Антенна тройной квадрат с усилителем. Антенна Харченко: расчет и изготовление. Делаем антенну из медной проволоки

14.08.2023

Расчет антенны

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

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

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

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

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

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

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

Сборка антенны для DVB-T2

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

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

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

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

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

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

Тестирование самодельной антенны на самодельном телевизоре

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

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

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

Тогда я притащил свой самодельный телик в бытовку, а антенну повесил внутри бытовки на дверь. Телевизор продолжал уверено принимать сигнал.

Также можно сделать антенну биквадрат Харченко для 3G, 4G или Wi-Fi, только необходимо пересчитать на соответствующую частоту.

Многие дачники не желают покупать хорошие антенны для своих домиков, так как постоянно в них не проживают. Для того чтобы во время отдыха от садовых работ смотреть телепрограммы они часто задействуют устройства с волновым сопротивлением 75 ОМ. Выбор в пользу самодельных антенн двойной квадрат обусловлен низкой стоимостью расходных материалов, а также скоростью прочеса изготовления.

Что нужно для изготовления антенны двойной квадрат

Сегодня на смену аналоговому телевидению пришло цифровое ТВ. Благодаря новым технологиям люди получили возможность смотреть передачи в отличном качестве, причем существенно увеличилось количество доступных каналов. Для подключения к цифровому ТВ достаточно иметь хороший телевизор, дешифратор и комплектующие, для установки. Чтобы получать на свое оборудование видеосигнал, необходимо иметь дециметровую антенну двойной квадрат. Ее нет смысла покупать, так как, имея под рукой минимум материалов, можно за считанные минуты изготовить устройство самостоятельно.

Антенна двойной квадрат по внешнему виду напоминает пару соединенных между собой ромбов. Несмотря на примитивность конструкции, она будет довольно хорошо принимать сигнал. Для ее изготовления можно задействовать любой материал, способный проводить ток, например, уголок, металлическую полосу, проволоку, пруты, трубки. Чтобы максимально усилить сигнал следует расположить за парными квадратами отражатель, выполненный, например, из фольги.

Если принято решение своими руками провести все работы, то надо подготовить для такой антенны такие комплектующие:

Wi-Fi адаптер. Кусок кабеля (высокочастотного) предназначенного для подключения Wi-Fi. Его сопротивление должно быть в пределах 75Ом или 50Ом.
Проволоку, выполненную из меди, размер сечения которой варьируется в диапазоне от 1,5мм до 3мм. Она хорошо гнется, поэтому будет задействоваться для проводки. Если не удастся найти медную проволоку, можно использовать стальной материал, сечение которого варьируется в диапазоне от 2мм до 5мм.
Листок текстолита (фольгированного), размером 100мм х 120мм. Его можно заменить листком гетинакса, такого же размера.
Штекер.
Сырье для распорок: деревянные планки, фибергласс, дюралевые трубки.
Инструменты (молоток, паяльник, наждачная бумага и т. д.).
Шест для фиксации антенны на стене дома либо на крыше.
Крепежные элементы.

Антенна двойной квадрат имеет простую конструкцию, включающую: рефлектор и активный элемент. Для их изготовления в большинстве случаев задействуется проволока из меди.

В разрыв активного элемента, расположенный снизу, осуществляется подключение кабеля (коаксикального), волновое сопротивление которого составляет 75ОМ. Разрыв рефлектора представляет собой двухпроводную открытую линию, которая продолжает линию рамки. Между проводами присутствует расстояние 150мм – 200мм, а также скользящая по линии перемычка, предназначенная для регулировки.

Элементы антенны натягиваются на распорки, для изготовления которых лучше всего задействовать изоляционные материалы, например, планки из сосны, бамбуковые палки, фиберглас.

Многие специалисты рекомендуют для этих целей применять оснащенные по краям изоляторами дюралевые трубы. В этом случае вертикальные распорки выполняются из цельного сырья, а расположенные горизонтально элементы разделяются посредством изоляционных вставок. Для них можно применить армированный фторопласт, стеклотекстолит и т. д. Главное, выполнить основное условие. Каждая из четырех распорок, расположенных горизонтально, должна состоять из изолированных элементов, равных по размерам.

Надо ли делать расчеты

Если человек самостоятельно решил изготовить антенну двойной квадрат для получения цифрового сигнала, ему нет надобности исчислять длину волны. Специалисты рекомендуют людям, для принятия устройствами максимального количества сигналов, делать конструкции более широкополосными.

В том случае, когда мастер стремится изготовить антенну по всем правилам, он может выполнить расчеты.

