5. Телевізійні антени для приймання ТВ-сигналів у дециметровому діапазоні.
ТЕЛЕВІЗІЙНІ АНТЕННИ ДЛЯ ПРИЙОМУ ТВ-СИГНАЛІВ У ДЕЦИМЕТРОВОМУ ДІАПАЗОНІ
Відповідно до прийнятої класифікації прийом телепередач на 21-61 каналах забезпечується в діапазоні ДМВ на частотах понад 300 МГц. У більшості випадків власники телевізорів, обладнаних відповідними селекторами каналів, застосовують індивідуальні кімнатні малогабаритні антени. Але на садово-городніх ділянках ці антени не завжди дають позитивний результат. Тому в більшості випадків доводиться використовувати саморобні дециметрові антени, що розглядаються в цьому розділі.
Кожен кольоровий телеприймач має три антенні введення: два для підключення антени метрових хвиль (MB), один з яких забезпечує послаблення сигналу в 10 разів, і спеціальне введення для підключення антени ДМВ. Всі антенні введення розраховані на підключення радіочастотного коаксіального кабелю з хвильовим опором 75 Ом.
Підключення антени до дециметрового введення спеціальної конструкції має забезпечувати таку ж високу якість основних технічних характеристик телевізора, як і прийому в діапазоні MB.
Найважливішою характеристикою, що визначає якість зображення та чистоти звукового супроводу, єчутливість.У діапазоні MB чутливість каналу зображення повинна бути не гірше 100 мкВ,
а в діапазоні ДМВ - не гірше за 500 мкВ. Для сучасних телевізорів чутливість звукового супроводу в діапазоні MB повинна бути не гіршою за 50 мкВ. а в діапазоні ДМВ – не гірше 200 мкВ.
Не менш важливим електричним параметром євиборчість,яка характеризується здатністю послаблювати сигнали перешкод поза робочою смугою частот. Вибірковість при налаштуванні від несучої частоти зображення каналу, що приймається, на 1,5 МГцмає бути не гірше 40 дБ (100 разів), на 3,5 МГц - 40 дБ, на +6,5 МГц - 36 дБ, на +8 МГц - 40 дБ,
Від якості виготовлення антен залежать також такі параметри, якконтрастністьімаксимальна яскравість.Розмір контрастності залежить від розмірів взаємного видалення темних та світлих елементів зображення. У загальному випадку контрастність має бути не гіршою за 80:1 і вище. Максимальна яскравість свічення визначається як яскравість найбільш світлих великих ділянок телезображення, вона може становити до 100 кд/м2.
Діапазон звукових частот, що відтворюються, повинен знаходитися в межах від 80 до 12 500 Гц.
При проектуванні та виготовленні ТА дециметрового діапазону використовуються відомі формули, в основу яких входять такі поняття: довжина антени, що діє, пропорційна довжині хвилі; коефіцієнти посилення та захисної дії антени ДМВ повинні бути вищими, ніж у антен метрового діапазону; із збільшенням частоти зростає згасання в коаксіальних кабелях, що з'єднують антену із входом телевізора; внутрішні шуми вхідних ланцюгів телевізорів у діапазоні ДМВ більші, ніж у діапазоні MB.
Ці електричні параметри порівняно легко реалізуються у різних типах антен з допомогою збільшення кількості пасивних елементів. Наприклад, в антенах типу «хвильовий канал», логоперіодичних антенах та антенах для дальнього прийому телебачення.
Зона впевненого прийому ДМВ станцією радіопередавальної, як правило, оцінюється статистичними методами, вона непостійна в часі і залежить від діелектричної проникності повітря. У діапазоні ДМВ довжини
хвиль коротше 0,65 м - для роботи в каналах з 21-го і вище. Мінімальні втрати при поширенні ДМВ спостерігаються доти, доки між передавальної та приймальною антенами існує прямавидимість, за межами якої сигнал істотно зменшується і впевнений прийом стає неможливим.
У теоретичних дослідженнях поширення ДМВ представляють у вигляді кола, радіус якого дорівнює максимальній відстані прямої видимості, з тим допуском, що потужність, що випромінюється передавальної станцією, досить велика для прийому безпосередньо на кордоні. Відомо, що чим вище частота радіосигналу, тим більша потрібна напруженість поля в місці прийому. Для перших каналів МВ у місці встановлення приймальної антени напруженість поля знаходиться в межах від 300 до 700 мкВ, а для ДМВ - 3200 мкВ і вище. Напруженість поля з віддаленням від передавальної станції зменшується. Для ДМВ не можна розраховувати радіус зони прямої видимості за максимальною відстанню прямої видимості, оскільки потужність станцій недостатня для прийому на максимальній відстані прямої видимості. Наприклад, мінімальна напруженість поля для 33 каналу - 70 дБ (3200 мкВ).
