Конструкции многоэлементных тв антенн волновый канал. Современная УКВ Long Yagi антенна от DK7ZB 7 элементная антенна на 12 волновой канал

Антенны типа "Волновой канал" получили широкое распространение в различных профессиональных устройствах радиосвязи и радиолокации. Большинство телевизионных коллективных и индивидуальных антенн промышленного изготовления также являются антеннами типа "Волновой канал".

Это связано с тем, что такие антенны достаточно компактны, и обеспечивают получение большого коэффициента усиления при сравнительно небольших габаритах. Иногда антенну, "Волновой канал", особенно в зарубежной литературе, называют антенной Уда - Яги по имени впервые описавших ее японских изобретателей.

Антенна "Волновой канал" представляет собой набор элементов: активного г вибратора и пассивных - рефлектора и нескольких директоров, установленных на одной общей стреле.

Принцип действия антенны в следующем. Вибратор определенной длины, находящийся в электромагнитном поле сигнала, резонирует на частоте сигнала, и в нем наводится ЭДС. В каждом из пассивных элементов также наводится ЭДС, и они переизлучают вторичные электромагнитные поля.

Эти вторичные поля, в свою очередь, наводят дополнительные ЭДС в вибраторе. Размеры пассивных элементов и их расстояния от вибратора должны быть выбраны такими, чтобы дополнительные ЭДС, наведенные в вибраторе вторичными полями, были в фазе с основной ЭДС, наведенной в нем первичным-полем.

Тогда все ЭДС будут складываться арифметически, обеспечив увеличение эффективности антенны по сравнению с одиночным вибратором. Для этого, рефлектор делается немного длиннее вибратора, а директоры - короче.

Симметричное расположение элементов антенны относительно направления, на передатчик создает условия для сложения наведенных ЭДС в вибраторе только для сигнала, приходящего с главного направления. Сигналы, приходящие под углом к главному направлению создают в вибраторе ЭДС, сдвинутые по фазе относительно основного, и поэтому складываются алгебраически так, как складываются векторы. Их векторная сумма получается меньше арифметической.

Сигнал же, приходящий с заднего направления, создает,в вибраторе наведенные ЭДС, противофазные основной, и они вычитаются. Таким образом, обеспечивается направленное свойство антенны, формируется узкая диаграмма ее ^направленности, что соответствует увеличению коэффициента усиления.

Элементы антенн "Волновой канал", которые будут рассмотрены ниже, расположены в пространстве горизонтально, и такие антенны используют для приема сигналов с горизонтальной, поляризацией, когда вектор напряженности электрического поля Е также горизонтален. Для приема сигналов с вертикальной поляризацией антенна должна быть повернута на 90° так, чтобы ее элементы стали вертикальными.

В связи с тем, что элементы антенны расположены в разных точках пространства, фазы наведенных в них первичным полем ЭДС будут зависеть от координат каждого элемента и их размеров, так как от длины элемента зависит его резонансная частота, а фаза наведенной ЭДС зависит от настройки элемента.

Нужно также учесть, что телевизионный сигнал занимает сравнительно широкую полосу частотного спектра, и свойства антенны должны быть хотя бы примерно одинаковыми для всей полосы частот принятого сигнала. Наконец, для хорошего согласования антенны с фидером ее входное, сопротивление должно иметь чисто активный характер. Отсюда становится ясно, насколько сложно проектирование антенн типа ”Волновой канал", особенно при большом количестве элементов антенны.

В настоящее время разработано множество вариантов таких антенн с разным числом директоров различных размеров и с различным расстоянием между ними. Процесс проектирования многоэлементной антенны типа "Волновой канал” вообще не однозначен.

Перед проектировщиком могут быть поставлены разные задачи: либо добиться максимального коэффициента усиления антенны, либо - максимального коэффициента защитного, действия, либо - наименьшей неравномерности коэффициента усиления в полосе принимаемых частот, либо - минимального уровня боковых лепестков диаграммы направленности или другие факторы.

Кроме того, в процессе проектирования некоторыми размерами антенны приходится задаваться, а остальные получать в результате расчета. Этим объясняется то, что в разных источниках литературы приводятся различные размеры элементов антенн при одинаковом их числе.

К сожалению, в литературе при описаниях антенн отсутствуют сведения о том, какие исходные данные были положены в основу проектирования данной конкретной антенны. Следует также учесть, что большинство вариантов многоэлементных антенн "Волновой канал" подобрано экспериментальным путем, что сильно осложняет возможности повторяемости таких конструкций.

Аналогично и при изготовлении многоэлементной антенны "Волновой канал": даже точное соблюдение всех ее размеров не избавляет от необходимости выполнения тщательной настройки по приборам, так как невозможно учесть разбросы в ее конструкции, такие как непараллельность элементов в горизонтальной плоскости, скручивание несущей стрелы, неизбежное под нагрузкой из-за того, что всегда имеется неоднородная по длине трубы эллиптичность ее сечения, а скручивание стрелы приводит к тому, что элементы антенны уже не находятся в одной плоскости.

Определенное влияние на работу антенны, которое невозможно учесть, оказывают находящиеся поблизости местные предметы, металлические и неметаллические. Наконец, невозможно абсолютно точно выдержать все размеры, всегда будут отклонения в пределах допусков, а при изменениях окружающей температуры эти отклонения увеличиваются.

Антенну следует настраивать изменением длины каждого элемента и расстояний между ними при контроле формы диаграммы направленности, значения и характера входного сопротивления антенны. Настройка требует специальных полигонных условий, исключающих влияние местных предметов, и специальных приборов: генератора метрового или дециметрового диапазона волн достаточно большой мощности, индикатора напряженности поля, измерителя полных сопротивлений антенн. Не всегда в процессе настройки удается одновременно добиться того, чтобы входное сопротивление антенны было чисто активным и имело нужное значение.

Приходится мириться с полученным значением входного сопротивления антенны при его чисто активном характере. Но при этом кроме настройки антенны приходится.также дополнительно осуществлять, настройку ее согласования с фидером. Многоэлементные антенны ’’Волновой канал”, используемые в профессиональной аппаратуре, подлежат обязательной индивидуальной настройке на заводе, а в состав аппаратуры входит устройство, позволяющее корректировать согласование антенны с фидером в процессе эксплуатации.