Для этого ему потребуются определенные данные:

Узнать размер стороны квадрата удастся таким образом. Определяется волна, на которой осуществляется трансляция сигнала. Этот показатель делится на 4.
Узнать, какое в идеале расстояние должно быть между 2 частями устройства можно таким образом. Внутренние элементы — более короткие, а наружные стороны ромбов – немного длиннее.

Также мастера могут задействовать в процессе изготовления антенн двойной квадрат уже готовые расчеты:

Антенна двойной квадрат изготовление

После того как мастер узнал, какие размеры антенны двойной квадрат надо использовать, он может приступать к ее изготовлению.

Этот процесс предусматривает несколько этапов:

В первую очередь придется осторожно, с двух сторон зачистить кабель. Тот конец, который будет крепиться к самой конструкции, следует очистить таким образом, чтобы провод выходил из изоляции примерно на 2см. Если оголенный кончик получился большего размера, то излишек следует отрезать.
Фольга, которая будет задействоваться в качестве отражающего экрана, и оплетка должна быть скручена в жгут.
В итоге у мастера получится два проводника, которые необходимо залудить.
Берется второй край кабеля (1см) и к нему припаивается штекер. Те места, в которых будет осуществляться пайка, необходимо обработать посредством растворителя либо спирта. После этого нужно выполнить зачистку надфилем или наждачной бумагой. На подготовленный кабель надевается штекер пластиковой частью, делается пайка.
На следующем этапе придется припаять моножилу к выходу штекера (центральному), а многожильную скрутку к боковому.
Вокруг изоляции обжимается захват. Это делается и при изготовлении антенны тройной квадрат.
Накручивается наконечник, выполненный из пластика. Полости специалисты рекомендуют залить герметиком, не проводящим ток либо клеем.
Быстро собирается конструкция штекера, пока не успела застыть клеящая смесь (ее излишки убираются).
Осуществляется соединение своими руками двух элементов: рамки с кабелем. Ввиду того, что в процессе изготовления антенны не делалась привязка к конкретному каналу, выполнять припаивание кабеля нужно к средней точке рамки. В итоге удастся увеличить широкополосность конструкции, которая станет принимать больше каналов.
Второй подготовленный кончик кабеля необходимо припаять по центру к двум сторонам, которые предварительно были зачищены и залужены.
На данном этапе завершен процесс изготовления конструкции активной рамки, теперь переходим к проверке и установке антенны.

Если владелец загородного или дачного дома планирует получить больший коэффициент усиления принимаемого цифрового сигнала, ему следует изготовить антенну тройной квадрат.

Для этого следует по такому же принципу выявить частоты рассчитать, основные параметры. Для дмв антенны тройной квадрат потребуется больше расходных материалов, так как потребуется создать дополнительную рамку – директор, имеющий меньшие размеры.

Важно! Чтобы правильно выполнить расчет антенны тройной квадрат для цифрового телевидения, можно задействовать онлайн калькулятор. В него необходимо внести такие данные: частоту, тип провода, Мгц. После нажатия на кнопку «результат» программа автоматически проведет расчеты и выведет в специальном окошке цифры.

Испытание антенны двойной квадрат

После того как была создана конструкция антенны ее следует испытать. В обязательном порядке мастер должен выполнить настройку излучателя, благодаря чему удастся смотреть передачи в максимально высоком для таких условий качестве.

При проведении испытаний следует учесть несколько нюансов:

Диаграмма направленности конструкции будет косить при отсутствии устройства, обеспечивающего симметрию.
Если стороны квадрата возбуждаются синфазно, значит поляризация эл. поля к плоскости конструкции проводится перпендикулярно.
Компенсировать реактивную составляющую антенны (после настройки антенны) можно при настройке мостика (симметрирующего), удлиняя или укорачивая этот элемент.
Если сопротивление антенны под кабель будет более высоким, то это положительно отразится на коэффициенте усиления. Именно поэтому для конструкции следует задействовать коаксиальный кабель не 50Ом, а 75Ом.
Антенну следует помещать в защитный корпус, который предотвратить заливание водой и налипание снега, обледенение. Для этих целей можно задействовать 5л пластиковую баклажку.
В процессе испытаний не должно находиться возле антенны второй квадрат ноутбука или ПК с подключениями wi-fi. Как только конструкция будет включена в ТВ оборудование, можно посредством компьютерной техники ловить эти сигналы. Наиболее качественные wi-fi точки будут обнаружены при установке антенны на крыше.
Проводится настройка тюнера и проверяется качество видео и звука.

Заключение и особенности антенны двойной квадрат

Такая конструкция имеет направленное действие. Если пользователь будет проворачивать ее на 360 градусов, то сможет поймать разнообразные сигналы. Владельцы загородных домов и дач, которые не используют отражающие экраны, должны знать, что в этом случае качество сигнала снизится минимум на 30%. Его функции может заменить шляпа спутниковой тарелки. На место расположения головки следует прикрепить конструкцию двойной квадрат. Благодаря таким манипуляциям удастся без отражающего экрана максимально усилить цифровые сигналы.