Радіоаматорами розроблено досить велику кількість антенних підсилювачів нескладної конструкції, призначених для посилення сигналів у телевізійному діапазоні ДМВ, які вирішують майже повною мірою викладені проблеми та конкретні завдання.
Для прийому ДМВ використовуються широкосмугові спрямовані антени, що працюють без перебудови в широкому діапазоні хвиль та для прийому телепередач на відстані до 60-70 км від ТЦ.
Для розрахунку такої антени необхідно знати крайні хвилі робочого діапазону частот lдл.mах і lдл.min. Спочатку визначають довжину найбільшого вібратора l, яка повинна дорівнювати (з певним допуском) 0,55 lдл.max. Потім будується рівнобедрений трикутник із заданим кутом а при вершині, який лежить в межах від 30 до 45°, і основою трикутника, що дорівнює масштабу побудовидовжині найбільшого вібратора l. Другий вібратор розташовується на відстані а1, що визначається з меж (0,15. 0,18) lдл.maxвід першого (в масштабі побудови).
Довжина другого вібратора у разі визначається
однозначно, виходячи з побудови, оскільки він має повністю вписуватись у трикутник. Далі визначається довжина третього вібритора, що розташовується з відривом а2=а1•t, де t — коефіцієнт зменшення довжини вібратора. Потім будується четвертий вібратор з відривом а3=а2•t від третього тощо. буд. Побудова триває до того часу, поки довжина чергового вібратора, вписаного трикутник, буде рівна (орієнтовно) (0,14. 0.45.) • lдлmin. Цей вібратор буде останнім.
Логоперіодичні антени порівняно прості за конструкцією, добре узгоджуються з 75-омним коаксіальним кабелем зниження, мають ККД від 4 до 7 дБ. Всі логоперіодичні антени та існуючі різновиди можуть бути представлені у вигляді замкнутої системи вібраторів, розташованих і горизонтальної площини.
Схема плоскої вібраторної логоперіодичної антени (ЛПА) представлена на рис. 5.1. Антена складається з двопровідної розподільної лінії завдовжкиА,, в яку включені вібратори різної довжини і різного розташування. Найбільший вібратор і двох відрізків, віддалених друг від друга з відривом 2 d, де d — діаметр трубки розподільної лінії.
Електричні параметри антени визначаються трьома основними складовими: періодом структури t, кутом розчину і довжиною антениL.
Параметри антени розраховуються так, щоб усередині кожного інтервалу частот елементів антени (наприклад, f7-f6) характеристики антени змінювалися незначно.
Перший параметр t характеризуєчастотну періодичність антени, коли кожен вібратор має свою резонансну частоту. На найнижчій частоті, залежно від обраного каналу, робочого діапазону f1 = fmin резонує перший вібратор 1 з довжиною плеча l1, на наступній, вищій частоті f2 резонує вібратор2з довжиною плеча l2 = l1 • t і т.д.
Незначна зміна характеристик антени при розрахунку параметрів повинна бути у всьому робочому діапазоні частот, тому антена, побудована за принципом, і називається логарифмічно-періодичною, або логоперіодичною.
Довжина антениLрозраховується за формулою:L= (l1 -
т. е.залежитьвід кута і прийнятого діапазону
частот, який визначається, своєю чергою, розмірами граничних елементів антени l1 і l9.Тут необхідно помітити, що кількість елементів в антені не обмежується дев'ятьма елементами і може становити від шести до двадцяти двох.
Логоперіодична антена може бути виготовлена для прийому телепередач у всіх діапазонах частот.
Відстань між двома сусідніми вібраторами можна визначити також за формулою:а6=l6(1-t)ctg(а/2). При виготовленні антени прийому телепередач перших 12 каналах рекомендується прийняти у розрахункових формулах t = 0,84; а = 60 °;L =2285 мм; число вібраторів дорівнює 13. Для антени, призначеної прийому перших 3 каналів, необхідно взяти шість вібраторів, тодіL =1515 мм.
Антену, що працює на перших каналах телебачення у метровому діапазоні хвиль, рекомендується виготовляти із трубок із тонкими стінками діаметром 20 мм. Антену для 6-12 каналів можна зробити з алюмінієвих або латунних трубок діаметром 15 мм, а антену для прийому сигналів ДМВ - з трубок діаметром 8мм, із товщиною стінки до 1 мм.
