Наружные антенны своими руками.
Антенны для приема телесигналов на расстоянии до 25 км от ТЦ (телевизионного центра)

На рис.1 приведена конструкция антенны "полуволновой линейный разрезной вибратор" - самой простой для изготовления в условиях домашней мастерской. Данная антенна разработана для применения в условиях умеренно холодного климата при воздействии разнообразных климатических и механических нагрузок.

Рис.1. Конструкция антенны типа "полуволновой линейный разрезной вибратор" с устройством симметрирования и согласования (УСС):

1 и 10 - трубки линейного разрезного вибратора; 2 - детали изоляции (основание и крышка); 3 - косынка; 4 и 6 - планки крепежные; 5 - УСС; 7 - штанга несущая; 8 - винт М3х35; 9 - штырь заземления; 11 - винт М3х20

Антенну рекомендуется устанавливать на садовых участках для приема ТВ-передач на одной программе и в том случае, если садовый участок расположен на расстоянии прямой видимости от ТЦ или ретрансляторов и при отсутствии индустриальных помех и отраженных сигналов. Антенну можно использовать как в качестве самостоятельного изделия, так и в качестве активного элемента сложных телевизионных комплексов.

Конструкция антенны включает в свой состав кроме разрезного вибратора устройство симметрирования и согласования (УСС), фидер, мачту, молниезащиту, электрический соединитель для подключения к телевизионному приемнику.

Основной разрезной вибратор антенны изготавливается из тонкостенных трубок диаметром 8...25 мм из латуни. Можно также применить алюминиевые или стальные трубки, полосы, прутки, угольники, фигурный металлический профиль. Выбор и применение марок материалов, из которых выполняется вибратор, сказываются на качестве изображения и звука. Обе трубки вибратора 1 крепятся на диэлектрической плате 3 с помощью изоляционных деталей 2.

Второй очень важной в данной конструкции составной частью антенны является УСС, определенное в соответствии с установленной классификацией как "волновое U-образное колено". УСС изготавливается из двух отрезков коаксиального кабеля, той же марки, что и фидер. В данном случае симметрирование антенны необходимо для увеличения помехозащищенности, так как симметричный основной вибратор антенны стыкуется с несимметричным кабелем снижения. УСС укрепляется на несущей штанге антенны с помощью двух диэлектрических планок 4 и 6 и винтов, если штанга выполнена из деревянного бруска 7.

При изготовлении УСС необходимо иметь в виду, что размеры и имеют решающее значение для качественного приема ТВ-передач на любом выбранном канале. Разделка концов коаксиального кабеля и распайка их в антенне показаны на соответствующих выносках рис.1. Необходимо сделать так, чтобы отдельные проводники оплетки не касались бы центральной жилы ни в одном месте, что исключит появление коротких замыканий. Все установочные размеры УСС и особенно размеры выводных концов кабеля снижения в местах пайки должны быть минимальными.

Пайку всех элементов антенны рекомендуется выполнять низковольтным паяльником с напряжением питания не более 36 В и мощностью 60...80 Вт. Чрезмерный перегрев мест пайки может привести к оплавлению изоляционных покрытий и нарушению целостности изоляции. При пайке лучше всего использовать спирто-канифольные флюсы.

Деталь 2 изготавливается из диэлектрического материала, прикрепляется к несущей плате 3 с помощью трех винтов, обеспечивает жесткость конструкции, которая предназначена для работы на открытом воздухе во все времена года. Особенно сильную нагрузку антенна испытывает в период гололеда и выпадения осадков в виде мокрого снега. Надо иметь в виду, что эти природные явления максимально влияют на качество принимаемого сигнала. Сильное оледенение приводит к тому, что изображение на экране телевизора становится нечетким, появляются штрихи и другие искажения принимаемой картинки.

Прочность данной конструкции антенны определяется размерами несущей штанги, которую можно изготовить из деревянного бруска или из тонкостенной металлической трубы. Очень удобны при установке антенны трубы из дюралюминия диаметром 30 мм и толщиной стенки не более 1 мм. Если используется металлическая труба, то она же должна служить в качестве молниеотвода. О заземлении антенн будет рассказано ниже.

Накладки 2, служащие изоляторами, изготавливаются из любого диэлектрического материала. Нельзя допускать коротких замыканий в антенне, если это происходит не в точке нулевого потенциала.

Узлы подключения отрезков коаксиального кабеля после пайки необходимо изолировать специальной лентой или герметиком. Если применять эпоксидную смолу, то этот технологический процесс должен выполняться только после полной проверки работоспособности антенны с работающим телевизионным приемником и после фиксации трубок вибратора специальными стопорными винтами, которые показаны на рис.1.

Все детали конструкции и кабель снижения укрепляются на несущей штанге винтами, накладками, скобами и изоляционной лентой.

С точки зрения электромагнитных параметров, данная антенна является слабонаправленной антенной с достаточно низким коэффициентом усиления, значение которого не выходит за единицу, за счет имеющихся различного рода потерь. Линейный вибратор настраивается в резонанс только с помощью УСС, что гарантирует обеспечение необходимой полосы пропускания частот в выбранном ТВ-канале.