Цифровое телевидение вещается именно в диапазоне дециметровых волн. Поэтому использовать можно практически любую антенну ДМВ. Но мне понадобилась простая , легкоповторяемая и крепкая антенна ДМВ диапазона.
Такая чтобы ее можно было носить с собой, и при случае не жалко было отдать за небольшую сумму людям.

За основу была взята известная «восьмерка «, с той разницей, что я использовал ее без отражателя.
Материал для полотна антенны можно взять любой токопроводящий, подходящего сечения. Это может быть медная или алюминиевая проволока толщиной от 1 до 5 мм, трубка, полоска, шина, уголок, профиль… Я взял медную проволоку диаметром 3 мм. Легко паять, легко гнуть при сборке, легко выровнять если погнулась.
Наружная сторона квадрата 14 см, внутренняя чуть меньше — 13 см за счет того что середина двух квадратов не сходится, около 2 см от угла до угла.

Итак если вы делаете антенну не из проволоки, то так и отмеряете — верхние стороны по 14 см, боковые по 13.

Все размеры примерно. Не бойтесь обсчитаться или ошибиться. В наши планы не входит изготовить антенну соответствующую всем стандартам. Нам нужна простая, но рабочая лошадка. Суррогат, но надежный. Суррогат потому что:
1 . Размеры лично я точно не выдерживал.
2 . Рефлектор отсутствует.
3 . Кабель я брал 50 ом вместо 75 ом, но с густой оплеткой. Такой кабель друзья обычно использовали для автомобильных антенн для радиостанций 27 мгц.
Тем не менее антенна работает и весьма неплохо.

У цифрового сигнала есть особенность, он или есть, или его нет. При приеме аналогового телевидения, разные каналы показывали с разным уровнем помех, и при удалении просто увеличивался уровень снега на экране, до полного пропадания сигнала. В цифре сигнал практически одинаков на всех каналах и если прием есть, то есть все каналы.
Данная антенна проверена мною не на одном десятке телевизоров в нашем регионе.

Итак. Отмеряем кусок общей длиной 112 см и гнем проволоку. Первый участок 13 см + 1 см для петли (для прочности) . Второй и третий — по 14 см, четвертый и пяты — по 13 см, шестой и седьмой — по 14 см, и последний восьмой — 13 см + 1 см петля жесткости.

На двух концах зачищаем по 1.5 — 2 см, закручиваем две петли друг за друга, а после запаиваем место стыка. Это будет один контакт подключения кабеля. Через 2 см другой. Куда паять центральную жилу, куда оплетку, значения не имеет.

Расстояние между пайкам 2 см

Кабеля я взял около трех метров. В большинстве случаев хватает если делаете не для себя лично. Для себя отмеряете сколько нужно.

Кабель зачистил со стороны антенны на два сантиметра, к штеккеру — 1 см. Если штеккер такой как на фотографии. Можно брать любой, покрепче.

Зачистка кабеля

Штеккер зачистил надфилем и скальпелем.

После запайки оба места пайки заливаются клеем из пистолета. На штеккере, сначала горячий клей заливается на место пайки и в пластмассовый колпачок, с запасом, лишнее после можно убрать. Затем, пока не остыл клей все быстро собирается. Такой стык после зубами не разгрызешь. Надежно, в то же время эластично.

Пайка на самой антенне так же заливается клеем, но для жесткости конструкции берется каркас — любая крышка, коробка,…. Я взял крышку от 20-ти литровой бутыли для воды, коих у меня накопилось достаточное количество. Если делаете антенну как и я для массового производства, то материалы лучше сразу использовать распространенные, буквально валяющиеся под ногами для лучшей повторяемости антенны. Если антенна делается в единичном экземпляре для побыстрому склепать, то можно совсем ничего не заливать.

Получилась такая вот конструкция, которую можно прилепить где угодно — на карниз, на штору, на оконную раму. Для этого можно носить с собой кусок проволоки, пару саморезов, пару булавок…

Антенна в сборе

Если антенна помялась при переносе, она легко и без повреждений выравнивается. Это пожалуй самый главный ее плюс.
Такую конструкция я не всегда таскаю с собой, а только когда получаю конкретный заказ на подключение тюнера цифрового телевидения DVB-T2. Она легко умещается вместе с инструментом в моем рюкзаке.

Удобнее делать сразу несколько антенн одновременно. Занимает меньше времени.

Вот таким образом закрепил антенну мой друг, используя ее в качестве наружной. До вышки порядка 9 км. Прием уверенный несмотря на простоту антенны.