Радиолюбители, занимающиеся постройкой многоэлементных антенн типа ’’Волновой канал”, конечно, не имеют возможности выполнить даже приблизительную настройку антенны, а большинство из них полагает, что антенна, изготовленная точно по чертежам, должна обеспечивать нормальную работу. К сожалению, дело обстоит совсем наоборот.

Чем больше элементов содержит антенна, тем сложнее ее настройка и, с другой стороны, тем хуже оказываются фактические характеристики ненастроенной Антенны. В первую очередь при расстройке антенны страдает ее диаграмма направленности. Она становится асимметричной, максимум ее главного лепестка отклоняется от оси антенны, расширяются боковые и задний лепестки. В связи с тем, что ухудшается соотношение между площадью главного лепестка и площадью остальных лепестков, падает коэффициент усиления антенны.

Входное сопротивление антенны приобретает значительную реактивную составляющую, а его активная составляющая сильно отличается от номинального значения, которое она должна иметь по паспорту. В результате сильно нарушается согласование антенны с фидером.

Это приводит к тому, что значительная часть энергии сигнала, принятого антенной, отражается от фидера и излучается обратно. в пространство, не поступая на вход телевизионного приемника. Таким образом, резко ухудшаются все без исключения характеристики антенны, подобно тому, как радиоприемник с расстроенными контурами не обладает ни нужной чувствительностью, ни нужной избирательностью.

Порой такой приемник вообще не способен принимать радиосигналы. Всем этим объясняются частые разочарования радиолюбителей, которые, построив и установив сложную многоэлементную антенну типа ’’Волновой канал”, сталкиваются с тем, что не получают ожидаемых результатов.

Практика показывает, что антенна ’’Волновой канал ” не нуждается в настройке и обеспечивает получение паспортных характеристик, если она содержит не более трех элементов: вибратор, рефлектор и только один директор. Коэффициент усиления такой антенны составляет 6 дБ, что вполне достаточно для ее использования в зоне ближнего приема. Если же такого коэффициента усиления окажется недостаточно, радиолюбителям не рекомендуется заниматься постройкой многоэлементных антенн типа ’’Волновой канал”, а следует отдать предпочтение антеннам других типов, которые могут, обеспечить получение больших коэффициентов усиления и не нуждаются в настройке.

Следует отметить еще одну неприятность, связанную с использованием многоэлементных антенн типа ’’Волновой канал”. Обычно эти антенны содержат петлевой вибратор Пистолькорса. Сам петлевой вибратор имеет входное сопротивление около 300 Ом и хорошо согласуется с фидером из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом путем применения полуволновой петли.

Петля уменьшает входное сопротивление в 4 раза, с 300 до 75 Ом, и обеспечивает симметрирование. При добавлении к петлевому вибратору пассивных элементов входное сопротивление антенны в значительной мере уменьшается. Так, входное сопротивление пятиэлементной антенны в зависимости от ее размеров может находиться в пределах 40...120 Ом.

Будучи дополнительно уменьшенным в 4 раза полуволновой петлей, оно падает до 10...30 Ом, что приводит к резкому рассогласованию антенны с фидером. За счет отражения значительной части энергии принятого сигнала й ее излучения обратно в пространство значительно уменьшается коэффициент усиления антенны. В условиях высокого уровня напряженности поля на небольшом расстоянии от передатчика такая потеря усиления антенной не опасна: главной задачей остается защита от помех за счет узкой диаграммы направленности.

Однако если многоэлементную антенну устанавливали из-за того, что более простая антенна оказалась недостаточно эффективной, такое решение оказывается ошибочным.

Дело осложняется тем, что в литературе при описании многоэлементных антенн ’’Волновой канал не указываются значения их входного сопротивления, так жак оно очень сильно зависит от настройки антенны. Измерить же входное сопротивление антенны в любительских условиях достаточно трудно, а не зная его, невозможно правильно выбрать схему согласующего устройства.

Трехэлементная антенна Волновый Кaнaл

Двухэлементные антенны ’’Волновой канал” применяют редко, так как их характеристики ненамного лучше характеристик одиночного вибратора. Поэтому рассмотрим трехэлементную антенну, которая показана на рис. 1. Элементы антенны выполнены из металлической трубки диаметром 12-20 мм.

Рис. 1. Трехэлементная антенна ”Волновый кaнaл”.

Мачта и стрела могут быть металлическими. При этом элементы антенны должны быть надежно электрически соединены со стрелой с помощью пайки или сварки. Если стрела выполняется из изоляционного материала, специально соединять между собой элементы антенны не нужно. Расположение элементов антенны соответствует горизонтальной поляризации сигнала.

Если необходимо принимать сигнал с вертикальной поляризацией, антенна поворачивается так, чтобы ее элементы заняли вертикальное положение. Однако при этом верхняя часть мачты длиной, примерно равной длине рефлектора, должна быть выполнена из изоляционного материала.

Подключение фидера производится с помощью полуволновой петли, как это показано на рис. 2. Входное сопротивление антенны рекомендуемых размеров примерно составляет 150 Ом, поэтому имеется; рассогласование антенны с фидером. Однако в условиях ближнего приема более важным является то, что суженная по, сравнению с одиночным вибратором диаграмма направленности ослабляет прием помех с других направлений и отраженных сигналов.

Рис. 2. Антенна - петлевой вибратор.

Размеры антенны и длина петли в развернутом виде приведены в табл. 1.

Таблица 1. Размеры трехэлементной антенны "Волновой канал", мм.

Номер канала	1	2	3	4	5	6	7	! 8	9	10	11	12
Р	3350	2840	2200	2000	1830	990	950	905	870	840	805	780
В	2760	2340	1790	1620	1510	815	780	745	720	690	665	640
Д	2340	2000	1550	1400	1290	690	660	630	610	585	560	545
а	900	760	590	535	490	270	255	240	230	225	220	215
в	600	510	395	355	330	180	170	160	155	150	145	140
П	1865	1581	1227	1116	1023	553	529	508	488	469	452	436

Коэффициент усиления трехэлементной антенны "Волновой канал" указанных размеров составляет 5,1...5,б дБ, что соответствует увеличению, напряжения сигнала на выходе антенны в 1,8..1,9 раз по сравнению с одиночным полуволновым вибратором. Угол раствора главного лепестка диаграмму направленности по половинной мощности составляет 70°.