Основные размеры конструкции антенны типа "полуволновой линейный разрезной вибратор" приведены в табл.1. Все размеры соответствуют минимальным значениям, при которых обеспечивается устойчивая работа в выбранном диапазоне частот. Если диаметр трубки вибратора выбран из ряда 8...12 мм, то антенна с таким вибратором обладает достаточной широкополосностью и не имеет завалов частот по краям, обеспечивая достаточно высокую четкость изображения.

Таблица 1

     
Размеры антенны "полуволновой линейный разрезной вибратор"

Рассмотрим проволочную симметричную антенну, предназначенную для работы с коаксиальным кабелем снижения марки РК-75 с волновым сопротивлением 75 Ом.

Область применения данной антенны крайне ограничена в центральных районах России, где плотность передающих ТВ-станций и ретрансляторов достаточно велика и где передачи ведутся на многочисленных каналах. Поэтому применять однопрограммную антенну здесь нецелесообразно.

При приеме сигналов первого канала данную антенну можно было бы значительно упростить, приведя ее электрическую схему к варианту полуволнового линейного вибратора без УСС, так как на 1-м канале выходное сопротивление антенны составляет 73 Ом, что прекрасно согласуется с кабелем снижения РК-75 и выходным сопротивлением телевизионного приемника. Совсем другая картина получается, если изготовить антенну для приема программ на 3-м канале. При уменьшении длины вибратора с 2820 до 1880 мм резко увеличивается выходное сопротивление ТА. Оно становится равным 80...620 Ом, что сразу требует включения УСС, без которого так же резко снижается эффективность ее работы. При этом все параметры снижаются.

Если в домашнем хозяйстве нет подходящего кабеля марки РК-75, то можно использовать кабель с другим волновым сопротивлением, но при этом могут быть нарушены все основные технические характеристики, и в первую очередь система направленности и симметрия токов вибратора, произойдет рассогласование выходного и входного сопротивлений ТА и фидера, а в целом все это может привести к повторам и искажениям на экране телевизора. Если применить в качестве кабеля снижения электрический шнур или монтажный провод, то результат всегда будет отрицательным, получить хорошее изображение на экране не удастся. Если в хозяйстве имеется старый неунифицированный телевизор с входным сопротивлением 300 Ом, то для подключения к антенне необходимо использовать линейный симметричный кабель марки КАТВ, который имеет волновое сопротивление также 300 Ом. В этом случае данную антенну можно включить без устройства симметрирования и согласования (УСС) так, как показано на рис.2.

Рис.2. Схема подключения антенны типа "полуволновой линейный разрезной вибратор" к симметричному кабелю с волновым сопротивлением 300 Ом

При подключении провода КАТВ очень важное значение приобретает размер . Устройство согласования имеет два отрезка коаксиального кабеля, которые образуют электрическую цепь, эквивалентную симметричному согласующему четвертьволновому трансформатору.

Электрическая петля, образованная двумя отрезками кабеля, должна иметь эллиптическую форму, не изменяющуюся при эксплуатации телевизионной антенны (ТА). Для этого ее пространственное положение можно зафиксировать диэлектрическим вкладышем также эллиптической формы.

На практике этот вариант ТА встречается очень редко, но из-за своей простоты может быть использован на садовых участках, находящихся на расстоянии от ТЦ или ретранслятора не более 5 км.

Основные конструктивные размеры симметричной ТА приведены в табл.2. Принципиальная электрическая схема включения этой антенны показана на рис.2. Пайку выводов антенного кабеля рекомендуется выполнять припоем ПОС-61 низковольтным паяльником. После завершения монтажа и установки эллиптического вкладыша рекомендуется закрыть трансформатор Г крышками с двух сторон, соединив их винтами. Предварительно все места пайки необходимо герметизировать. Трубки вибратора с трансформатором должны быть укреплены на вертикальной штанге, которую можно изготовить из дюралюминиевой трубки диаметром 25...35 мм. Применение симметричной ТА можно рекомендовать только для приема трех первых ТВ-каналов. Использование симметричного кабеля на 6-12-м каналах всегда дает неудовлетворительный результат из-за больших потерь на частотах свыше 100 МГц.

Таблица 2

     
Размеры проволочной антенны и трансформатора из кабеля КАТВ

Принципиальной ошибкой многих начинающих радиолюбителей является неправильное применение и неправильное конструктивное исполнение упрощенных фидерных устройств, например такое, которое показано на рис.3. Именно по этой причине при подключении кабелей снижения нарушается симметрия токов в плечах вибратора, так как одна половина вибратора оказывается подключенной к центральной жиле кабеля, а вторая половина вибратора - к несимметричной оплетке кабеля. Это приводит к тому, что токи, наведенные на поверхности оплетки коаксиального кабеля, попадают на вход телевизора и вызывают искажение изображения.