Коэффициент усиления этой антенны достигает 14 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала на ее выходе в 5 раз по сравнению с полуволновым вибратором. Антенна содержит три квадратные рамки, из которых директорная и рефлекторная являются замкнутыми, а вибраторная в точках а-а" (точки питания) разомкнута. Рамки расположены симметрично, так, что их центры находятся на горизонтальной прямой, совпадающей с направлением на телецентр. Рамки выполняют из медного или латунного провода диаметром 3... 5 мм, который при размерах антенны дециметрового диапазона обладает достаточной жесткостью. Размеры антенны приведены в таблице.

Рамки антенны крепят к двум стрелам в серединах горизонтальных сторон. Верхняя стрела выполнена из того же материала, что и рамки. Практика показала, что антенна лучше работает, если нижняя стрела выполнена из изоляционного материала, например, гетинаксового или текстолитового прутка. Верхняя стрела припаивается к рамкам, а нижняя может крепить рамки с помощью заливки точек соединения эпоксидной смолой. Мачта или стойка в комнатном варианте такой антенны выполняется также из изоляционного материала - гетинаксового или текстолитового прутка, трубки либо деревянной рейки. Стрелы крепят к мачте или стойке в центре тяжести антенны. Изолятор представляет собой пластину из гетинакса, текстолита или оргстекла размерами 20 х 30 мм и толщиной 2-3 мм. Концы вибраторной рамки крепятся к этой пластине хомутиками.
Входное сопротивление трехэлементной рамочной антенны примерно составляет 70 Ом, и она хорошо согласуется с волновым сопротивлением 75-oмного коаксиального кабеля. Для симметрирования используется четвертьволновый короткозамкнутый шлейф, выполненный из отрезка того же кабеля.
Комнатная антенна тщательно ориентируется по изображению на экране телевизора так, чтобы при достаточной контрастности и устойчивости синхронизации получить наивысшую четкость изображения по горизонтали в отсутствие повторов. При этом может оказаться, что направление антенны не совпадает с направлением на телецентр. Диаграмма направленности полуволнового вибратора представляет собой в горизонтальной плоскости восьмерку с нулевым приемом в направлениях, совпадающих с плоскостью, в которой расположен вибратор. Диаграмма достаточно широка, и поворот антенны в пределах до 30° в обе стороны от главного направления мало влияет на уровень принятого сигнала, но может сказываться на качестве изображения. Трехэлементная рамочная антенна обладает узкой диаграммой направленности и поэтому должна тщательно ориентироваться.

Рамочные антенны

Обычный петлевой вибратор может быть трансформирован в квадратную рамку, периметр которой примерно равен длине волны (рис. 1).

Рис. 1 Трансформация петлевого вибратора в квадратную рамку.

Антенны такого типа называются петлевыми или рамочными. Для приема телевизионных программ чаще всего используются двухэлементные и трехэлементные рамочные антенны, которые иначе называют “двойной квадрат” и “тройной квадрат”. Эти антенны отличаются простотой конструкции, довольно высоким усилением и узкой полосой пропускания.

Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обеспечивают частотную избирательность. Благодаря этому на вход телевизионного приемника не могут проникать мешающие сигналы от других телевизионных передатчиков, работающих на близких по частоте каналах. Это особенно важно в условиях слабого сигнала. Часто возникает необходимость приема слабого сигнала от удаленного передатчика при наличии близко расположенного мощного передатчика другого канала. При таких условиях частотной избирательности телевизионного приемника может не хватить. Кроме того, интенсивный мешающий сигнал, поступая на первый каскад приемника (или антенного усилителя), приводит к перекрестной модуляции полезного сигнала мешающим сигналом. В последующих каскадах избавиться от этого уже невозможно. Поэтому в таких случаях следует применять узкополосные антенны.

Двухэлементная рамочная антенна изображена на рис. 2. Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10 -20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8-15 мм для антенн 6-12-го каналов. Металл может быть любым, но предпочтительнее медь, латунь иди алюминий.

Рис. 2. Двухэлементная рамочная антенна.

Для дециметрового диапазона рамки выполняют из медного или латунного прутка диаметром 3-6 мм. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок, а нижняя изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из текстолита или органического стекла. К этой же пластине крепятся концы вибраторной рамки винтами с гайками, для чего концы ее можно расплющить. Стрелы могут быть изготовлены из металла или изоляционного материала. В последнем случае специально соединять между собой рамки нет необходимости. Мачта должна быть деревянной, по крайней мере ее верхняя часть. Металлическая часть мачты должна заканчиваться на 1,5 м ниже антенны. Рамки антенны располагают друг относительно друга так, чтобы их геометрические центры находились на горизонтальной прямой, направленной на передатчик.

