Типовые проэкты

Основные типы антенн

Тип конструкции антенны зависит от длины волн, на которых она должна работать. Чтобы эффективно излучать энергию, антенна должна иметь размеры, близкие к длине рабочей волны. Частотный номер канала определяет все размеры антенны. Для качественного приема телевизионного сигнала используется либо диполь размахом в полволны, либо рамка с периметром в длину волны. Именно в этом случае принимаемый сигнал максимален. Абсолютно все существующие антенны работают на этом принципе. Так, для диапазона MB (ОРТ — 1-й частотный канал, 49 МГц) длина волны составляет ~ 6 метров. Поэтому размах антенны для качественного приема канала ОРТ должен составлять 3 метра. При этом, чем длиннее антенна, тем выше у нее коэффициент усиления.

В основе любой антенны для приема эфирного телевидения лежит основной элемент — полуволновой вибратор (диполь). Диполи бывают: волновые, полуволновые, четвертьволновые. Волновые имеют длину вибраторов, равную длине волны принимаемого сигнала, полуволновые — половине, четвертьволновые — четверти.

Это одна из простейших антенн, представляющих собой два длинных проводника (трубки), разнесенных в разные стороны общей длиной половина длины волны.

Существует несколько разновидностей таких вибраторов: линейный разрезной, линейный неразрезной и петлевой. Диаграмма направленности любого вибратора имеет форму восьмерки, проходящей в плоскости антенны (см. рис. 3). При этом наибольший уровень сигнала получается в направлении главного лепестка антенны в горизонтальной плоскости. При повороте антенны на 90 градусов плоскость меняется на вертикальную.

По функциональному назначению все эти антенны можно разделить на две группы: комнатные и внешние (наружные). Принципиально они ничем друг от друга не отличаются, может быть, только в размерах и защищенности от воздействия климатических условий.

Существует множество конструкций антенн MB, ДМВ диапазона, а также совмещенных, которые могут принимать телевизионные каналы с 01 по 69. По месту установки антенны делятся на:
• встроенные, устанавливаемые внутри телевизора;
• комнатные, предназначенные для установки внутри помещения;
• наружные, предназначенные для установки вне помещений.

От конструктивного исполнения антенны зависит ее эффективность.
В зависимости от диапазонных свойств антенны подразделяются на:
• канальные (предназначены для приема одного TV канала);
• многоканальные (для приема нескольких TV каналов в пределах одного диапазона);
• диапазонные (для работы в одном или нескольких диапазонах);
• всеволновые (для приема любого канала в любом из используемых диапазонов).

Очевидно, что наилучшими параметрами обладают канальные антенны.
Наиболее экономичными по критерию «цена - качество» являются диапазонные и всеволновые антенны.

Принципиально комнатные и внешние антенны ничем друг от друга не отличаются. Скорее, здесь разница в размерах, месте установки и сохранении требуемых параметров под воздействием климатических условий. Особенно это заметно для антенн ДМВ-диапазона. Здесь длина волны меньше, огибание препятствий хуже и отражения играют более существенную роль. В частности, стена дома является хорошим отражателем волны. При отсутствии прямой видимости этим свойством иногда пользуются. При хорошем уровне сигнала можно принимать программу на отраженной волне. Особенно это заметно в комнате. Иногда можно найти положение антенны и точку в комнате, когда прием наилучший. При прямой видимости любые отражения играют роль помехи. В этом случае большое значение приобретает узкая диаграмма направленности, когда соотношение мощности, принимаемой с основного направления, существенно выше боковых.

Можно выделить типы телевизионных антенн: «волновой канал» (рис. 1 а-в), бегущей волны (рис. 1 г), рамочные (рис. 1 д), зигзагообразные (рис. 1 е), логопериодические (рис. 1 ж), решетки (рис. 1 з) и комнатные (рис. 1 и).

Начнем с узкополосных антенн. Они предназначены для приема какого-нибудь одного телевизионного канала или нескольких, при условии, что их частоты отличаются не более чем на 5-10 %. В этом случае антенну рассчитывают для среднегеометрической частоты, вычисляемой как корень квадратный из произведения частот каждого канала, или на частоту сигнала более слабого канала.

Рис. 1.
Антенны подразделяют также на простейшие и усложненные. Последние могут содержать, кроме одного активного элемента, рефлектор, директоры и дополнительные активные элементы.
Простейшие антенны одинаково принимают как прямой сигнал, так и сигнал, приходящий с противоположного от телецентра направления. Они обладают самым низким усилением (и КНД). Поэтому их использование, как правило, ограничено небольшим расстоянием от передающей антенны при отсутствии отраженных сигналов (визуально они проявляются на экране телевизора в виде многоконтурности или размытости изображения).
Полуволновой вибратор
К простейшим антеннам относится «линейный полуволновой разрезной вибратор», изображенный схематично на рис. 2. Он имеет входное сопротивление на резонансной частоте 75 Ом. Именно его усиление обычно условно принимают за 0 дБ.

Рис. 2. Полуволновой вибратор
Вибратор изготовляют из трубок, прутков или полос. Диаметр d трубок выбирают равным для MB 20-30, а для ДМВ — 6-12 мм. Расстояние I должно быть 1/2 рабочей длины волны, умноженной на коэфф. укорочения, который зависит от отношения d к рабочей длине волны. Для отношений 0,001 и 0,003 значения коэффициента — 0,96 и 0,95 соответственно. Если оно повышается до 0,005 и больше, коэффициент снижают до 0,94. Расстояние L выбирают в пределах 50-80 для MB и 20-30 мм для ДМВ.

Качество антенны с точки зрения усиления сигнала тем выше, чем выше ее направленность (чем уже главный лепесток диаграммы направленности антенны) и чем меньше обратный и боковые лепестки.

Рис. 3. Диаграмма направленности полуволнового вибратора

Для получения нужной диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, базовую антенну обычно используют совместно с одним или несколькими неактивными элементами. Неактивный элемент представляет собой дополнительную антенну, размещенную рядом с основной и не подключенную к фидеру. С основной антенной она связана только локальными полями. Понять, как пассивный элемент влияет на диаграмму направленности антенны, легко, поскольку здесь используется тот же принцип, что и в ненаправленной антенной решетке; разница же состоит в том, что в данном случае возбуждается только одна антенна, а другая принимает энергию лишь от ее ближнего поля.

Неактивный элемент длиной в 1/2 длины волны, расположенный на расстоянии в 1/4 длины волны от полуволнового вибратора, будет работать как отражатель. Локальное поле базовой антенны индуцирует в неактивном элементе заряды противоположного знака, но из-за расстояния в 1/4 длины волны эти токи и заряды отстают от соответствующих токов и зарядов в базовой антенне приблизительно на 1/4 периода, т.е. ток в неактивном элементе опережает ток в базовой антенне приблизительно на 90°. Диаграмма направленности базовой антенны с неактивным элементом складывается из этих двух излучаемых волновых полей. Эти две волны гасят друг друга по направлению к неактивному элементу и усиливают друг друга в противоположном направлении; таким образом, неактивный элемент работает как отражатель. Неактивный элемент не обязательно располагается на расстоянии в 1/4 длины волны от базовой антенны. Если его поместить очень близко к ней, например на расстоянии всего 0,1 длины волны, он тем не менее будет работать как отражатель, если его длину сделать чуть больше 1/2 длины волны. Увеличение длины неактивного элемента делает его индуктивным, в результате чего текущий по нему ток отстает по фазе от электродвижущей силы, индуцируемой полем основной антенны. Если же близко расположенный неактивный элемент сделать короче 1/2 длины волны, он становится направляющим («директором») и концентрирует излучение на своей стороне от основной антенны.

В публикации использованы материалы из книги Ю. Н. Носова, А. А. Кукаева, Г. К. Никанорова "Мини-система кабельного телевидения для дома, коттеджа и дачи".
Сделать заказ вы можете по тел. (861)2431050

 


Эфирное телевидение

Коллективные системы приёма
эфирного телевидения

Коллективные системы приёма спутникового телевидения