Трехэлементная антенна, установленная на мачте высотой 15...20 м, при равнинной местности может обеспечить нормальный прием телевизионных передач на расстоянии до 60 км от передатчика мощностью 5 кВт при высоте передающей антенны 200 м.

Пятиэлементная антенна Волновой Канал

На рис. 3 представлена пятиэлементная антенна "Волновой канал". От трехэлементной антенны она отличается двумя дополнительными директорами и размерами элементов.

Рис. 3. Пятиэлементная антенна "Волновой канал".

В связи с пониженным входным сопротивлением антенны, которое из-за неизбежной расстройки даже приблизительно указать невозможно, фидер к антенне следует подключать с помощью четвертьволнового короткозамкнутого шлейфа, показанного на рис. 4.

Рис: 4. Разрезной полуволновой вибратор.

Размеры этой антенны приведены в табл, 2.

Таблица 2. Размеры пятиэлементной антенны "Волновой канал", мм.

Номер канала	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Р	3130	2650	2060	1870	1710	840	840	. 800	760	700	710	680
В	2760	2340	1790	1620	1510	730	690	680	660	605,	580	550
Д1	2510	2130	1650	1500	1370	720	680	660	640	610	580	560
Д2	2490	2100	1630	1485	1360	720	680	660	610	610	580	560
Д3	2430	2060	1600	1450	1330	700	660	650	610	610	570	530
а	1200	1030	790	720	660	325	310	300	290	260	260	240
в	730	620	480	435	400	210	210	210	160	190	190	250
c	700	590	460	420	380	500	530	490	450	445	390	385
d	740	625	485	440	400	420	365	370	380	315	350	340
Ш	1418	1202	932	848	778	420	402	386	370	356	343	331

Коэффициент усиления пятиэлементной антенны при условии ее точной настройки для указанных размеров составляет примерно 8,6...8,9 дБ, что соответствует увеличению сигнала на выходе антенны в 2,7...2,8 раз по сравнению с одиночным полуволновым вибратором. Угол раствора диаграммы направленности по половинной мощности составляет 50°. Если антенна не настраивалась, ее параметры могут оказаться хуже, чем у трехэлементной антенны.

Помимо, пятиэлементных разработаны и в некоторых литературных источниках публикуются размеры семиэлементных, одиннадцатиэлементных антенн "Волновой канал", а также с еще большим числом элементов. Такие антенны здесь не рассматриваются по следующим причинам. Как уже отмечалось, без тщательной настройки такие антенны, даже выполненные точно по чертежам, обладают плохими характеристиками.

Кроме того, с увеличением числа элементов сужается полоса пропускания антенны. Так, полоса пропускания семиэлементной антенны типа "Волновой канал" составляет примерно 5 % частоты, на которую она настроена.

Поэтому при приеме сигнала по первому частотному каналу (средняя частота 52,9 МГц) полоса" пропускания антенны составит всего 2,65 МГц, т. е. значительно меньше полосы частот, занимаемой спектром телевизионного сигнала, которая примерно равна 7 МГц. Даже на пятом канале полоса пропускания этой антенны оказывается недостаточной.

А если в диапазоне 6-12-го каналов или в дециметровом диапазоне полоса пропускания многоэлементной антенны оказывается достаточно широкой, из-за неизбежной расстройки такие самодельные антенны оказываются бесперспективными. Наконец, в условиях ближнего приема нет никакой необходимости в установке таких сложных антенн.

Что касается дальней части зоны прямой видимости или зоны полутени, то там необходимо использовать антенны с повышенным или большим

коэффициентом усиления, который расстроенная антенна обеспечить не может, и для получения такого коэффициента усиления приходится использовать синфазное соединение нескольких сравнительно простых антенн, которые не нуждаются в настройке и хорошо согласуются с фидером.

Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. - 100 и одна конструкция антенн.

Антенна, сборка которой описана в этой небольшой статье, очень хорошо себя показывает в работе. Кроме ее эффективности, стоит отдельно выделить и простоту сборки. В общем, эту антенну можно рекомендовать в качестве эффективного инструмента работы с Wi-Fi сигналом. В продолжении — описание сборки этой антенны.

Антенна собирается либо на текстолите, либо на линейке, да-да, обычной линейке.

Вот чертёж:

Все размеры в миллиметрах. Как видите, антенна довольно маленькая. Но так и должно быть — несмотря на ее размеры, работает она весьма и весьма хорошо. Сигнал ловится просто отлично, и эффект о

Элементы YAGI – это кусочки медной проволоки или тонких медных трубок (у меня трубки или труба оцинкованная). Кабель паяется в разрыв 2-ого элемента (оплетка к одной половине, центральная жила к другой). Все довольно просто, и, повторюсь, эффективно.

После сборки антенны, для защиты от влаги и окисления, ее желательно полностью покрыть лаком. В противном случае дожди и снег могут привести к порче антенны.

Антенна запускается сразу, не требует подстройки, кроме того её размеры позволяют одеть на неё пакет – как защиту от дождя:

Прошу прощения за некачественное фото, но другого, к сожалению, просто нет. Кстати антенна закреплена на куске пластиковой — водопроводной трубы. Удачи!

Martin Steyer, DK7ZB, подготовил очень интересный обзор современных концепций и достижений разработчиков таких

антенн. С помощью компьютерного моделирования можно с высокой точностью определить размеры антенн, в том числе антенн Long Yagi, которые предназначены для проведения дальних наземных и ЕМЕ-радиосвязей. Правда, Gunter Hoch, DL6WU, еще 30 лет назад экспериментально разработал конструктивные основы эффективной антенны Long Yagi. Его разработка этой темы до настоящего времени остается «стандартом» для этого типа антенн. До появления работ Гюнтера были распространены гомогенные антенны, у которых директоры имели одинаковую длину и равные расстояние между элементами. Такие антенны были не оптимальны по усилению и имели значительные боковые лепестки в диаграмме направленности.