Кабель подключается к концам вибраторной рамки с помощью четвертьволнового короткозамкнутого симметрирующего шлейфа, который изготавливается из того же кабеля. Шлейф и кабель должны подходить к антенне вертикально снизу, расстояние между ними должно быть постоянным по всей длине шлейфа, для чего можно использовать распорки из текстолита. Можно также закрепить кабель и шлейф на изоляционной пластине, к которой крепятся нижняя стрела и концы вибраторной рамки. При этом в пластине сверлят небольшие отверстия, а кабель и шлейф привязывают к ней капроновой леской. Использовать металлические элементы крепления нежелательно.

Для обеспечения жесткости можно выполнить шлейф из двух металлических трубок, соединенных верхними концами с концами вибраторной рамки. В этом случае кабель пропускают внутри правой трубки снизу вверх, оплетку кабеля припаивают к правому, а центральную жилу к левому концам вибраторной рамки. Трубки шлейфа в нижней части замыкаются перемычкой, перемещением которой можно подстроить антенну на максимум принимаемого сигнала.
Размеры двухэлементных рамочных антенн, рекомендуемые для метровых телевизионных каналов, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Размеры двухэлементных рамочных антенн метровых волн, мм

Номера

каналов

В = 0,26L, Р = 0,31L , А = 0,18L , где L - средняя длина волны принимаемого частотного канала, которая приведена . Длина шлейфа для этой антенны берется из таблицы 1 (параметр Ш).

Размеры двухэлементных рамочных антенн для дециметровых волн приведены в таблице 2. Поскольку в этом диапазоне полоса пропускания антенны охватывает сразу несколько частотных каналов, размеры даются не для одного канала, а для группы соседних частотных каналов.

Рамочная антенна “двойной квадрат” по сравнению с двухэлементной антенной типа “волновой канал” имеет большее усиление (примерно на 1,5 дБ). Сказанное относится к антеннам, имеющим одинаковую длину. Усиление антенны во многом определяется расстоянием между элементами антенны. Оптимальные с этой точки зрения расстояния находятся в пределах 0,12....0,15L .

Таблица 2. Размеры двухэлементных рамочных антенн дециметровых волн, мм

Каналы	В	Р	А	Ш
21- 26	158	170	91	152
27-32	144	155	83	139
33-40	131	141	75	126
41-49	117	126	68	113
50-60	105	113	60	101

Конструкция трехэлементной рамочной антенны “тройной квадрат” изображена на рис. 3.

Рис. 3. Антенна “тройной квадрат”.

Антенна содержит три квадратные рамки, причем рамки директора и рефлектора являются замкнутыми, а рамка вибратора в точках а - а" разомкнута. Рамки расположены симметрично, так что их центры находятся на горизонтальной прямой, направленной на телецентр, и крепятся к двум стрелам в серединах горизонтальных сторон. Верхняя стрела выполнена из того же материала, что и рамки. Практика показала, что антенна работает лучше, если нижняя стрела выполнена из изоляционного материала (например, из текстолитового прутка). Верхняя стрела припаивается к рамкам, а нижняя может крепиться к рамкам с помощью заливки точек соединения эпоксидной смолой. Антенна крепится к мачте из изоляционного материала. Как и в случае “двойного квадрата”, для симметрирования используется четвертьволновый короткозамкнутый шлейф, выполненный из отрезка того же кабеля.

Существует также простая конструкция трехэлементной рамочной антенны дециметрового диапазона из одного куска толстого провода, изображенная на рис. 4.

В точках А, Б и В провода необходимо спаять. Вместо шлейфа, выполненного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновый короткозамкнутый мостик той же длины, что и шлейф. Расстояние между проводами мостика остается прежним - 30 мм. Конструкция такой антенны оказывается достаточно жесткой и необходимость в нижней стреле отпадает. Кабель подвязывают к правому проводу мостика с

Рис. 4. Вариант антенны “тройной квадрат”.

наружной стороны. При подходе кабеля к вибраторной рамке оплетка его припаивается к точке а, центральная жила - к точке б. Левый провод мостика закрепляется на мачте. Необходимо лишь обратить внимание на то, чтобы в пространстве между проводами мостика не располагались ни кабель, ни мачта. С описанием конструкции трехэлементной антенны из одного куска провода можно также познакомиться , с конструкцией шестиэлементной - .

Входное сопротивление антенны, как и ее усиление, также определяется расстоянием между элементами антенны. На рис.5 приведены зависимости усиления и входного сопротивления от расстояния между ее элементами.

Например, при расстоянии между рефлектором и вибратором 0,11L получаем, что входное сопротивление антенны равно 65 Ом, а усиление

Рис. 1.5. Зависимости усиления и входного сопротивления рамочных антенн от расстояния между элементами (верхний рисунок: 1 - “тройной квадрат”, 2 - “двойной квадрат”; нижний рисунок: 1 - одиночная антенна типа “квадрат”, 2 - “двойной квадрат”, 3 - расстояние S = 0,11L соответствует максимальному усилению).

