Антенна «волновой канал» для цифрового ТВ своими руками

Антенну «волновой канал» каждый из нас точно видел на крышах многоэтажек. Сегодня, в эпоху цифрового телевидения (ТВ), конструкции такого типа по-прежнему актуальны. Подобную антенну вполне реально сделать самостоятельно из того, что подвернется под руку, и получить свои бесплатные 20 каналов, причем с приличным качеством.

Как работает антенна волновой канал

Антенну «волновой канал» часто называют антенной Уда-Яги, по фамилиям японцев, которые считаются изобретателями этой конструкции. В классическом виде она состоит из одного активного вибратора, пассивного рефлектора и ряда директоров, которые размещаются последовательно на одной линии. Отсюда еще одно название конструкции — директорная антенна.

На самом деле «волновой канал» — это целый класс антенн, который представлен огромным количеством практических решений. При этом даже рядовая трехэлементная антенна может иметь различные размеры, в зависимости от того, какой параметр принимается как основной при проведении расчетов. Таким образом, однозначной схемы расчета для антенн Уда-Яги не существует.

Антенны этого типа используются в телевидении давно и характеризуются высоким коэффициентом усиления при сравнительно небольших размерах. Работают они по следующей схеме. Основная часть ЭДС возникает в вибраторе, который резонирует на определенной частоте в соответствии с его размерами. При этом в дополнительных элементах конструкции также наводится ЭДС, которая переизлучается и увеличивает ЭДС в вибраторе. Расположение элементов, а также их размеры выбираются таким образом, чтобы получить максимальный эффект. Итак, чем больше элементов имеет антенна, тем выше ее коэффициент усиления.

Замечу, что с ростом количества директоров ширина полосы пропускания антенны уменьшается, что снижает эффективность антенны при приеме телевизионных каналов на разных частотах. При большом количестве элементов трудно обеспечить настройку антенны в домашних условиях, компенсирующую неточность исполнения ее геометрических параметров.

В конструкции используется шлейф-вибратора Пистолькорса, который согласуют с коаксиальным кабелем с помощью полуволновой петли. Однако применение дополнительных директоров приводит к уменьшению входного сопротивления антенны в несколько раз, которое приводит к рассогласованию антенны с фидером. Возникает необходимость применения и подбора элементов согласования антенны с фидером — ферритовых колец, «балунов», трансформаторов и пр.

На практике возможна ситуация, когда 3-х элементная антенна будет работать лучше конструкции с 10-ю директорами. Таким образом, при сборке антенны Уда-Яги своими руками не нужно выбирать конструкцию более, чем с пятью элементами. При этом гарантированное усиление 6 дБ обеспечит только 3-х элементная антенна, причем без всякой настройки. В итоге можно сказать, что наиболее эффективно применение антенны «волновой канал» для телевизора, если вещание мультиплексов (пачек каналов по 10 шт.) ведется на близких частотах, что снижает отрицательный эффект узкой полосы пропускания этого класса антенн.

Варианты антенн Уда-Яги для цифрового ТВ

Трехэлементная комнатная антенна

Трехэлементная антенна Уда-Яги — наиболее эффективная с точки зрения изготовления своими руками, так как практически не требует настройки и гарантированно работает на расстоянии до 30 км от вышки. Рассчитанная на цифровое вещание стандарта DVB-T2, она имеет небольшие размеры и чаще всего используется как комнатная, хотя может быть установлена и на мачте для получения более качественного сигнала.

В стандартном исполнении она имеет следующие характеристики:

  • коэффициент усиления, дБ — 5-6;
  • коэффициент бегущей волны 0,65—0,9;
  • неравномерность коэффициента усиления, дБ 9-10;
  • коэффициент полезного действия 0,97;
  • помехозащищенность, дБ -(13-19);
  • входное сопротивление, Ом 90—100.

На следующей иллюстрации представлены размеры антенны, рассчитанные на несколько частот. Нужно выбрать из них тот, который более всего соответствует частотам мультиплексов в регионе проживания. Элементы антенны могут быть сделаны из меди, стали или алюминия. В любительских условиях обычно это толстая медная проволока или трубка диаметром до 5 мм.

В середине вибратора, рефлектора и директора присутствует нулевой потенциал высокочастотного сигнала, поэтому электрическая проводимость стрелы значения не имеет.

Для согласования входного сопротивления петлевого вибратора, которое составляет около 100 Ом, используется U-образное колено из фидера сопротивлением 75 Ом.

Антенна Уда-Яги для дома и квартиры

В данном примере для изготовления антенны используется металлопластиковая труба диаметром 16 мм. В качестве стрелы, на которой крепятся все четыре элемента антенны, используется планка из дерева. В середине вибратора, рефлектора и директоров нулевой потенциал ЭДС, так что электрическая проводимость стрелы значения не имеет. Однако при размещении антенны на улице нужно обезопаситься от удара молнии. Для этого стрелу делают из металла и заземляют посередине.

