Простые самодельные наружные TV антенны

Полуволновой линейный разрезной вибратор (ПЛРВ) применяется для приема телепередач на небольших расстояниях от ТЦ и ретрансляторов в качестве самостоятельной антенны при отсутствии помех и отраженных сигналов. Применяется он также в качестве активных вибраторов в многоэлементных направленных антеннах. ПЛРВ как самостоятельная антенна принципиально не отличается от комнатной антенны, только его лучи развернуты на 180° и укреплены на стационарной мачте.

На рис. 1 и 2 показан ПЛРВ с 75-омным коаксиальным кабелем. Данная антенна относится к числу слабонаправленных, она имеет диаграмму направленности в плоскости, проходящей через продольную ось вибратора.

 

 

 

 

 

Лучи-вибраторы изготавливают из трубок или стержней (стальных, латунных, дюралюминиевых), а также из металлических полосок и угольников. Вибраторы крепятся на косынке 3 с помощью изоляторов 2. В качестве изоляторов могут быть использованы и фарфоровые ролики, и высокочастотная керамика, и пластмасса, и текстолит, и гетинакс. Внешний диаметр трубок выбирается в пределах от 10 до 20 мм, внутренний диаметр трубок значения не имеет. Вместо трубок можно применить металлические полосы толщиной 5 мм, при этом за диаметр вибратора принимают половину ширины этой полоски, расстояние между внутренними торцами трубок должно быть в пределах 50-80 мм. Эти размеры справедливы для приема любого из первых 12 каналов. Длину вибраторов выбирают из таблицы 1.

 

Каналы	Размеры, мм
	l	l1	l2	l3	d
1	2820	2850	950	60—80	8—20
2	2400	2420	810	60—80	8—20
3	1880	I860	620	60—80	8—20
4	1710	1680	560	60—80	8—20
5	1550	1545	515	60—80	8—20
6	850	860	280	60	10—25
7	800	810	270	60	10—25
8	772	775	255	60	10—25
9	744	745	245	60	12—25
10	716	715	240	60	12—25
11	678	675	225	60	12—25
12	664	657	220	60	12—25

 

Для сведения радиолюбителей необходимо заметить, что на параметры антенны существенное влияние оказывают габаритные размеры трубок и в первую очередь наружный диаметр. Например, величина коэффициента укорочения вибратора зависит от отношения диаметра трубки к средней длине волны телеканала. Полоса пропускания вибратора также зависит от его диаметра. Чем больше диаметр вибратора, тем антенна широкополоснее. Достаточно широкая полоса пропускания на любом канале будет обеспечена, если диаметр трубок равен или больше 8 мм.

Важно знать, что ПЛРВ обеспечивает высокую четкость изображения, так как его входное сопротивление в полосе частот телесигналов изменяется мало. Но эксплуатировать эту антенну надо там, где можно принимать только одну программу телевидения, в тех районах страны, где есть возможность принимать несколько программ, линейным полуволновым вибратором, настроенным на одну из этих программ, пользоваться нежелательно.

ПЛРВ укрепляется на металлической или деревянной мачте при помощи изоляторов. Эту антенну можно использовать для приема передач на телевизоры как с несимметричным 75-омным входом, так и на телевизоры с симметричным 300-омным входом. Подключение антенны к 75-омному несимметричному входу телевизора производится через коаксиальные кабели, которые имеют волновое сопротивление 75 Ом. Использование коаксиальных кабелей с волновым сопротивлением 50 Ом допустимо, но нежелательно.

Обязательное подключение УСС объясняется следующим. При настройке на прием телепередач 1-го канала входное сопротивление антенны равно 73 Ом и хорошо согласуется с кабелем снижения, волновое сопротивление которого составляет также около 75 Ом, но когда на эту антенну принимают сигналы 3-го канала, тогда ее входное сопротивление увеличивается до 600 Ом, согласование с кабелем нарушается и эффективность работы антенны резко снижается.

 

 

На рис. 3. приведена схема подключения ПЛРВ к симметричному 300-омному входу телевизора с помощью симметричного ленточного кабеля марки КАТВ с волновым сопротивлением 300 Ом. Петля из двух равных по длине отрезков кабеля КАТВ составляет симметричный согласующий четвертьволновой трансформатор. Кабели, из которых изготавливается трансформатор, разводятся в середине на размер l₃ и образуют эллипс.

Размеры антенны и симметричного согласующего трансформатора, выполненных по рис. 3, приведены в табл. 2. В этой таблице даны размеры для 12 каналов телевидения, в том числе с 6-го по 12-й, на которых следует избегать использования симметричного кабеля марки КАТВ из-за больших потерь на частотах свыше 100 МГц.

 

Размеры. мм	Каналы
	1	2	3	4	5	6, 7	8, 9	10—12
l	1380	1170	910	825	745	380	350	310
l1	60	60	60	60	70	70	80	80
l2	1200	1000	780	700	650	340	315	285
l3	100	100	100	90	90	90	80	80

 

Петлевой вибратор с УСС, который известен также под названием шлейф-вибратор Пистолькорса, и схема соединения с 75-омным коаксиальным кабелем показан на рисунке 4. Петлевой вибратор является другой разновидностью ПЛРВ. Длина вибратора выбирается из табл. 3 для каждого канала телевидения. В случае приема сигналов на нескольких телеканалах длина вибратора определяется для средней частоты полосы частот, занимаемой этими каналами.

 

 

При изготовлении петлевой антенны необходимо точно соблюдать размеры всех деталей и выполнять данные рекомендации. Расстояние между осями трубок шлейф-вибратора должно быть 60-120 мм, оно зависит от диаметра трубок и длины волны. Чтобы обеспечить пропускание широкой полосы частот, вибраторы надо изготавливать из трубок, диаметр которых не менее 12 мм. Расстояние между торцами трубок вибраторов может быть 50-60 мм для всех 12 каналов (по некоторым источникам, это расстояние 80-100 мм).

 

Размеры, мм	Каналы
	1	2	3	4	5	6, 7	8, 9	10—12
l	2760	2340	1790	1620	1510	780	710	650
l1	1900	1600	1240	1120	1030	560	500	460
S	80	70	70	70	70	60	60	60
l2	80	80	80	70	70	70	70	60

 

Изготавливают антенну из медной или алюминиевой трубки диаметром 10-20 мм или металлической полоски шириной 20-40 мм. Если трубку трудно изогнуть, антенну можно собрать из прямых отрезков трубки, соединив их металлическими перемычками. Середина верхней части изогнутой трубки в точке 0 крепится непосредственно к деревянной или металлической мачте без изоляции. Концы нижних трубок антенны крепятся винтами к изоляционной планке, изготавливаемой из гетинакса (текстолита или стеклотекстолита).

Устанавливать антенну необходимо не ближе 2 м от окружающих предметов. Оси трубок должны быть почти перпендикулярны направлению на ТЦ. Но наилучшее положение антенны на местности определяется опытным путем.

Телевизор, имеющий входное сопротивление 75 Ом, подключается к шлейф-вибратору без дополнительного согласования и симметрирования, если последний выполнен из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, например РК-75. Если же телевизор имеет входное сопротивление 300 Ом, а фидерная линия и шлейф-вибратор выполнены из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, то они подключаются к телевизору по одному из вариантов, рассмотренных выше.

Двойной петлевой вибратор (двойной шлейф-вибратор), рис. 5, устанавливается на мачте высотой 1,5-2 м над крышей дома. Мачта может быть изготовлена из деревянного или металлического стержня любого сечения. Это устройство может использоваться в качестве активного вибратора, а в многоэлементных антеннах становится активным элементом.

 

 

Двойной петлевой вибратор как самостоятельная антенна может быть задействован только там, где нет возможности принимать несколько телепрограмм и расстояние до ТЦ не превышает 25 км. При этом вблизи приемной антенны не должно быть предметов, отражающих телесигнал. Ориентировку вибратора нужно производить так, чтобы направление на принимаемую станцию было перпендикулярно продольной оси вибратора. Наилучшее положение антенны подбирается опытным путем.

Двойной шлейф-вибратор легче укреплять на мачте, чем другие наружные антенны, так как при этом не нужны изоляторы; УСС этой антенны при применении коаксиального кабеля более простое. В то же время изготовление двойного шлейф-вибратора требует большого количества трубок, что увеличивает трудоемкость изготовления.

Эта антенна характеризуется повышенным входным сопротивлением (658 Ом) и такими же электрическими параметрами, как у петлевого вибратора (шлейф-вибратора Пистолькорса).

При изготовлении и установке необходимо иметь в виду, что радиус изгиба трубок на концах двойного шлейф-вибратора значения не имеет. Если изогнуть трубки не предсавляется возможным, то можно замкнуть концы верхних, средних и нижних трубок прямым отрезком трубки или полоской из металла, ширина которой приблизительно равна диаметру трубок Крепление двойного петлевого вибратора к мачте производится в точке нулевого потенциала без изоляторов. Антенна должна быть расположена на мачте горизонтально Вертикальная плоскость двойного шлейф-вибратора может быть наклонена по отношению к стреле под некоторым углом. Важно только следить за тем, чтобы концы трубок антенны, к которым подключается кабель снижения, не были расположены очень близко к мачте, так как это приводит к увеличению емкости между концами трубок. Вопрос о применении двойного петлевого вибратора или других типов следует решать исходя из конструктивных соображений и технологических возможностей домашнего мастера, а также имеющихся материалов.