DL6WU установил, что постепенное увеличение расстояния между директорами до максимального 0,45Х при одновременном уменьшении их длины приводит к росту усиления и улучшению диаграммы направленности антенны. Кроме того, он также определил поправочные коэффициенты при монтаже элементов на проводящем «буме», установленные на основе трудоемких экспериментов, которые до сегодняшнего дня невозможно промоделировать компьютерными программами, доступными для радиолюбителей. Во всех формулах для расчетов используются эти поправочные коэффициенты.

Для получения оптимального компромисса между усилением, шириной рабочей полосы частот и диаграммой направленности Мартин, DK7ZB, в 1997 г. представил ряд антенн Long Yagi, использующих т.н. «технику 28 Ом », и разработал их теоретические основы. Эти антенны Мартин постоянно совершенствует. Их характеристики, как правило, проверены. О том, что эти антенны эффективны, свидетельствуют результаты многих ЕМЕ и контест групп, использующих такие антенны.

Другой немецкий радиолюбитель, Reiner Bertelsmeier, DJ9BV, выяснил, что не только коэффициент усиления, но также и нежелательный прием шумов боковыми и задними лепестками диаграммы направленности антенны играет большую роль в оценке ее эффективности. Он ввел понятие отношения усиления антенны (G) к температуре шумов (Т). Это отношение чаще всего дается в логарифмической шкале, т.е. в децибелах.

Существует два противоположных подхода к решению проблемы собственных шумов антенны. В одном случае антенны проектируются в расчете на максимальное усиление, что приводит, в частности, к их узкополосности. То, что эти антенны, обязательно имеющие явно выраженные боковые лепестки диаграммы направленности, и при использовании которых не обращается внимание на отношение G/T, эффективны в 2-метровом диапазоне, подтверждают высокие результаты, достигнутые некоторыми радиолюбителями в ЕМЕ-радиосвязи.

Второй подход подразумевает значительное подавление боковых лепестков в диаграмме направленности, что, однако, приводит к уменьшению усиления антенны.

Между тем, Lionel, VE7BQH, при оценке параметров антенн 2 метрового диапазона рассматривает две новые величины: активный импеданс вибратора на частоте 144,1 МГц, а также КСВ на частоте 145 МГц. Вторая величина фактически свидетельствует о широкополосности антенны. В основном, в антеннах Long Yagi график КСВ не является равномерным около заданной частоты. Верхнюю граничную частоту во многом определяют размеры директоров. Для получения оптимальной эффективности антенны директоры должны иметь длину, которая соответствует заданной рабочей частоте. Только на этой частоте получается максимальное усиление.

График КСВ 12-элементной антенны DK7ZB

12-элементная антенна DK7ZB

На рис.1 показан график КСВ 12-элементной антенны DK7ZB (рис.2) для диапазона 2 м. Расчетная резонансная частота составляет 144.3МГц, и выше этой частоты КСВ быстро растет. Расширить рабочую полосу частот можно ценой снижения эффективности директоров, но тогда снизится усиление на рабочей частоте. Широкополосность антенны Long Yagi куда больше зависит от расположения директоров, нежели от типа вибратора. Тип вибратора (простой диполь, сложный диполь или петлевой) имеет второстепенное значение.

С точки зрения усиления конструкторы антенн очень интенсивно спорят на тему совсем иного параметра - сопротивления излучения, которое зависит от распределения токов в вибраторе и, главное, от влияния соседних пассивных элементов. Дополнительную роль играют омические потери в результате проявления поверхностного (скин) эффекта.

В основном, существуют два метода достижения согласования питающего кабеля (чаще всего 50 Ом) с входным сопротивлением антенны. Как правило, антенны Yagi (как короткие, так и Long Yagi) с большим усилением и малой шириной рабочей полосы частот имеют сопротивление излучения менее 50 Ом. В коротких антеннах согласование с 50-омным кабелем достигается установкой очень близко к вибратору дополнительного согласующего элемента. Такой элемент увеличивает сопротивление излучения. Это не типичный директор, а скорее, элемент «открытого рукава» (open-sleeve), который надо рассматривать как сложенную и сжатую систему вибратора. При этом надлежит считаться с дополнительным расходом материала, весом антенны и увеличенным ветровым сопротивлением конструкции. Тем не менее, при тонких элементах УКВ антенны эти соображения играют второстепенную роль.

Второй метод согласования подразумевает, что антенна имеет определенное «родное» сопротивление, которое приводится к сопротивлению 50 Ом установкой трансформатора. При тщательно изготовленном узле трансформации сопротивлений потери оказываются не больше, чем в «чистой» 50-омной системе, что было подтверждено измерениями на трансформирующих проводах на кабелях с малыми потерями.

Целью проектирования низкотемпературной Yagi, выполненного Ljubusa Рора, YU7EF, является значительное подавление первого бокового лепестка диаграммы направленности.

Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости 10-элементной Yagi диапазона 2 м

На рис.3 показана диаграмма направленности в горизонтальной плоскости 10-элементной Yagi диапазона 2 м, разработанной YU7EF и имеющей длину бума 5,3 м при усилении 12,57 дБд. Хорошо виден сильно подавленный боковой лепесток и сравнительно слабо подавленный задний.

При моделировании петлевого диполя в качестве вибратора в антеннах Long Yagi Justin Johnson, GOKSC, обратил внимание на один феномен. В прежние годы в антеннах Yagi преимущественно использовались прямоугольные петлевые вибраторы. Они размещались вертикально и чаще всего запитывались в середине. Попытки изменения этой устоявшейся конструкции не приносили практически никакой пользы. Однако G0KSC установил прямоугольный петлевой вибратор в горизонтальной плоскости между рефлектором и директором (рис.4).

Прямоугольный петлевой вибратор в горизонтальной плоскости между рефлектором и директором

Питается антенна в середине одной из сторон вибратора (чаще всего тыльной), и имеет входное сопротивление 50 Ом. Впоследствии это устройство назвали Loop-Fed-Yagi. При незначительно большей длине бума по отношению к традиционной антенне Yagi такой способ возбуждения приводит к большей широкополосности при несколько меньшем усилении антенны.

