Как сделать зигзагообразную дмв антенну

В пределах диапазона частот, на который рассчитана антенна, она обладает постоянными параметрами и практически не требует настройки.

Она представляет собой синфазную антенную решетку из двух ромбовидных элементов, расположенных друг над другом и имеющих одну общую пару точек питания.

Так же её можно с успехом использовать для работы в любительских УКВ диапазонах изготовив
её для 145 мгц или для 433 мгц. Зигзагообразная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем задний лепесток практически отсутствует.

При кажущейся на первый взгляд громоздкости всей системы (Яги гораздо меньше и меньше требуют расхода матералов),эта система полностью перекрывает диапазон в 144-148 мгц (по факту полоса гораздо шире,примерно 12 мгц) с хорошим КСВ не превышающим 1.2-1.3 и имеет лучшию диаграмму излучения.Коэфициент усиления такой антенны порядка 8.5 DBd, что эквивалентно примерно 4el YAGI на 145 мгц. Система из двух таких антенн уже развивает порядка 15 DBd. Имеет более прижатый лепесток излучения, максимально адаптированный для проведения радиосвязей в УКВ диапазонах. Питание антенны кабелем 50 ом.

Мной была изготовлена антенна и подручного материала в буквальном смыле. Имелось в наличии лист оцинкованной жести толщиной 0.8мм из которой я нарезал все полоски на элементы антенны, да пара деревянных реек. Крепление полос выполнено с помощью обычного клёпальника на 3-4 заклепки по углам. Ширина всех полос порядка 40мм, что обеспечило бОльшую широкополосность данной антенне. Полоски рефлектора прикручены к деревянной несущей (предварительно покрашенной) обычными шурупами.

Антенну можно выполнить и на ТВ диапазон.
Установить её в горизонтальную или вертикальную поляризацию.
Ниже, показана таблица для частотных каналов ТВ

Горизонтальная поляризация

Вертикальная поляризация

Антенна Харченко
или как оно выглядит в натуре :))
Частота резонанса 145.0 МГЦ

Pic 1 Крепление элементов	Pic 2 Рефлектор антенны	Pic 3 Зигзагообразный элемент
Pic 4 Точка питания	Pic 5 Крепление несущей к мачте	Pic 6 Стойки и изолятор по центру
Pic 7 3 el.YAGI 145 mhz (для примера)	Pic 8 Все готово к установке	Pic 9 Стоит красавица!

ON-LINE калькулятор, для расчета
антенны Харченко

Антенна была изготовлена из подручных материалов. Использован старый рефлектор-сетка
от польской УКВ-ТВ антенны, которая ввиду своей непригодности уже была попросту мной выброшена.

Таким образом, если поставить кабель с малым погонным затуханием на этих частотах, установить антенну на высоте более 15м от земли, можно запросто перекрыть дистанцию до БАЗЫ DCMA в более 20-25 км и получить доступ к интернету, даже в весьма удаленной деревне ))))

Источник

Телевизионная антенна ДМВ диапазона

Самодельная зигзагообразная антенна ДМВ

Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.

Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля — трубки, пластины, уголки и т. п. Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сторону полотна антенны. Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S в данном случае S=128мм. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости. По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром (шириной) 3. 5 мм не превышали 0,05. 0,1 минимальной волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.

Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на фото 1. Ее активное полотно состоит из плоских проводников — планок, а рефлектор — из трубок или металлических полос. Но она может быть полностью металлической. В местах соединений элементов антенны должен быть надежный электрический контакт. Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П—П (рис. 1 и 2) стойки могут быть как металлическими, так и диэлектрическими, а в точках У—У — обязательно диэлектрическими. В ряде практических случаев приема сигналов по 21—39 каналам телевидения имеющегося коэффициента усиления (КУ) з-антенны с плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном.

Источник

Как сделать зигзагообразную дмв антенну

Условия приема телевидения предъявляют к антеннам самые разнообразные требования, причем нередко противоречивые. Например: обеспечение высокого коэффициента направленного действия (КНД) при малых размерах антенны; обеспечение широкополосности антенны и высокой степени согласования ее с фидером; обеспечение низкого уровня обратного излучения антенны и небольшой парусности. Иными словами, при выборе антенны, как правило, приходится искать компромиссное решение для того, чтобы получить требуемые электрические параметры при возможно меньших размерах, весе и стоимости антенного устройства. Конструкция антенны является одной из важных характеристик наряду со всеми прочими параметрами.

Зигзагообразные антенны сравнительно просты по конструкции, изготавливаются из недефицитных материалов с помощью несложного инструмента. Из существующих типов зигзагообразных антенн радиолюбитель может выбрать один из вариантов, наиболее лодходящий к имеющимся у него условиям приема.

В основе любого из этих вариантов лежит антенное полотно. Оно состоит из восьми замкнутых между собой одинаковых проводников, образующих две ромбовидные ячейки (рис. 1,а). В общей вершине этих ячеек расположены точки присоединения (а—а) кабеля снижения (фидера антенны).

Рис. 1,а,б,в. Распределение токов в плечах антенны.

Для формирования диаграммы направленности антенн необходимо, чтобы элементы ее были сфазированы и разнесены относительно друг друга на определенные расстояния. При этом в случае обычных вибраторных решеток, в которых каждый вибратор, входящий в решетку, активен, возникают трудности в согласовании с фидером, особенно в некотором диапазоне частот.

Зигзагообразное полотно в силу особенности своей конструкции имеет одну пару точек (a—а), к которым непосредственно и подключается фидер.

В точках (п—п) нет разрыва проводников полотна антенны, поэтому здесь всегда имеется пучность тока (соответственно нуль напряжения), независимо от длины волны. Это обстоятельство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем (кабель прокладывается через точку нулевого потенциала) и делает антенное полотно диапазонным, так как полуволновые участки проводников в области точек (п—п) всегда имеют одинаковое направление токов, то есть находятся в одинаковой фазе.

Диаграммы направленности антенного полотна сохраняются приемлемыми в довольно широком диапазоне частот с перекрытием:-

где f макс и f мин — максимальная и минимальная рабочие частоты антенны.

Таким образом, зигзагообразная антенна с одним и тем же размером полотна позволяет обеспечить прием телевизионного сигнала в пределах 1—5 каналов или 6—12 при меньших размерах элементов антенны.

На рис. 1,а схематично показано распределение тока и стрелками его направление на проводниках полотна антенны в один из моментов времени. Для наглядности взят случай, когда l=Л/4. Если разложить токи на проводниках полотна антенны по правилам векторов на горизонтальные Iг и вертикальные Iв составляющие, то нетрудно убедиться, что горизонтальные составляющие токов направлены одинаково, то есть сфазированы, а для каждой вертикальной составляющей имеется равная и противоположно ей направленная (рис. 1,б). В результате вертикальные составляющие полей взаимно компенсируются.

Благодаря такому распределению токов зигзагообразное антенное полотно эквивалентно антенной решетке из линейных сфазированных вибраторов, схематично показанных стрелками на рис.1,в.

Для частот, на которых не выполняется условие l=Л/4, распределение тока на проводниках полотна антенны более сложное. Однако и в этом случае в первом приближении сказанное выше справедливо.

Практически во всем рабочем диапазоне частот зигзагообразная антенна имеет линейную поляризацию. При этом уровень паразитной (вертикальной) составляющей поля ниже уровня основной (горизонтальной) составляющей примерно на 26 дб.

Для нормальной работы любой антенны, кроме требуемых характеристик направленности, необходимо также обеспечить согласование антенны с фидером, считая, что нагрузка (в данном случае вход телевизора) с ним уже согласована. Последнее требование для большинства типов телевизоров выполняется, когда в качестве фидеров используются коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 75 ом. Это требование в основном определяет выбор волнового сопротивления фидера.

Степень согласования антенны с фидером оценивают величиной коэффициента бегущей волны (КБВ) на входе фидера со стороны антенны.

КБВ характеризует режим работы фидера. На рис. 2 приведен график, который позволяет определить, насколько возрастают потери при неполном согласовании антенны с фидером.

Рис 2. График зависимости КБВ от степени
согласования антенны с фидером

Очевидно, что при изменении КБВ в пределах от 1 до 0,5 потери за счет рассогласования невелики по сравнению с оптимальным случаем, когда КБВ равен 1.

Величина КБВ приближается к 1 по мере того, как значения входного сопротавле-ния антенны приближаются к значению волнового сопротивления фидера. Поэтому желательно иметь входное сопротивление антенны близким к этой величине, в нашем случае — 75 ом.

Входное сопротивление зигзагообразной антенны в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено ее полотно. Для того чтобы КБВ имел значение > 0,5 во всем рабочем диапазоне частот, диаметр цилиндрических проводников полотна антенны должен быть порядка (0,016—0,02)Лмакс, что составляет на частотах 1—5 каналов — 100—120 мм и на частотах 6—12 каналов — 27—34 мм.

