Прості широкосмугові антени. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Прості широкосмугові антени. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени телевізійні

Коментарі до статті

При прийомі телевізійних програм радіоаматори часто стикаються зі складними умовами, коли сигнали приходять з різних напрямків, з різною поляризацією та ін. відомою читачам журналу програмі MMANA.

Поява доступних комп'ютерних програм для розрахунку антен дозволило по-новому поглянути на їхню розробку та поєднати експеримент із програмною оптимізацією. Причому, як виявилося, удосконаленню та оптимізації піддається навіть найпростіша з налаштованих телевізійних антен - напівхвильовий вібратор, з яким, на перший погляд, робити начебто вже нічого. Йдеться про додавання до нього ще одного або кількох вібраторів. Нижче розглянуто варіанти удосконалення. Їх розробка, виготовлення та коригування супроводжувалися оптимізацією параметрів за відомою читачам журналу програмою MMANA. Основне завдання було таке: домогтися розширення смуги пропускання напівхвильового вібратора при простоті виготовлення та мінімум матеріальних витрат.

Сімейство розроблених антен включає двоканальні конструкції на різні канали і діапазонні, що перекривають кілька каналів. Антени складаються з налаштованих вібраторів, що розташовані на певній відстані один від одного. Тільки один із них (із зазором між половинами) активний, тобто він підключений до фідера.

Схематичне зображення двоканальної антени представлено на рис. 1. Діапазон каналів метрових хвиль (MB) розбитий на НЧ (канали 1-5) та ВЧ (канали 6-12) піддіапазони. Канал НЧ визначається вібратором L1, а канал ВЧ – вібратором L2. Відстань між половинами активного вібратора – близько 40 мм. Розміри вібраторів для різних MB каналів вказані в табл. 1.

(Натисніть для збільшення)

Вібратори виконують із труб діаметром 15 мм із міді або алюмінієвих сплавів. Можна також використовувати прутки або смужки з того ж матеріалу. Вхідний хвильовий опір антени визначається довжиною вібраторів, відстанню між ними та їх діаметром. Так, для отримання вхідного опору, що дорівнює 75 Ом, при зазначених вище розмірах відстань між вібраторами має бути 53 мм.

Для орієнтовного перерахунку параметрів антени на інший вхідний опір або за зміни діаметра вібраторів можна скористатися формулою

де h – відстань між вібраторами; К - вхідний опір антени чи діаметр вібраторів у однакових одиницях виміру. Формула справедлива для діаметрів труб від 7 до 20 мм та вхідного опору від 25 до 300 Ом.

Наприклад, якщо діаметр вібраторів дорівнює 10 мм, відстань між ними

Якщо ж потрібний вхідний опір 100 Ом, відстань між вібраторами

Розміри можна уточнити шляхом оптимізації щонайменше КСВ у програмі MMANA.

Слід зазначити, що для антен з вібратором НЧ, налаштованим на другий канал, діаграма спрямованості буде спотвореною: вона стає трипелюстковою. Це з тим, деякі частоти ВЧ поддиапазона близькі до кратним частот цього каналу. Однак другий канал переважно використовують вихідним у перетворювачах ДМВ-MB колективних антен. Тож втрата невелика.

До речі, з такою антеною легко проводити експерименти у широкому інтервалі частоти шляхом виготовлення змінних напівхвильових або телескопічних вібраторів. При цьому активний вібратор повинен бути мінімум удвічі довшим за пасивний.

Для симетрування антен можна скористатися так званим ТДЛ – трансформатором на довгих лініях. Для його виготовлення знадобиться кільце з фериту, бажано високочастотного, із зовнішнім діаметром понад 10 мм. Лінію роблять із двох мідних проводів ПЕВ-2 або ПЕТВ. Їх складають паралельно і на них щільно надягають м'яку ізоляційну трубку. Діаметр проводів вибирають максимально можливим, але не більше 1,7 мм так, щоб на кільці помістилося чотири-п'ять витків лінії. Трансформатор включають між половинами вібратора (до них підключають початку дротів лінії) і коаксіальним кабелем з хвильовим опором 75 Ом (його приєднують до кінців дротів лінії). Можна використовувати також симетруючі пристрої від кімнатних антен, що випускалися раніше.

Аналогічну конструкцію можуть мати антени дециметрових хвиль (ДМВ). Однак, як показали розрахунки та експерименти, на ДМВ краще використовувати діапазонну антену, яка перекриває практично всі канали від 21-го до 60-го.

Діапазонна антена відрізняється від двоканальної тим, що складається з трьох вібраторів. Конструкція її показано на рис. 2 а можливі розміри представлені в табл. 2.

Діаметр труб для каналів 6-12 МБ може бути в межах від 10 до 15 мм. Для діаметра 15 мм в інтервалі частот від 172 до 228 МГц КСВ не перевищує 1,3, а для діаметра 10 мм в інтервалі 170...230 МГц - не більше 1,55.

Для антени на канали 3-5 (75...100 МГц) MB при діаметрі труб 20 мм КСВ – не більше 1,5. Зі зменшенням діаметра до 10 мм КСВ може збільшитися до 2.

Прості широкосмугові антени

На ДМВ при діаметрі труб активного вібратора 7 мм та інших вібраторів 4 мм КСВ антени для каналів 21-57 вбирається у 2. На високочастотних каналах 57-60 КСВ досить різко підвищується.

Додавши ще кілька елементів, можна значно покращити спрямовані властивості розглянутих антен. Як приклад, на рис. 3 зображена антена на канали 4 та 10. Розміри перераховані в табл. 3. Діаметр труб – 10 мм. Коефіцієнт посилення антени дорівнює 5,7 дБ, співвідношення фронт/тил - 9,8 дБ на центральній частоті каналу 4. Те саме для каналу 10 - 6,9 і 12,8 дБ відповідно.

Прості широкосмугові антени

На інші канали антена такої конструкції може бути розрахована за програмою MMANA у такому порядку.

1. Щонайменше КСВ визначають розміри НЧ вібратора (активного).

2. Те саме роблять за розмірами ВЧ вібратора та відстанню до активного.

3. На відстані близько 0,1 довжини хвилі НЧ за активним вібратором розташовують рефлектор довжиною, дещо більшою за довжину активного вібратора, і оптимізують розмір рефлектора і відстань від НЧ вібратора по мінімуму КСВ і максимуму співвідношення фронт/тил.

4. На відстані близько 0,1 довжини хвилі ВЧ розміщують директор перед вібратором ВЧ та рефлектор ВЧ за активним вібратором. Їх вихідною довжиною взято довжину вібратора ВЧ.

5. Оптимізують розміри директора, вібратора та рефлектора ВЧ, а також відстані між ними по мінімуму КСВ та максимуму співвідношення фронт/тил.

Розглянемо один із варіантів прийомної багатоканальної антени, елементи якої виконані за описаною вище методикою.

Як щогла використана пластмасова труба діаметром 40 мм. Антена складається із трьох ярусів. Це пов'язано з тим, що у Донецьку можливий прийом сигналів кількох каналів із трьох напрямків: в одному з них – шостого каналу, в іншому – четвертого, десятого та каналів ДМВ, у третьому – дванадцятого каналу з вертикальною поляризацією.

Активні вібратори шостого та дванадцятого каналів для різної поляризації об'єднані в одну конструкцію, що утворює перший (нижній) ярус. Їх розташування у вертикальній площині та розміри показані на рис. 4. Відстань між половинами горизонтального вібратора – 20 мм. Вертикальний вібратор розміщений усередині щогли.

Параметри антени на шостий канал можна покращити, додавши директор довжиною 700 мм та рефлектор довжиною 850 мм на відстані від активного вібратора відповідно 270 та 900 мм. Розрахункові параметри на частоті 178 МГц: КСВ – 1,3; коефіцієнт посилення – 7 дБ; співвідношення фронт/тил – 15 дБ. На частоті 226 МГц КСР дорівнює 1,1.

Другий ярус є двоканальною антеною, налаштованою на четвертий і десятий канали. Зверху щогли (третій ярус) розташована широкосмугова антена ДМВ із підсилювачем, що знаходиться всередині щогли. Використано підсилювач SWA-9, в якому вхідний трансформатор переключений у режим узгоджувального пристрою. Для цього середній вхідний висновок (два провідники) трансформатора відключають від загального дроту. Одноколірні вхідні висновки (їх тепер чотири) трансформатора з'єднують між собою і підключають до половини вібратора антени.

Розглянута антена працює вже близько трьох років, забезпечуючи нормальне зображення на десяти каналах (чотирьох на МБ та інших на ДМВ). Розробка, звичайно, не претендує на виняткову новизну, проте такої антени виявилося цілком достатньо для прийому у складних умовах.

Програма моделювання антен MMANA

Файли антен, описані у статті та розраховані у цій програмі

Автор: Г.Альохін, м.Донецьк, Україна

Дивіться інші статті розділу Антени телевізійні.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Інтерактивна панель Huawei IdeaHub S2 22.08.2022

Компанія Huawei представила на Intelligent Collaboration 2022 новий продукт – першу інтерактивну панель Huawei IdeaHub S2 на базі HarmonyOS.

Huawei IdeaHub S2 забезпечує інтелектуальний досвід роботи у всіх сценаріях використання, включаючи офіси, школи та будинки. Інтерактивна панель оснащена низкою інновацій: відеоконференцзв'язком у форматі FHD; технологією організації нарад Bring Your Own Meeting (BYOM), Wi-Fi 6 для прямої проекції; режимом Multi-Window; функцією App Multiplier. Всі ці можливості роблять IdeaHub S2 ідеальним рішенням для цифровізації робочого простору.

Huawei IdeaHub S2 – результат 30-річного досвіду роботи Huawei з розробки передових технологій відеоконференцзв'язку. Панель забезпечує комплексні можливості для збирання, кодування, передачі, декодування та відображення відео, а також відтворює реалістичні зображення у чудовій роздільній здатності FHD.

Крім того, IdeaHub S2 підтримує роботу програм для хмарних конференцій, а саме Huawei Cloud Meeting та Huawei Cloud WeLink, завдяки чому не потрібно використовувати додаткові інформаційно-технологічні операції. Це дозволяє підвищити економічну ефективність роботи і покращити користувальницький досвід.

Також Huawei IdeaHub S2 має сертифікат CC EAL5+, що свідчить про найвищий рівень безпеки комерційних систем. IdeaHub S2 забезпечує повний захист "хмари, каналу, пристрою та чіпа", включаючи дозволи API, захист конфіденційної інформації та доступ до запису.

Huawei IdeaHub S2 працює за новою технологією Wi-Fi Direct для одноетапного проектування. Тепер для початку проектування необхідно просто увімкнути Wi-Fi на пристрої. Також інтелектуальна панель забезпечує найнижчу в області затримку 16 мс, що покращує можливість написання тексту.

Це дозволяє збільшити робочий простір виконання завдань. IdeaHub S2 підтримує можливості проведення нарад, інтерактивної дошки, проектування, інтерфейсу користувача (UI), управління та кастомізації для швидкої інтеграції з додатками партнерів.

Нова серія Huawei IdeaHub series забезпечує комплексні рішення для офісів, навчання та житла, надаючи преміальний та інтелектуальний досвід використання у будь-якій галузі чи середовищі. Так, окрім панелі IdeaHub S2 нового покоління для цифрової трансформації офісів, у лінійці представлені IdeaHub B2 – зовсім нова панель для нарад; та IdeaHub Board 2 - панель для освітніх цілей.

Інші цікаві новини:

▪ Модулі інфрачервоних приймачів TSOP48xxxxAM

▪ Mean Well HLG-600H - суперпотужне джерело живлення для LED освітлення

▪ Прийнято нову космічна стратегія НАТО

▪ Захищений планшет Oukitel RT7 Titan 5G

▪ Пластик із томатних шкірок

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Інфрачервона техніка. Добірка статей

▪ стаття Маркування вітчизняних діодів. Довідник

▪ стаття Скільки повітря потрібно нам для дихання? Детальна відповідь

▪ стаття Вічна шина. Поради туристу