ДМВ-антена зі складним рефлектором

 

У діапазоні дециметрових хвиль (ДМВ) через зменшення діючої довжини приймальної антени при підвищенні частоти на її вході розвивається меншу напругу, ніж при тих же умовах і в метровому діапазоні. Тому виникає необхідність в установці антен з великим коефіцієнтом посилення (КУ), що досягається, наприклад, в антенах типу "Хвильовий канал" збільшенням числа директорів, створенням синфазних решіток з багатоелементних антен. Так як розміри елементів антен сусідніх каналів відрізняються незначно, то зазвичай приводять їх для груп каналів.

Ескіз конструкції широкосмугового телевізійної антени типу "Хвильовий канал" зі складним гратчастим рефлектором для прийому в дециметровому діапазоні хвиль представлений на рис. 1.


Рис. 1. Ескіз конструкції широкосмугового антени типу "Хвильовий канал" зі складним гратчастим рефлектором для діапазону дециметрових хвиль

Розміри елементів вказані в табл. 1.

 

 

Табл. 1. Розміри антени дециметрових хвиль зі складним рефлектором

Вібратори, відстані між ними, мм

Групи телевізійних каналів

21…25

26…30

31…35

36…40

41…45

У

332

313

291

271

256

Д1.ДГ

247

233

217

202

191

Д2, Д2-

238

224

208

193

183

Д3.Д4

236

222

207

198

182

Д5 … Д8

234

220

204

192

180

Д9 … Д12

230

217

202

190

178

Д13 … Д16

228

215

200

188

176

X

135

126

117

109

103

а

40

37

34

32

30

б

35

33

30

28

26

в

163

154

143

133

126

м. .. р

175

165

153

142

135

У табл. 2 зазначено довжина несучої стріли антени ДМВ для груп телевізійних каналів залежно від кількості елементів антени.

Табл. 2. Довжина несучої стріли антени дециметрових хвиль зі складним рефлектором

Кількість елементів антени

Група телевізійних каналів

21…25

26…30

31…35

36…40

41..45

6

210

197

181

169

159

10

688

679

668

658

651

15

1388

1379

1368

1358

1351

20

2263

2254

2243

2233

2226

Антена складається з гратчастого рефлектора, два полотна якого встановлені перпендикулярно один до одного під кутом 90 ° на кінці несучої стріли (рис. 2а), активного петлевого вібратора (рис. 2б) і 18 директорів. При цьому два перші директора (Д1 і Д2) є двоповерховими і рознесені по вертикалі на товщину несучої стріли (30 … 40 мм).


Рис. 2. Конструкція елементів широкосмугового антени: а – вигляд полотна рефлектора; б – активний петлевий вібратор

Несуча стріла зроблена з алюмінієвого профілю квадратної або прямокутної форми шириною 30 … 40 мм. Для закріплення на ній вібратора і директорів можна використовувати пластмасові пластинки з гніздами. Горизонтальні елементи рефлектора виготовляють з алюмінієвого дроту діаметром 3 … 4 мм. Активний вібратор (мал. 2б) краще всього виготовити з латунної або мідного дроту діаметром 4 мм. Можна використовувати трубку діаметром 6 … 12 мм. До трубках з міді або латуні буде легко припаяти кабель зниження (фідер).

Закріплення елементів антени на несучій стрілі показано на рис. 3.


Рис. 3. Вид збоку антен ДМВ типу "Хвильовий канал" зі складним рефлектором:

а – антена з 6 елементів, б-антена з 10 елементів; в – антена з 20 елементів (1 – полотно рефлектора, 2 – основна несуча стріла, 3 – опорна щогла, 4 – коаксіальний фідер, 5 – допоміжна стріла)

У шестиелементної антени (рис. 3а) опорна щогла (3) може закріплюватися до несучої стрілі (2) позаду рефлектора. Закріплення 10-елементної антени до опорної стійки рекомендується робити між другим і третім директорами. У 20-елементної антени (рис. 3в) несуча стріла (2) зміцнюється за допомогою допоміжної стріли (5), а опорна стійка (3) кріпиться між сьомим і восьмим директорами.

Параметри широкосмугового антени дециметрових хвиль зі складним рефлектором в залежності від кількості вібраторів наведено в табл. 3.

Табл. 3. Параметри широкосмугового антени дециметрових хвиль зі складним рефлектором

Кількість елементів антени

Коефіцієнт підсилення, дБ

КЗД, дБ

Розчин діаграми спрямованості, град.

Горизонталь

Вертикаль

6

9,3

18,0

45

54

10

11,4

21,5

40

42

15

14,0

22,0

32

30

20

17,3

24,0

22

24

Коефіцієнт підсилення антени по напрузі Кі показує, у скільки разів напруга на вихідних затискачах даної антени перевищує напругу на виході напівхвильового вібратора при однакових умовах прийому. Антена полуволновой вібратор прийнята за еталонну.