Выполнить практически такое полотно для 6—12 каналов вполне возможно, а для 1—5 каналов — затруднительно.

В первых пяти каналах для облегчения конструкции полотна антенны цилиндрические проводники заменяют плоскими (пластинами). Для 6—12 каналов полотно антенны также можно выполнить из плоских проводников.

В целях уменьшения веса и парусности сплошную металлическую пластину желательно в свою очередь заменить проводником, эквивалентным ей по электрическим параметрам и выполненным из ряда параллельных проводов. Нужно иметь в виду, что увеличение поверхности проводников полотна способствует согласованию антенны с 75-омным фидером.

Рис. 3. Вариант аитениы, полотно которой выполнено нз проводов

Верхняя рейка укрепляется на расстояний не менее 1100 мм от вершины стойки. Непосредственно к стойке снизу и сверху реек крепят две металлические планки 3; такие же планки 4, но через диэлектрические прокладки 5 (например из органического стекла), устанавливают на концах реек.

Диэлектрические прокладки можно заменить изоляторами от осветительной сети.

Плата 7, к которой присоединяется кабель снижения, размещена посередине между рейками. Она состоит из двух закругленных металлических пластин, собранных на диэлектрической прокладке 10 (рис. 4).

Рис. 4. Плата подсоединения фидера.

Кабель 8 подвязывают к центральной стойке и по одному из внутренних проводов полотна антенны прокладывают к месту присоединения. Оплетку кабеля припаивают к пластине, соединенной с проводом, к которому он подвязан, а центральный проводник кабеля — к противоположной пластине. Размеры деталей, не указанные на рис. 3, можно выбирать произвольными. Электрические параметры антенны приведены на рис. 5.

Рис. 5. Электрические параметры антенны.

Кривая 1 характеризует КБВ в кабеле с волновым сопротивлением 75 ом в рабочем диапазоне частот (/ — длина полотна антенны, измеренная между двумя соседними изгибами). Кривая 2 определяет значения КНД антенны.

При установке антенны на крыше здания оттяжки не следует располагать вблизи полотна антенны. Для уменьшения их влияния на диаграмму направленности антенны оттяжки следует прерывать изоляторами. Расстояние между соседними изоляторами должно быть порядка Лмин/4.

Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский рефлектор. Он не пропускает высокочастотную энергию в заднее полупространство. Чем толще проводники, из которых выполнен рефлектор, и чем ближе они расположены друг к другу, тем меньшую часть падающей энергии пропускает рефлектор.

Однако по конструктивным соображениям не следует делать рефлектор слишком плотным.

Практически достаточно, чтобы расстояние между проводниками диаметром 2—3 мм не превышало 0,05—0,1 от минимальной длины волны рабочего диапазона.

Проводники рефлектора должны быть расположены горизонтально, а их длина определяется максимальной длиной волны рабочего диапазона. Она должна быть несколько больше половины длины этой волны.

Элементы (из металла или диэлектрика), предназначенные для крепления проводников рефлектора, практически не влияют на его работу, если расположены в плоскости самого рефлектора или за ним. Проводники рефлектора можно соединять между собой при необходимости в любом месте (в частности, провода рефлектора можно приварить или припаять к металлической раме). Во избежание дополнительных помех не следует оставлять в антенне места, в которых проводники под действием ветра могли бы тереться либо касаться друг друга.

Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис. 6. Размеры антенны даны для приема 1—5 каналов. Само антенное полотно в данном варианте аналогично показанному на рис. 3. Рефлектор состоит из ряда горизонтальных проводов, припаянных к двум вертикальным. Последние растянуты с помощью реек, закрепленных кронштейнами к мачге.

Рис. 6. Антенна с рефлектором.

Расстояние от полотна антенны до рефлектора заметно влияет на два основных параметра антенны: на КНД и на степень согласования антенны с питающим фидером, характеризуемую величиной КБВ.

Увеличение этого расстояния приводит к росту значений КБВ, «о снижает направленность антенны в верхней части ее рабочего диапазона. Приближение экрана к полотну антенны улучшает направленные свойства системы, но снижает КБВ. Расстояние между полотном антенны и рефлектором выбирают на практике в пределах (от 0,14 до 0,18)Лмакс.

Диаграммы направленности антенны с экраном в плоскостях поляризации E и H примерно одинаковы почти во всем рабочем диапазоне частот.

