ДМВ-диапазон и антенны дециметрового сигнала

 Известная в СССР
антенна «волновой канал» может иметь и другие названия:

директорная,  Яги

и

Уда – Яги

.

Последние таинственные сочетания слов — это фамилии двух
японских изобретателей, которые в 2019 году создали эту антенну.

 Как правило, это
основной тип антенн, которые в настоящее время используются для приёма
телевизионных программ на расстоянии до 70 километров от передатчика, как в
метровом, так и дециметровом диапазоне волн. Будущее за вещанием именно в
дециметровом диапазоне, где помимо основных программ вот уже несколько лет идут
передачи в цифровом формате и в этом же режиме уже передаются все программы,
которые занимают  пока ещё  метровый диапазон (50 -220 МГц). 

Трёх диапазонная антенна
 «волновой канал».

 Наступило
время малогабаритных антенн диапазона 480 – 800 МГц, ибо, чем выше частота, тем
меньше длина волны и, следовательно, меньше размеры самой конструкции, и нет
никакого смысла держать на шесте громоздкие и дорогие антенны.

 На сегодня не все
покупные антенны внешне похожие на «волновой канал» обеспечивают уверенный
приём в дециметровом диапазоне. Чтобы разобраться в происходящем я решил
сделать самодельную антенну из металлопласта, а для удобства собрать её
трансформируемой, чтобы на практике убедиться, как её элементы влияют на
параметры приёма.

 Для этого вытаскиваю
на белый свет из прошлого века пожелтевший листок из старинного советского
справочника радиолюбителя, и начинаю делать самодельную антенну, которую ещё
мастерили наши отцы и деды.

Справочник радиолюбителя
 конструктора. 2019 г.

 Как образец я сделал
комнатную или чердачную антенну, и, забегая вперёд скажу, что количество
элементов с запасом хватило, чтобы без усилителя принять мультиплексные пакеты
на уровне мансардного окна деревянного дома, на расстоянии 90 километров от
Останкино в низине.

 В качестве элементов
антенны я использовал металлопласт с диаметром 16 мм, материал, продающийся на
строительных рынках. Это высококачественная алюминиевая трубка со всех сторон
обтянутая пластиком.

                                                   Элементы антенны.

а). Антенна «волновой канал».  б). Диаграмма направленности антенны.

1.

      

Активный петлевой вибратор, его периметр равен
длине волны, а входное сопротивление 292 Ом.  Максимальная ширина рабочей полосы частот
составляет +/- 20 процентов (для средней частоты 600 МГц рабочая полоса частот
будет в пределах 480 – 720 МГц).

2.

      

Рефлектор. У современных антенн их бывает
несколько.

3.

      

Директоры. Их количество в основном у самых
широко распространённых антенн доходит до 12 штук. Считается, что чем их
больше, тем выше коэффициент усиления антенны и уже диапазон
.  У девятидиректорной дециметровой антенны из
справочника, коэффициент усиления составляет от 11,5 до 8,5 дБ, и его величина
падает с ростом частоты. А чтобы добиться прироста коэффициента усиления на 2
дБ, стрелу антенны с наращенными директорами придётся увеличить в два раза.
Правда, таких длинных антенн я ещё не встречал.

                                      Конструктивные части антенны.

Стрела из деревянной
рейки.
Рефлектор и 2 директора.

4.

      

Стрела – часть конструкции, которая служит для
крепления элементов антенны. Вдоль стрелы находятся точки нулевого потенциала,
поэтому используемый материал не влияет на параметры антенны и может быть выполнен
из металла или диэлектрика, например, из дерева или пластика
. Если антенна
будет эксплуатироваться вне помещения на мачте, то стрела обязательно должна
быть металлической, и точка крепления середины вибратора к стреле должна иметь
отличный электрический контакт для дальнейшего заземления антенны
.

Директорная антенна.

5.

      

Скобы крепления элементов антенны.

6.

      

Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75
Ом, например

RG

-59 или
РК 75 — 3,7 – 35 М. На частотах дециметрового диапазона важно качество кабеля снижения,
так как чем длиннее кабель, тем сильнее потери в нём.

