Антенна с активным рефлектором

Содержание

Бортовой журнал дальнелетчика

FPV треш-антенна 11дб за 1 час

Когда я задумал построить эту антенну, под рукой были: 1) Г.но 2) Свист 3) Один час времени В переводе на понятный язык это звучит иначе: несколько листов тонкой потолочки, пищевая фольга, кусок пластиковой трубки сантиметров 12-ть длиной, обрезок медной трубки длиной 8 см, медная проволока диаметром 2.5мм, ну, и конечно кусочек коаксиального кабеля с уже обжатым SMA разъемом. В хозяйстве фпв-шника обычно все это добро так или иначе валяется.

Теперь о том, для чего мне это потребовалось. Есть у меня LRS от Team Blacksheep, Crossfire называется. Отличная во всех отношениях система на немного нестандартный диапазон 868 мгц. Кстати, те из вас, кто планирует использовать данную антенну для приема видео 1.2 или 2.4 ггц, или подключить ее к аппе на 2.4 ггц вместо бустера (известно, что лучший усилитель – антенна) могут смело продолжать читать дальше, т.к антенна элементарно пересчитывается на эти частоты К слову сказать, дальность аппы с такой антенной вырастет более чем в 2 раза.

Итак, Crossfire. Построена эта LRS на LoRa чипе, который в числе прочего умеет вытаскивать полезный сигнал из-под уровня шумов. Вот я тут слетал на 14км на квадрике, просто в порядке теста. Причем еще и на высоте всего порядка 100 метров. На приеме и передаче были простые диполи.

Обратите внимание на уровень сигнала (правый нижний угол экрана) на максимальном удалении. -118 дбм – и система еще вполне работоспособна! Ну, да не об этом речь. Речь о том, что эта LRS умеет слать на землю телеметрию, в том числе и сквозной канал MavLink (или эмулировать его, если мозги не APM-совместимые), но “передатчик в приемнике” у нее маломощный, всего 30 мВт. На 15-20 км в чистом эфире этой мощности вполне хватит, но после модернизации коптера с помощью одного очень хорошего человека с золотыми руками , запас дальности полета значительно вырастет. До 30км железно, а скорее всего и до 35-40. Ибо 1.5 часа полетного времени, как говорится, решают.

И вот для того, чтобы принимать 30 милливатный сигнал на таком удалении, мне и потребовалась направленная антенна с приличным усилением. Городить патч, а тем более яги, не было ни времени, ни желания. Покупать готовое тоже не хотелось, т.к на этот диапазон оно или редкое, или громоздкое и тяжелое, или имеет негуманный ценник. Перебрал несколько вариантов, остановился на антенне Харченко. В терминах буржуев BiQuad.

Вот здесь: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1328260 в первых нескольких постах есть инструкция от IBCrazy на английском, с картинками. Там же и формулы, как посчитать все необходимые размеры. Кому нужно, прекрасно переводится гуглом. Но там больше о том, как построить приличную антенну. Меня же интересовая трешовая ее модификация в духе незабвенного Shuricus’a, чтобы “из кой-чего и с торчащими проводами”)))

Забегая вперед, покажу, как выглядит результат

Для постройки такой антенны необходимо посчитать всего несколько величин:

Полная длина волны в см = 29800/f в Мгц
Длина секции в см = четверть волны или 7450/f в Мгц
Расстояние между активным элементом и рефлектором в см = 1/8 полной длины волны или 3725/f в Мгц

Для 868 мгц у меня получилось: 34.3 см, 8.6 см и 4.3 см соответственно. Полная длина волны относится к размерам рефлектора (квадрат со сторонами такой длины) и длине проволоки, из которой будем выгибать “бабочку”. Длина секции, соответственно, сторона “бабочки”. Ну, а третий параметр в объяснении особенно не нуждается. Размер рефлектора, конечно, внушает, все-таки 34 см. В принципе, его можно было сделать меньше, вплоть до размера, чуть большего самой “бабочки”, потеряв в усилении всего 2-3 дб. Я не эксперт по антеннам, знатоки пусть поправят. Читал, что это так.

Теперь о процессе изготовления антенны. Листы потолочки я вырезал канцелярским ножом и склеил просто двусторонним скотчем. Получился “бутерброд” толщиной около 2см. Можно меньше, можно больше, кому как фантазия подсказывает. Но если сделать меньше, не будут держаться стойки по углам бабочки и медная трубка, сквозь которую пропущен коаксиал. Далее рефлектор обклеивается несколькими слоями пищевой фольги. От лени я ее тоже на скотч посадил. Поверхность получилась не идеально ровной, но на параметры антенны это сильно не влияет, насколько я знаю.