Для согласования входного сопротивления антенны, которое составляет около 300 Ом, используется U-образное колено из коаксиального кабеля сопротивлением 75 Ом. Теоретически его длина должна равняться половине длине волны, на которую настроена антенна. Конструкция рассчитана на диапазон 480-720 МГц, то есть средняя длина волны составляет 600 МГц. В пределах Москвы работают мультиплексы на частотах 498 МГц и 578 МГц, так что частота настройки антенны подходит наилучшим образом.

Разделим скорость света на частоту и получим длину волны. В нашем случае 300 Мм/с : 600 МГц = 0,50 м. С учетом материала фидера коэффициент укорочения составляет 1,5; и в итоге мы получаем петлю длиной 165 мм. В процессе настройки ее размер можно менять от 120 до 250 мм. Ориентируясь на приведенный чертеж, получаем размер рефлектора 280 мм, вибратор 240 мм и два директора по 210 мм.

В приведенном примере кабель и петля припаяны к пластинке из стеклотекстолита с двумя контактными площадками. Эта деталь также является конструктивным элементом, который обеспечивает фиксацию зазора и формы вибратора.

Подсоединение кабеля и согласующей петли реально сделать только с помощью саморезов, которые контактируют со слоем алюминия в трубе. Штекер можно подключить по следующей схеме, и тогда паяльник не потребуется.

На следующей картинке пример еще одного варианта 4-х элементной антенны, настроенной примерно на 710 МГц. Здесь хорошо видно подключение фидера и петли: оплетки соединяются между собой, центральные жилы подсоединены к окончаниям петлевого вибратора.

После сборки антенны ее нужно протестировать на всех 20-ти каналах. Если не все идеально, поищите оптимальное расположение антенны и ее направление. Можно попробовать изменить размер петли в упомянутых пределах.

Антенна «волновой канал» для дальнего приема

Пятиэлементная антенна — наиболее мощная из рассмотренных в этой статье. Её рефлектор состоит из двух элементов.

Размеры антенны следует выбрать в соответствии с частотой мультиплексов в конкретном регионе. Для удобства привожу таблицу средних частот по номерам каналов.

Средние частоты каналов ТВ
Номер каналаЧастота, МГцНомер каналаЧастота, МГц
21474,526514,5
27522,532562,5
33570,539618,5
40626,546674,5
47682,553730,5
54738,560786,5

Конструктивное исполнение антенны можно позаимствовать из приведенных выше примеров. Подключение фидера, петли, а также настройка производится по тем же рекомендациям.

Варианты самодельных конструкций

Конструкцию антенны Уда-Яги выбираем в зависимости от имеющихся материалов, наличия инструмента и опыта. Рассмотрим несколько практических примеров.

Данная конструкция изготовлена из нержавейки. Трубчатые элементы фиксируются на трубе большего диаметра с помощью саморезов.

Стрелу можно изготовить из деревянной линейки, рефлектор, вибратор и директоры — из толстой медной проволоки или трубки. Линейка облегчит обеспечение точных размеров антенны, однако конструкцию долговечной не назовешь.

Стрела из оцинкованного профиля прослужит явно дольше. Прочие элементы можно крепить к ней с помощью саморезов и без применения подкладок.

«Волновой канал» в домашних условиях можно сделать своими руками из старой рулетки. Несущая стрела — деревянный брусок.

Очень практичная конструкция получается из алюминиевых полос, которые установлены на стреле из алюминиевого профиля. Монтаж с помощью заклепок из того же алюминия выполняется очень быстро. Рекомендую!

Применение усилителя

Применение усилителя делает антенну активной и позволяет обеспечить прием сигнала цифрового ТВ на расстоянии десятков километров. Очень удобно подключить к вибратору усилитель с двумя отверстиями, выполненный на печатной плате. Усилитель должен иметь соответствующую полосу рабочих частот. В практическом применении иногда приходится экспериментально подбирать устройство с необходимым коэффициентом усиления.

 

При этом нет необходимости делать специальные петли для его монтажа, как на фото. Достаточно просверлить пару отверстий на полуволновом вибраторе в соответствии с их размещением на плате и подключить последнюю винтами с гайками и шайбами. Центральную жилу фидера нужно зажать винтом в центре платы, а оплетка будет контактировать со скобой, которая фиксирует кабель.

Во всех телевизионных приставках DVB-T2 и продвинутых телевизорах имеется возможность питания активной антенны. В этом случае следует установить режим «вкл.» в соответствующем сервисе, используя пульт управления.

При отсутствии вышеуказанной возможности приходится использовать специальный блок питания, который имеет штекер соответствующей конструкции. В этом случае кабель подключается именно к нему так же, как к плате усилителя.

Центральную жилу следует зажать винтом в центре платы, а экран должен контактировать с металлической скобой, которая крепит фидер. После сборки всей системы следует протестировать качество работы активной антенны Уда-Яги на всех ТВ каналах.

Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5 (1 оценили на 5,00 из 5)
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: