Е. Фурсова - Антенны

• Название: Антенны
• Автор: Е. Фурсова
• Жанр: Техническая литература
• Год: 2009
• ISBN: 978-966-03-4709-0

Радио, телевидение, мобильная связь – все это стало возможным благодаря изобретению антенн, которые являются одним из самых важных компонентов всех систем коммуникаций. Сегодня существует множество антенн разнообразных конструкций и назначения, и выбрать нужную, отвечающую современным требованиям непросто. Эту проблему поможет разрешить наша книга. В ней представлен обзор основных видов антенн, их наиболее важные параметры и характеристики. Кроме этого, приведены некоторые схемы и рекомендации для самостоятельного конструирования антенн различных типов. Надеемся, что приведенные в книге советы помогут людям, имеющим даже минимальные знания в радиотехнике, самостоятельно выбрать подходящую антенну, установить ее и добиться устойчивого и качественного приема.

---

Если нет возможности установить наружную антенну, надо проверить работу вашего телевизора на комнатную антенну соседа, а затем принимать решение о ее приобретении.

В тех случаях, когда прием на комнатную антенну неудовлетворителен, необходимо установить наружную ТВ-антенну, а если такой возможности нет (из-за конструкции здания, отсутствия балкона и др.), следует поставить комнатную телевизионную антенну с усилителем. Усилитель конструктивно встраивается в основание антенны. Его целесообразно применять при приеме слабых сигналов и отсутствии помех (работа промышленных установок, электротранспорта и т. д.).

Разновидности комнатных антенн

В продаже имеются комнатные антенны различных видов. При покупке необходимо выбирать из них такие, которые по своим параметрам подходят для приема необходимых телевизионных каналов в данном районе. Принимаемые телевизионные каналы обычно указывают в паспорте на антенну.

В большинстве случаев условное обозначение комнатных антенн начинается с букв АТ – антенна телевизионная. Третья буква в обозначении указывает на способность антенны к перестройке (П – перестраиваемая, Н – неперестраиваемая): первая цифра – тип антенны, вторая – номер разработки (модификации). Например: АТП-6.1 – антенна телевизионная, перестраиваемая, 6-го типа, 1-й модификации.

Для приема метровых волн комнатные антенны изготавливают по принципу полуволновых или укороченных линейных вибраторов. Наиболее распространена телескопическая комнатная антенна метрового диапазона с шарнирным поворотным устройством, приведенная на рис. 3 в штыревом (а) и ленточном (б) исполнении.

Рис. 3

В некоторых комнатных антеннах для уменьшения геометрической длины вибраторов и облегчения их настройки применяют укорачивающие индуктивности.

Владельцам телевизионных приемников хорошо известны поступавшие в широкую продажу промышленные комнатные антенны, называемые в обиходе «Усы» (рис. 3а). Они представляют собой два телескопических плеча разрезного полуволнового вибратора, шарнирно укрепленных в основании. Телескопическая конструкция плеч позволяет экспериментально подбирать длину вибратора под длину волны принимаемого частотного канала по наилучшему качеству картинки на экране телевизора, а шарнирное крепление дает возможность выбирать значение угла между плечами, которые располагаются в виде буквы V. Для согласования вибраторов комнатных антенн с 75-омным кабелем применяют симметрирующий трансформатор. Симметрирующее устройство на ферритовом кольце, размещенное внутри основания антенны, соединяет ее с коаксиальным кабелем, оснащенным на конце стандартным штекером для подключения к антенному гнезду телевизионного приемника. Такие же антенны в настоящее время входят в комплект некоторых телевизоров, конструкция футляра которых предусматривает крепление подобной антенны. Подобные же антенны выпускались с вибратором в виде металлической тонкой и гибкой упругой ленты. Вращением ручки, установленной в основании антенны, можно было изменять длину плеч вибратора, настраивая его на нужный канал.

Однако в настоящее время благодаря повсеместному использованию коллективных антенн применение комнатных антенн в городских условиях для приема телевизионных передач в метровых диапазонах стало достаточно редким. Такие антенны сейчас в основном используются на дачных участках, расположенных недалеко от города. Теперь широко стали использоваться комнатные антенны для приема телевизионных передач дециметрового диапазона. Промышленность выпускает разнообразные конструкции комнатных дециметровых антенн, пользующихся большим спросом, который вызван быстрым ростом числа телевизионных программ, передающихся в дециметровом диапазоне.

В дециметровом диапазоне волн геометрические размеры антенн значительно меньше, чем в метровом, с учетом чего появилась возможность изготавливать и применять малогабаритные направленные эффективные антенны – «волновой канал», логопериодические и другие. На рис. 4 приведен внешний вид комнатных антенн для приема каналов ДМВ-диапазона (а) и для одновременного приема каналов МВ– и ДМВ-диапазонов (б).