Нормована залежність наведеної в антені ЕРС від напрямку приходу радіохвилі по відношенню до орієнтації прийомної антени характеризує її спрямовані властивості і графічно відображається діаграмою спрямованості. Найменшу спрямованість має полуволновой вібратор. У горизонтальній площині це буде "вісімка", тобто полуволновой вібратор приймає сигнал однаково як з основного напрямку, так і зворотного.

Складні багатоелементні антени мають високу спрямованістю і відповідно великий несприйнятливістю до електромагнітних хвиль, що приходять із напрямків, що відрізняються від напрямку прийому корисного сигналу. Для чисельної оцінки спрямованих властивостей антени користуються поняттями кута розчину основного пелюстка діаграми спрямованості, і рівня задніх і бічних пелюсток. Кутом розчину основного пелюстка діаграми спрямованості називається кут, в межах якого ЕРС на клемах антени знижується до рівня 0,707 від максимальної. На рис. 4 наведені діаграми спрямованості антени ДМВ зі складним рефлектором для 6-ти, 10-ти та 20-ти елементів.


Рис. 4. Діаграми спрямованості антен типу "Хвильовий канал" зі складним рефлектором: а – для антени з 6-ти елементів, б – для антени з 10-ти елементів; в – для антени з 20-ти елементів

По ширині головної пелюстки судять про спрямованих властивості антени. Чим ця ширина менше, тим більше спрямованість. Задній пелюсток і бічні пелюстки спрямованості погіршують роботу антени і тому небажані.

Коефіцієнт захисної дії (КЗД) характеризує здатність не приймати сигнал із заднього напрямки. КЗД виражається відношенням потужності сигналу, прийнятого з головного напрямку, до потужності сигналу, прийнятого з заднього напрямки, при однаковій напруженості поля обох сигналів. У табл. 3 наведені значення КЗД для антен типу "Хвильовий канал" залежно від кількості директорів.

При налаштуванні спрямованої антени намагаються зменшити її бічне і заднє випромінювання і зосередити енергію в межах головного пелюстка діаграми спрямованості, збільшуючи тим самим дальність телевізійного прийому за інших рівних умовах.

Для передавача середньої потужності (1 … 5 кВт) і висоті підвісу антени 120 … 180 м на відстані до 10 км можна застосовувати антену з 6-ти елементів. На відстанях до 30 км від приймача слід застосовувати десятіелементную антену. На відстані 20 … 50 км від приймача доцільно встановлювати 20-елементну антену.

Активний петлевий вібратор (В) підключається до фідера за допомогою согласующе-симетрувального пристрою, так зване u-коліно (полуволновой петля з урахуванням укорочення довжини хвилі в кабелі). Довжина Ln буде в 0,33 рази менше середньої довжини хвилі передавача. У табл. 4 вказана довжина u-коліна для середнього каналу в групі сусідніх каналів.

Табл. 4. Довжина согласующе-симетрувального пристрої Ln

Номер каналу

Смуга частот каналу, МГц

Середня довжина хвилі каналу, мм

Довжина In, мм

23

486… 494

611

201

28

526… 534

565

186

33

566… 574

525

173

38

606…614

492

162

43

646… 654

461

152

На рис. 5 показано спосіб підключення петлевого вібратора до фідера, в якості якого слід застосовувати коаксіальний кабель з хвильовим опором 75 Ом, наприклад, кабель типу РК-75-4-15 або йому аналогічний.


Рис. 5. Підключення согласующе-симетрувального полуволновой петлі до активного петлевий вібратор.

На високочастотних каналах (мала довжина хвилі) довжина Ln виявиться малою. Практично такі короткі відрізки кабелю не зовсім зручно обробляти і розпаювати. Довжину відрізків Ln можна збільшувати в два, а то й у чотири рази. При цьому согласующе-симетрувальні властивості u-коліна залишаються колишніми. Кабель зниження слід підключати штекером, який передбачений конструкцією антенного входу телевізора.

На рис. 5, в центрі петлевого вібратора, вказана точка нульового потенціалу 0. У цій точці вібратор можна кріпити до металевої стрілі без ізоляторів. До точки 0 можна підключати дріт заземлення. Надійніше за все ставити при антени громовідвід (заземлений гострий штир). І ось чому. Такий штир не відводить грозовий розряд у землю, а виділяє в простір заряди полярністю, протилежної тієї, яка є в атмосфері. У результаті розряджає грозові хмари, попереджає розряди блискавки. І ще. Як показує практика, просте заземлення антени менш ефективно!

Література

1. Радіо телевізію електроніка, 1976, № 8. Приймальних антен за IV та V телевізійно обхват.

2. Пясецький В. В. Супутникове телебачення та телевізійні антени. – Мн.: Полум'я, 1999, с. 256.

3. Пясецький В. В. Антени для індивідуального прийому телебачення. – Мн.: Білорусь, 1971, с. 96.

4. Пясецький В. В. Антени телевізійні: конструкції, установка, підключення. – Мн.: Білорусь, 2000, с. 224.

Радіоаматор № 5-6, 2004 р., с. 71-75