О сайте

Всем доброго времени суток! Я, Вячеслав Юрьевич, или просто В.Ю. приглашаю Вас в свой блог. Почему блог так называется? Я дедушка и, как все деды, люблю поговорить о былом и поучить молодёжь. Читайте мои посты с советами обо всём, а особенно о здоровье.
До новых встреч!

воскресенье, 13 ноября 2016 г.

Самодельная турникетная антенна для эфирного цифрового телевидения.

Фото 1.
 Решил я посмотреть, как цифровое телевидение в машине будет работать. Запитал цифровую приставку DVB-T2 от телефонной зарядки, монитор от прикуривателя. Антенну, в виде клубка проводов, положил на  полку, что за задними сидениями автомобиля. Включил зажигание в металлическом гараже с открытыми дверями. Есть приём!!! Проехал между 12-и этажными домами  к подъезду – всё работает. Поехали на дачу.  Жена стала досматривать детектив. Проехали почти весь город. Через час приём закончился, правда, проехали всего 4 километра (прямая видимость от Останкино 15 км). В сводках «Пробки на дорогах» никогда не услышите «Шоссе Энтузиастов. Балашиха». Об этом стыдно говорить, и так всё ясно. Это место просто создано для просмотра телевизора в машине. Ну, что же, надо продолжить тему.

                  Теперь подробнее.
 Использовался не специальный автомобильный цифровой тюнер DVB-T2, а самая обычная приёмная приставка DENN-103, кстати, работала она только из-за того, что скорость автомобиля равнялась пешеходу. Конечно для быстрой езды и просмотра телепередач (речь, конечно, идёт о пассажирах) необходим приёмный тюнер  с коррекцией запаздывания частот, но меня больше интересовала работа самодельной антенны.
 Я так понимал, что телевизионная антенна для автомобиля должна быть всенаправленная  и из классических конструкций для этой цели наиболее подходит турникетная антенна. Внешне она и вправду напоминает турникет. Это два вибратора, расположенные перпендикулярно друг другу. Каждый вибратор в горизонтальной плоскости имеет диаграмму направленности в виде восьмёрки и если совместить две восьмёрки в одной плоскости перпендикулярно, то практически получается окружность. Так как антенна не имеет направленных свойств, то, следовательно, она не имеет усиления. Но всё же есть преимущество по сравнению со штыревой антенной, кстати, тоже всенаправленной. По крайней мере, в тракте передачи-приёма не будет теряться усиление за счёт несовпадения поляризаций приёмной и передающей антеннами, которое в зависимости от условий распространения радиоволн может составлять от 6 до 16 дБ. Впрочем, в дальнейшем поднять усиление антенны можно, если пристроить к ней вторым этажом аналогичную конструкцию.

Рис. 1. Справочник радиолюбителя конструктора. Москва 1973. Под редакцией Р. М. Малинина. 
Фото 2.
 Когда мой первый опыт с клубком проводов закончился, я решил сделать турникетную антенну по всем правилам, используя справочный материал. Однако сделанная по всем правилам антенна отлично проявила себя в городской квартире,  как комнатная.  Но самое интересное это то, что все самодельные конструкции продолжали брать эфирный цифровой сигнал на даче в качестве мансардных антенн в 80-и километрах от телебашни. Причём при приёме аналогового сигнала они сильнее засыпали снегом экран по сравнению с направленными антеннами, которые имеют усиление, и практически ничем по уровню сигнала не отличаются от направленных антенн при приёме цифрового сигнала.

Фото 3. Высокие дома в черте города работают как ретрансляторы, направляя радиосигнал в "мёртвые" зоны или в зону тени.
 И ещё интересную особенность я заметил в автомобиле у всенаправленной антенны в черте города. Чем хуже условия для распространения радиоволн, например, наличие высоких  домов со всех сторон, тем приём лучше потому, что от строений из железобетонных блоков шёл отражённый сигнал, и их железная сеточная арматура  работала как пассивный ретранслятор. Но стоило только выехать из города – приём заканчивался, так как очень близко расположена была антенна к уровню  земли, которая поглощает радиоволны и к тому же она находилась в экранированном пространстве автомобиля, который служил преградой для них.
Фото 4. Автомобильная антенна
"Корона."
 В принципе я не собирался смотреть телевизор в машине и даже не мог представить свой автомобиль с дополнительной антенной на крыше, почему и оставил самоделку внутри салона, а не выставил напоказ.  Я даже представить не могу покупную всенаправленную антенну «корону» на крыше своей легковушки. Нет, другое дело дальнобойщики, на их высоких крышах чего угодно разместится. Да и эту самодельную антенну сделал ради любопытства. А что, вдруг «штурману», то есть жене понравится, ведь был такой случай – сериал все никак не кончался, а ехать надо было. В любом случае такая антенна может пригодиться как комнатная или мансардная, а то и просто как подарочная, чтобы избавить себя или других от протяжки дополнительного коаксиального кабеля в спальню или на кухню. На первом этаже, в городской квартире, в 15 км от Останкино она работает не хуже покупной дециметровой логопериодической антенны «Дельта» с честно заявленным усилением не менее 4 дБ, а по уровню сигнала ничем не отличается от неё. Вся разница лишь в том, что вращая самоделку, уровень меняется в пределах 4%, а у «Дельты» в пределах 15% (по уровню сигнала внутри помещения антенна «Дельта» лучше реагирует на отражённый от стены сигнал). Я подключал самоделку в городе к телевизорам в двух разных комнатах, а сама 
антенна находилась в 3-х, 4-х метров от окна, и приём был с 45 – 50 % уровнем и 100 % качеством.

Фото 5. В городской квартире параметры антенн схожи, различие только в размерах.
                                        Конструкция антенны.

Фото 6.
Фото 7.
 Это два вибратора из проволоки, расположенные перпендикулярно друг другу. Под рукой был провод для электропроводки толщиной 2 мм. Желательно конечно иметь более толстый провод, чтобы расширить рабочий диапазон антенны.  Я снял изоляцию с проводов и скрутил их вместе, используя дрель, для увеличения жёсткости конструкции и расширения диапазона антенны. Несмотря на то, что сама скрутка укоротилась, резонанс антенны резко ушёл вниз, и мне пришлось дополнительно укоротить скрутку на 1 см. А с другой стороны антенна получилась меньше по габаритам и это даёт возможность в дальнейшем усовершенствовать её, наращивая конструктивно её зеркальное отражение. В антенне присутствуют симметрирующие трансформаторы (3, 4) в виде буквы U, что обеспечивают необходимое согласование с фидером. Трансформаторы выполнены из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом и равны половине длины волны. Полученную величину длины U-колена необходимо уменьшить на коэффициент укорочения К (указан в характеристике коаксиального кабеля, его значение в пределах 1,4 – 1,51). Один из вибраторов подсоединён к другому через 75-Омный отрезок коаксиальной кабеля равного ¼ длины волны и меньше на величину коэффициента укорочения. Дополнительное согласующее звено (5) – выполненное из кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом я не использовал.

Фото 8. Важно не перепутать точки соединения.
 Приведу расчёт длины U-колена и четверть волнового отрезка коаксиального кабеля.
Исходные данные – частоты 3-х мультиплексных пакетов: 498, 546, 578 МГц.
Нахожу среднюю частоту –   F = (Fmax + Fmin) / 2 = (498 + 578) / 2 = 538 МГц
 Определяю длину волны –   Lv  = Vскорость света / F = 300 / 538 = 0,56 м = 560 мм
Длина U-колена – Lu = Lv / 2 = 560 / 2 = 280  мм
Длина U-колена с учётом коэффициенту укорочения коаксиального кабеля
Luk = Lu / К = 280 / 1,51 = 185,4 мм.
 Соответственно четвертьволновые отрезки коаксиального кабеля для выбранной частоты равны
 Luk /2 = 185,4 / 2 = 92,7 мм.
 Исходя из того, что антенна имеет несколько частотно зависимых элементов, не следует ожидать от неё широкого рабочего диапазона. На практике её рабочий диапазон, в котором КСВ в пределах 2 составил 450 – 600 МГц.

Фото 9. Мой первый клубок  проводов оказался работоспособной антенной.
Два витка соединены параллельно. Вместо согласующих элементов - противовес, металлическая крышка.

 Можно расширить диапазон частот, применяя супертурникетную антенну, но это уже будет другая история.

3 комментария:

  1. "Так как антенна не имеет направленных свойств, то, следовательно, она не имеет усиления. Но всё же есть преимущество по сравнению со штыревой антенной, кстати, тоже всенаправленной. По крайней мере, в тракте передачи-приёма не будет теряться усиление за счёт несовпадения поляризаций приёмной и передающей антеннами"(цитата). Здравствуйте уваж. В.Ю.! Позвольте вставить свои пять копеек к разговору(я тоже немногов этой теме).Думаю, что петлевой вибратор ,по сравнению со штырем или просто куском провода уже имеет коэффициент усиления больше 1,так как имеет ось диаграммы направленности и принимает с двух сторон ( если говорить грубо),а не со всех.А установленные взаимно перпендикулярно в горизонтальной плоскости они, я думаю, не компенсируют друг друга до "1", а наоборот, дополняют.В этом и есть изюминка вашего предложения.При приеме "цифры" чем больше сигналов,кроме основного, с разных сторон пришло, тем лучше.Эффекта повтора контуров изображения,в зависимости от расстояния до отражающей поверхности( как на аналоге) не будет!!! Но почему-то до сих пор для Т2 продолжают использовать "волновой канал" с рефлектором.Зачем? Усиление то создается в таких антеннах количеством директоров, а основная задача рефлектора - защита от сзади приходящего отраженного( вредного для аналового телевидения) сигнала.Но все эти мои соображения относятся к городским условиям приема.Если прием происходит на больших расстояниях,то ,конечно,чем "круче" и выше антенна, тем лучше,да и усилители не помешают,благо питание в тюнерах для них имеется.Насчет поляризации - так ведь она одна для ТВ - горизонтальная, так сигнал будет терятся из-за несовпадения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн.А вот при вашей турникетной - это несовпадение по идее будет происходить реже, и прием должен быть стабильнее.Ну вот такие мысли вслух.Благодарю, если дочитали до конца!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте. Дочитал до конца. Попробую внести ясность. В теории антенн существует вариант измерения коэффициента усиления от изотропного источника (антенны излучающей во все направления), и такой отсчёт идёт в дБи. Другой отсчёт коэффициента усиления идёт от идеального полуволнового вибратора, и здесь результат будет в дБ. Вот почему коэффициенты усиления штыревых антенн и антенн, имеющих малое усиление, принято считать в дБи, в противном случае перед коэффициентом усиления стоял бы знак минус, что не совсем удобно и непонятно для потребителя. Разница между двумя значениями дБ и дБи составляет около 3 дБ.
      Не уменьшайте роль рефлектора, благодаря ему коэффициент усиления возрастает на 5 дБ в том же «волновом канале». Для приёма эфирного цифрового телевидения его роль значительна, поскольку он обеспечивает помехозащищённость приёмного тракта, хотя бы со стороны тыла.
      Антенна под кровлей дома или почему отсутствует уверенный приём эфирного цифрового телевидения.

      Удалить
    2. Добрый вечер В.Ю.! По большому счету вы правы . Просто без указания точки отсчета грустно прозвучала фраза -"Так как антенна не имеет направленных свойств, то, следовательно, она не имеет усиления".Все-таки петлевой вибратор имеет направленные свойства и усиление 2.15 дби.И даже у четвертьволнового штыря ,действительно не имеющего направленности,(а точнее круговую,что по сути одно и тоже) есть свое усиление примерно 1,4 Дби.Скажу больше, за счет того,что антенны работают не в идеальном открытом пространстве,а с учетом отражения сигналов от земли, нашему вибратору запросто можно еще пару Дб дописать, как бонус от природы :)!Ну это так, к разговору. А по поводу рефлектора вы тоже правы.Хотя, может его действие более полезно при передаче сигнала.А при приеме Т2 , я - сторонник многолучевого приема сигнала от всего ,от чего он приходит и отражается.В моем, относительно небольшом городе, стоит самая высокая вантовая башня с трубчатой ​​стали в мире,только киевская выше, только она совсем другой конструкции.И тем не менее в условия города есть проблемы с уверенным приемом Т2. А учитывая, что ни одна из ширпотребовских антенн не является идеальной в плане широкополосности, то тут не только с направленностью надо бороться , а еще и с частотными характеристиками антенн.Хорошо, конечно если бы все передатчики работали с разницей в несколько десятков мегегерц, а то ведь один 500 Мгц, а другой - 800,попробуй тут побороться... Другое дело в плане направленности близкие и далекие окрестности города. Видишь ночью огни телевышки - ты шоколаде! Как говорится - хорошо в деревне летом!... В смысле ,на даче ! Всего хорошего!

      Удалить