Дальше берем проволоку, отрезаем кусок длиной ровно в ДВЕ нужных вам длин волны. Отмеряем очень точно, именно в этот момент определяется, попадете вы в нужную частоту и канал или нет! Именно здесь у антенны будет резонанс. Второй настраиваемый параметр – расстояние до рефлектора определяет только импеданс антенны на этой частоте, или, проще говоря, КСВ. Знатоки и эксперты могут сколько угодно витийствовать в соответствующих темах, но настройка по КСВ у Харченко осуществляется именно изменением расстояния “бабочки” до рефлектора Проверено лично.

Размечаем отрезанный кусок проволоки ровно на 8 одинаковых частей – секций, точно соблюдая рассчитанную ранее длину секции. Далее по этим меткам выгибаем “бабочку”. “Бабочка” должна получиться ровной и симметричной. Дальше берем медную трубочку, пропускаем через нее коаксиал и припаиваем центральную жилу и экран к центру “бабочки”, как на фото. Один угол “центра” к экрану, второй к центральной жиле. Контакта между ними быть не должно! Экран коаксиального кабеля в свою очередь припаиваем еще и к трубочке. Длину трубочки нужно выбрать такой, чтобы хватило на расстояние между бабочкой и рефлектором, плюс толщина “бутерброда” из потолочки плюс запас в 1 см, т.е итого 4.3+2+1 = примерно 7.3 см. Длину пластиковых трубочек, которые подпирают концы “бабочки”, выбираем по тому же принципу.

Проделываем отверстие по центру рефлектора и под краями “бабочки”, где должны стоять подпорки. Если возьмете потолочку, то лучше не сверлить, а продырявить просто отверткой или шилом и немного разболтать, т.к потолочка крошится. Ну, и наконец вставляем пластиковые подпорки и медную трубку с припаянной “бабочкой” в отведенные им места Убеждаемся, что “бабочка” расположена точно параллельно поверхности рефлектора, и что все ее части находятся на одинаковом от него расстоянии, у меня это 4.3 см.

Теперь берем приборы и приступаем к настройке. Если есть лампочкотестер – пойдет, если есть настоящий анализатор антенн – еще лучше. Но Харченко тем и хороша, что очень толерантна к качеству и точности изготовления. Достаточно примерно (плюс минус 1-2 мм) соблюсти указанные размеры, и антенна автоматически окажется настроенной на нужную частоту. Именно это я и сделал. И только потом проверил результат на анализаторе. Получилось вот что:

Первая картинка – КСВ. Вторая – диаграмма Смита. С ее помощью проще всего понять, где сопротивление антенны становится чисто активным, т.е где у нее резонанс. Как видим, получилось не ровно 868 мгц и не точно 50 ом, а 866 мгц при КСВ 1.1, и 47.38 Ом на частоте 871.6 (здесь у нее резонанс). И это очень и очень неплохо, учитывая, что делалось все из говна и свиста и к тому же на коленке))

Теперь несколько слов о важном. О поляризации и усилении. Поляризация этой антенны линейная. Если “бабочка” расположена горизонтально, то она вертикальная (что и требуется в большинстве случаев). Если расположить ее вертикально, то поляризация будет наоборот, горизонтальной. Усиление же, расчетное, должно быть около 10-11дб при ширине ДН в горизонтальной плоскости градусов так в 60 (что не требует суперточного наведения на цель). Что там получилось на практике, покажет только реальный полет. Не думаю, что сильно хуже теоретического.

Настроив антенну (или просто установив “бабочку” на нужном расстоянии от рефлектора), фиксируем трубочки кому как подсказывает фантазия. Я – страшно ленивый тип, поэтому просто залил все термоклеем Тем же способом фиксируем концы бабочки на подпорках.

Далее мне оставалось только изготовить удобное крепление этой конструкции на ретрансляторе РУ, для чего потребовались два мебельных уголка и два нейлоновых болта соотв. длины с гайками. Со стороны рабочей поверхности рефлектора под головки болтов рекомендую подложить шайбочки хотя бы 2 на 2 см из пластика или картона, чтобы при затяжке гаек не продавить фольгу и потолочку.

Читайте также:  Быстродействующий измеритель температуры

Вот и все. На изготовление антенны и креплений ушло меньше времени, чем на написание этого поста Повторяйте, чморите меня отписывайтесь в комментах. У меня все работает идеально. Сильно далеко пока не летал, но 3 км при мощности передатчика кроссфайра в 10 мвт она дает железно.

P.S: Да-да, коаксиал так гнуть нельзя! Пайка – дерьмо! И тем не менее, антенна работает и работает весьма прилично Задача в том и состояла, чтобы сделать “хорошо” кривыми руками.

P.P.S для обладателей Кроссфайра: такая антенна пригодится еще и при поиске упавшего аппарата, т.к диверсити приемник работает еще и как маячок, передавая последние координаты. И дальность приема увеличит, и направление на маяк поможет точнее определить.

upd. 08.08.2016. Кстати, небольшое добавление по КУ данной треш-антенны. На днях имел возможность сравнить. Дальность 1.5 км, мощность передатчика кроссфайра 500 мвт (пытался выловить некие косяки, поэтому так много). Один полет был с диполем на передатчике LRS, второй с моей треш-харченко. Так вот, разница в уровне принимаемого сигнала оказалась как раз 11 дбм. Вот ровно, тютелька в тютельку Так что все параметры соответствуют заявленным.

