Спрямовані антени використовуються для прийому телевізійних передач на відстанях понад 40 .. 50 км від телевізійного центру, а також при значному рівні перешкод і відбитих сигналів у місці прийому Основними різновидами направлених приймалень антен є антени типу «хвильовий канал» і логоперіодічеськие У радіоаматорського практиці застосовуються іноді й інші типи спрямованих антен – рамкові і зигзагоподібні антени з рефлектором, контурно-щілинні, уголковие і т д

Найбільш поширеними спрямованими антенами є антени типу «хвильовий канал» Вони володіють великим коефіцієнтом посилення і прості у виготовленні Логоперіодічеськие антени влаштовані більш складно і мають при тих же габаритних розмірах, що і антени типу «хвильовий канал», менший коефіцієнт підсилення Однак логоперіодічеськие антени значно широкосмугових, що дозволяє використовувати їх в більшому інтервалі частот на метрових і дециметрових хвилях

Конструкція і принцип дії антени типу «хвильовий канал»

Антена типу «хвильовий канал» складається з ряду паралельних вібраторів, розташованих в одній площині: півхвильового лінійного або петлевого вібратора, до якого підключений кабель зниження (активний вібратор) ^ рефлектора і директорів (пасивні вібратори) На рис 33 показана для прикладу антена типу «хвильовий канал» з пяти ваброторов – активного вібратора 1, рефлектора 2 і трьох директорів 3 Кожен вібратор антени, активний чи пасивний, називають елементом Тому антена, показана на рис 33, називається пятіелементной

Розглянемо конструкцію і принцип дії антени типу «хвильовий канал» Враховуючи, що на підставі принципу взаємності спрямовані властивості

антен не залежать від того, працюють вони на передачу або на прийом, розглянемо для зручності роботу антени типу «хвильовий канал» в режимі передачі

Якщо активний полуволновий вібратор 1 підключити до джерела високочастотних коливань, то цей вібратор, що має симетричну діаграму спрямованості у вигляді «вісімки», буде випромінювати електромагнітну енергію * в напрямку як А (убік рефлектора), так і Αι (убік директорів) Під впливом електромагнітної енергії, излученной активним вібратором в напрямку А, в рефлекторі наводяться струми, є джерелом вторинного випромінювання Довжина рефлектора і його відстань до активного вібратора підібрані таким чином, що випромінювання рефлектора послаблює випромінювання активного вібратора в напрямку А і підсилює його в напрямку аЬ Таким чином, рефлектор є своєрідним відбивачем, що забезпечують формування односпрямованої характеристики випромінювання (прийому) Такий ефект може бути отриманий, якщо рефлектор довжиною λ / 2 розташувати позаду активного вібратора на відстані, рівному λ / 4 Однак на практиці рефлектор розташовують кілька ближче до активного вібратора, щоб збільшити амплітуду струму в рефлекторі, що необхідно для можливо більш повного ослаблення електромагнітного поля в сторону рефлектора (у напрямку А) При цьому для забезпечення необхідної фази струму в рефлекторі його потрібно зробити трохи довше,, ніж λ / 2 Необхідний режим роботи рефлектора забезпечується при його длінеоколо 0,6 λ і відстані між рефлектором і активним вібратором близько 0,2 λ

Компенсація випромінювання активного вібратора в напрямку А являетея неповної, так як амплітуда струму в рефлекторі дещо менше амплітуди струму в активному вибраторе Тому електромагнітна енергія, випроменена активним вібратором, частково «просочується» через рефлектор, що призводить до неповної компенсації зворотного випромінювання і появі задніх і бічних пелюсток діаграми спрямованості

Концентрація енергії в передньому напрямку (напрямок Αι) сприяють директори, які порушуються, як і рефлектор, під впливом електромагнітного випромінювання активного вібратора Для посилення випромінювання антени в передньому напрямку потрібно, щоб так в першому директорові відставав по фазі від струму в активному вибраторе, у другому директорі – від струму в першому директорові і т д Підбір потрібних фаз струмів здійснюється зміною довжини директорів і їх відстаней до активного вібратора Найбільш сприятливі співвідношення між амплітудами і фазами струмів, що сприяють максимальної концентрації випромінювання в передньому напрямку, виходять зазвичай при поступовому зменшенні довжин директорів і відстаней між ними в напрямку від активного вібратора Направлене випромінювання антени типу «хвильовий канал» формується, таким чином, спільною дією рефлектора і директорів