по сравнению с полуволновым диполем равно 5,5 дБ (для “двойного квадрата”) и 6,6 дБ (для “тройного квадрата”). Следует заметить, что приводимые в популярной литературе значения коэффициента усиления рамочных антенн сильно завышены и достигают 14 дБ.

Двухэлементная и трехэлементная рамочные антенны имеют довольно узкий главный лепесток диаграммы направленности и поэтому должны тщательно ориентироваться.

Настройка антенны производится путем изменения длины шлейфа, подключенного к рефлектору. Наиболее оптимальная длина рефлектора на 4% больше длины вибратора.

При расчете антенны типа “тройной квадрат” можно пользоваться следующими формулами: В = 0,255L ; Р = 0,261L ; Д = 0,247L , где L - длина волны. Оптимальное расстояние между элементами А = 0,11....0,15L .

Исследования показали, что переход от двухэлементной антенны типа “квадрат”, содержащей вибратор и рефлектор, к трехэлементной антенне приводит к выигрышу в усилении на 1,7 дБ. Аналогичная процедура для антенны типа “волновой канал” дает выигрыш 2,7 дБ. Следует также отметить, что антенна “тройной квадрат” имеет более узкую полосу рабочих частот, чем антенна “двойной квадрат”. Размеры антенн типа “тройной квадрат” для диапазонов метровых и дециметровых волн приведены в таблицах 3 и 4.

Рамки и верхнюю стрелу антенны метровых волн для достаточной прочности выполняют из трубки диаметром 10... 15 мм, а расстояние между концами вибраторной рамки увеличивают до 50 мм.

Таблица 3. Размеры трехэлементных рамочных антенн метровых волн, мм

Номера каналов

ВНЕШНЯЯ АНТЕННА ДМВ ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Качество приема телевизионных сигналов зависит от множества причин. В условиях города низбежно взаимодействие основной волны телесигнала и отраженных волн. При прямой видимости между принимающей антенной и передающей антенной в точку приема приходит основная волна и волны отраженные от земли, площадей, улиц, крыш зданий. Большой современный город для радиоволн представляет собой, образно говоря, нагромождение “зеркал” и “’экранов”, которыми являются мосты, заводские трубы, высоковольтные линии. Высотные здания подобно пассивному ретранслятору переизлучают волны, распостроняющиеся от передающей антенны. Характер распространения радиоволн очень сложен даже вблизи передатчика. В радиотени препятствий происходит прием ослабленного полезного сигнала, отраженные сигналы, шумы и помехи становятся более заметными. В мокрых стенах домов, в мокрых деревьях сигнал ослабляется сильнее. Максимальное ослабление сигнала, принимаемого антенной, расположенной в радиотени деревьев происходит летом. Сложение и вычитание основной и отраженных радиоволн приводит к усилению одних телевизионных сигналов и ослаблению других.
Рамочные антенны в этих условиях дают хорошие результаты благодаря ослаблению приема по боковым и обратному направлениях, они менее подвержены влиянию электрических помех и, в частности, помех от зажигания двигателей внутреннего сгорания.
При дальнем приеме телевидения наиболее устойчивое изображение дают рамочные антенны, одна из которых описана в данной статье.

Параметры антенны

Диапазон частот принимаемых сигналов, МГц……530 – 780
Основной принимаемый телевизионный канал ….38
Диапазон принимаемых телевизионных каналов …30 – 57
Поляризация принимаемых сигналов………горизонтальная

Из большого разнообразия рамочных антенн для диапазона ДМВ часто изготавливают антенну «тройной квадрат» . Как быть если усиление тройного квадрата недостаточно, а другие конструкции антенн для интересующего диапазона телевизионных каналов не подходят? При этом совершенно негде взять достаточное количество алюминиевых трубок требуемого диаметра и специфический крепеж, нет возможности собрать и установить антенну, размеры которой измеряются в метрах. Может применить антенный усилитель , который будет усиливать основную волну телесигнала вместе с отраженными волнами, принятыми антенной? Решением этой задачи стало объединение четырех тройных квадратов в антенную систему – фазированную решетку. Усиление антенны намного превосходит один тройной квадрат, а размеры вполне приемлемы. Размеры конструкции одного из четырех тройных квадратов показаны на рисунке.

