится в антенну в точке нулевого потенциала. Крепление провода к металлическим пластинам может быть выполнено с помощью резьбовых зажимов.

     

    Иногда при слабом телесигнале не удается получить качественное изображение на экране телевизионного приемника ни на одном принимаемом канале даже при правильной ориентации антенны на ТЦ. Изображение и некачественный звук могут быть существенно улучшены, если применить антенный усилитель, работающий в диапазоне метровых волн, или конвертер, если прием телепрограмм ведется на каналах ДМВ.

     

    Зигзагообразная широкополосная антенна с рефлектором (рис. 2) предназначена для приема телесигналов на расстоянии 50-60 км от ТЦ. Рефлектор, расположенный с внутренней стороны, увеличивает коэффициент усиления почти в два раза, улучшает направленные свойства антенны и исключает прием сигналов с обратного направления.

     

    Зигзагообразная телевизионная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, при этом обе диаграммы практически одинаковы. Если изготавливается антенна для более широкого диапазона частот, то диаграмма направленности в вертикальной плоскости сужается и становится меньше, чем в горизонтальной плоскости.

     

     

    Рис. 2. Наружная зигзагообразная широкополосная проволочная антенна с рефлектором.

     

    Рефлектор изготавливается в виде решетки из ряда параллельно расположенных проводников, чем достигается уменьшение массы рефлектора и резкое снижение ветрового сопротивления. При этом длина проводников, образующих ширину рефлектора, определяется следующим образом: l = 0,5lдл.mах. В качестве проводников могут быть использованы тонкостенные трубки диаметром 5-10 мм. Высота рефлектора определяется расстоянием между проводниками (стальными проводами или прутьями), которое зависит от минимальной длины волны рабочих частот t = 0,l lдл.min. Ориентировочно высота рефлектора может быть определена по формуле: H = 0,6lдл.mах. Полотно экрана рефлектора крепится к вертикальной штанге (металлической или деревянной). В верхней и нижней точках антенны действует нулевой потенциал, что позволяет в этих точках закреплять рефлектор металлическими деталями.

     

    В фидерном устройстве применяется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель снижения подключается к антенне без УСС. Коаксиальный кабель прокладывается по двум сторонам нижнего ромба антенны от точек питания, далее в нижней части антенны кабель прикрепляется к металлической подставке и по ней идет до рефлектора. затем кабель поднимается по рефлектору вверх до точки, расположенной напротив узла питания антенны, пропускается через рефлектор наружу и образует снижение кабеля до телевизора.

     

    Прутки или трубки рефлектора крепятся к вертикальной штанге с помощью винтов (скоб или сварки). Для уменьшения массы полотна антенны ее можно изготовить из провода диаметром 2 мм по рекомендациям, изложенным выше.

     

    Конструктивные размеры телевизионной антенны с рефлектором приведены в табл. 3. Полотно антенны может быть изготовлено как из отдельных проводников, так и из металлических тонкостенных трубок или полосок. Полотно антенны можно разместить на деревянном каркасе из деревянных брусков и реек. Коаксиальный кабель подключается к металлическим платам питания, выполненным в виде закругленных сегментов.

     

    Таблица 3. Конструктивные размеры широкополосной ЗТА с рефлектором

     

    Размеры, мм Каналы
    1-5 6-12
    А 3400—4200 1700—2200
    Б 1700—2100 475—600
    Н 3900—4200 1170
    С 1700—2100 475—600
    l 3200 900
    t 300 130
    В 620 175
    d1 2 2
    d 2 2

     

    Изготавливать зигзагообразные телевизионные антенны из металлических трубок рекомендуется только для приема телесигналов на высоких частотах 21-39-го каналов. Диаметр проводов антенны определяется так: d = (0,016…0,02)lдл.max. Это значит, что для работы на 1-4-м каналах антенна должна изготавливаться из трубок диаметром 100-120 мм и 50-65 мм для работы на 5-м канале, а для 6-11-го каналов – из труб диаметром 30-35 мм и 20-27 мм – для 12-го канала. Совершенно ясно, что сделать полотно наружной антенны из труб такого диаметра трудно, антенна будет иметь очень большую массу, а учитывая эффект парусности и ветровую нагрузку, конструкция антенны потребует значительного усиления несущих частей. Именно поэтому полотно антенны и изготавливается не из труб, а из нескольких параллельных проводов, которые конечно же можно заменить прутками или металлическими полосками.

     

    Сварная зигзагообразная антенна из трубок с рефлектором. Если, всё же есть желание изготовить полотно антенны из трубок, можно уменьшить их диаметр, что хотя и снизит электрические параметры антенны, но не значительно и при использовании сварки значительно повысит конструктивную прочность антенны. Один из вариантов такой антенны показан на рисунке 3.

     

     

    Рис. 3. Наружная сварная зигзагообразная антенна из тонкостенных трубок с рефлектором

     

    Таблица 4. Конструктивные размеры сварной ЗТА с рефлектором из трубок

     

    Размеры, мм Каналы
    1-5 6-12
    А 3400 950
    Б 1700 475
    В 3200 900
    С 1700 475
    А1 3900 1050
    а 10—15 7-10
    d 15—25 8-15
    d1 5—8 2-3
    Е 620 175
    Г 100 28

     

    Сдвоенная рамка изготавливается из отрезков трубок с помощью газовой сварки или пайки по размерам, указанным в табл. 4. Достаточная прочность конструкции рамки достигается жестким креплением сваренных трубок в верхней, нижней и средней частях антенны, где действует нулевой потенциал. В этом случае рамка соединяется с рефлектором с помощью металлических стоек также сваркой и не требует изоляционных прокладок в точках Б и В.

     

    Кабель снижения прокладывается по металлической штанге антенны и прикрепляется к ней с помощью скоб по внутренней стороне до точки А, лежащей напротив узла питания, далее спускается вниз до точки В и по стойке, соединяющей рамку и рефлектор, до нижней точки соединения трубок.

     

    С этого момента кабель идет без верхней изоляционной оболочки внутри правой или левой стороны нижней половины рамки до узла питания. Оплетка коаксиального кабеля припаивается в нижней части рамки на входе в трубку, а в узле питания – к одному из соединений трубок. Внутренняя жила коаксиального кабеля припаивается к противоположному стыку двух трубок в узле питания.

     

    Сварная конструкция антенны хорошо выдерживает внешние механические нагрузки, обеспечивая устойчивый прием волн.

     

    При изготовлении антенны важное значение имеет расстояние от полотна антенны до полотна рефлектора, которое необходимо выдерживать с достаточной точностью. При использовании металлической мачты полотно рефлектора крепится к ней без изоляторов.

     

    Рекомендованная здесь прокладка кабеля снижения устраняет антенный эффект и двойное изображение на экране телевизора.

     

    Двойная треугольная зигзагообразная сварная антенна (рис. 4). Является одной из разновидностей зигзагообразных антенн, её полотно в отличие от рассмотренных ранее антенн отличается тем, что вместо двух ромбов состоит из двух треугольных рамок за счёт чего уменьшается её размер. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости без рефлектора представляет собой восьмерку.

     

     

    Рис. 4. Наружная двойная треугольная зигзагообразная сварная антенна из трубок:

    1 — трубка политна антенны; 2 — мачта; 3 — прокладка метоллическая; 4 — плата диэлектрическая: 5 — кабель снижения: 6 — скоба крепления

     

    Таблица 5. Конструктивные размеры сварной двойной треугольной антенны из трубок

     

    Каналы Размеры, мм
    А В С а d
    1 2370 2390 1670 20 75
    2 1980 2000 1390 20 63
    3 1510 1530 1060 20 48
    4 1370 1390 964 20 43
    5 1250 1270 880 20 40
    6 661 681 466 20 21
    7 632 652 445 20 20
    8 605 625 426 20 19
    9 580 600 410 20 18
    10 558 578 390 20 17
    11 538 558 378 20 16
    12 518 538 365 20 15

     

    Кроме формы полотна и размеров, конструктивно она ни чем не отличается от антенн представленных выше. Её так же можно снабдить рефлектором, а полотно изготовить из провода или антенного канатика. Различные варианты конструкции треугольных зигзагообразных антенн представлены на рисунках 4-6, а конструктивные размеры соответственно в таблицах 5-6.

     

     

    Рис. 5. Наружная проволочная двойная треугольная антенна:

    1 — плата контактная; 2 — проводник полотна антенны: 3 — мачта; 4 — кабель снижения; 5 — шина заземления, 6 — рейка диэлектрическая; 7 — узел питания антенны; 8 — винт М5?25; 9 — плата питания.

     

    Таблица 6. Конструктивные размеры ДТЗА из стальных прутков

     

    Каналы Размеры, мм
    А Б В Г С а b d
    1, 3-5 2390 2120 2540 135 2140 20 1490 3
    2, 5 1980 1760 2120 112 1780 20 1240 3
    3, 6 1660 1470 1770 93 1490 20 1030 3
    4, 6 1430 1270 1510 80 1290 20 890 3
    5-8 1250 1110 1320 70 1130 20 780 3
    5, 9-11 1310 1160 1400 73 1180 20 815 2,5
    6-10 659 585 716 37 605 20 413 2,5
    7-12, 21 635 563 691 36 583 20 396 2
    8-12, 22 610 540 665 35 560 20 380 2
    9-12, 23 586 520 639 33 540 20 365 2
    10-12, 24 557 495 608 31 515 20 350 2
    11, 12, 25-27 535 475 585 30 495 20 336 2
    12, 25-32 518 460 367 29 480 20 324 2

     

     

    Рис. 6. Наружная цельносварная двойная треугольная антенна с экраном:

    1 — мачта; 2 — трубка экрана; 3 — стойка соединительная; 4 — вибратор; 5 — шина заземлении; 6 — скоба; 7 — кабель снижения.

     

    Таблица 7. Конструктивные размеры цельносварной ДТЗА с экраном

     

    Каналы Размеры. мм
    А Б В Г Д Е К a d d1
    1-3, 5 2600 2980 2600 2390 1490 1040 260 20 30 10
    2, 5 2170 2480 2170 1980 1240 870 220 20 30 10
    3, 6 1800 2060 1800 1660 1030 720 180 20 25 8
    4, 6 1560 1790 1560 1430 890 625 160 20 25 8
    5-8 1370 1560 1370 1250 780 550 140 18 20 6
    5, 9-11 1430 1630 1430 1310 815 570 145 18 20 6
    6-10 700 826 700 659 413 290 50 15 15 5
    7-12, 21 690 792 690 635 396 277 46 15 14 5
    8-12, 22 665 760 665 610 380 265 44 15 12 4
    9-12, 23 639 730 640 586 365 251 40 15 12 4
    10-12, 24 608 700 610 557 350 240 38 15 10 3
    11, 12, 25-27 585 672 590 535 336 234 35 15 10 3
    12, 25-32 567 648 570 518 324 227 30 15 10 3

     

    Неполная зигзагообразная антенна (рис. 7) предназначена для приема телесигналов на расстоянии до 50 км от ТЦ. Антенна позволяет принимать программы телевидения в диапазоне частот 1-5-го или 6-12-го каналов. В конструктивном отношении антенна проста, ее высота примерно в два раза меньше, чем у проволочной телевизионной антенны (рис. 1). Как видно из рисунка она представляет из себя лишь нижнюю её часть. Однако для подключеия антенны необходимо применять УСС, например типа ССТФ (рис. 8), которое применяется в широкополосных антеннах всех типов, включая и комнатные. Называется данное УСС симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритах (ССТФ). Схема включения обмоток ССТФ показана на рисунке 9. Устройство хорошо работает на всех первых 12 каналах телевидения.