Рис. 4

Логопериодические антенны сочетают повышенный коэффициент усиления с широкой полосой пропускания и в дециметроном диапазоне имеют небольшие габариты, вполне приемлемые для использования в комнате обычных размеров. Иногда логопериодическая комнатная антенна снабжается рефлектором, выполненным из мелкоячеистой проволочной сетки. Некоторые изготовители сочетают конструкцию комнатной логопериодической антенны дециметрового диапазона с транзисторным малошумящим усилителем принятого сигнала. В этом случае антенна называется активной. Хотя при наличии телевизионного приемника, обладающего низким уровнем собственных шумов, приведенных на вход, антенный усилитель не дает выигрыша по чувствительности, его использование обеспечивает компенсацию затухания сигнала в кабеле, соединяющем антенну с телевизором. Это дает возможность использовать тонкий кабель, который более приемлем для комнатной антенны, чем обычно используемый более толстый и менее гибкий.

Ниже приведем несколько примеров комнатных антенн промышленного производства.

Комнатная антенна АТН-7.3 «ОРБИТА-II–I» с усилителем. Для повышения усилительных свойств в комнатных антеннах применяют антенный усилитель. К таким антеннам относится антенна телевизионная комнатная широкополосная АТН-7.3 «ОРБИТА-II–I» с усилителем (рис. 5). Ее удобно подключать к телевизорам, имеющим раздельные выходы МВ– и ДМВ-диапазонов.

Рис. 5

Сигналы метрового диапазона волн принимает широкополосный плоский вибратор, а дециметрового – четырехэлементный волновой канал, конструктивно расположенный на стойке над широкополосным плоским вибратором. Усилитель, расположенный внутри корпуса антенны, используется для улучшения приема телевизионных каналов в ДМВ-диапазоне. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 6.

Рис. 6

Коэффициент усиления антенны по отношению к полуволновому вибратору составляет не менее 2 дБ (в МВ-диапазоне 48,5-100 МГц), 0 (в МВ-диапазоне 174–230 МГц), 15 дБ (в ДМВ-диапазоне 470–620 МГц).

Коэффициент бегущей волны, измеренный на конце кабеля снижения, составляет не менее 0,2 в полосе частот 48,5-100 МГц, 0,4 в полосе частот 174–230 МГц, 0,4 в полосе частот 470–620 МГц.

Коэффициент защитного действия составляет не более 0 в полосе частот 48,5-100 МГц, 0 в полосе частот 1,74-230 МГц, 8 дБ в полосе частот 470–620 МГц.

Сигнал, принятый антенной дециметрового диапазона, через емкость С1 поступает на базу транзистора VT1, выполненного по схеме с общим эмиттером. Усиленный сигнал с коллектора VT1 через С4, W2 поступает на вход второго усилительного каскада на транзисторе VT2. Формирование амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) осуществляется элементами C1W1, С4W2 на входе и выходе VT1. Обратная связь по току в усилительных каскадах определяется элементами С5R4С6, С8R8С9. Усиленный сигнал через емкость С10 подается на выходной разъем SX2 и далее по фидеру поступает на блок питания. Через емкость С1 производится разделение телевизионного сигнала и напряжения питания (+12 В). Регулируют напряжение питания подстроечным резистором R1. Полосковые линии W1—W4 выполнены методом печатного монтажа.

Комнатная антенна с регулируемым усилением. К недостаткам комнатных антенн с усилителем следует отнести возможность появления резко выраженных повторных изображений (при неточной ориентировке), а также наложение на основное изображение сигнала другой, более мощной программы. При близком расположении от телецентра большое усиление антенны с усилителем приводит к срыву синхронизации и невозможности просмотра мощных телевизионных каналов. Поэтому при приеме различных ТВ-каналов приходится каждый раз выбирать положение антенны в комнате. Перечисленных недостатков можно избежать, используя комнатную антенну с регулируемым усилением.

Прием телевизионных каналов метрового диапазона волн происходит на одноштыревую либо двухштыревую (в зависимости от исполнения) телескопическую антенну, а дециметрового – на зигзагообразную антенну с параболическим рефлектором. Антенный усилитель и блок питания конструктивно расположены внутри корпуса подставки (рис. 7).

Рис. 7

Регулируемый усилитель функционирует следующим образом (рис. 8). Через устройство сложения сигналов (ФНЧ L1С3L2 и ФВЧ С1С2L3С4) телевизионный сигнал подается на транзистор VT1. С помощью регулятора R18, расположенного на корпусе антенны, изменяется напряжение питания транзистора VT1, что приводит к изменению его коэффициента усиления.

Рис. 8

Формирование АЧХ усилителя определяют элементы С7R4L4С10, C13R10L5 и элементы обратной связи по току RЗС8R6, R9C12R12. Контроль регулировки усиления осуществляется с помощью двух светодиодов – зеленого и красного свечения: при загорании зеленого подается минимальное напряжение, что соответствует минимальному усилению, при загорании красного светодиода – максимальное напряжение (максимум усиления). Недостатком данной антенны является малый размер телескопической антенны (одноштыревое исполнение) и как следствие этого – неудовлетворительный прием на 1-5-метровых каналах. Лучшими параметрами для приема ТВ-каналов метрового диапазона обладают антенны с двухштыревой телескопической конструкцией.