Як правило, в антенах типу «хвильовий канал» використовується один рефлектор, так як застосування другого рефлектора практично не покращує спрямованих властивостей антени

Інакше йде справа з числом директорів в антені Додавання кожного нового директора покращує спрямовані властивості антени і збільшує її коефіцієнт підсилення Однак чим більше директорів має антена9 тим

менше позначається на її спрямованих властивостях додавання кожного нового директора Наприклад, якщо до трьохелементної антені (активний вібратор, рефлектор і один директор) додати один директор, то її коефіцієнт посилення збільшиться приблизно з 5 до 6,5 .. 7 дБ, т е, на 18 .. 25% по напрузі Якщо ж додати один директор до семіелементной антені (активний вібратор, рефлектор і шість директорів), то її коефіцієнт посилення виросте тільки на 0,4 .. 0,5 дБ

Відстані між елементами антени і розміри елементів в частках середньої довжини хвилі робочого діапазону показані на рис 33 Проте слід враховувати, що ці розміри можуть служити лише для орієнтовного визначення довжин вібраторів і відстаней між ними Точні розміри антен можуть бути-визначені тільки в результаті ретельної експериментальної настройки

Одноканальні антени типу «хвильовий канал»

Спрямовані одноканальні антени типу «хвильовий канал» – ефективні гостронаправлені антени з високим коефіцієнтом посилення і малим рівнем задніх і бічних пелюсток, застосовувані для прийому однопротраммного телевізійного мовлення при малому рівні телевізійного сигналу У той же час використання одноканальних антен доцільно і при багатопрограмному мовленні в складних умовах прийому, тобто при значному рівні перешкод і відбитих сигналів, а також при слабкому і нестійкому сигналі Антенна система в цьому випадку виконується у вигляді набору одноканальних антен, підключених до загального фідера зниження через фільтри або мостові пристрою Кожна спрямована одноканальна антена забезпечує в такій системі прийом однієї телевізійної програми, що дозволяє істотно поліпшити якість зображення не тільки через високий коефіцієнта посилення антени і її просторової вибірковості, але також внаслідок можливості незалежного оптимального орієнтування кожної з антен У практиці телевізійного прийому нерідкі випадки, коли прийом потрібно вести з різних напрямків Така необхідність виникає зазвичай тоді, коли точка прийому знаходиться в зоні дії двох або більшої кількості ретрансляторів У цій ситуації для прийому потрібно також застосовувати антенну систему з декількох одноканальних антен і орієнтувати їх у потрібних напрямках

У сучасних великих системах колективного прийому телебачення і системах кабельного телебачення, розрахованих на обслуговування декількох тисяч я десятків тисяч абонентів, для прийому багатопрограмного мовлення застосовуються практично тільки антенні системи, що складаються з набору спрямованих одноканальних антен

Для прийому телевізійних передач на метрових хвилях найчастіше застосовуються такі різновиди одноканальних антен «хвильовий канал»: на каналах з 1-го по 5-й ( = 48,5 .. 100 МГц)-три-, чотири-, пятіі семіелементние антени, на каналах з 6-го по 12-й (f = 174 .. 230 МГц)-трьох, пяти-,-семии одіннадцатіелементние антени В якості активного вібратора зазвичай використовується петлевий, так як його можна кріпити до несучої стрілі без ізоляторів в середині нерозрізаної трубки Рефлектор може бути як одиночним, так і здвоєним Здвоєний рефлектор складається з двох трубок, рознесених у вертикальній площині симетрично щодо стріли, і дозволяє зменшити рівень задніх і бічних пелюсток діаграми спрямованості

На каналах з 1-го по 5-й трьохелементні антени використовуються на відстані 40 .. 60 км від телевізійного центру, чотирьох пятіелементние – 60 .. 80 км, семіелементние – 70 .. 90 км На каналах з 6-го по 12-й трьохелементні антени застосовують на відстані 40 .. 50 км, пятіелементние – 50 .. 60 км, семіелементние – 60 .. 70 км, одіннадцатіелементние – на більш

Джерело: Капчинский JI М, Конструювання і виготовлення телевізійних антен – 2-е вид, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 00 с: Ил – (Масова радіобібліотека Вип 1216)