Угол раскрыва диаграмм направленности по уровню половинной мощности — порядка 60°. С достаточной точностью можно рассчитать диаграммы направленности антенны с экраном по сравнительно простой приближенной формуле:

где ф — угол, отсчитываемый от нормали к плоскости рефлектора;
Л — длина волны, м
S — расстояние между полотном антенны и рефлектором, м;
L — вертикальная диагональ ячейки полотна антенны.

Экран увеличивает КНД полотна антенны примерно в два раза.
Однако по мере удаления от телецентра снижается уровень телевизионного сигнала и возникает необходимость в применении все более направленных антенн.

Для нх построения нужно объединять в систему несколько сравнительно слабо направленных антенн. При этом возникают осложнения в системе питания, а также при креплении и регулировке устройства в целом и т. п. Наиболее простую синфазную решетку можно построить, использовав две зигзагообразные антенны с экраном.

Распределение знергии между ними осуществляется по широко используемой схеме Надененко.

Эта схема обеспечивает равенство токов (по фазе и амплитуде) в точках питания антенн независимо от длины волны, не нарушая тем самым диапазонных свойств антенны. Чтобы выполнить

такую схему питания решетки, состоящей из двух антенн, необходимо сделать тройник. Он объединяет три кабеля (рис.7). Один из них коаксиальный (РК-1 или РК-3) является питающим фидером, два других (РК-50 или РК-150)—распределительные. Они идут от тройника к точкам питания антенн, входящих в решетку.

Рис, 7. Соединяющий тройник.

К распределительным кабелям предъявляют три требования: их электрические длины должны быть строго одинаковы;- волновые сопротивления равны; величина волнового сопротивления должна быть выбрана таким образом, чтобы обеспечить максимальный коэффициент бегущей волны в фидере снижения. В даниомллучае длины распределительных кабелей определяются геометрическими размерами антенной системы, а их волновые сопротивления должны быть порядка 150 ом.

Конструктивно тройник представляет собой металлическую коробку в форме куба. В трех стенках коробки делают отверстия по диаметру изоляции кабелей. Перед сборкой тройника с концов кабелей удаляют наружную полихлорвиниловую оболочку и расплетают оголенную часть экрана. Равные концы кабелей (центральные проводники в изоляции) вставляют в отверстия на стенках коробки. Расплетенные экраны кабелей припаивают к соответствующим стенкам тройника. После этого следует потянуть за кабели и «выбрать люфты» для того, чтобы возможные механические усилия были приложены к экранам кабелей и не могли передаться на центральные проводники.

В центре коробки тройника центральные проводники кабелей следует соединить и спаять между собой. После сборки коробку закрывают металлической крышкой и запаивают. При этом необходимо обратить внимание на герметизацию тройника.

Антенны, образующие решетку, можно располагать относительно друг друга двояко: в плоскостях электрического Е или магнитного Н векторов напряженности поля. Антенная система первого типа схематично показана на рис. 8, второго типа — на рис. 9.

Рисю 8. Антенная система для поля типа Е.

Рис. 9. Антенная система для поля типа Н.

Следует обратить особое внимание на прокладку и подключение распределительных кабелей к антенне. Для соблюдения правильной фазировки антенн экраны обоих распределительных кабелей нужно подключать к правым (или левым) половинам антенного полотна, а их центральные проводники соответственно к левым (или правым). Ошибки в подключении не должно быть, иначе антенная система не будет работать. Длины распределительных кабелей от тройника до точек присоединения к антенне должны быть одинаковы.

Антенные решетки как первого, так и второго типов широкополосны и перекрывают диапазон частот с 1 по 5-й канал включительно.

Для работы в диапазоне всех двенадцати телевизионных каналов необходимы две антенны. Размеры работоспособных антенн минимально возможных габаритов (см. рис. 8 и рис. 9) сведены в табл. 1.

Следует иметь в виду, что если прием ведется не на длинноволновых каналах, размеры антенной системы мбжно уменьшить. Для этого их нужно пересчитать, взяв за исходную величину минимальную частоту fмакс используемого диапазона, например, третьего канала. Для лересчета необходимо взять значение прежнего размера, умножить его на минимальную частоту первого телевизионного канала и разделить на fмин. Однако при этом вместе с размерами антенной системы уменьшится и ее КНД. В нашем примере антенна будет иметь КНД на 3 канале такой же, каким он был до пересчета ее размеров на 1 канале. Антенные решетки типа Е и типа Я неравноценны по своим электрическим и конструктивным параметрам.

Решетка Е имеет лучшее согласование с кабелем, особенно в диапазоне 1-го канала. Благодаря этому ее полотно можно выполнить из проводников меньшего поперечного сечения, без опасения существенно снизить КБВ в области 50 Мгц. Кроме того, антенная решетка Е более компактна.

Сравнение антенных решеток различных типов показывает, что КНД решетки Н (рис. 10, кривая 2) заметно выше, чем решетки Е (кривая 1) соответственно для одних и тех же рабочих частот.

Рис. 10. Сравнительные данные для антенны типа Е (кривая 1) и типа Н (кривая 2).

Требования к, точности направления антенны на телецентр для решетки Е более жесткие, так как ее диаграммы направленности в горизонтальной плоскости в 1,5—2 раза уже, чем решетки Я на соответствующих частотах.

Следует отметить, что раздвигая элементы, образующие решетку, можно увеличить КНД решетки к довести до значений КНД решетки H, сохранив-хорошее согласование с фидером. Однако вместе с этим решетка Е становится конструктивно неудобной, так как ее трудно закрепить на мачте.

Для получения возможно большего КНД антенной решетки типа Е в диапазоне частот 6—12 каналов целесообразно увеличивать размер dc, а также увеличивать размеры излучающего полотна антенны по сравнению с размерами, приведенными в табл. 1. Последнее обстоятельство возможно благодаря тому, что общее перекрытие по частоте в диапазоне 6—12 каналов меньше двух (перекрытие равно 1,31). Это позволяет по максимальной рабочей частоте пересчитать размеры антенны, соответствующие ее максимальному КНД. Рассчитанная таким образом антенная решетка Е имеет следующие размеры: l=522 мм; de=2610 мм; dH=l470 мм; S = =260 мм; dc=I300 мм. При этом КНД антенной системы в диапазоне 6—12 каналов изменяется в пределах от 23 до 30. В этом случае разнос между антеннами dc выбран равным минимальной волне диапазона 12-го канала. Дальнейшее увеличение dc нецелесообразно, так как в высокочастотной части рабочего диапазона в диаграмме направленности антенной системы образуются боковые лепестки, вследствие чего рост ее КНД в этой области незначителен и не оправдывает увеличения габаритов системы.

Чтобы в полной мере использовать диапазонные свойства антенных решеток для приема на нескольких телевизионных каналах, необходимо предусмотреть возможность поворота антенной системы в направлении того или иного работающего телецентра.

Если телецентры работают как в диапазоне 1—5, так и 6—12 каналов, то лучше выполнить комбинированную антенную систему, дважды использовав для этой цели рефлектор. При этом для первой группы телевизионных каналов следует выполнить антенную решетку типа Н, а для второй — типа Е увеличенных размеров. Такая комбинированная антенная система схематично показана на рис. 11.

Рис. 11. Схема комбинированной антенны.

Здесь дано размещение антенн относительно друг друга и конструктивные размеры для малой решетки. Против ее антенного полотна проводники рефлектора должны быть расположены более часто.

Кабели питания малой и большой антенных решеток прокладывают раздельно. Необходимо помнить о том, что центральный проводник в кабелях РК-50 (РК-150) внутри не закреплен и с ним нужно обращаться осторожно. После изготовления решетки следует тщательно проверить цепн питания обеих антенн, входящих в решетку. Если в одном из распределительных кабелей произошел обрыв, то прием возможен, но эффективность антенной системы будет ниже нормального одиночного варианта.

Зигзагообразные антенны, питаемые через 75-омные фидеры, можно использовать, имея телевизоры с 300-омным входом. Для этого на конце фидера необходимо включить U-KO-лено так, как показано на рис. 12.

Рис. 12. Согласующее U-колено для кабеля с волновым сопротивлением 300 ом.

В данном случае трансформирующее свойство U-колена используется в обратном плане. Значения входных сопротивлений антенны, пересчитанные к концу фидера, увеличиваются в четыре раза, и вход телевизора оказывается согласованным с фидером в такой же степени, как и фидер с антенной.

Экраны всех трех концов кабелей колена следует перемкнуть между собой. Длина петли U-колена приведена в табл. 2. Эта таблица составлена в предположении, что для изготовления U-колена применены кабели с полиэтиленовым заполнением.

Источник

• ← Как сделать зигзаговый пробор
• Как сделать зигзагообразные локоны →