В настоящее время появляются новейшие разработки. Dragoslav Dobricic, YU1AW, обратил внимание на конструкцию петлевого вибратора от G0KSC и еще раз модифицировал питание антенны. Отправной точкой для оптимизации параметров антенны является тот факт, что конструкция и местоположение вибратора (простой либо петлевой) являются компромиссом между необходимостью максимального подавления заднего лепестка диаграммы направленности, получения максимального усиления и обеспечения требуемого входного сопротивления антенны. Для разрешения этой проблемы YU7AW предложил горизонтальный тройной петлевой диполь (рис.5).

Горизонтальный тройной петлевой диполь

Одна часть этого диполя служит для уменьшения расстояния до 1-го директора и оптимизации этого расстояния. Часть петлевого диполя, соседствующая с рефлектором, может использоваться для оптимизации подавления заднего лепестка диаграммы направленности, а средняя ветвь диполя - для питания антенны. Входное сопротивление антенны можно сделать 200 Ом, что обеспечивает очень простое согласование с 50-омным коаксиальным кабелем.

Конструкция тройного петлевого вибратора, конечно, довольно сложна в реализации, но в результате можно получить большую широкополосность, чем в традиционном вибраторе, и лучшее подавление задних лепестков диаграммы направленности.

YU1AW утверждает, что тройной петлевой вибратор можно установить на существующих высокоэффективных антеннах Yagi и, соответственно, значительно улучшить их параметры (в частности, подавление заднего лепестка). К сожалению, на момент подготовки настоящей публикации отсутствуют сведения о практической реализации этой идеи.

Известная в СССР антенна «волновой канал» может иметь и другие названия: директорная, Яги и Уда – Яги .

Последние таинственные сочетания слов - это фамилии двух японских изобретателей, которые в 1926 году создали эту антенну.

Как правило, это основной тип антенн, которые в настоящее время используются для приёма телевизионных программ на расстоянии до 70 километров от передатчика, как в метровом, так и дециметровом диапазоне волн. Будущее за вещанием именно в дециметровом диапазоне, где помимо основных программ вот уже несколько лет идут передачи в цифровом формате и в этом же режиме уже передаются все программы, которые занимают пока ещё метровый диапазон (50 -220 МГц).

Наступило время малогабаритных антенн диапазона 480 – 800 МГц, ибо, чем выше частота, тем меньше длина волны и, следовательно, меньше размеры самой конструкции, и нет никакого смысла держать на шесте громоздкие и дорогие антенны.

На сегодня не все покупные антенны внешне похожие на «волновой канал» обеспечивают уверенный приём в дециметровом диапазоне. Чтобы разобраться в происходящем я решил сделать самодельную антенну из металлопласта, а для удобства собрать её трансформируемой, чтобы на практике убедиться, как её элементы влияют на параметры приёма.

Для этого вытаскиваю на белый свет из прошлого века пожелтевший листок из старинного советского справочника радиолюбителя, и начинаю делать самодельную антенну, которую ещё мастерили наши отцы и деды.

Как образец я сделал комнатную или чердачную антенну, и, забегая вперёд скажу, что количество элементов с запасом хватило, чтобы без усилителя принять мультиплексные пакеты на уровне мансардного окна деревянного дома, на расстоянии 90 километров от Останкино в низине.

В качестве элементов антенны я использовал металлопласт с диаметром 16 мм, материал, продающийся на строительных рынках. Это высококачественная алюминиевая трубка со всех сторон обтянутая пластиком.

Элементы антенны.

1.Активный петлевой вибратор, его периметр равен длине волны, а входное сопротивление 292 Ом. Максимальная ширина рабочей полосы частот составляет +/- 20 процентов (для средней частоты 600 МГц рабочая полоса частот будет в пределах 480 – 720 МГц).

2.Рефлектор. У современных антенн их бывает несколько.

3.Директоры. Их количество в основном у самых широко распространённых антенн доходит до 12 штук. Считается, что чем их больше, тем выше коэффициент усиления антенны и уже диапазон. У девятидиректорной дециметровой антенны из справочника, коэффициент усиления составляет от 11,5 до 8,5 дБ, и его величина падает с ростом частоты. А чтобы добиться прироста коэффициента усиления на 2 дБ, стрелу антенны с наращенными директорами придётся увеличить в два раза. Правда, таких длинных антенн я ещё не встречал.

Конструктивные части антенны.

4.Стрела – часть конструкции, которая служит для крепления элементов антенны. Вдоль стрелы находятся точки нулевого потенциала, поэтому используемый материал не влияет на параметры антенны и может быть выполнен из металла или диэлектрика, например, из дерева или пластика. Если антенна будет эксплуатироваться вне помещения на мачте, то стрела обязательно должна быть металлической, и точка крепления середины вибратора к стреле должна иметь отличный электрический контакт для дальнейшего заземления антенны.

Директорная антенна.

5.Скобы крепления элементов антенны.

6.Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, например RG -59 или РК 75 - 3,7 – 35 М. На частотах дециметрового диапазона важно качество кабеля снижения, так как чем длиннее кабель, тем сильнее потери в нём.

7.Симметрирующе-согласующее устройство, выполненное в виде U – колена из того же коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Длина этого кабеля в виде буквы U равна от 0,33 до 0,5 длины волны. Согласно старым справочным данным данное согласующее устройство обеспечивает согласование не более +/- 20 процентов от центральной частоты, что составит диапазон 480 - 720 МГц, а учитывая и диапазон согласования петли, общая максимальная полоса рабочих частот антенны составит 480 – 650 МГц.

U -колено - симметрирующе-согласующее устройство, длина которого теоретически равна половине длины волны. Учитывая материал изоляции кабеля, используют коэффициент укорочения, который для коаксиального кабеля из вспененного полиэтилена составляет около Ку = 1.51 (указывается в характеристиках на данный кабель). Поэтому реальная длина U -колена будет меньше в 1.51 раз, что составит 0,33 длины волны. В процессе регулировки, уменьшая длину кабеля, добиваются оптимального согласования по минимальному КСВ в полосе частот. Первоначальная длина согласующего устройства 250 мм.

8. Изолирующая коробка.

Изготовление антенны.

Исходные размеры даны на рисунке. Как видно они не сильно критичны. Выбирая частоту, я учёл из практического опыта изготовления простых антенн из металлопласта его характеристики, способные уводить настройку частоты вниз примерно на 50 МГц и выбрал для удобства округлённую расчётную частоту 600 МГц, чтобы настроить антенну на диапазон московских мультиплексных пакетов 498 – 578 МГц.