Для изготовления тройного квадрата потребуется стальная оцинкованная проволока диаметром 3 мм. Оцинкованной называется проволока, имеющая оловянное покрытие. Такая проволока легче покрывается припоем и не ржавеет на открытом воздухе. На изготовление одного тройного квадрата требуется 2 метра проволоки. Отрезок проволоки не должен иметь резких изгибов, вмятин, царапин, ржавчины и других дефектов. Перед изготовлением антенны проволочная заготовка тщательно протирается с использованием растворителя. Проволока сгибается в соответствии с рисунком, показывающим конструкцию тройного квадрата. Стыки проволоки вверху квадратов пропаиваются. Участки проволоки в местах стыков покрываются флюсом, приготовленным из соляной кислоты путем травления цинком. Паяльником мощностью сорок ватт, а лучше шестьдесят ватт участки покрываются легкоплавким припоем, настолько насколько позволяет мощность паяльника. Затем стыки стягиваются одним-двумя витками луженой медной проволоки диаметром 0,6-1 миллиметр и пропаиваются еще раз. Окончательно стыки хорошо пропаиваются над горелкой газовой плиты , используя припой и канифоль. Оставшуюся канифоль удаляют с получившейся конструкции и смываются растворителем. Место спая должно быть хорошо покрыто оловом, обеспечивая надежный контакт и механическую прочность. Тройные квадраты нельзя красить или покрывать лаком.
Перед объединением тройных квадратов в фазированную решетку, каждый нужно проверить и настроить. Проверка и настройка проводится в помещении. К тройному квадрату подключается телевизионный коаксиальный кабель волновым сопротивлением 75 Ом как изображено на рисунке. Изображение на экране телевизора при настройке антенны в помещении может быть черно-белым с очень большим количеством шумов. Настройка тройного квадрата выполняется ориентируясь по наименьшему количеству шумов на экране телевизора. Если один тройной квадрат не дает цветного изображения – не беда, при объединении в фазированную решетку качество изображения значительно повысится. Соединив тройной квадрат с антенным входом телевизора необходимо найти точку припаивания кабеля к нижней вертикальной части конструкции антенны, перемещая точку подсоединения по вертикали. При перемещении подключения центральная жила кабеля и экран кабеля должны быть подключены на одном уровне. В одних экземплярах тройного квадрата наилучшее изображение на экране телевизора можно получить, припаивая кабель почти у замыкающего горизонтального участка в самом низу антенны, в других экземплярах как показано на рисунке в третьих экземплярах по середине. У каждого тройного квадрата своя оптимальная точка подключения кабеля. После окончания настройки и проверки тройных квадратов важно не перепутать точки подключения кабелей. Для получения хорошего качества работы антенны следует изготовить 6-8 тройных квадратов, из которых отобрать четыре дающие наилучшие результаты.
Тройные квадраты, представляющие собой элементы фазированной решетки, соединяются коаксиальным кабелем. Основа конструкции антенны деревянный каркас . Длина вертикальных отрезков кабеля, соединяющих два тройных квадрата, подбирается экспериментально. Точно определить длину отрезков кабеля заранее невозможно из-за отличий параметров различных типов кабеля и непредсказуемых свойств изготовленных тройных квадратов.

Два тройных квадрата закрепляются обматыванием полихлорвиниловой трубкой на одном вертикальном элементе каркаса, представляющем собой деревянный брусок. Поочередно к тройным квадратам подсоединяются одинаковые отрезки кабеля длиной 220, 240, 260,280, 300 миллиметров каждый. Противоположные концы отрезков кабеля соединяются экран-экран и жила-жила и соединяются с кабелем, идущим к антенному входу телевизора. По наилучшему качеству изображения выбирается длина вертикальных отрезков кабеля, соединяющих два тройных квадрата. Основной вклад в настройку вносит длина отрезков кабеля по сравнению с расстоянием между тройными квадратами. При настройке можно сокращать или увеличивать расстояние между тройными квадратами, но большого эффекта это не даст, поэтому расстояния на рисунке конструкции между тройными квадратами не приводятся. Изображение на экране телевизора должно быть лучше, чем при приеме на один тройной квадрат.

Каркас временно собирается из четырех деревянных брусков, скрепленных между собой веревкой. На каркас устанавливается четыре тройных квадрата, соединенные вертикальными отрезками кабеля. Длина двух одинаковых горизонтальных отрезков кабеля, соединяющих вертикальные отрезки с кабелем, проложенным к антенному входу телевизора, уточняется экспериментально. Для окончательной настройки поочередно припаиваются два одинаковых горизонтальных отрезка длиной 130, 150, 170 или 190 миллиметров.
Для окончательного изготовления каркаса потребуются четыре деревянных бруска толщиной 8-11 миллиметров, шириной 60-70 миллиметров, длинной 520 миллиметров и три деревянных бруска той же толщины и ширины длинной 490 миллиметров. Торцы брусков покрываются эпоксидной смолой и высушиваются в течении пяти дней, затем вся поверхность брусков покрывается эпоксидной смолой и высушивается пять дней. После покрытия эпоксидной смолой деревянные бруски красятся нитрокраской не мене двух раз. Перед установкой тройных квадратов и отрезков кабелей, объединяющих тройные квадраты в фазированную решетку, собирается первая часть каркаса из двух вертикальных и двух горизонтальных брусков. Соприкасающиеся поверхности брусков промазываются эпоксидной смолой, соединяются шурупами и высушиваются не мене трех дней. После высыхания эпоксидной смолы два шурупа соединяющие верхний горизонтальный брусок с вертикальными брусками выкручиваются. Четыре шурупа закрепляющие центральный горизонтальный брусок остаются.