Изготавливается антенна из латунных или алюминиевых трубок диаметром 12-25 мм. Их можно заменить стальными трубками, очищенными от ржавчины и покрытыми краской. Все трубки вибратора соединяются между собой газовой сваркой. Паять трубки оловянным припоем не рекомендуется.

Двойной петлевой вибратор крепится в точке 0 с помощью металлической скобы, изогнутой по диаметру трубки, непосредственно к штанге антенны без каких-либо изоляторов, независимо от того, сделана она из дерева или из металла. Дополнительно вибратор можно прикрепить к штанге с помощью хомутика за среднюю трубку. В точке 0 можно использовать как резьбовое крепление, так и сварку. Концы согласующего устройства укрепляются на диэлектрической пластине, которая, в свою очередь, крепится к мачте с помощью винтов или шурупов. Фиксируется УСС хомутиками, имеющими прокладки и отверстия для винтов М4. В точках 4 и 6 вибратор прикрепляется к пластине 2 винтами М5.

Нижняя часть УСС крепится к штанге с помощью накладки и винтового соединения (см. рис. 5). Кабель снижения фиксируется на штанге с помощью скоб и винтов.

Концы коаксиальных кабелей разделываются и припаиваются к концам трубки вибратора. Все три оплетки кабелей соединяются между собой и изолируются. Внутренние жилы кабелей рекомендуется припаивать к внутренней поверхности трубки вибратора. Эти жилы можно подсоединить к трубкам вибратора с помощью винтового соединения. Конструктивные размеры двойного петлевого вибратора приведены в табл. 4.

 

Размеры, мм	Каналы
	1	2	3	4	5	6, 7	8, 9	10-12	6—12
l	2740	2300	1740	1580	1450	730	670	605	655
l1	1900	1600	1240	1120	1030	560	500	460	500
l2	80	80	80	70	70	60	60	60	60
l3	60	60	60	60	60	60	60	60	60
S	100	100	90	90	80	70	60	50	50
d	20	20	16	16	15	12	12	10	15

 

Веерные антенны. Чтобы телевизионные антенны стали широкополосными и имели возможность принимать телевизионные сигналы с разных направлений, это относится в первую очередь к центральной части России, где сосредоточено наибольшее количество мощных и средних ТЦ, ретрансляторов и станций регионального назначения, часто применяют так называемые веерные телевизионные антенны, благодаря своей конструкции они принимают сигналы в широком диапазоне частот. При точности изготовления и тщательности настройки дальность приема телесигналов может лежать как в пределах прямой видимости, так и в полутени.

На рисунках 6 и 7 показаны конструкции и размеры наиболее распостранённых веерных телевизионных антенн.

Двенадцатиканальная веерная антенна малой направленности (рис. 6) относится к многопрограммным антеннам, работающим в диапазоне частот от 48,5 до 100 МГц и обеспечивающим прием телепрограмм на 1-5-м каналах. Использование антенны на более высоких частотах не дает положительных результатов. Электрические параметры рассчитаны на среднюю частоту – 72 МГц, при которой входное сопротивление антенны согласовано с сопротивлением нагрузки. На более высоких частотах происходит незначительное рассогласование и изменение направленных свойств этой антенны.

 

 

Диаграмма направленности веерной антенны на частотах 48,5-100 МГц имеет вид правильной восьмерки при растворе трубок вибратора так же, как у линейного вибратора. Для повышения качества изображения на экранах телевизоров и сохранения главного направления приема во всем диапазоне частот обе половины веерного вибратора располагаются под углом 120° и, таким образом, не лежат в одной вертикальной плоскости. Такая веерная антенна обладает малой направленностью действия во всем диапазоне принимаемых частот на первых 12 каналах.

Антенна состоит из четырех металлических трубок, развернутых в двух координатах вертикальной плоскости. Антенну можно изготовить из дюралюминиевых (латунных или стальных) тонкостенных трубок диаметром 12-25 мм или из металлических полосок толщиной 3-4 мм и шириной 25-50 мм как более технологичный вариант, но с большей материалоемкостью.

На рис. 6 показан симметрирующий мостик, который соединяет антенну с 75-омным коаксиальным кабелем через ВЧ-трансформатор, вставка из куска коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 90 Ом. Длина мостика и трансформатора равна ?lдл. на частоте 68 МГц и ?lдл. на частоте 204 МГц. Длина трансформатора (700 мм) взята с учетом укорочения длины волны в кабеле в 1,5 раза. В большинстве веерных антенн длина трансформатора принимается равной длине мостика до короткозамкнутой перемычки.