Испытание антенны.

Осенняя изморось и туман – вот то радостное настроение, самое подходящее время для испытания самодельных антенн. Дополняют тяжёлые условия испытаний – мокрая крыша из мягкой кровли, не сброшенная холодами листва деревьев и низкая болотистая местность, окружённая лесами Владимирской области в 90 километров от Останкино. В полдничное время, под звук дождя, удобно устроившись в мансарде, я словно мальчишка, устанавливающий корабельные мачты на каравеллу собирал антенну. Вот уже перещелкиваю аналоговые телевизионные каналы дециметрового диапазона, неплохо для самоделки (от «Перца», 487 МГц до «Пятницы», 607 МГц просто отлично). Именно на эти частоты я планировал сделать антенну.

Настраиваясь на один из каналов, трансформирую антенну, оставляя её без крайнего элемента-директора. Качество изображения не меняется.

Вытаскиваю второй элемент-директор, и замечаю появления зашумлённости, что указывает на уменьшение усиления антенны.

Удаляю рефлектор, оставляя одну петлю – совсем плохо.

Возвращаю элемент-директор на место. Такая же картина качества изображения, что и с рефлектором.

Выводы.

Антенна имеет ограниченный диапазон усиления. Трехэлементная антенна вполне достаточна для моих условий приёма.

Теперь подключаю цифровую приставку к вновь восстановленной антенне. Как и ожидал, с запасом по усилению, проходят 3-и мультиплексных пакета. Опять вытаскиваю по очереди элементы директоры и слежу за уровнем сигнала в процентах.

Крайний ни на что не влияет.

Вытаскиваю второй элемент, и уровень сигнала возрос на процент!?....

А в это время «директорная» покупная антенна «Локус - Про», что в гостевом домике брала только один из трёх мультиплексных пакета. Звоню соседу, который в 2-х километрах от меня, у него крутая покупная антенна с тремя директориями, а он говорит, что сейчас цифровое вещание не работает….

Выводы.

Для приёма эфирного цифрового телевидения нет необходимости использовать сложные громоздкие антенны. Сама антенна не требует слишком большой высоты установки. Не редко сбои при приёме эфирного цифрового телевидения бывают из-за некачественного антенного усилителя. Надежнее будет использовать несколько малогабаритных антенн без усилителя для каждого телевизора, если таковые имеются.

Если сравнивать мои самодельные антенны «волновой канал» с 4-х петлевой антенной «Олимп 2014», то кольца пока в лидерах, так как перекрывают весь дециметровый диапазон и неплохо зарекомендовали себя при работе в плохих погодных условиях на предельных расстояниях приёма.

Так почему же в плохую, дождливую погоду остронаправленные антенны, с большим коэффициентом усиления, с отличной помехозащищённостью повели себя неадекватно?

Понять это явление можно, если представить приёмную антенну как передающую. Тогда антенна - это фонарь с узким сфокусированным лучом, а чем больше директоров в антенне, тем более острая её диаграмма и лучше фокусировка луча, а этот сфокусированный луч просто упёрся в мокрые верхушки деревьев или в дождевую тучу и растворился там. При более широкой диаграммы направленности, то есть при меньшем усилении антенны, когда элементы–директора отсутствуют, фокус луча более расплывчатый, зато охватывает большую зону приёма, и широкий луч просто обходит тучу по кругу, или проходит между мокрыми верхушками деревьев и тучей.

Москвичам всегда везёт, у них все цифровые каналы рядом! Им антенна «волновой канал» подойдёт и в упрощённом виде. Да им любая антенна подойдёт! А как быть нам? У нас разнос между мультиплексными пакетами более 200 МГц! Складывать антенны этажерками, где каждый этаж работает на свой диапазон! Именно эти комментарии я уже предвидел и даже начал складывать антенны этажеркой. Но что из этого получилось, вы узнаете позже. Впрочем, уже неплохо получается.

Хлеба и зрелищ – так произнёс римский поэт — сатирик Ювенал и в чем то, был абсолютно прав. Современное общество, и в частности нынешний человек, уже никак не может обойтись без пафосных картинок, шокирующих видеосюжетов, захватывающих кинофильмов, комедийных сценок. Одна из таких «стихий», способных обеспечить нам доступ в мир зрелищ — это телевидение. Но и тут мало иметь телевизор, надо чтобы у него была еще и антенна. Ведь без расцветай антенны, радиоволны также трудно поймать, как рыбу на крючок без привады. Для чего нужна антенна, говорить не то что прозаично, тем более, что мы об этом утилитарны уже упомянули, а более неуважительно к нашему читателю. Так что, пропуская описание мишени назначения антенны, приступим к описанию ее создания. Именно о том, как сделать антенну своими руками, мы и хотели рассказать в данной статье.

Далее будет приведен одинешенек из самых простых и что немаловажно, доступных способов позволяющих сделать комнатную антенну для вашего телевизора. Делается она утилитарны из ничего, вернее – 2 пивных банки, саморезы, плечики для платья, провод и штекер.

Антенна для телевизора своими руками из пивных банок

Итак, нам понядобяться чету банок из под пива, паяльник, телевизионный кабель, припой и кое-что еще. Об этом по ходу нашего повествования.

Тут на до знать в какой последовательности и что делать, чтобы получить столь желаемую телевизионную антенну. Если говорить о требованиях к материалам, используемых для изготовления антенны, то прежде итого, купите хороший телевизионный кабель. Хороший телевизионный кабель подразумевает сопротивление 75 ом на метр, крепкую центральную жилу и плотное сплошное двойное экранирование. Сколько приобрести кабеля зависит от места размещения антенны, но знайте, чем длиннее кабель, тем больше «полезного» сигнала будет гасится в нем. (правило четко работает для МВ валов). Для ДМВ оно также действует, но не столь критично.

Итак, делаем разделку под штекер и устанавливаем его на провод.

Штекера сейчас такие, что даже не спрашивают пайки, поэтому все будет зависеть от точности ваших резов и размеров (диаметра) кабеля. На фото не весьма удачный вариант установки штекера на кабель идущий до антенны, постарайтесь сделать получше. В принципе, немало подробно об установке штекера на телевизионный кабель можно узнать из статьи «Как ввести штекер на кабель для подключения к телевизору».