     

     

    Рис. 7. Наружная неполная зигзагообразная антенна:

    1 — провод полотна антенны; 3 — планка контактная; 4 — штырь; 5 — штанга несущая; 6 — кабель снижения; 7 — трансформатор согласования типа ССТФ

     

    Таблица 8. Конструктивные размеры неполной ЗТА

     

    Каналы Размеры. мм
    А Б В С b а
    1 3150 3150 2228 350 100 15
    2 2650 2650 1874 260 84 15
    3 2060 2060 1460 200 64 15
    4 1875 1875 1325 180 58 15
    5 1730 1730 1225 170 53 15
    6 930 930 660 100 28 12
    7 885 885 625 95 27 12
    8 850 850 600 95 26 12
    9 820 820 580 90 25 10
    10 785 785 555 85 24 10
    11 760 760 538 85 23 10
    12 730 730 516 85 22 10

     

    Изготавливается ССТФ на высокочастотных ферритовых кольцах марки 50ВЧ с размерами 7?4?2, или марки 1000BH с размерами 7?4?2, или марки 100ВЧ с размерами 8,4?3,5?2. В конструкции трансформатора могут быть использованы два ферритовых кольца со своими обмотками или одно кольцо с двумя обмотками. Каждая обмотка трансформатора содержит восемь витков обмоточного провода, намотанных в два провода. Можно применить обмоточный провод марки ПЭВ-2, ПЭЛ, ПЭЛШО или ПЭВТЛ диаметром 0,23 мм, с изоляцией. Но необходимо иметь в виду, что использование трансформатора на одном ферритовом кольце дает низкий результат. В схему соединений трансформатора введен конденсатор С типа КД-1-1 пФ.

     

     

    Рис. 8. УСС типа «симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритах»

     

     

    Рис. 9. Схема соединений ССТФ с активным вибратором.

     

    Как следует из схемы (рис. 9), начало обмотки I соединяется с правым плечом вибратора, а ее конец — с внутренней жилой коаксиального кабеля снижения; начало первичной обмотки I, а — с началом обмотки II и заземляется в точке 0 полуволнового вибратора. Конец первичной обмотки I, а соединяется через конденсатор С с внутренней жилой кабеля снижения. Конец обмотки II соединяется напрямую с центральной жилой кабеля снижения. Начало обмотки II, а — со вторым левым плечом вибратора. Конец вторичной обмотки II, а — с концом обмотки I, а и заземляется в точке 0, где антенна крепится к мачте.

     

    Конструктивные размеры антенны даны в табл. 8. Для улучшения электрических параметров и исключения приема телесигналов с обратного направления антенну можно поставить перед металлическим экраном. При этом экран может быть установлен без механической привязки к конструкции антенны.

     

    Двенадцатиканальная антенна на обруче (рис. 10) предназначена для приема телесигналов в диапазоне частот от 48,5 до 230 МГц. Такую антенну можно часто увидеть в загородной местности. Радиолюбители еще называют эту антенну «паутинкой» за внешнюю схожесть. Создателем антенны является К. П. Харченко.

     

    Хорошее качество изображения и звука при применении данной антенны может быть достигнуто при условии, что антенна выполнена на прием всех программ на первых 12 каналах в полном соответствии с чертежами, без отклонений от основных размеров. Антенна может быть использована в районах, отстоящих от мощного ТЦ на расстоянии более 50 км в зоне прямой видимости, а также в зоне полутени. Антенна без рефлектора принимает сигналы с обеих противоположных сторон, так как ее диаграмма направленности имеет вид правильной восьмерки с глубокими провалами с боковых направлений.

     

     

    Рис.10. Наружная широкополосная 12-канальная антенна «паутинка»

     

    Конструктивной основой многоканальной широкополосной антенны является правильный круг, изготовленный из тонкостенной трубки диаметром 10-16 мм. Лучше применить медную или латунную трубку (в крайнем случае можно использовать стальную или дюралюминиевую). Это требование объясняется тем, что к этому обручу впоследствии должны быть припаяны радиальные проводники, чтобы создать соединение без переходного сопротивления. Пайка к стальной или дюралюминиевой трубке в условиях домашней мастерской затруднена (в этом случае добиться прочного соединения можно только сваркой в среде нейтрального газа, например аргона).

     

    Вместо тонкостенной трубки можно применить металлическую полосу, сварить ее встык и укрепить ребром жесткости. Для изготовления антенны необходимо разместить обруч и просверлить отверстия для укрепления в них радиальных проводников. Кольцо делится на две равные части и размечается, образуя горизонтальную диагональ. От размеченных точек Г и Д откладываются в обе стороны углы деления круга на сектора так, чтобы получилось восемь секторов с центральным углом 35° каждый. Расстояние между точками Е и Ж регламентируется выбранным каналом. Для 1-го канала расстояние между точками Е и Ж приблизительно равно 800 мм. С увеличением номера канала это расстояние уменьшается. Для 1-го канала телевидения внешний диаметр кольца равен 2992 мм.