На деревянный каркас устанавливаются тройные квадраты, соединенные отрезками коаксиального кабеля. Тройные квадраты прикрепляются к каркасу несколькими витками полихлорвиниловой трубки. К антенне припаивается кабель, идущий к телевизору требуемой длины.

Для правильной фазировки антенной системы центральные проводники и экраны отрезков коаксиального кабеля подключают к тройным квадратам в соответствии со схемой фазировки. Конец кабеля, подключенный к антенне, заключается в полихлорвиниловую трубку диаметром 10-12 миллиметров длинной около трех метров для защиты антенного кабеля от погодных воздействий. Полихлорвиниловая трубка и кабель закрепляются нитью на горизонтальном бруске. Пайка экрана и центральной жилы отрезков кабелей изолируются друг от друга с помощью изоленты. Поверх установленных тройных квадратов и кабелей устанавливаются два вертикальных бруска, поверх них по центру один горизонтальный. Детали каркаса соединяются винтами диаметром 6 миллиметров. При установке винтов используются отверстия, оставшиеся после выкручивания шурупов, соединяющих верхний горизонтальный брусок с вертикальными брусками. Отрезки коаксиального кабеля и части тройных квадратов оказываются заключенными внутри деревянной конструкции, надежно защищающей точки пайки от погодных воздействий.

Промежутки между брусками с боков и торцов герметизируются, используя строительный герметик “жидкие гвозди”.

Антенна устанавливается на мачту с помощь хомутов, соответствующих диаметру трубы. Через отверстия в горизонтальных брусках проходят винты. Антенна закрепляется в двух точках. При ослаблении винтов хомутов можно точно сориентировать антенну на передатчик.

Оцинкованную проволоку, хомут крепления на трубу, эпоксидную смолу, краску можно приобрести в магазине стройматериалов. Коаксиальный телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом следует выбирать с центральной жилой из меди и двойным экраном, состоящим из фольги и оплетки из медных жил. Наилучшие результаты можно получить при использовании кабеля наибольшего диаметра с возможно большим количеством жил в экранной оплетке.
Расстояния между элементами фазированной решетки, размеры тройного квадрата и длина отрезков кабелей выбраны путем многочисленных экспериментов, с целью обеспечить прием возможно большего количества телевизионных каналов и в тоже время минимально возможные габариты, уменьшающие массу антенны и облегчающие установку. Прием на антенну возможен через препятствие из близко расположенных деревьев. Антенна имеет низкую парусность. Благодаря расположению кабелей внутри деревянного герметизированного каркаса обеспечен длительный срок службы и защита от влияния погодных факторов. Качество принимаемого изображения не зависит от времени года и времени суток.

Денисов Платон Константинович, г. Симферополь
Скачать: ВНЕШНЯЯ АНТЕННА ДМВ ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ, «тройной квадрат»
В случае обнаружения "битых" ссылок - Вы можете оставить комментарий, и ссылки будут восстановлены в ближайшее время.

Каналы	Д (мм)	В (мм)	Р (мм)	А (мм)	Б (мм)	Ш (мм)
21 - 26	134	158	193	57	98	152
27 - 32	122	144	176	61	89	139
33 - 40	110	131	160	55	80	126
41 - 49	99	117	143	50	72	112
50 - 58	89	105	129	45	69	102
59 - 68	81	96	113	41	59	92
59 - 80	73	86	106	37	53	83

Каналы	З	Г	Ж	Д	В	Р	А	Б	И	К	Л	Ш
21… 26	68	90	112	134	158	193	67	98	55	43	31	150
27 … 32	56	79	100	122	144	176	61	89	49	37	25	138
33… 40	44	66	88	110	131	160	55	80	43	31	19	124
41 … 49	33	55	77	99	117	143	50	72	38	27	16	109
50… 58	24	45	67	89	105	129	45	69	34	21	12	99
59 … 68	17	38	59	81	96	113	41	59	30	18	8	96
69… 80	10	31	52	73	89	106	37	53	26	14	4	81