среда, 4 июля 2018 г.

Петлевая антенна с активным рефлектором для эфирного цифрового телевидения.

 Это продолжение поста, посвящённого
самодельным антеннам для эфирного цифрового телевидения. Когда из комментариев я узнал, что радиолюбитель получил от жены удар скалкой по голове за то, что загромоздил балкон самодельными антеннами, то мне пришлось в целях самозащиты, на всякий случай, заняться уменьшением размеров своей самодельной антенны. Опыт удался и антенна, не потеряв своих свойств, уменьшилась в два раза. Получается, что я оказался прав, когда утверждал, что габариты антенны для приёма эфирных цифровых каналов должны быть размером в книжку. Поверить в эту теорию с фазовыми сдвигами было сложно (Антенны, том первый, автор Карл Ротхаммель, глава 15. 4. 4, «Волновые рамочные антенны с активным рефлектором»). Однако, благодаря автору справочника и его выдержке из текста, что многие УКВ и ДМВ антенны допускают несимметричное питание, что удивляет даже специалистов (том два, глава 22.4, «УКВ и ДМВ антенны: мифы и реальность»),  конструкция получилась достаточно простой и вполне работоспособной.

Антенны. Том 1. 

      Расстояние между двумя кольцами уменьшилось в два раза и составило восьмую часть волны. В процессе настройки укоротить пришлось и длину колец, так как их близкое расположение увеличило их взаимовлияние и сместило вниз по частоте резонанс антенны.
Антенна удачно разместилась на цветочной полке в метре от окна и уверенно с запасом ловит отражённый сигнал (15 км от Останкино, первый этаж) от соседнего дома. Горшки с цветами ей не помеха, а сама комната находится с противоположной от телевышки стороны дома.
 Второе кольцо от точки питания называется активным рефлектором и соответственно в прямой видимости, то есть, если рядом нет высоких домов, на телевышку надо направлять кольцо, которое напрямую соединено с коаксиальным кабелем.
                                                      Конструкция антенны.

Фото 1.
Фото 2.















Я использовал два одинаковые по диаметру кольца из обрезков плотного коаксиального кабеля, применив в качестве проводящего слоя его внешнюю оплётку. В качестве воздушной линии, соединяющей два кольца крест-накрест, задействовал медный провод диаметром 2 мм. Длина самих колец составляет 51 см. Расстояние между кольцами 7 см. Расстояние зазора колец 1 см.

Фото 3.
 Попутно я решил попробовать модернизировать одиночное кольцо из металлопласта путём добавления к нему активного рефлектора из проволоки диаметром 2 мм. После такой модернизации кольцо стало обладать односторонней направленностью, что говорит о прибавке усиления по отношению к одиночному вибратору.
 Отбирать антенну, где расстояние между кольцами равно четвёртой части длины волны,  для дальнейшей модернизации у лианы актинидии (фото 4), я пока не собираюсь.

Фото 4.
 За несколько лет эксплуатации, несмотря на такое соседство, антенна не потеряла свои характеристики и даже в дождливую погоду исправно работает. Кстати, грозовые разряды, находясь в тылу диаграммы направленности (в виде кардиоиды) антенны, не разрывают цифровое изображение в мозаику. В дальнейшем всё же планирую сделать антенну из двух металлопластовых колец с меньшими габаритами.  Думаю, что компактно и эстетично будет выглядеть антенна из двух параллельных квадратов.
 Этим летом я смастерил антенну из двух квадратов, а часть материала использовал от уже ранее укороченной антенны «волновой канал». Напомню, что в ней вышел из строя усилитель, и мне пришлось его исключить, а заодно модернизировать антенну для приёма эфирного цифрового телевидения. Используя рекомендации, я сделал рефлектор петлевой антенны со смешанным питанием большего размера (рамка в рефлекторе).
Рис 1. Основные габаритные размеры. расстояние между рамками 70 мм.

 Конструкция антенны, по качеству приёма получилась не хуже переделанной антенны «волновой канал». Такую рамочную антенну я собрал в полевых условиях, не используя паяльник.

Фото 5, 6.




 








 



Самоделка  далека от эстетики, считайте, что это просто действующий макет, но в течение всего лета этот макет, нагруженный на кабель 5 метров, исправно проработал, находясь под коньком дома с мягкой кровлей в 80 км от Останкино. Такое расположение антенн вносит свои коррективы в виде дополнительных потерь из-за материала кровли: фанера 10 мм, дерево 20 мм, рубероид с керамической насыпкой, но преимущество все же имеется и связано оно с отсутствием дополнительного заземления, а прозрачная для радиоволн крыша защищает антенны от птиц и коррозии.

Фото 7.

                                                          Характеристики антенны.

Такая конструкция антенны уверенно принимает три мультиплексных пакета (498, 546, 578 МГц)  Москвы и области.

 P. S.
 Да, чуть не забыл.
 Параллельно я решил сделать антенну из медных полосок (фото 8 ) но результат первоначального тестирования меня огорчил. В сравнение с предыдущей конструкцией из алюминия, антенна оказалась хуже по усилению на 10%. 
Фото 8. Антенна из медных полосок.

Стоило мне спустить её до уровня мансардной комнаты и более точно сориентировать на телевышку, как показатели по усилению возросли на 20%. Получается, что антенна имеет очень острую диаграмму направленности, и погрешность в ориентации в 10 градусов чувствительно сказалась на её направленных свойствах, что отразилось на уровне сигнала.

Фото 9.
 С меньшей высоты подъёма антенна с коаксиальным 4-х метровым кабелем уверенно принимает три московских мультиплексных пакета с уровнем сигналов от 50 – 65% при 100% качестве (фото 9).

10 комментариев:

  1. Здравствуйте. В.Ю. почему здесь не используется 1/4 волновая трубка для согласования с кабелем.

    ОтветитьУдалить
  2. Здравствуйте. Да, не использовал, старался по возможности упростить конструкцию, сделать более доступной для исполнения. Этот пост ещё будет дополняться и расширяться.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Для фМ эта антенна подойдёт??

      Удалить
    2. Для диапазона FM (87,5 - 108 МГц) подойдёт, только размеры, согласно рисунку 1. б) будут другими. При длине волны 3 м (средняя частота диапазона 98 МГц) усреднённая длина ребра L = 0,77 м, а расстояние между рамками А = 0,35 м.

      Удалить
  3. Здравствуйте, Вячеслав Юрьевич!

    Подскажите, пожалуйста, окна квартиры выходят на противоположную сторону, где стоит автомобиль на подземной стоянке, то есть сигналу до брелока препятствуют бетонные стены, двери/окна соседей, а также другие автомобили.

    Я нашёл несколько мест у стены, где брелок иногда ловит даже без дополнительных проволок и т.п. Он может целый день ловить, но потом что-то меняется (я думаю другие автомобили меняют положение и отражение происходит по-другому) и он перестает ловить, но может начать если намотать проволоку или переместить брелок, но иногда ничего не помогает, хотя SDR приемником ещё виден сигнал на спектрограмме, приблизительный уровень сигнала, когда брелок ловит -2,5 -5дБ, а когда -7-10dbm уже не ловит, самое меньшее, что было -15dbm. То есть сигнал есть всегда, но уровень в разных местах разный и зависит как от расположения самой принимающей антенны, так и от расположения других объектов.

    Частота сигнализации 433.92, я пробовал проволоку длиной 17, 35, 69 см, гнул из проволоки антенну Харченко, и самое главное емкостная связь между внешней антенной и внутренней спиральной (там около 17 витков диаметром 5мм проводом 1мм), я пробовал наматывать вокруг пластмассы где антенна у брелока, пробовал просто рядом класть, или делать полукругом (буквой С, где-то встретил, что так лучше), также пробовал наложить штырь и фольгой обмотать антенну вместе со штырём (диполем), но мне так и не удалось добиться устойчивой связи 24x7, может два дня всё быть хорошо, а потом брелок не ловит, пока снова расположение, как я понимаю автомобилей, не изменится.

    Подскажите, пожалуйста, какую лучше антенну сделать и самое главное как её сопоставить с брелоком, не разбирая его, чтобы была наилучшая емкостная связь. Дело в том, что рядом со стеной есть полка, и можно от антенны не тянуть кабель, а сразу расположить антенну брелока например там, где должна быть центральная жила антенного кабеля, но я не знаю как лучше наложить так сказать брелок на антенну.

    ОтветитьУдалить
  4. Здравствуйте.
    Первый вариант – брелок в фокусе рефлектора (отражателя). Рефлектором может служить плоский металлический круг или квадрат с диаметром или стороной около 40 см. Предпочтение надо отдать сферическому рефлектору. Рефлектор также может быть сделан из металлической сетки. На расстоянии 12 см по оси от центра отражателя на диэлектрической подставке необходимо расположить брелок (возможно, придётся его подвигать). Начать можно с крышечки от кастрюли. Правда, с буквой «С» опыты у вас уже были.
    Вариант два – приспособить к сигнализации автомобиля выносную антенну с креплением на стекло, но лучше на крышу. Начинать пробовать можно с простых проволочных петлевых рамочных антенн (периметр рамки 69 см равен длине волны). В отсутствии металла, в свободном пространстве эффективность антенны возрастает. Предпочтение надо отдать направленным антеннам (например, волновой канал), не советую увлекаться количеством элементов антенны (достаточно трёх элементов).
    Вариант три – использовать пассивный ретранслятор на эту частоту. О нём предыдущая статья (ссылка в конце этой страницы). Одну антенну направляете на гараж, на вторую кладёте брелок. Две антенны соединены коаксиальным кабелем. Вся разница будет в размерах антенн, которые будут почти в два раза больше, чем в той статье.

    ОтветитьУдалить
  5. Большое спасибо за ответ!
    1) Да я тоже думал по подобию спутниковой антенны и пробовал с большим блюдом 30 см на разном расстоянии и внутренней, и внешней стороной, никаких изменений не заметил, крышкой правда не пробовал;
    2) Антенна на автомобиле уже на стекле и изменять ничего не хотелось;
    3) А разве это будет лучше (например волновой канал, кабель, затем эта полочка для брелока), чем сам брелок будет рядом с антенной волновой канал, например вместо вибратора, или положить брелок прямо на вибратор (так я уже пробовал, но тоже не заметил улучшений)?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. В пассивном ретрансляторе я положил мобильный телефон на активную пластину патч-антенны (директор) – эффекта не было. А когда использовал телефон вместо пластины – сигнал на нём прибавился.
      В брелоке установлена укороченная антенна (17 витков) и она не эффективна из-за небольшого размера. Возможно, использование четвертьволнового отрезка провода (17 см) даст лучшие результаты.
      Можно попробовать вставить металлический стержень длиной 17 см в катушку (емкостная связь).

      Удалить
  6. Здравствуйте! какими будут параметры для рамочной антенны на частотах 666 и 762? Спасибо!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте. В своих опытах я описываю то, что получилось и предсказать, что получится на других частотах мне трудно. Если речь идёт о размерах, то согласно рисунку 2 длина стороны рамки уменьшится до 120 мм, а ширина стороны рефлектора составит 160 мм. Расстояние между рамками 53 мм.

      Удалить