     

    Таблица 9. Размеры элементов двенадцатиканальной антенны на обруче

     

    Каналы Размеры, мм Длина волны,
    соответствующая
    средней частоте
    канала, м
    L D D1 D2 d а
    1 7200 120 110 2292 3 40 5.72
    2 6120 120 110 1948 3 40 4.84
    3 4750 120 110 1512 3 40 3.75
    4 4320 120 110 1375 3 40 3.41
    5 3600 120 110 1146 2.5 38 3.13
    6 2160 120 110 688 2.5 38 1.68
    7 2030 120 110 646 2.5 36 1.61
    8 1950 120 110 620 2.5 36 1.55
    9 1865 120 110 594 2 35 1.48
    10 1800 120 110 575 2 35 1.43
    11 1730 120 110 550 2 35 1.37
    12 1660 120 110 530 2 35 1.32

     

    После разметки с внутренней стороны кольца сверлятся десять отверстий диаметром 3-3,2 мм. При этом в каждой половине кольца эти отверстия располагаются на равном расстоянии друг от друга. В отверстия вставляются концы радиальных проводов, которые закручиваются и потом припаиваются. Основным элементом антенны является узел питания, который располагается точно в центре антенны. Узел питания состоит из диэлектрического основания, выполненного в виде круга диаметром D, двух накладок 8, изготовленных в виде секторов, такого же диаметра, как и основание, и двух накладок для увеличения жесткости конструкции. Основание изготавливается из диэлектрического материала, например оргстекла. Контактные накладки 8 делаются из латуни толщиной 2 мм. В каждую пластину вклепывается по пять штифтов из медного провода диаметром d. Пластины прикрепляются к основанию с помощью трех винтов с гайками М5. Радиальные проводники 6 прикрепляются к штырям и припаиваются. Перед пайкой этих проводников узел питания прикрепляется к деревянному бруску 10 высотой 100 мм с помощью двух винтов 9. Перед монтажом кольцо закрепляется на мачте в точках Б и В без изоляционных прокладок, так как в этих точках антенна имеет нулевой потенциал.

     

    Радиальные проводники 6, кольцо 1 и пластины 8 узла питания образуют правый и левый сектора антенны, симметричные относительно мачты. В этих секторах к радиальным проводникам на равном расстоянии друг от друга припаиваются по пять рядов поперечных проводников. Изготавливаются все проводники из медного провода диаметром d или из антенного канатика.

     

    Фидер изготавливается из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. От телевизора кабель снижения прокладывается по мачте, к которой он или привязывается, или закрепляется хомутиками. В точке В кабель привязывается к мачте и к кольцу, затем прокладывается по кольцу левого сектора антенны до точки Г, где его закрепляют и поворачивают к центру антенны.

     

    Для того чтобы кабель не провисал и не болтался при порывах ветра, его прикрепляют липкой лентой через каждые 150 мм. Центральная жила коаксиального кабеля прикрепляется с помощью пайки или под винт к правой пластине питания 8, а оплетка кабеля точно так же прикрепляется к левой пластине питания. Узел питания после монтажа необходимо закрыть пластмассовой крышкой.

     

    Коаксиальный кабель припаивается непосредственно к антенне без УСС, так как основные электрические параметры антенны согласованы с входными параметрами телевизора.

     

    Если мачта антенны изготовлена из деревянного бруска, то необходимо проложить провод заземления, замкнув его в точках Б и В.

     

    inmanus.3dn.ru

    4.5. ЗИГЗАГООБРАЗНЫЕ АНТЕННЫ | Техническая библиотека lib.qrz.ru

    4. 5. ЗИГЗАГООБРАЗНЫЕ АНТЕННЫ


    Если антенны типа «Волновой канал» и рамочные узко полосные, то зигзагообразные антенны широкополосные и могут работать в широком диапазоне частот. В пределах того диапазона частот, на который рассчитана зигзагообразная антенна, она обладает сравнительно постоянными параметрами, удовлетворительно согласуется с фидером, а ее коэффициент усиления изменяется в небольшой степени. Еще одно из достоинств этих антенн — возможность легкого изготовления в домашних условиях, так как зигзагообразные антенны могут быть выполнены из подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна описана в радиолюбительской литературе К. П. Харченко в журнале «Радио», 1961 г., № 3, а ее разновидности многократно публиковались в последующие годы. Одна из простейших зигзагообразных антенн показана на рис. 4. 6. В качестве мачты 1 используется деревянный брусок сечением 60 х 60 мм, к которому крепятся под углом 90° две рейки 2, выполненные из деревянных брусков сечением 40 х 40 мм. Рейки необходимо врезать в мачту заподлицо, а затем скрепить с пей болтами с гайками. В верхней и нижней частях мачты к ней крепятся гвоздями или шурупами две планки 3 из листовой меди, латуни или белой жести размерами 20 х 300 мм. Еще четыре такие же планки устанавливаются на концах реек, но эти планки изолируют от реек прокладками из гетинакса. К мачте посредине между рейками крепится пластина 4 из гетинакса размерами 80 х 300 мм, а к пей -две металлические пластинки 5 в форме сегментов радиусом 340 мм, хордой 300 мм и стрелой 35 мм. Ширина просвета между пластинками в наиболее узкой части должна получиться равной 10 мм.

    Полотно антенны выполняется обмоточным, монтажным проводом или антенным канатиком произвольного диаметра, который в точках изгиба припаивается к планкам 3 и пластинкам 5. Полотно образовано тремя параллельными проводами с точками питания на пластинках 5. Верхняя и нижняя планки при работе антенны оказываются в точках нулевого потенциала во всем диапазоне принимаемых волн, что позволяет не изолировать их от мачты и обойтись без ССУ при использовании в качестве фидера 75-омного коаксиального кабеля. Кабель проходит по мачте вверх до нижней планки, затем прокладывается между проводами левой части зигзага к точкам питания. Здесь оплетка кабеля припаивается к левой пластинке, а центральная жила — к правой.

    Размеры, показанные на рис. 4. 6 без скобок, относятся к антенне, рассчитанной на прием телевизионного сигнала в диапазоне с первого по пятый телевизионный канал (диапазоны I и II). При этом согласование антенны с фидером характеризуется коэффициентом бегущей волны в фидере, превышающим 0, 45, что соответствует передаче мощности сигнала к телевизору не менее 85 %. Коэффициент усиления антенны по диапазону изменяется в пределах 4, 3… 7, 9 дБ с максимумом вблизи 3-го частотного канала.

    Такая же антенна может быть выполнена для приема сигнала в диапазоне III (6-12-й каналы). Размеры такой антенны показаны на рисунке в скобках. Длина планок берется равной 150 мм, изоляционная пластина 4 -размерами 80 х 150 мм, а металлические пластины 5 в форме сегментов радиусом 97 мм, хордой 150 мм и стрелой 35 мм. В связи с тем, что относительная ширина этого диапазона меньше, согласование антенны с фидером получается лучше: коэффициент бегущей волны в фидере превышает 0, 65 (к телевизору передается более 96 % принятой антенной мощности сигнала). Коэффициент усиления антенны изменяется по диапазону в пределах 4, 8… 6, 9 дБ.

    Антенна таких же размеров и с такими же характеристиками может быть получена, если вместо каждой из шести металлических планок установить на мачте и рейках по три ролика от электропроводки. При этом у каждой группы роликов провода полотна необходимо замкнуть между собой припайкой проволочных перемычек. Наконец, полотно антенны можно выполнить из металлической полосы шириной 120 мм (1-5-й каналы) или 70 мм (6-12-й каналы). Размеры антенны остаются прежними. Полотно этой конструкции может быть образовано из восьми полос, которые соединяются

    по углам зигзага пайкой, или одной длинной полосой, которая перегибается по углам зигзага. От реек полосы по-прежнему изолируются.

    Другой вариант зигзагообразной антенны показан на рис. 4. 7. Антенна представляет собой металлическое кольцо или деревянный обруч с проложенным по поверхности обруча проволочным кольцом. Проволоку можно закрепить к поверхности деревянного обруча скобками. Кольцо или


    обруч крепят на деревянной мачте. В центре кольца к мачте на изоляционном основании устанавливают две полукруглые металлические пластины, выполненные из листовой меди, латуни или белой жести радиусом 50 мм. Каждую пластину соединяют с кольцом пятью лучами, расположенными под одинаковыми углами. Затем лучи соединяют между собой пятью перемычками, расположенными также на одинаковом расстоянии одна от другой. Проволочное кольцо, лучи и перемычки можно изготовить из антенного канатика или медного провода диаметром 1, 5… 3, 0 мм. Все соединения нужно тщательно пропаять. Прокладка и подключение кабеля, которое производится также без ССУ, показаны на том же рисунке.

    Кольцевая зигзагообразная антенна указанных размеров способна принимать сигналы всех 12 каналов метрового диапазона волн. Антенна удовлетворительно согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем: на каналах с третьего по двенадцатый согласование хорошее, на первом и втором — несколько хуже. Коэффициент усиления антенны плавно нарастает при увеличении номера канала примерно от 0, 5 дБ на первом канале до 11, 5 дБ на двенадцатом. Такое изменение коэффициента усиления соответствует необходимости, так как с уменьшением длины волны сигнала при постоянных напряженности поля и коэффициенте усиления антенны

    напряжение сигнала на выходе антенны должно пропорционально уменьшаться.


    Рассмотренные конструкции зигзагообразных антенн имеют два одинаковых лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, максимумы которых направлены перпендикулярно плоскости полотна антенны. Таким образом, эти антенны принимают сигнал как спереди, так и сзади, подобно одиночному полуволновому вибратору, что создает опасность приема помех с заднего направления. Значительно улучшить работу зигзагообразной антенны можно за счет ее усложнения добавлением рефлектора (рис. 4. 8). Рефлектор образован горизонтальными металлическими трубками, прикрепленными к мачте, а полотно антенны отодвинуто от плоскости рефлектора на некоторое расстояние А. В точках нулевого потенциала в верхней и нижней частях полотно антенны металлическими стойками крепят к мачте, которая также может быть металлической. В средней части такими же двумя стойками к мачте крепят изоляционную пластину, на которой закреплены углы полотна антенны в точках питания. Диаметр трубок рефлектора можно выбирать произвольно, а их длина Р для антенны 1-5-го каналов должна составлять 3100 мм, для антенны 6-12-го каналов 890 мм, расстояние между полотном антенны и плоскостью рефлектора А для 1-5-го каналов 600 мм, для 6-12-го каналов — 340 мм, расстояние между трубками рефлектора Б для антенны 1-5-го каналов должно быть 290 мм, для антенны 6-12-го каналов 193 мм. Размеры полотна антенны такие же, как на рис. 4. 6. Таким образом, рефлектор содержит 14 трубок. Размеры изоляционной пластины выбирают произвольно. Кабель к этой антенне прокладывают следующим образом: по мачте вверх, по нижней стойке, затем по левой части антенного полотна до точек питания. Здесь оплетку припаивают к углу левой части полотна, а центральную жилу — к углу правой части.

    Диаграмма направленности этой антенны имеет только один главный лепесток, а задний практически отсутствует. Согласование антенны 1-5-го каналов с фидером получается не очень хорошим, так как для его улучшения следовало бы увеличить расстояние А, но это конструктивно сложно. У антенны 6-12-го каналов согласование значительно лучше. Коэффициент усиления антенны l-5-ro каналов плавно нарастает от 7, 8 дБ на первом канале до 14 дБ на пятом, а антенны 6-12-го каналов изменяются в меньших пределах от 7, 8 до 10 дБ.

    Еще одна зигзагообразная антенна показана на рис. 4. 9. Она также содержит рефлектор и обладает такими же характеристиками, как и предыдущая, но рассчитана на вертикальную поляризацию сигнала. Рефлектор этой антенны образован металлической рамой, закрепленной на металлической мачте. К раме припаивают 15 вертикально натянутых проводов диаметром 0, 8… 1, 2 мм. Для улучшения согласования антенны с фидером ее размеры целесообразно выбирать конкретно для того частотного канала, сигнал которого будет приниматься этой антенной. При выборе размеров антенны под конкретный канал удается также получить больший коэффициент усиления антенны, чем при выполнении широкополосной антенны. Это особенно важно для антенны вертикальной поляризации, где напряженность поля обычно бывает меньше, чем при горизонтальной поляризации. Размеры антенны, показанной на рис. 4. 9, приведены в табл. 4. 7.

    Таблица 4. 7 Размеры зигзазообразной антенны с рефлектором, мм


    Если полотно антенны выполнено из металлической трубки диаметром 8… 16 мм для 1-5-го каналов и 4… 8 мм для 6-12-го каналов, по данным К. П. Харченко коэффициент усиления антенны составляет 9 дБ.

    Сравнение зигзагообразных антенн с рамочными позволяет сделать следующие выводы. Конструктивно зигзагообразные антенны проще, легко могут быть изготовлены в домашних условиях из подручных материалов и не нуждаются в согласующем устройстве. Основное достоинство зигзагообразных антенн в том, что они могут быть выполнены широкополосными для использования там, где возможен прием нескольких телевизионных программ. Однако рамочные антенны имеют значительно меньшие габариты и при сравнимых размерах более эффективны.

    lib.qrz.ru

    Конструкции зигзагообразных телевизионных антенн

    Если антенны типа «Волновой канал» и рамочные узкополосные, то зигзагообразные антенны широкополосные и могут работать в широком диапазоне частот.

    В пределах того диапазона частот, на который рассчитана зигзагообразная антенна, она обладаетсравнительно постоянными параметрами, удовлетворительно согласуется с фидером, а ее коэффициент усиления изменяется в небольшой степени.

    Еще одно из достоинств этих антенн — возможность легкого изготовления в домашних условиях, так как зигзагообразные антенны могут быть выполнены из подручных материалов.

    Проволочная зигзагообразная антенна

    Впервые зигзагообразная антенна описана в радиолюбительской литературе К.П. Харченко в журнале «Радио», 1961 г., № 3, а ее Разновидности многократно публиковались в последующие годы. Одна из простейших зигзагообразных антенн показана на рис. 1.

    Рис. 1. Проволочная зигзагообразная антенна.

    В качестве мачты 1 используется деревянный брусок сечением 60 х 60 мм, к которому крепятся под углом 90° две рейки 2, выполненные из деревянных брусков сечением 40×40 мм. Рейки необходимо врезать в мачту заподлицо, а затем скрепить с ней болтами с гайками.

    В верхней и нижней частях мачты к ней, крепятся гвоздями или шурупами две планки 3 из листовой меди, латуни или белой жести размерами 20 х 300 мм. Еще четыре такие же планки устанавливаются на концах реек, но эти планки изолируют от реек прокладками из гетинакса. К мачте посредине между рейками крепится пластина 4 из гетинакса размерами 80 х 300 мм, а к, ней -две металлические пластинки 5 в форме сегментов радиусом 340 мм, хордой 300 мм и стрелой 35 мм. Ширина просвета между пластинками в наиболее узкой части должна получиться равной 10 мм.

    Полотно антенны выполняется обмоточным, монтажным проводом или антенным канатиком произвольного диаметра, который в точках изгиба припаивается к планкам 3 и пластинкам 5. Полотно образовано тремя параллельными проводами с точками питания на пластинках 5.

    Верхняя и нижняя планки при работе антенны оказываются в точках нулевого потенциала во всем диапазоне принимаемых волн, что позволяет не изолировать их от мачты и обойтись без ССУ при использовании в качестве фидера 75-омного коаксиального кабеля. Кабель проходит по мачте вверх до нижней планки, затем прокладывается между проводами левой части зигзага к точкам питания. Здесь оплетка кабеля припаивается, к левой пластинке, а центральная жила — к правой.

    Размеры, показанные на рис. 1 без скобок, относятся к антенне, рассчитанной на прием телевизионного сигнала в диапазоне с первого по пятый телевизионный канал (диапазоны I и II). При этом согласование антенны с фидером характеризуется коэффициентом бегущей волны в фидере, превышающим 0,45, что соответствует передаче мощности сигнала к телевизору не менее 85 %. Коэффициент усиления антенны по диапазону изменяется в пределах« 4,3…7,9 дБ с максимумом вблизи 3-го частотного канала.

    Такая же антенна может быть выполнена для приема сигнала в диапазоне III (6-12:й каналы). Размеры такой антенны показаны на рисунке в скобках. Длина планок берется равной 150 мм, изоляционная пластина 4 -размерами 80x 150 мм, а металлические пластины 5 в форме сегментов радиусом 97 мм, хордой 150 мм и стрелой 35 мм.

    В связи с тем, что относительная ширина этого диапазона меньше,, согласование антенны с фидером получается, лучше: коэффициент бегущей, волны в фидере превышает 0,65 (к телевизору передается более 96 % принятой антенной мощности сигнала). Коэффициент усиления антенны изменяется по диапазону в пределах 4,8…6,9 дБ.

    Антенна таких же размеров и с такими же характеристиками может быть получена, если вместо каждой из шести металлических планок установить на мачте и , рейках по три ролика от электропроводки. При этом у каждой группы роликов провода полотна необходимо замкнуть между собой припайкой проволочных перемычек.

