Категории:
Простая и эффективная антенна для приёма цифрового телевидения
Сейчас довольно часто актуален вопрос о том, как самостоятельно изготовить простую антенну для приёма цифрового телевидения. Антенна приводимая здесь достаточно эффективна и максимально проста в изготовлении.
Базовой антенной с которой собственно и начинается вся антенная техника является антенна вида полуволновой диполь. Это одна из самых простых и в то же время достаточно эффективных антенн. Её можно изготовить под конкретную, выбранную вами длину волны – под конкретный диапазон частот. В терминах телевидения это означает, что под каждый телевизионный канал можно создать свою антенну, которая наилучшим образом будет работать именно с данным телевизионным каналом. Точно так же можно создать антенну вида полуволновой диполь и для приёма соответствующего диапазона частот в котором вещает цифровое телевидение в вашей местности.
Выглядит такая антенна, как два куска провода одинаковой длины к которым подключена соответственно оплётка и центральная жила кабеля идущего к телеприёмнику. Эти куски провода ("плечи" антенны) расположены друг относительно друга под углом 180 градусов – см. рис.1. Суммарная длина антенны (двух этих кусков провода) обычно чуть меньше половины длины волны (L/2) на которую данная антенна настроена (о точном размере антенны чуть ниже).
рис.1
Здесь на рис.1 изображён коаксиальный телевизионный кабель у которого к оплётке присоединяется один провод антенны, а к центтральной жиле другой. Суммарная длина проводов – около L/2. В итоге, например, у меня антенна выглядит так, как на рис.2.
рис.2
Для антенны на рис.2 в качестве телевизионного антенного кабеля взят кабель RG-6U 75 Ohm (вы можете взять любой другой телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом), а в качестве проводов для антенны (длиной L/4 каждый) взяты медные проводки (диаметром 0.5 мм) от обычной витой пары. Всё соединено при помощи обычной скрутки. В качестве телевизионного разъёма (с другого конца крепится к кабелю и ведёт к телеприёмнику) взят разъём вида рис.3.
рис.3
Необходимо отметить, что "плечи" данной антенны на рис.2 это, как уже говорилось, куски провода каждый длиной L/4, причём, провода не обязательно изначально нарезать именно такой длины, и даже более того удобно взять эти провода гораздо большей длины, прикрутить (скруткой) один провод к оплётке телевизионного кабеля, другой провод к центральной жиле кабеля, а потом необходимо просто загнуть концы этих проводов на расстояниях L/4 от кабеля, как это видно на рис.2. То есть излишки провода можно не обрезать, а просто достаточно этот лишний провод хорошо загнуть обернув плотно вокруг изготавливаемого "плеча". Это, к тому же довольно удобно, если вам вдруг потом понадобится увеличить длину "плеч" данной антенны, например, если оказалось, что вы неправильно рассчитали L/4 или если просто из практики окажется, что гораздо лучше антенна работает с чуть большей длиной "плеч" – такое иногда тоже бывает. И при плохом качестве связи даже рекомендуется поэксперементировать с длиной "плеч" антенны, а с запасом загнутого таким образом провода это очень удобно. Ну и после того, как вы скруткой (или пайкой, если хотите) присоединили "плечи" к оплётке и к центральной жиле телевизионного кабеля, а к другому концу кабеля присоединили телевизионный разъём, хорошо бы проверить, например, тестером качественно ли соединены провода – есть ли контакт благодаря сделанным соединениям скруткой (или пайкой) и нет ли замыканий там где их быть не должно, например из-за некачственного телевизионного кабеля и т.д. Ну и длина самого кабеля желательна как минимум 1 или 1.5 метра – так легче искать место наилучшего приёма для антенны.
Так же необходимо отметить, что для телевизионного сигнала "плечи" данной антенны должны располагаться параллельно земной поверхности так как телевизионный сигнал имеет горизонтальную поляризацию (колеблется в горизонтальной плоскости – см. также рис.4 – изображение взято из википедии отсюда). На рис.4 "плечи" антенны расположены горизонтально и сигнал поступающий на антенну так же имеет горизонтальную поляризацию.
рис.4
Итак, для создания антенны полуволновой диполь сначала необходимо выяснить диапазон частот для которых мы создаём данную антенну. Это позволит нам рассчитать L/4 – длину каждого проводка-"плеча" антенны. Для этого выясняем на каких частотах вещает цифровое телевидение в вашей местности. Например, в Новосибирске первый мультиплекс цифрового телевидения (см. здесь) находится в районе частоты 538 МГц (29 дециметровый канал), второй мультиплекс – в районе частот 498 МГц (24 дециметровый канал). Так как в моём районе на простую китайскую антенну вида рис.4 еле-еле, но удалось поймать 1-й мультиплекс, а 2-й не ловился ни в какую, то я решил, что надо делать антенну для частот в районе 2-го мультиплекса (для самых трудноуловимых частот).