7.      
Симметрирующе-согласующее устройство,
выполненное в виде U –
колена из того же коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.  Длина этого кабеля в виде буквы U равна от 0,33 до 0,5 длины
волны. Согласно старым справочным данным данное согласующее устройство обеспечивает
согласование не более +/- 20 процентов от центральной частоты, что составит
диапазон 480 — 720 МГц, а учитывая и диапазон согласования петли, общая
максимальная полоса рабочих частот антенны составит 480 – 650 МГц.

U-колено — симметрирующе-согласующее
устройство, длина которого теоретически равна половине длины волны. Учитывая
материал изоляции  кабеля, используют
коэффициент  укорочения, который для
коаксиального кабеля из вспененного полиэтилена составляет около Ку = 1.51
(указывается в характеристиках на данный кабель)
. Поэтому реальная длина U-колена  будет меньше в 1.51 раз, что составит 0,33
длины волны
. В процессе регулировки, уменьшая длину кабеля, добиваются
оптимального согласования по минимальному КСВ в полосе частот
. Первоначальная
длина согласующего устройства 250 мм.

8.     

Изолирующая коробка.

                                                 Изготовление
антенны.

 Исходные размеры даны на рисунке. Как видно
они не сильно критичны.  Выбирая частоту,
я учёл из практического опыта изготовления простых антенн из металлопласта его
характеристики, способные уводить настройку частоты вниз примерно на 50 МГц и
выбрал для удобства округлённую расчётную частоту 600 МГц, чтобы настроить
антенну на диапазон московских мультиплексных пакетов 498 – 578 МГц.

Конструкция антенны. Длина рамки 55 см.  Первоначально легче сделать
окружность, затем согнуть её в петлю
. Получился эллипс, нечто среднее между
петлёй и окружностью, что говорит о неизвестном волновом сопротивлении, которое
в пределах 75 – 292 Ом.

                                                           Испытание антенны.

 

 Осенняя изморось и туман – вот то радостное
настроение, самое подходящее время для испытания самодельных антенн. Дополняют
тяжёлые условия испытаний  – мокрая крыша
из мягкой кровли, не сброшенная холодами листва деревьев и низкая болотистая
местность, окружённая лесами Владимирской области в 90 километров от Останкино.
В полдничное время, под звук дождя, удобно устроившись в мансарде, я словно
мальчишка, устанавливающий корабельные мачты на каравеллу собирал антенну. Вот
уже перещелкиваю аналоговые телевизионные каналы дециметрового диапазона,
неплохо для самоделки (от «Перца», 487 МГц до «Пятницы», 607 МГц просто
отлично)
. Именно на эти частоты я планировал сделать антенну.

 Настраиваясь на один из каналов, трансформирую
антенну, оставляя её без крайнего элемента-директора. Качество изображения не
меняется
.

 Вытаскиваю второй элемент-директор, и замечаю
появления зашумлённости, что указывает на уменьшение усиления антенны.

 Удаляю рефлектор, оставляя одну петлю – совсем
плохо.

 Возвращаю элемент-директор на место. Такая же
картина качества изображения, что и с рефлектором.

                                                                 Выводы.

 Антенна имеет ограниченный диапазон усиления.
Трехэлементная антенна вполне достаточна для моих условий приёма.

 Теперь подключаю цифровую
приставку к вновь восстановленной антенне. Как и ожидал, с запасом по усилению,
проходят 3-и мультиплексных пакета
. Опять вытаскиваю по очереди элементы
директоры и слежу за уровнем сигнала в процентах.

 Крайний ни на что не влияет.

                   Вытаскиваю второй элемент, и уровень сигнала
возрос на процент!?….

 А в это время «директорная» покупная антенна
«Локус — Про», что в гостевом домике брала только один из трёх мультиплексных пакета.
Звоню соседу, который в 2-х километрах от меня, у него крутая покупная антенна с тремя директориями, а он говорит, что
сейчас цифровое вещание не работает….

                                                                    Выводы.

 Для приёма эфирного цифрового телевидения нет
необходимости использовать сложные громоздкие антенны. Сама антенна не требует
слишком большой высоты установки
. Не редко сбои при приёме эфирного цифрового
телевидения бывают из-за некачественного антенного усилителя
. Надежнее будет
использовать несколько малогабаритных антенн без усилителя для каждого
телевизора, если таковые имеются.