Обновлено 08.08.2016 в 21:51 [ARG:5 UNDEFINED]

Антенны с настраиваемым рефлектором

2.2 Антенны с настраиваемым рефлектором

Настраиваемый рефлектор (РН) выполняется в виде полотна из вибраторов аналогично полотну антенны и возбуждается благодаря пространственной электромагнитной связи между полотнами. В отличие от антенны, к точкам а1, а2 рефлектора присоединяется не генератор, а отрезок длинной линии (настроечное сопротивление), длина которого регулируется короткозамыкателем. Рефлектор устанавливается на расстоянии dр= (0,22÷0,25) от антенны. Его полотно обычно с помощью рей крепится к тем же мачтам, что и полотно антенны. Присоединив генератор к настроенному рефлектору и превратив полотно антенны в рефлектор, можно реверсировать антенну — изменить направление излучения или приема на обратное.

Антенна с настроенным рефлектором имеет более легкое конструктивное выполнение и большую чем у антенны с апериодическим рефлектором «электрическую прозрачность». Однако такая антенна требует перестройки рефлектора при смене рабочей волны, что крайне усложняет эксплуатацию антенны и значительно обесценивает возможности ее использования в широком диапазоне волн.

2.3 Антенны с апериодическим рефлектором

Апериодический рефлектор (РА) представляет собой плоский экран, выполненный из горизонтальных проводов, параллельных осям вибраторов, и устанавливаемый сзади антенны на расстоянии dp= (0,25÷0,3). Размеры экрана несколько превосходят размеры полотна антенны. Апериодический рефлектор позволяет по сравнению с настроенным рефлектором значительно уменьшить уровень излучения в обратном направлении, что весьма важно для уменьшения взаимных помех радиостанций. Для этого расстояние между проводами экрана должно быть примерно (0,035÷0,07). Важнейшим достоинством антенны с апериодическим рефлектором являются отсутствие элементов настройки последнего и возможность одновременной работы на одной антенне в двух противоположных направлениях.

Недостатками многовибраторной антенны с апериодическим рефлектором являются сложное конструктивное выполнение и почти полное отсутствие «электрической прозрачности» (возможность прохождения электромагнитных волн, излучаемых другими антеннами), что может вызывать трудности при размещений нескольких антенн на ограниченной площади.

2.4 Описание конструкции

Синфазная горизонтальная антенна (рис.3) относится к группе настроенных остронаправленных антенн. Обозначается антенна СГ, что означает: синфазная горизонтальная антенна, имеющая п этажей, в каждом из которых находится р полуволновых вибраторов. При наличии рефлектора обозначение дополняется буквами РА(рефлектор апериодический) или РН(рефлектор настраиваемый).

Рис. 3. Синфазная горизонтальная антенна. а) – схема питания, б) – распределение напряжения в фидере одной секции вибратора.

Конструкция многовибраторной антенной решётки должна удовлетворять следующим требованиям.

-необходимо обеспечить надежное крепление всей системы вибраторов;

-вибраторы по возможности должны занимать в пространстве горизонтальное положение (не провисать), а их взаимное расположение должно строго фиксироваться (расстояние между этажами b= и между центрами вибраторов по горизонтали ).

-вибраторы должны быть тщательно изолированы друг от друга и от земли.

-необходимо обеспечить возбуждение всех вибраторов в фазе и с равной амплитудой тока.

-механическое крепление вибраторов должно быть увязано с системой питания антенны (рис.3, а).

Фидер от генератора в точках 5-6 разветвляется на две линии, каждая из которых в точках 1-2, 3-4 подключается к двухпроводным линиям 9, непосредственно подводящим питание к вибраторам. Так как каждый вибратор имеет электрическую длину в полволны, то в точках подключения линии к вибраторам находятся пучность напряжения и узел тока, а следовательно, в данном случае входное сопротивление вибратора велико и больше волнового сопротивления линии. В результате в линии 9 наряду с бегущими волнами возникают стоячие. Как видно (рис. 3, б), одноименные вибраторы соседних этажей подключаются к противоположным проводам линии питания. Поскольку расстояние между этажами , стоячие волны в линии питания обеспечивают синфазное возбуждение вибраторов. Для облегчения согласования антенной системы длина участков фидера от сечений 1-2, 3-4 до сечения 5-6 (рис. 3, а) должна быть одинаковой и кратной . Основой для крепления антенны являются свободно стоящие металлические башни или деревянные мачты с оттяжками (рис. 4). Вибраторы каждого этажа механически соединяются между собой изоляторами 10, 11, причем изоляторы 10 имеют специальную (крестообразную) форму, позволяющую фиксировать взаимное расположение проводов линии 9 и получить перекрещивание в схеме питания для синфазного возбуждения вибраторов. Крайние вибраторы каждого этажа соединяются, со стальными тросами 12, которые через блоки 14 создают натяжение соответствующего ряда вибраторов.