Далее, начнем работать со вторым крышкой телевизионного кабеля. Здесь необходимо 2 проводника кабеля вывести одинешенек с самого краю, а второй примерно через 10-15 см. Первый проводник почитается сердцевина, второй экранирование. Здесь также будет нужна аккуратность, чтобы не прорезать излишние слои изоляции и проводники. В итоге, от качества каждой и суммарно всех трудов, будет зависеть эффективность антенны и четкость приема телевизионных каналов – помните об этом. На фото ниже видать, как отведен первый и второй проводник от кабеля. Верхняя изоляция сброшена на расстояние 10-15 см от края кабеля.

Теперь о пивных банках. Мы не знаем какое пиво вам по карману и по душе, но банки необходимы больше. Повторимся, не много, а большие. 0,75 хорошо, а литровые еще лучше. Что-либо насчет вящих 5 л бочонков из пива сказать сложно. Это уже пожалуй выйдет за «рамки» комнатной антенны. После употребления пива, баночки промойте в воде и просушите, чтобы от них не измерил аромат хмельного напитка. Такой запах радиоволны волны не притянет, а мух наверняка.
Сейчас берем кабель, который мы подготовили ранее. Маленькими саморезами прикручиваем одинешенек проводник к торцу первой банки, другой к торцу второй. Для улучшения контакта между корпусом банки и саморезом воспользуйтесь припоем. Залейте все вероятные зазоры, чтобы улучшить контакт.

Теперь наша антенна почти готова, не хватает каркаса для того, чтобы базировать банки между собой и за что закрепить антенну, к чему-либо. В нашем случае каркасом выступили плечики для платья. Для этого есть все критерии «ЗА». Низкая цена, доступность, должная жесткость и размеры. Да, еще и крючок, чтобы все разом повесить на выбранное место.
Итак, банки располагаем на одной ровный, так чтобы они были симметричны относительно центра. Немного «поиграйтесь» с дистанцией между ними, так как от этого будет зависеть качество приема сигнала. Закрепить банки можно скотчем или изолентой. Образцовое расстояние для банок на антенне составляет порядка 75 мм.

В итоге, получаем не лукавую, но функциональную вещь – комнатную телевизионную антенну из пивных банок. Разумеется, такая антенна способна работать только в зоне уверенного зачисления телевизионного сигнала. Это не антенна для приема сигнала за 20 км от города, это итого лишь то, что незначительно сделает прием более уверенным, но не идеальным.
Профессионалы, пожалуй, уже ехидно хохочут над этой статьей и антенной, ведь по факту для телевизионной антенны требуется суровый и точный расчет ее элементов, в зависимости от принимаемый длины волны. В этом они безотносительно правы. Но этот расчет не всегда доступен обычному обывателю, что и сподвигает его на подобные авантюры по изготовлению антенн, как в частности для антенны приведенной тут, из пивных банок.
Далее, мы рассмотрим уже более серьезный вариант. Прежде итого, его большой плюс в том, что здесь будет рассказано о том, как сделать антенну по всем правилам, с учетом физиологических особенностей распространеия радиоволн.

Радиоволны принимаемые антенной для телевизора

Раз уж мы забрались так вдали, то необходимо хотя бы сказать об азах, ведь как же иначе!? Радиоволны телевизионных каналов аналогового сигнала распространяются в диапазоне метровых (МВ) и дециметровых валов (ДМВ).
По сути это одно и тоже, разве что МВ и ДМВ волны распространяются с разной частотой радиоволны. Метровые валы это с 1 по 21 канал, а ДМВ с 21 по 40 канал. Здесь важно отметить, что в подневольности от длины волны необходимо будет применять соответствующую антенну для МВ или ДМВ валов. Также необходимо сказать, что антенны бывают как комнатные, так и для улицы. Рассмотрим тот и иной вариант.

Комнатные антенны для телевизора свомими руками (МВ и ДМВ)

Комнатная антенна МВ

Усилие магнитных волн в помещении гораздо меньше, чем снаружи. Поэтому комнатные антенны есть смысл применять лишь в непосредственной близости от телецентра. Так простейшую комнатную антенну можно сделать из электрического провода, либо любого иного изолированного проводника. По центру антенны устанавливается изолятор. К нему посредством крепежа (болт — гайка) крепиться два провожатого. Концы проводников растянуты таким образом, чтобы они были ровные, словно струны или стержни.

Общая длина проводников, двух рамен антенны, берется согласно длине волны и принимаемому каналу. Эти эти можно взять из таблицы.

Если подобрать длину провожатых антенны, согласно просматриваемому телевизионному каналу, то это будет куда эффективнее, нежели пивные банки.
Дальше мы приведем еще один вариант комнатной антенны для телевизора, которую вы можете сделать своими руками. Это ДМВ антенна. Не смотр на то, что ДМВ каналы практически не используются, все же вещание еще порой где-то, да ведется. А значит, эту темы мы также не можем обогнуть стороной. Вот пример ДМВ антенны.

Комнатная антенна ДМВ

Применяемый монтажный провод, упомянутый как КПТА-1, служит для повышения помехоустойчивости антенны. Для этого, как вы видаете, на расстоянии 140 мм от края кабеля зачищена изоляция до экрана и припаян этот монтажный провод – петля. Можно применить иной провод сечением 0,35 мм.
Частота принимаемых радиоволн этой антенны будет от 470 до 630 МГц, то есть ДМВ волны.
Все элементы антенны смонтированы на стойке, которая является диэлектриком.

Уличные антенны для телевизора своими руками (МВ)

Антенна — полуволновый линейный вибратор

Эта уличная антенна предназначена для зачисления телевизионных волн вблизи города 20-30 км. Фактически это аналог простейшей комнатной антенны, про какую мы уже рассказывали чуть ранее, разве что она адаптирована для улицы.
Итак, как мы уже постигли, антенна должна иметь определенные размеры, которые повлият на зачисление телевизионных радиоволн. Размеры будут зависеть от того, какой из каналов вы собираетсь глядеть. Все размеры для антенны можно посмотреть в таблице.

Рис. 1. Антенна — полуволновой линейный вибратор (Воображает собой простейшую телевизионную антенну)

Входное сопротивление линейного вибратора (антенны) равновелико 73 Ом. Полоса пропускания линейного вибратора зависит от наружного диаметра его трубок и растет с увеличением заключительного.
Выбирать D больше 30 мм не следует, так как при его дальнейшем увеличении качество изображения приметно не улучшается, а вес и габариты антенны увеличиваются.
В табл. 1 приведены размеры элементов линейного вибратора. Зазор А между торцами трубок равновелик 50-70 мм.

Антенна подключается к телевизору с несимметричным 75-омным входом при помощи коаксиального кабеля (РК-75-4-15, РК-75-9-12 и т. д.) Кабель связывают с антенной через специальное симметрирующее устройство (см.рис. 2).

Необходимые размеры элементов согласующих конструкций выбирают согласно табл. 2.

Антенну изготавливают из стальных, алюминиевых или латунных трубок и металлических полосок. Для крепления трубок антенны к металлической или деревянной мачте применяют фарфоровые изоляторы, текстолит.
Антенну — полуволновый вибратор применяют в условиях ближнего зачисления, об этом м уже говорили. (20-30 км). Этот вариант антенны, конечно, немало трудоемкий, чем комнатная антенна, но эффективность ее будет значительно выше. Для зачисления телевезионных передач вдали от города, вернее от передатчика, применяют антенну «волновой канал».

Антенна «волновой канал» МВ и ДМВ своими руками расчет и схема

На больших расстояниях от передатчика, то есть телецентра, это распорядка 40-90 км, используются антенны типа «волновой канал». У таких антенн весьма хороший коэффициент усиления, но при этом требуется строгая направленность. Если же использовать такую антенну в заселенных пунктах, то это позволит снизить помехи от смежных источников, тем самым улучшить картинку изображения.
Антенная «волновой канал» по своей структуре заключается из активного петлевого и линейного вибратора. О линейном вибратора мы рассказывали в предыдущих абзацах. Размер антенны подбирают исходя из соображения усиления сигнала, чем дальней, тем более сложная будет антенна. Также количество директоров способно улучшить принимающие свойства антенны, за счет изменения ее чувствительности к направления на передатчик.
однако большое увеличение числа директоров ведет к уменьшению полосы пропускания. Тут надо найти «золотую середину». Так на каналах МВ диапазона применяют 3, 5 и 7 элементные антенны.

Геометрические размеры таких антенн образа «волновой канал» приведены в таблице. При этом для 1-5 канала используются в конструкции трубки размером 18 мм, а для 6-12 канала 12 мм.

№ телеканала	Размеры в мм, для трехэлементной антенны «волновой канал»
	А	Б	В	а	б	в
1	2710	3040	2360	880	595	800
2	2300	2580	2000	750	505	800
3	1780	2000	1550	580	390	800
4	1620	1820	1410	530	355	800
5	1480	1660	1290	480	325	800
6	795	900	695	260	175	550
7	165	860	665	250	170	550
8	735	825	640	240	165	550
9	705	795	615	230	155	550
10	680	765	590	225	150	550
11	650	730	570	220	145	550
12	630	705	550	205	140	550

№ телеканала	Размеры в мм, для пятиэлементной антенны «волновой канал»
	А	Б	В	Г	Д	а	б	в	г	д
1	2780	3150	2520	2510	2450	1210	735	705	750	800
2	2350	2660	2135	2125	2070	1040	625	595	630	800
3	1800	2035	1630	1620	1580	780	475	480	480	800
4	1620	1830	1470	1460	1420	700	425	430	430	800
5	1490	1680	1350	1340	1300	645	390	395	395	800
6	810	915	730	725	710	350	215	215	215	550
7	780	880	705	700	680	340	205	205	205	550
8	740	840	670	665	650	325	195	195	195	550
9	715	810	650	645	625	310	190	190	190	550
10	690	780	625	620	600	295	180	180	180	550
11	660	750	60	595	585	285	175	175	175	550
12	635	720	575	570	550	270	170	170	170	550

№ телеканала	Размеры в мм, для семиэлементной антенны «волновой канал»
	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	а	б	г	д	е	ж
1	2760	3220	2200	2180	2160	2130	2105	1180	415	845	870	905	800
2	2340	2730	1870	1850	1830	1810	1790	910	350	715	735	765	800
3	1810	2120	1450	1430	1415	1400	1380	710	275	560	570	595	800
4	1650	1920	1320	1300	1290	1270	1260	645	250	505	520	540	800
5	1510	1760	1200	1190	1180	1160	1150	590	225	460	475	495	800
6	710	925	700	655	620	565	520	310	125	385	400	425	550
7	680	885	670	625	595	540	500	295	120	370	385	405	550
8	650	850	640	600	570	520	480	285	115	355	370	390	550
9	625	815	620	575	545	500	460	275	110	340	350	375	550
10	600	785	595	555	525	480	440	265	105	325	330	360	550
11	580	755	570	535	505	460	425	255	100	315	325	345	550
12	560	730	555	515	485	445	410	245	95	305	320	335	550

А вот для ДМВ валов применяется 16 элементная антенна. Диаметр трубок 6-10 мм, а для стрелы 14-16 мм.

Для нее размеры повергнуты также в таблице.

№ телеканала	Размеры в мм, для 11-элементной антенны «волновой канал» ДМВ
	21-25	26-30	31-35	36-40	21-40
А Б В Г Д Е Ж З И К Л а б в г д е ж з и к л	308 377 293 290 287 283 279 276 272 269 265 140 72 92 104 121 132 133 134 136 137 240	284 348 270 267 264 260 257 254 251 248 245 129 67 85 96 112 122 123 124 126 127 240	264 324 252 249 246 243 240 237 234 231 228 120 62 79 89 104 113 114 115 117 118 240	247 303 235 232 229 226 223 220 217 214 210 112 58 74 83 97 105 106 107 109 110 240	274 336 261 258 255 252 249 246 243 240 237 125 64 82 92 104 117 118 119 121 122 240

После того как антенна готова, необходимо будет простереть телевизионный, антенный кабель от нее до телевизора. Об этом в статье «Подключение телевизора к антенному кабелю сквозь штекер».