Изготавливаются вибраторы из тонкостенных трубок такого же диаметра, как и симметрирующий мостик. Все трубки антенны и мостика соединяются в узлах питания антенны с помощью накладок и резьбовых соединений. Основная деталь в узле питания – плата 9, сделанная из толстого листа оргстекла и изогнутая под углом 120°. Эта плата является несущей конструкцией антенны. Края платы 9 укреплены с обеих сторон изогнутыми металлическими полосками 2, которые свинчены между собой винтами и гайками. Трубки вибраторов попарно крепятся к плате 9 с помощью накладок 6, имеющих пазы, расположенные под углом 40°, и крепежного болта 7. Под этот же болт Мб крепится скоба 8, удерживающая трубку короткозамкнутого мостика 5 и лепесток, к которому припаивается центральная жила согласующего трансформатора. Дополнительно все трубки антенны прикреплены к плате 9 с помощью винтов М4, расположенных на расстоянии 60-70 мм от узла питания.

Мачта антенны изготавливается из трубки диаметром 35-40 мм с толщиной стенки 1,5-2 мм. К мачте с помощью скоб и крепежных деталей прикрепляется плата 9 с собранными на ней платой питания и вибраторами, а также дополнительно короткозамкнутый мостик с помощью диэлектрических накладок 10 и винта Мб.

Короткозамкнутая перемычка 11 закрепляется на трубках мостика таким образом, чтобы сохранялась возможность ее перестановки при настройке антенны. Внутри одной из трубок мостика проходит трансформатор 13 и соединенный с ним центральной жилой кабель снижения 12.

Наиболее надежной конструкцией будет та, в которой все трубки антенны в точках нулевого потенциала соединены между собой газовой сваркой, а потом прикреплены к диэлектрической плате 9.

Широкополосная веерная антенна (рис. 7) предназначена для установки в зоне уверенного приема телепрограмм на 1-12-м каналах, где есть возможность принимать сигнал с разных направлений в радиусе действия мощных и средних ТЦ. Широкополосная веерная антенна используется в районах, где нет сильных радиопомех, а телевизионные передающие станции расположены в разных направлениях на расстоянии до 50-80 км от ТЦ. Поворотом антенны на более мощную станцию можно добиться наибольшего уровня сигналя на входе телевизора и минимального уровня помех. Коли при этом на экране телевизора будут наблюдаться значительные повторные контуры, то антенну нужно повернуть в ту или иную сторону до положения, в котором контуры не будут существенно ухудшать качество изображения. В тех случаях, когда ослабить повторные контуры не удается, нужно применить антенну с более острой диаграммой направленности или антенну с повышенной помехозащищенностью.

 

 

Антенна состоит из широкополосного вибратора и УСС, которые изготавливаются из металлических трубок диаметром 10-20 мм или из металлической полосы толщиной 3-5 мм. Ширина полосы берется равной двум диаметрам. На рисунке показан технологически совершенный вариант сварной конструкции, обеспечивающий полную унификацию при массовом производстве и возможность легкой и точной настройки и регулировки. Три трубки, образующие половину веера вибратора, привариваются встык газовой сваркой к одной из трубок короткозамкнутого мостика. Перед сваркой трубки вибратора необходимо разделать так, чтобы было плотное прилегание торца трубки к боковой поверхности, при этом между двумя крайними трубками вибратора должен быть установлен угол в 45°. После сварки и рихтовки трубок просверливаются отверстия для крепления жил коаксиального кабеля и стопорения после сборки.

Вибраторы с мостиком прикрепляются к мачте антенны с помощью резьбовых соединений через диэлектрические планки 4 и скобы 8. Мачту 2 изготавливают либо из тонкостенной трубки диаметром 35-45 мм, либо из деревянного бруска и устанавливают на высоте не менее 7-10 м. К мачте прикрепляются две диэлектрические планки 4 с помощью болтовых соединений. Несущая конструкция антенны должна обеспечивать достаточную жесткость и прочность, чтобы противостоять ветровым нагрузкам.

Перед установкой антенны на место ее необходимо оснастить заземляющим проводом и покрасить. Все места паек также надо закрасить масляной краской и закрыть крышками. Узел питания антенны вместе с выводами коаксиального кабеля необходимо закрыть общей пластмассовой крышкой.

Многие радиолюбители пытаются принимать программы телевидения на самодельные антенны без УСС, и, естественно, не получают контрастного изображения, а на дальних расстояниях работает только один канал.