В многовибраторных антеннах этого обычно недостаточно для того, чтобы исключить провисание горизонтальных проводов. В таких случаях конструкцию дополняют верхним стальным тросом 15, называемым леером, к которому через вертикальные тросы 13 подвешиваются линии питания 9, Снизу эти линии прикрепляются к тросам 16, которые, так же как тросы 12, натягиваются через блоки.

Для компенсации емкости изоляторов между вибраторами последние дополнительно укорачивают. Обычно длина вибратора меньше половины длины волны на 3—8%. Вибраторы и линии питания должны быть тщательно изолированы от тросов. Кроме того, тросы необходимо разбить на небольшие участки с целью исключения паразитного резонанса. Для этого предназначены изоляторы 17,

Таким образом, многовибраторная антенна конструктивно представляет собой жесткую систему, которую в соответствии с ее внешним видом называют полотном или решеткой вибраторов.

Рефлектор антенны является полной аналогией собственно антенны. Полотно рефлектора (не показанное на рис. 4) расположено параллельно полотну антенны на расстоянии (0,25λ) от него. Рефлектор так же может быть активным. Питание антенны с активным рефлектором показано на рис. 5. Для создания сдвига фаз в 90 0 между токами антенны и рефлектора, в цепь антенны включается линия длиной равная λ/4. для поглощения отраженных от антенны волн на расстоянии λ/4 от точек включения фидера ставятся баластны сопротивления R.

Рис. 4. Крепление полотна вибраторов синфазной горизонтальной антенны.

Рис. 5. Схема питания антенны с активным рефлектором.

Правильный расчет и сборка антенны Харченко для эфирного цифрового ТВ

Обязательным условием приема эфирного цифрового телевидения является антенна ДМВ-диапазона. Ее можно приобрести в магазине электронной техники или собрать своими руками. Существует более 10 эффективных схем самодельных конструкций, все они способны улавливать до 30 эфирных каналов. В этой статье мы расскажем о том, как изготовить одну из самых мощных самоделок — антенну Харченко для цифрового ТВ.

Что такое антенна Харченко и чем она хороша

В 1961 году в третьем выпуске журнала «Радио» была опубликована статья инженера К. Харченко «Зигзагообразная антенна», которая помогла улучшить качество картинки людям, проживающим за зоной уверенного приема. В сфере радиолюбителей она получила названия «ромбовидная», «восьмерка», «биквадрат» или просто «антенна Харченко».

У биквадратной конструкции есть ряд особенностей, которые позволяют ей оставаться популярной на протяжении более полувека:

  • обеспечивает высокий коэффициент усиления ;
  • подходит для приема телевидения и мобильного интернета — нужно только правильно подобрать размеры сторон;
  • широкополосная — способна улавливать одновременно цифровые и аналоговые каналы;
  • простая и недорогая в исполнении — позволяет любому собрать и использовать ее для приема слабого сигнала.

Делаем биквадратную антенну в домашних условиях

Самодельная антенна собирается за 30-40 минут. К тому же элементы конструкции изготавливаются из самых обычных материалов, которые с большой долей вероятности уже есть у вас дома или в гараже.

Необходимые материалы и инструменты

  • медный провод сечением 1,5–5 миллиметров, длиной около метра;
  • обычный антенный провод (коаксиальный), 3–5 метров;
  • паяльник, соответственно, припой и канифоль;
  • штекер для телевизора;
  • напильник или наждачная бумага для зачистки провода;
  • рулетка или линейка;
  • маркер либо фломастер.

Дополнительные материалы, которые могут понадобиться:

  • основа для антенны (например, деревянная рейка);
  • клей;
  • изоляционная лента.

Ручной расчет

Размеры антенны Харченко напрямую зависят от диапазона принимаемых частот.

Расчет под эфирное телевидение заключается в определении длины волны и переносе значений на собираемое устройство. Цифровые телеканалы транслируются в стандарте DVB-T2 на радиочастотах, которые варьируются от 400 до 800 МГц и отличаются в зависимости от региона.

Точный диапазон для вещающих мультиплексов вы узнаете из инструкции по определению частот цифрового ТВ.

Читайте также:  Сетевой фильтр с развязкой от фазного провода

В Москве вещание 1 мультиплекса идет частоте 546 МГц (ТВК 30), 2-ого — на 498 МГц (ТВК 24 ). Я хочу принимать оба пакета, поэтому беру среднее значение:

(546 + 498)/2 = 522 МГц .