    Наконец, полотно антенны можно выполнить из металлической полосы шириной 120 мм (1-5-й каналы) или 70 мм (6-12-й каналы). Размеры антенны остаются прежними. Полотно этой конструкции может быть образовано из восьми полос, которые соединяются по углам зигзага пайкой, или одной длинной полосой, которая перегибается по углам зигзага. От реек полосы по-прежнему изолируются.

    Кольцевая зигзагообразная антенна

    Другой вариант зигзагообразной антенны показан на рис. 2. Антенна представляет собой металлическое кольцо или деревянный обруч с проложенным по поверхности обруча проволочным кольцом. Проволоку . можно закрепить к поверхности деревянного обруча скобками.

    Рис. 2. Кольцевая зигзагообразная антенна.

    Кольцо или обруч крепят на деревянной мачте. В центре кольца к мачте на изоляционном основании устанавливают две полукруглые металлические пластины, выполненные из листовой меди, латуни или белой жести радиусом 50 мм. Каждую пластину соединяют с кольцом пятью лучами, расположенными иод одинаковыми углами.

    Затем лучи соединяют между собой пятью перемычками, расположенными также па одинаковом расстоянии одна от другой. Проволочное кольцо, лучи и перемычки можно изготовить из антенного канатика или медного провода диаметром 1,5…3,0 мм. Все соединения нужно тщательно пропаять.

    Прокладка и подключение кабеля, которое производится также без ССУ, показаны на том же рисунке.

    Кольцевая зигзагообразная антенна указанных размеров способна принимать сигналы всех 12 каналов метрового диапазона волн. Антенна удовлетворительно согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем: на каналах с третьего по двенадцатый согласование хорошее, на первом и втором — несколько хуже.

    Коэффициент усиления антенны плавно нарастает при увеличении номера, канала примерно от 0,5 дБ на первом канале дб 11,5 дБ на двенадцатом. Такое изменение коэффициента усиления соответствует необходимости, так как с уменьшением длины волны сигнала при постоянных напряженности поля и коэффициенте усиления антенны напряжение сигнала на выходе антенны должно пропорционально уменьшаться.

    Рассмотренные конструкции зигзагообразных антенн имеют два одинаковых лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, максимумы которых направлены перпендикулярно плоскости полотна антенны. Таким образом, эти антенны принимают сигнал как спереди, так и сзади, подобно одиночному полуволновому вибратору, что создает опасность приема помех с заднего направления.

    Зигзагообразная антенна с рефлектором

    Значительно улучшить работу зигзагообразной антенны можно за счет ее усложнения добавлением рефлектора (рис. 3).

    Рис. 3. Зигзагообразная антенна с рефлектором.

    Рефлектор образован горизонтальными металлическими трубками, прикрепленными к мачте, а полотно антенны отодвинуто от плоскости рефлектора на некоторое расстояние А. В точках нулевого потенциала в верхней и нижней частях полотно антенны металлическими стойками крепят к мачте, которая также может быть металлической. В средней части такими же двумя стойками к мачте крепят изоляционную пластину, на которой закреплены углы полотна антенны в точках питания.

    Диаметр трубок рефлектора можно выбирать произвольно, а их длина Р для антенны 1-5-го каналов должна составлять 3100 мм, для антенны 6-12-го каналов 890, мм, расстояние между полотном антенны и плоскостью рефлектора А для 1-5-го каналов 600 мм, для 6-12-го каналов — 340 мм, расстояние между трубками рефлектора Б для антенны 1-5-го каналов должно быть 290 мм, для антенны 6-12-го каналов 193 мм.

    Размеры полотна антенны такие же, как на рис. 1. Таким образом, рефлектор содержит 14 трубок. Размеры изоляционной пластины выбирают произвольно.

    Кабель к этой антенне прокладывают следующим образом: по мачте вверх, по нижней стойке, затем по левой части антенного полотна до точек питания.

    Здесь оплетку припаивают к углу левой части полотна, а центральную жилу — к углу правой части. Диаграмма направленности этой антенны имеет только один главный лепесток, а задний практически отсутствует.

    Согласование антенны 1-5-го каналов с фидером получается не очень хорошим, так как для его улучшения следовало бы увеличить расстояние А, но это конструктивно сложно. У антенны 6-12-го каналов согласование значительно лучше. Коэффициент усиления антенны 1-5-го каналов плавно нарастает от 7,8 дБ на первом канале до 14 дБ на пятом, а антенны 6-12-го каналов изменяются в меньших пределах от 7,8 до 10 дБ.

    Зигзагообразная антенна с рамочным рефлектором

    Еще одна зигзагообразная антенна показана на рис. 4. Она также содержит рефлектор и обладает такими же характеристиками, как и предыдущая, но рассчитана на’ вертикальную поляризацию сигнала.

    Рис. 4. Зигзагообразная антенна с рефлектором.

    Рефлектор этой антенны образован металлической рамой, закрепленной на металлической мачте. К раме припаивают 15 вертикально натянутых проводов диаметром 0,8…1,2 мм. Для улучшения согласования антенны с фидером ее размеры целесообразно выбирать конкретно для того частотного канала, сигнал которого будет приниматься этой антенной.

    При выборе размеров антенны под конкретный канал удается также получить больший коэффициент усиления антенны, чем при выполнении широкополосной антенны. Это особенно важно для антенны вертикальной поляризации, где напряженность поля обычно бывает меньше, чем при горизонтальной поляризации. Размеры антенны, показанной на рис.

    4, приведены в табл. 1.

    Таблица 1. Размеры зигзагообразной антенны с рефлектором, мм.






    Номер канала123456789101112
    В1710145011301025950510485465450430415400
    Р483040903190289026501430136013101260121011601120
    н26002200180016001500900800750700650625600
    а870725570500455240230220210205200195

    Если полотно антенны выполнено из металлической трубки диаметром 8…16 мм для 1-5-го каналов и 4…8 мм для 6-12-го каналов, по данным К.П. Харченко коэффициент усиления антенны составляет 9 дБ.

    Сравнение зигзагообразных антенн с рамочными позволяет сделать следующие выводы. Конструктивно зигзагообразные антенны проще легко могут быть изготовлены в домашних условиях из подручных материалов и не нуждаются в согласующем устройстве.

    Основное достоинство зигзагообразных антенн в том, что они могут быть выполнены широкополосными для использования там, где возможен прием нескольких телевизионных программ. Однако рамочные антенны имеют значительно меньшие габариты и при сравнимых размерах более эффективны.

    Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. — 100 и одна конструкция антенн.

    www.qrz.ru

    Каталог радиолюбительских схем. Зигзагообразные антенны.
    .

    Каталог радиолюбительских схем. Зигзагообразные антенны.
    .

    Зигзагообразные антенны.

    По материалам книги Ю.Г.Синдеева Телевизионные антенны.

    Зигзагообразные антенны являются
    широкополосными. В пределах диапазона частот, на который рассчитана
    антенна, она обладает сравнительно постоянными параметрами. Одно из
    достоинств антенны — простота изготовления в домашних условиях из
    подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна была описана в
    радиолюбительской литературе К. П. Харченко в 1961 году, а ее
    разновидности многократно публиковались в последующие годы. Полотно
    зигзагообразной антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых
    проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис.1.),
    соединенные параллельно.

    Рис. 1. Схематическое изображение зигзагообразной антенны.

    Она хорошо согласуется с 75-омным коаксиальным
    кабелем без использования согласующих и симметрирующих устройств в
    диапазоне частот примерно с двукратным перекрытием. Для улучшения
    направленных свойств антенны ее располагают возле экрана рефлектора,
    причем полотно можно крепить к экрану не только с помощью диэлектрических,
    но и металлических стоек, соединяя их с рамками антенны в точках нулевого
    потенциала.
    Зигзагообразная антенна имеет одну пару точек
    питания (а-б), к которым непосредственно подключается фидер.
    Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора напряженности
    электрического поля Е на рисунке показана стрелками.Кабель
    прокладывается через точку нулевого потенциала П и подвум проводникам
    полотна антенны подводится к точкам ее питания (рис.2.).

    Рис. 2. Подключение кабеля к зигзагообразной антенне.

    Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания
    антенны (той, где проложен кабель), 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 подвязать кабель к полотну антенны в точке П, не нарушая его
    полихлорвиниловой оболочки.
    Зигзагообразная
    антенна удобна тем, что простота ее позволяет допускать значительные
    отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от
    расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических
    параметров.
    Антенна устанавливается так, чтобы направление на телецентр
    было перпендикулярно плоскости полотна.
    Кривая, показанная на рис.3.,
    характеризует зависимость КБВ от отношения l/h в 75-омном
    кабеле для зигзагообразной антенны, изображенной на рис.2., а кривая 2 —
    зависимость КНД от l/h .

    Рис. 3. Зависимость КБВ и КНД от l/h для зигзагообразной антенны.

    С помощью этих графиков можно
    построить зигзагообразную антенну, имеющую максимальный КНД на заданной
    частоте.
    Полотно антенны изготавливается обычно из
    металлических полосок. 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 кабелем. Вообще же для полотна зигзагообразной
    антенны пригодны проводники самого различного профиля — трубки, пластины,
    уголки и т. п.
    Для улучшения направленных свойств антенны,
    состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор.
    Чаще всего он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной
    плоскости параллельно вектору напряженности электрического поля Е.
    Длина проводников зависит от максимальной длины волны рабочего
    диапазона h
    max и размеров активного полотна
    антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости
    вектора Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше
    половины h
    max. Чем толще
    проводники, из которых делают рефлектор, и
    чем ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии,
    падающей на него, просачивается в заднее полупространство.
    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.
    По
    конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным.
    Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3… 5 мм не
    превышали 0, 05… 0, 1
    h
    min — минимальной
    длины волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно
    соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к
    металлической раме. Во избежание помех не следует допускать, чтобы
    проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись или касались
    друг друга.

    Рис. 4. Зигзагообразная антенна.

    Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на
    рис.4.Ее активное полотно состоит из плоских проводников, а рефлектор — из
    трубок. В местах соединения элементов антенны должен быть надежный
    электрический контакт.
    На величину КБВ в тракте с волновым
    сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки
    d пл активного полотна антенны,
    так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана. Максимум КБВ
    будет при l/h
    max= 0, 29 и почти не зависит от
    ширины планки. Для оптимального согласования с кабелем в широком диапазоне
    частот полотно зигзагообразной антенны следует располагать на расстоянии
    S > =0,18
    h
    max. от экрана. С
    увеличением расстояния S КНД
    антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого
    направленные свойства 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 стойки могут
    быть как металлическими, так и диэлектрическими.Как говорилось ранее, эти
    антенны являются широкополосными и антенна, рассчитанная на 5-й канал,
    будет принимать сигналы 1-5-го каналов (в двукратной полосе частот), а
    антенна 12-го канала будет принимать сигналы 6-12-го
    каналов.
    Основой для расчета размеров зигзагообразных
    антенн являются графики на рис.3. Как видно из рисунка, наилучшее
    согласование имеет место при
    l/hmax =
    0, 29. Выбрав в качестве
    h среднюю длину волны выбранного диапазона (как уже
    упоминалось, антенна хорошо работает в двукратном диапазоне частот), можно
    определить l. В дециметровом диапазоне ширину
    антенны полотна обычно берут около 20
    мм. Расстояние S от полотна до рефлектора выбирают равным 0, 2
    h. Расстояние а-б берется равным 15 мм.

    irls.narod.ru