  Если
сравнивать мои самодельные антенны «волновой канал» с 4-х петлевой антенной
«Олимп 2014», то кольца пока в лидерах, так как перекрывают весь дециметровый
диапазон и неплохо зарекомендовали себя при работе в плохих погодных условиях
на предельных расстояниях приёма.

 Так почему же в плохую,
дождливую погоду остронаправленные антенны, с большим коэффициентом усиления, с
отличной помехозащищённостью повели себя неадекватно?

 Понять это явление можно, если представить
приёмную антенну как передающую. Тогда антенна — это фонарь с узким
сфокусированным лучом, а чем больше директоров в антенне, тем более острая её
диаграмма и лучше фокусировка луча, а этот сфокусированный  луч 
просто упёрся в мокрые верхушки деревьев или в дождевую тучу и
растворился там. При более широкой диаграммы направленности, то есть при
меньшем усилении антенны, когда элементы–директора отсутствуют, фокус луча
более расплывчатый, зато охватывает большую зону приёма, и широкий луч просто
обходит тучу по кругу, или проходит между мокрыми верхушками деревьев и тучей.

 — Москвичам всегда везёт, у них все цифровые
каналы рядом! Им антенна «волновой канал» подойдёт и в упрощённом виде. Да им
любая антенна подойдёт! А как быть нам? У нас разнос между мультиплексными
пакетами более 200 МГц! Складывать антенны этажерками, где каждый этаж работает
на свой диапазон! Именно эти комментарии я уже предвидел и даже начал
складывать антенны этажеркой. Но что из этого получилось, вы узнаете позже.
Впрочем, уже неплохо получается.

На самом деле всё очень просто, это не для тех у кого очень слабый сигнал, но для тех, у кого уже есть телевизор со встроенным тюнером и им просто хочется использовать все имеющиеся возможности. Также, зачем покупать дорогую дециметровую антенну или тратить время на сборку большой и более сложной, если эта маленькая ДМВ антенна своими руками может идеально вам подойти?

ДЦМ антенна для цифрового телевидения потребует лишь:

  • Импедансный адаптер балун
  • 1м длинной жесткой медной проволоки
  • Обувная коробка
  • Алюминиевая фольга
  • Плоскогубцы и нож

После того, как вы соберёте антенну, вы подключите её к тюнеру через коаксиальный кабель RG-6 с F-коннекторами, поэтому вам нужно будет купить их в местном магазине.

Шаг 1: Активные элементы

Я называю эту самодельную дециметровую антенну сложенным диполем / бабочкой, потому что она выглядит как бабочка, но функционирует больше как сложенный диполь.

Проделайте 4 отверстия на сторонах обувной коробки (короткие стороны, рядом с дном). Они должны образовать прямоугольник со сторонами 12х30см. Затем используйте их. Чтобы сформировать из провода бабочку, концы должны быть недалеко от центра.

Затем оголите проводник, срезав небольшой участок пластикового покрытия (которое вы можете сохранить, чтобы покрыть соединения, когда вставите балун).

Вставка балуна может быть достаточно сложной, но я справился с ней довольно легко, как только понял, что могу использовать плоскогубцы, чтобы свернуть кончики коннекторов, используйте небольшой шип, чтобы расширить пластиковое покрытие и вставить в него коннекторы балуна. Если хотите, то позже вы всегда сможете припаять их.

Шаг 2: Профит!

Я лишь хочу добавить, что я внёс в конструкцию отражатель, потому что высота коробки оказалась правильным расстоянием (1/4 длины волны), а вам в принципе не нужно проходить этот шаг. Эффективный рефлектор должен быть значительно больше по размеру, чем диполь, но это ведь так просто, обернуть крышку коробки алюминиевой фольгой, и я просто не смог устоять.

Вы можете сделать отверстие в стенке коробки, чтобы продеть внутрь коаксиальный кабель (удостоверьтесь, что для сигнала UHF вы используете RG6).

Шаг 3: Дисклеймер

Если вы хотите собрать настоящую бабочку, то вам нужно пройти через еще один дополнительный шаг. Разрежьте кабели посередине и соедините их концы, чтобы получить треугольник (самая близкая форма к конусу для эфирной ТВ антенны).

Я проделал этот шаг на другой сырой версии данной сборки, чтобы сравнить результаты. В плане разницы в качестве я не заметил каких-либо особенных изменений. На картинках вы увидите, как должна выглядеть комнатная антенна ДМВ диапазона.