  1. Вычисляем длину волны по формуле:
    λ = с/F , где:
    λ — длина волны;
    с — скорость света (3×10 8 м/с);
    F — частота.
  2. Подставляем значения:
    λ = 300/522 ≈ 0,5747 м = 57,47 см.

Можно использовать полученную величину, но для практического применения она может оказаться слишком большой. Мы имеем право взять ровно половину или четверть длины волны:

λ/2 = 0,5747/2 ≈ 0,287 м = 28,7 см.

λ/4 = 0,4918/4 ≈ 0,143 м = 14,3 см.

Зная длину волны, производится расчет размеров рамки. На примере значения 575 мм получаем следующее:

  • длина внешней стороны ромба: 575/4 = 143,75 мм;
  • общая длина проволоки – 1150 мм.

Калькулятор антенны Харченко

Можно поступить проще: рассчитать все параметры с помощью онлайн-калькулятора. Алгоритм его работы аналогичен представленному выше, действие всех формул автоматизировано. На выходе получится готовый чертеж с размерами «двойного квадрата».

Сборка

  1. Возьмите проволоку. Для антенны подойдет только медь (алюминий или другой металл надежно спаять не получится, а от качества соединения контактов будет зависеть чистота принимаемого сигнала).
  2. С помощью линейки и маркера отметьте 8 одинаковых отрезков, длину которых (L1) вы рассчитали на калькуляторе.
  3. На чистом листе бумаги нарисуйте шаблон будущей рамки телеантенны, соблюдая вычисленные размеры.
  4. Согните проволоку по отметкам, ориентируясь на шаблон. Должна получится ровная восьмерка с углами 90°.
  5. Используя напильник или наждачную бумагу, зачистите края проволоки и место сгиба граней, а затем зафиксируйте свободные концы тонкой медной проволокой.
  6. Спаяйте концы между собой.
  7. Возьмите антенный провод, оголите его примерно на 2 см для и припаяйте к рамке антенны: центральная жила на один сгиб, экран — на второй. На другой конец кабеля установите RF-штекер.
  8. Заизолируйте все места пайки. Можно использовать силиконовый герметик или простую изоленту.

Настройка

После сборки включите телевизор и выполните поиск цифровых каналов. Если у вас приставка — запустите автопоиск на ней. Дальше анализируйте:

  • Прием сигнала хорошего качества.
    Можно закрепить полученную рамку на любую поверхность при помощи клея или жидких гвоздей. Кабель тоже нужно зафиксировать, чтобы не нарушать слабое место пайки.
  • Качество принимаемого сигнала недостаточно хорошее.
    Попробуйте переместить антенну: меняйте вертикальные и горизонтальные углы наклона. Если это не помогает, то нужно усилить принимаемый сигнал, используя рефлектор.

Изготовление рефлектора

Рефлектор представляет собой экран, расположенный за основной рамкой антенны. Для изготовления подойдет металлическая пластина или стеклотекстолит, используемый для печатных плат. Можно взять решетку, состоящую из металлических прутьев. Или можно сделать экран самостоятельно из плотной фольги, наклеенной на твердую основу нужного размера.

В данном примере экран сделан из стенки корпуса домашнего ПК.

К расположению рефлектора предъявляются следующие требования:

  • расстояние между ним и приемником — ровно 1/7 часть длины принимаемой волны (на калькуляторе это значение D). Изготовьте диэлектрические проставки, с помощью которых соберите единую конструкцию;
  • площадь активной (токопроводящей) поверхности рефлектора на 20 % больше площади телеантенны;
  • приемник должен «лежать» внутри плоскости рефлектора.

В этом примере проставки сделаны из старых маркеров, которые стягиваются пластиковыми жгутами.

Рекомендуем полную пошаговую видеоинструкцию по изготовлению биквадрата с экраном:

Для модемов 3G и 4G

Использование биквадратной антенны не ограничивается только приемом цифрового телевидения. Когда скорость работы мобильного интернета неудовлетворительна, антенна Харченко тоже может помочь.

Сначала, как и в случае с цифровым телевидением, необходимо выяснить частоту передачи 3G- или 4G-сигнала (LTE). У каждого оператора сотовой связи она своя, но находится в диапазоне 1.9–2.1 ГГц. Расчетное значение длины волны составляет от 14 до 16 сантиметров.

Исходя из этого получаем следующие размеры антенны:

  • для 1,9 Gz = 3,5 сантиметра;
  • для 2,1 Gz = 4 сантиметра.

Собирается конструкция так же, как и для цифрового ТВ.

Не помешает для данной антенны и рефлектор. Расстояние между ним и приемником следует обеспечить равным 2,3 сантиметра. К готовой антенне припаивается кабель сопротивлением 50–65 Ом, а на другой конец — штекер Jack 3,5 мм, который вставляется в антенный вход модема.

Антенна с активным рефлектором

Канд. техн. наук А. СНЕСАРЕВ (UW3BJ)

Для проведения дальних любительских связей на коротких волнах широко используются направленные антенны различных типов. Сравнительно давно вошли в практику антенны типа “волновой канал”, наиболее простые из которых содержат два элемента – активный полуволновой вибратор и пассивный рефлектор. Однако двухэлементные антенны с пассивным рефлектором не дают удовлетворительной направленности излучения.

Если на частотах телевизионных каналов еще можно мириться с использованием многоэлементных антенн, то для KB диапазонов (даже 28 Мгц) они вместе с вращающим устройством представляют чрезмерно громоздкие сооружения. В связи с этим все более широкое применение находят двухэлементные антенны с активным рефлектором. Дело в том, что антенны с питанием рефлектора имеют ряд преимуществ перед антеннами с пассивными элементами.

Коротко эти преимущества сводятся к следующему. Коэффициент усиления двухэлементной антенны с обоими активными элементами эквивалентен усилению полноразмерной трехэлементной антенны с пассивными директором и рефлектором. При одинаковых значениях коэффициента усиления двухэлементная система легче, проще в конструктивном отношении и обладает меньшими моментом инерции и парусностью. Антенны с активным питанием позволяют получить большее подавление излучения назад, что в условиях любительской связи важнее, чем получение максимально возможных для данной системы значений коэффициентов усиления. Вместе с тем следует отметить, что антенны с активным питанием сложнее в настройке и более критичны к изменению параметров.

Принцип работы двухэлементной антенны с питанием рефлектора заключается в создании двух противофазных полей равных амплитуд в направлении, обратном главному максимуму излучения системы. Применение активного рефлектора позволяет добиться равенства токов в обоих элементах антенны и разности фаз, необходимой для максимального ослабления излучения назад. Расчеты, проведенные по общеизвестным формулам теории антенн [1], показывают, что коэффициент усиления у такой антенны на 3,4 дб выше, чем у антенны с пассивным рефлектором, а максимальное подавление излучения назад (с учетом потерь в соединительной линии) составляет 40- 50 дб, в то время как в пассивных системах оно не превышает 25 дб. Ширина диаграммы в горизонтальной плоскости по уровню 0,707Е составляет 58°, а ширина луча в вертикальной плоскости при высоте подвеса l/2 и угле излучения 30° составляет 32°.

Описываемая двухэлементная антенна с активным рефлектором является модификацией антенны HB9CV [2, 3], схема которой приведена на рис. 1. При оптимальном расстоянии между элементами, равном l/8, противофазные поля могут быть получены при запитывании элементов антенны с фазовым сдвигом 225°. Фазовый сдвиг 225° в питании рефлектора равен сумме фазовых сдвигов, возникающих за счет противофазной системы питания элементов (180°) и задержки в линии питания (45°).

Следует отметить, что в схеме антенны [2] приведены ошибочные данные, не обеспечивающие требуемый сдвиг фаз при питании коаксиальным кабелем.

Принципиальным недостатком этой антенны является трудность получения необходимого фазового сдвига, что обусловлено выбранной схемой питания. Любой фидерной линии присущ коэффициент укорочения, связанный с ее конструкцией и примененными материалами Для используемых в антенной технике фидерных линий коэффициент укорочения обычно составляет 1,05-1,66. Следовательно, для схемы рис. 1 при питании в точках XX вместо требуемого сдвига фаз (за счет линии), равного 45°, будет получена величина, зависящая от типа примененной линии.

Схема антенны, свободной от этого недостатка и позволяющей получить практически любой сдвиг фазы между двумя активными элементами, показана на рис. 2.

Точку подключения питающего фидера при известном коэффициенте укорочения линии легко определить по формулам:

где d – расстояние между элементами;

da – длина линии от точки включения до антенны;

dp – длина линии от точки включения до рефлектора;

Dlk – конструктивнее удлинение линии (10-20 см) и

где l – рабочая длина волны;

y – требуемый сдвиг фазы;

e – коэффициент укорочения.

Для питания антенны удобно пользоваться коаксиальным кабелем типа РК-75-7-11 (для которого e=1,52) и коаксиальным тройником типа ВР-193-Ф, делящим мощность поровну, между вибраторами. При использовании тройника для лучшего согласования необходимо в качестве соединительных линий использовать коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 150 ом (типа РК-150-4-11 или ему подобный).

При расчете длин элементов антенной системы (которые составляют 0,5l для рефлектора и 0,46l для собственно антенны) необходимо учитывать их коэффициент укорочения, зависящий от диаметра. Рассчитанные значения для антенны диаметром 22 мм и согласующей линии диаметром 20 мм даны в табл. 1. Здесь же указаны размеры согласующих элементов.

Что такое активная антенна и пассивная антенна ?