рис.4
Так как 500 МГц – в хорошем приближении это практически те самые 498 МГц 2-го мультиплекса, то в итоге резонансная частота антенны была мною выбрана равной 500 МГц. Длина волны для данной частоты вычисляется по формуле L=c/f, где c – скорость света и равна 3*10^8 м/с, а f – частота в Гц. В нашем варианте частота f равна 500*10^6 Гц. Таким образом частоте в 500 МГц соответствует длина волны 3*10^8 / 500*10^6 = 0.6 м = 60 см. Так же можно те же расчёты проделать при помощи on-line калькулятора расчёта длины волны здесь. Из самого названия антенны (полуволновой диполь) следует, что длина этой антенны должна быть что-то около половины длины волны на которую данная антенна настроена. L/2=30 см (а каждое "плечо" соответственно L/4=15 см). При более точной настройке антенны на данную волну длина антенны должна быть не 30 см, а именно где-то в районе этой величины. Уточним длину антенны – для этого существует специальный график рис.5 (взят из книги К.Ротхаммель "Антенны", Изд-во "Бояныч", 1998) по которому мы вычисляем коэффициент укорочения полуволнового вибратора.
рис.5
На этом графике по оси X берётся отношение длины волны на которую настроен вибратор (у нас это L=0.6 м) к диаметру провода из которого изготовлены "плечи" вибратора (у меня это d=0.5 мм=0.0005 м – диаметр проволочки взятой от витой пары). В итоге L/d=1.2*10^4. По оси X графика рис.5 значение 1.2*10^4 будет сильно вправо – даже за пределы оси X данного графика, что соотвествует коэффициенту укорочения чуть больше 0.98. Умножаем полученный коэффициент 0.98 на 30 см и получаем итоговую длину антенны равную 29.4 см. Каждое "плечо" при этом имеет длину 29.4/2=14.7 см. Исходя из этих размеров и изготавливаем итоговую антенну.
Здесь также далее интересно рассчитать волновое сопротивление полученной антенны. Как известно, для того чтобы сигнал полностью уходил от антенны далее в кабель не отражаясь назад, не теряясь и не ослабляясь от данных отражений, необходимо чтобы волновое сопротивление антенны было бы равно волновому сопротивлению кабеля к которому подключена данная антенна. Наш кабель имеет волновое сопротивление равное 75 Ом. Волновое сопротивление полученной антенны рассчитывается при помощи графика рис.6 (взят из книги К.Ротхаммель "Антенны", Изд-во "Бояныч", 1998)
рис.6
Здесь по оси X так же откладывается уже вычисленное нами отношение L/d. Нашему отношению L/d=1.2*10^4 соотвествует волновое сопротивление антенны равное 65 Ом. Хотя здесь и нет идеального совпадения волновых сопротивлений кабеля и антенны, однако, это довольно близкие значения и в связи с этим потери на переотражения от кабеля будут незначительными. Практическое использование данной антенны показало очень хороший сигнал как по первому, так и по второму мультиплексу цифрового телевидения в городе Новосибирске – см. рис.7.
рис.7
На рис.7 показаны полученные для данной антенны кадры с телеканала "Звезда" (это канал из 2-го мультиплекса) и телеканала "Матч ТВ" (это 1-й мультиплекс). Как видно в левом верхнем углу каждого кадра значки уровня силы сигнала (в виде треугольника) заполнены полностью.
Так же можно отметить, что исходя из графика рис.6 следует, что чем тоньше проводки при помощи которых мы изготавливаем "плечи" данной антенны, тем ближе её волновое сопротивление к значению 75 Ом, а значит тем лучше её качество. И тем не менее практика показала, что проводки от витой пары вполне достаточны для обеспечения идеального качества сигнала в городе Новосибирске.
А вот пример из ютьюба: здесь, правда без расчётов, но зато показано как делать это всё руками.
В принципе часто подобной антенны оказывается достаточно при довольно сильном телевизионном сигнале. Если сигнал недостаточно силён, то для улучшения хактеристик антенны необходимо, что называется, сделать антенну симметричной. На рис.8 это сделано при помощи симметрирующего трансформатора. Это просто отрезок того же самого коаксиального кабеля, который применён в антенне на рис.2. Длина отрезка равна чуть меньше четверти длины волны на которую настроена антенна - то есть всё те же 14.7 см.
рис.8
Так же о симметрирующем трансформаторе в виде четвертьволнового отрезка кабеля можно посмотреть вот здесь.
p.s. Для того, кто интересуется объяснениями понятий математики что называется "на пальцах" можно посоветовать вот эту книгу и в частности главы из её раздела "Физика" (саму книгу или отдельные главы из неё вы можете приобрести здесь).
Комментарии