Другий варіант логоперіодичної антени наведено на рис. 5.2 де провідники розподільчої лінії розташовані у вертикальній площині, а вібратори — в горизонтальній площині в два ряди. Усі вібратори по черзі спрямовані у різні боки. Коаксіальний кабель зниження прокладено усередині нижньої трубки без верхньої поліетиленової оболонки. Екран коаксіального кабелю припаяний у точках б і г, а центральна жила кабелю припаюється у точціа.
Провідники розподільчої лінії, як правило, скріплюються між собою кріпильними ізоляторами у двох точках. Кінці трубок розподільчої лінії в точках виг повинні бути коротко замкнуті металевою перемичкою. До вертикальної штанги логоперіодична антена прикріплюється за допомогою кріпильних деталей, розташованих у центрі ваги зібраної антени.
Телевізійна антена дециметрового діапазону для прийому телепрограм з 21-го по 40-й канал, яка за прийнятою класифікацією відноситься до антен типу «хвильовий канал», показана на рис. 5.3.
коефіціент посилення . 2,8-4 (9,2. 12 дБ)
КБВ, щонайменше . 0,55-0,85
КЗД, щонайменше . 14-24.
вхідний опір активного
петлевого вібратора. 292 Ом
хвильовий опір фідера. 75 Ом
робоча частота. 470-622 МГц
ккд, щонайменше . 0,96
кількість програм, що приймаються
без перебудови. 20
зовнішні навантаження у місцевостях
з кліматом. УХЛ, ХЛ, В
діаграма спрямованості одностороння
у горизонтальній площині. вузька, об'ємна
ширина головної пелюстки діаграми
спрямованості у горизонтальній
Як випливає з малюнка, антена має одинадцять директорів, петлевий вібратор3,рефлектор,що складається
з трьох елементів 1 і2,і несучу стрілу4,яка виготовляється з металевої трубки діаметром 20 - 22 мм.
Для виготовлення активного3та пасивного вібраторів (директорів) використовується дюралюмінієва трубка діаметром не менше 8 мм. Рефлектор можна виконати з алюмінієвої смужки товщиною 5 мм, але можна застосувати меншу товщину — до 2,5 мм. Ширина пасивних елементів рефлектора дорівнює 16-20 мм. Середній елемент рефлектора кріпиться безпосередньо до стріли, що несе, за допомогою спеціальних шайб і кріпильних деталей, а два інших елементи рефлектора 1 — за допомогою металевої стійки, яка також жорстко прикріплена до стріли. Відстань між цими елементами дорівнює 49 мм при проекції горизонтальну площину.
Петльовий вібратор виконаний з дюралюмінієвої трубки діаметром 8-12 мм із товщиною стінки не менше 1 мм. Рекомендується виготовляти вібратор з дюралюмінієвої смужки товщиною 2.5 мм і шириною до 50 мм. Він може мати фігурну конструкцію, зручну для кріплення і, найголовніше, що забезпечує хороше узгодження у всьому діапазоні частот телепередач, що приймаються. Розміри основних елементів антени - пасивних та активних - наведені в табл. 5.1. Довжина четвертого елемента антени розраховується, виходячи з про-6
ної кількості вібраторів, і в даному випадку дорівнює 1400-1450 мм.
Найкращі результати дає підключення коаксіального кабелю зниження до вібратора петля через УСС типу «дротяний трансформатор». Виготовляється це УСС на двох феритових кільцевих сердечниках марки 100ВЧ розмірами 8,4 х 3,5 х 2 мм. на які виток до витка впритул намотуються обмотки в два дроти марки ПЕЛШО діаметром 0,23 мм. УСС має забезпечувати КБВ, що дорівнює 0.75, у широкій смузічастот (від 470 до 622 МГц) із боку підключення коаксіального кабелю з хвильовим опором 75 Ом.
У цій антені можна застосувати інше УСС, виготовлене без феритових сердечників, - еквівалент кабельної петлі, виконаної з відрізка спіральної смугової лінії, яка намотується на феритовий або
сталевий стрижень з електротехнічної сталі марки 3311, 3312, 3313. яка встановлюється цей стрижень. Намотування спіралі на стрижень показано на рис. 5.4.
Цю антену можна встановлювати на одній штанзі з антеною MB, але відстань між ними має бути не менше 1,0-1,2 м.