Благодаря динамичному развитию телевещания в современном мире, наверное, нет такого человека, который бы не сталкивался с антеннами. Для того чтобы смотреть свои любимые телепрограммы в наилучшем качестве пользователю необходимо подключить антенну к своему принимающему оборудованию. И тут встает вопрос: какую антенну выбрать, активную или пассивную? В данной статье мы максимально подробно рассмотрим особенности каждой антенны, а также сферу их применения. Но прежде всего, необходимо дать развернутое определение самому термину «антенна» и кратко описать историю создания.

Читайте также:  Генератор безинтервального пакета аон

Антенна – специальное устройство, основной задачей которого является прием или излучение радиоволн. Она преобразует колебания электрического тока в радиоволну или наоборот. Как видно из определения, антенны могут работать на прием, на передачу или на прием-передачу. Самая простая схема работы антенны выглядит следующим образом: телевизионное или радиоустройство продуцирует сигнал, который усиливается и переводится на передающую антенну. Антенна, в сою очередь, распространяет данный сигнал в виде радиоволн. В процессе распространения волны достигают приемных антенн, которые фиксируют их и передают на обработку с последующим выводом на конченые устройства в формате исходного сигнала. Каждый этап работы антенны может сопровождать определенными помехами, возникающими из-за других источников излучения или же особенностей рельефа местности.

Создателем антенн был прославленный немецкий физик Генрих Герц. Именно он в 1888 году изготовил первое подобное устройство для того чтобы подтвердить наличие электромагнитных волн. Конечно, с того времени антенны существенно изменились как внешне, так и функционально. Сегодня мы коснемся только классификации по уровню активности антенны, хотя различных типов и видов антенн довольно большое количество.

Пассивная антенна

Пассивная антенна принимает все сигналы только за счет особенностей своей формы. В ней нет никаких дополнительных усилительных устройств и прочего электрооборудования. Исходя из этого, можно заключить, что сила приема напрямую зависит от площади устройства. Пассивная антенна обладает следующими преимуществами:

  • не создает помех, поскольку в ней нет никаких приборов, способных продуцировать электромагнитное поле;
  • дешевизна;
  • простота в установке и последующем использовании, единственное, что необходимо – сделать корректную ориентацию на местности;
  • не нуждается в специальном источнике питания;
  • минимальная вероятность выхода из строя (по-большому счету ломаться там и нечему);
  • при желании ПА можно собрать самостоятельно, так как конструкция предельно простая и включает в себя только несколько элементов (каркас и провод).

Если вы уже воодушевились и принялись мастерить пассивную антенну, не спешите. Пассивная антенна также обладает и рядом минусов:

  • зависимость уровня и качества принимаемого сигнала от местоположения;
  • подверженность различного рода помехам (климатические условия, рельеф местности, находящиеся рядом объекты, электромагнитное излучение и прочее);
  • необходимость создания большого полотна для хорошего приема.

Пассивная антенна: выводы

Следует помнить, что пассивная антенна может быть установлена как дома (внутри помещения), так и на улице. Естественно, при выборе антенны сразу стоит учитывать место монтажа.

Подводя итоги, можно сказать, что пассивная антенна оправдывает свою установку в зоне с хорошим сигналом, где не требуется дополнительное усиление. Наиболее часто пассивная антенна используется в городских квартирах.

Активная антенна

В конструкции активной антенны в обязательном порядке присутствует дополнительное устройство, которое усиливает принимаемый сигнал и подает его на приемник. Это могут быть различного рода декодеры, подавители, усилители и тд. Данное устройство может быть уже интегрировано в антенну или же крепиться на ее поверхности. Для его работы необходимо стандартное питание 220В, получаемое либо от розетки, либо от аккумуляторной батареи.

Активная антенна может похвастаться следующими плюсами:

  • широкий выбор разнообразных форм и размеров;
  • монтаж практически на любой территории, так как особенности местности (и погоды) не оказывают существенного влияния на работу активной антенны;
  • усиление сигнала любой мощности и компенсация возникающих помех и шумов;
  • способность ловить широкий спектр сигналов;
  • регулирование настроек приема.

Казалось бы, активная антенна – это оптимальный вариант принимающего устройства. Не спорим, она действительно намного опередила свою «пассивную» сестру. Но вслед за неоспоримыми преимуществами идет и несколько минусов:

  • дороговизна; в этом случае не стоит гнаться за дешевыми вариантами, иначе вы рискуете получить модель с некачественным усилителем, что делает покупку абсолютно бесполезной;
  • сложность исполнения (починить самому вряд ли получится);
  • необходимость источника постоянного питания;
  • активная антенна может сама создавать себе помехи (справедливости ради стоит отметить, что и давит она их тоже сама);
  • для качественной установки нужно привлекать квалифицированного специалиста, который, к сожалению, работает не бесплатно;
  • вероятность поломки более высокая, чем у пассивной антенны.

Активная антенна: выводы

Активная антенна – верное решение для территорий со слабым сигналом, например для сельской или лесной местности.

Главным различием активной и пассивной антенн является наличие или отсутствие специального усилительного прибора. Из этого вытекают и все остальные отличительные особенности. Выбор той или иной антенны обусловлен конкретными условиями, в которых она будет работать.

В интернет-магазине «Маринэк» представлены пассивные и активные антенны следующих брендов: Thuraya, Iridium, Inmarsat, Beam. Наши специалисты не только помогут выбрать подходящую антенну, но и обеспечат качественную настройку и монтаж.

Цены на сайте могут быть изменены без предварительного уведомления в связи c колебанием курса валют.
Уточняйте актуальные цены перед оформлением заказа.

Антенна для цифрового ТВ: активная или пассивная?

Два типа ТВ-антенн: активный и пассивный. Как они работают, и какая лучше для цифрового телевидения? Достоинства и недостатки каждого вида антенн читайте в этой статье.

Нет, мы не будем писать о том, как навести антенну для стратегической бомбардировки, как вы могли подумать по картинке. 🙂 А поговорим мы вот о чем: выбирая антенну для просмотра цифрового телевидения, можно столкнуться с тем, что они делятся на два типа — «активные» и «пассивные». В чем разница между этими двумя видами? Разберемся вместе.

Как работает антенный приемник?

Эфирное телевидение — неважно, аналоговое или цифровое — потому и зовется эфирным, что передается по воздуху в виде радиоволн на разных частотах. Антенна — это приемник, который необходим, чтобы их улавливать.

Когда телевизионный сигнал касается металлических частей устройства, он образует электромагнитное поле. В металле под его воздействием образуется ток, который поступает в телевизор по кабелю и преобразуется в картинку и звук.

Как видите, механика очень проста. Единственное — приемник приходится размещать таким образом, чтобы ток образовывался в нем наиболее эффективно («наводить»). Поэтому нам и приходится вешать антенну на балконе, или переставлять комнатные «рожки» в разные места, чтобы добиться хорошей картинки.

Что такое пассивная антенна?

Пассивный антенный приемник — это обычная металлическая конструкция, к которой подключен кабель, идущий от телевизора. В ней нет никаких дополнительных конструкционных элементов — только металлический каркас.

Часто у него довольно сложная геометрия из множества «рогов» и «усиков» — для того, чтобы металл в электромагнитном поле лучше улавливал волны. Пассивные модели зачастую бывают очень громоздкими.

Чем дальше находится пассивная антенна от телевышки, тем больше должен быть ее размер, сложнее геометрия и расположение (высотный монтаж), и она должна быть повернута особым образом. Только так прием будет стабильным.

Достоинства и недостатки пассивного типа:

Преимущества

простота и долговечность
отсутствие риска короткого замыкания (при правильной эксплуатации)
дешевизна

Недостатки

сложность правильного размещения и позиционирования относительно телевышки
необходимость монтажа на высоте – крыше, балконе, шесте
влияние погодных условий и других факторов (наличия поблизости высоковольтных линий, деревьев) на качество приема

Что такое активная антенна?

Механика работы активного приемника такая же, как и у пассивного — у него тоже есть «рожки» различной геометрии, которые ловят волны и преобразуют их в ток. Однако, перед попаданием в телевизор ток обрабатывается встроенным периферийным устройством.

Таких устройств может быть масса: шумоподавители, усилители и так далее. Чаще всего активная антенна снабжена усилителем. Благодаря этому ее почти всегда можно устанавливать внутри помещения — кроме совсем уж удаленных от телецентра мест. Главное, чтоб она хотя бы немного ловила волны, а остальное сделает усилитель.

Из-за наличия дополнительной периферии активному уловителю сигнала требуется отдельное питание. Он должна быть включена в розетку, либо питаться от телевизора, если «ящик» поддерживает такую возможность.

Достоинства и недостатки активного типа:

Преимущества

простота установки — как снаружи, так и внутри помещения
качество приема не зависит от погодных условий и наличия преград
компактные размеры
устойчивость к появлению помех

Недостатки

более высокая цена
спорная долговечность – в силу наличия микроэлектроники, которая может со временем деградировать
необходимость в электропитании

Что выбрать для цифрового ТВ?

Цифровое телевидение предъявляет более серьезные требования к качеству приема сигнала. Как следствие, антенное оборудование требуется направлять в сторону вещающей «башни», а если приёмник находится далеко от передатчика — каким-то образом усиливать сигнал. Поэтому активный уловитель сигнала для цифрового ТВ всегда предпочтительнее пассивного.

Пассивный вариант для цифрового ТВ можно приобрести, если у вас старый телевизор, к которому нужно подключать приставку DVB-T2. В этом случае усилитель будет находиться в приставке, а антенна — просто выполнять роль уловителя. Почитайте наши материалы о выборе приставки для цифрового ТВ и антенны для цифрового ТВ, чтобы разобраться в нюансах и присмотреть подходящие варианты.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector