Логопедическая антенна своими руками

Отличительная особенность ЛПА это очень широкий рабочий диапазон частот: отношение максимальной длины волны принимаемого сигнала к минимальной выходит более десяти. Во всем интервале обеспечивается отличное согласование ЛПА с фидером, а коэффициент усиления при этом практически не изменяется.

Внешний вид антенны показан на рисунке выше. Полотно логопериодической антенны образовано собирательной линией в виде двух металлических труб, расположенных одна над другой, к которым крепятся плечи вибраторов так, что левое плечо первого вибратора соединено с верхней трубой собирательной линии, а правое плечо того же вибратора закреплено к нижней трубке. У второго вибратора, все наоборот, левое плечо соединяется с нижней трубой, а правое — с верхней. Схематически эта конструкция показана на рисунке ниже, где сплошными линиями показаны плечи вибраторов, соединенные с верхней трубой, а штриховой линией — с нижней.

Рабочая полоса частот логопериодической антенны со стороны максимальных длин волн зависит от размеров самого длинного вибратора, а со стороны минимальных длин волн — от размеров самого короткого. При этом, вибраторы вписаны в равнобедренный треугольник с углом при вершине (альфа) и основанием, равным самому длинному вибратору. ЛПА ориентируется в пространстве так, чтобы вершина равнобедренного треугольника была направлена в сторону передатчика. Для логарифмической структуры полотна ЛПА должно строго соблюдаться равное соотношение между длинами соседних вибраторов и расстояниями от них до вершины. Это соотношение называется периодом структуры t:

Т.е, размеры вибраторов и их расстояния от вершины равнобедренного треугольника снижается в соответствии с законом убывающей геометрической прогрессии со знаменателем, равным t. Характеристики антенны задаются периодом структуры и углом при вершине треугольника. Чем более маленький угол (и чем больше структурный период t (который всегда будет ниже единицы), тем выше коэффициент усиления антенны и ниже уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности. Но при этом существенно возрастает количество вибраторов структуры и длина ЛПА, и следовательно масса и габариты. Поэтому при выборе угла и периода требуется выбирать компромиссный вариант. В основном угол альфа выбирается в интервале от 30 до 60°, а период структуры от 0,7 до 0,9.

Подключение фидера к антенне осуществляется без специального согласующего устройства. 75 Омный Кабель помещается внутрь нижней трубы со стороны заднего конца А и выходит уже с конца Б.Оплетка фидера припаивается к нижней трубке, а центральная жила — к концу верхней. В зависимости от длины волны сигнала в структуре ЛПА возбуждается, как минимум, несколько вибраторов, размеры которых ближе всего к половине длины волны сигнала. Поэтому конструкция по принципу действия напоминает несколько соединенных антенн типа "Волновой канал", каждая из которых имеет вибратор, директор и рефлектор. На каждой длине волны принимаемого сигнала возбуждается только одна тройка вибраторов, а остальные настолько расстроены, что не оказывают существенного воздействия на работу ЛПА. Из-за этого, коэффициент усиления ЛПА оказывается ниже, коэффициент усиления конструкции типа "Волновой канал" с тем же самым количеством компонентов, но зато полоса пропускания будет намного шире.

Как видим для достижения широкодиапазонности применяется принцип взаимной расстройки компонентов ЛПА — аналогично тому как в широкополосных ВЧ усилителях расширение полосы пропускания осуществляется взаимной расстройкой колебательного контура. Для данной конструкции ЛПА является постоянным произведение коэффициента усиления на полосу пропускания. Чем больше полоса пропускания, тем ниже коэффициент усиления при данных габаритах конструкции.

Рассмотрим конструкцию самодельной ЛПА, имеющей 10 вибраторов и рассчитанной на работу в диапазоне метровых каналов аналогового телевидения, размеры конструкции сведены в таблицу:

Номер вибратора 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
В, мм 3000 2520 2117 1778 1494 1255 1055 886 745 626
а, мм 579 487 409 343 289 242 204 170 144

В таблице указана длина каждого вибратора – В, а расстояния от данного вибратора до следующего — а. Собирательная линия образована двумя трубками диаметром 30 мм. Расстоянии между осевыми линиями трубок 45 мм. Конструкция имеет 10 вибраторов (20 плеч), которые изготовлены из трубок диаметром 8-15 мм. Расчет ЛПА выполнен при угле альфа равным 45° и периода структуры t=0,84. Расчетный коэффициент усиления около 6 дБ, при этом он почти постоянен по всему диапазону.

Длина труб собирательной линии – 2900 мм. Они выступают за точки монтажа самых коротких полувибраторов где-то на 30 мм. Для обеспечения максимальной параллельности трубок собирательной линии и их стяжки применяются три пары брусков из оргстекла шириной 50 мм, высотой 120 мм и толщиной 25 мм, в которых сделаны специальные полуцилиндрические проточки глубиной 14 мм на расстоянии, соответствующем расстоянию между трубками. Каждая пара брусков стянута Средняя пара этих брусков монтируется в центре тяжести антенны и крепится к мачте.

Еще одна, простая логопериодическая антенна своими руками показана на рисунке ниже. Несущей конструкцией является треугольник, изготовленный из деревянных брусков с поперечным сечением 15×15 мм. Бруски сцеплены между собой. С другой стороны в бруски 1 и 2 вбиваются гвоздики на расстояниях от точки А, в соответствии с рисунком.

Полотно антенны состоит из двух кусков медного провода 6 диаметром 1,0-1,5 мм. Один кусок провода проложен прямо вдоль бруска 4 до точки А, а второй огибая гвоздики, приобретает зигзагообразную форму, и припаивается к прямому проводу в точке А и на всех пересечениях с ним. К вершине равнобедренного треугольника двумя гвоздиками или шурупами крепится диск 5, диаметром 50 мм, вырезанный из жести. В центре диска имеется отверстие. Полотно ЛПА расположено на верхней поверхности треугольника, должно быть направлено вершиной треугольника на передатчик.

Читайте также:  Самодельный пресс для макулатуры

В вершине треугольника 75 омная оплетка кабеля припаивается к точке А, а центральная жила вставляется в центральное отверстие диска и припаивается к нему.

Логопериодическая антенна – широкополосная направленная антенна, работающая в десятикратном и более широком диапазоне волн. По коэффициенту усилении антенна эквивалентна трех-четырехэлементной антенне «волновой канал». Может быть использована для приема сигналов многопрограммных телецентров при любых сочетаниях каналов метровых и дециметровых волн (каналы 1—41).

Один из простых вариантов антенны показан на рис.1. Антенна состоит из ряда параллельных вибраторов, подключенных к двухпроводной линии с последовательной переполюсовкой точек питания вибраторов. Длины вибраторов и расстояния между ними убывают в геометрической прогрессии в направлении к точкам подключения фидера. Позади самого длинного вибратора устанавливают короткозамыкающую перемычку, улучшающую согласование антенны с фидером и обеспечивающую симметрирование.

Кабель пропускают внутри одной из трубок двухпроводной линии и припаивают со стороны самого короткого вибратора, как показано на рис.1.

Характеристики антенны зависят от знаменателя геометрической прогрессии т, характеризующего скорость убывания длин вибраторов и расстояний между ними, и угла ф при вершине треугольника, в который вписаны вибраторы. Чем ближе т к единице и чем меньше ф, тем больше коэффициент усиления антенны, однако при этом возрастают ее габариты и масса. На практике принимают обычно т =0,8—0,9 и ф=30—40°, что позволяет получить достаточно высокий коэффициент усиления при относительно небольших габаритах и массе.

При выбранных т и ф размеры антенны можно определить графически исходя из Lmax и Lmin — максимальной и минимальной длин волн рабочей полосы частот. Сначала следует определить длину l1 первого (наибольшего) вибратора, которая должна составлять 0,55 Lmax, после чего начертить равнобедренный треугольник с основанием, равным длине первого вибратора в уменьшенном масштабе (например, 1 : 20 или 1 : 50), и выбранным углом ф при вершине. В дальнейшем все построения и расчеты следует выполнять с учетом этого же масштаба. Второй вибратор располагают на расстоянии d1 = (0,15—0,18) Lmax. Длина его l2 равна длине отрезка прямой, проведенной параллельно основанию на расстоянии ri,.

Третий вибратор располагают на расстоянии d2=d1т от второго, а длина его l3 равна длине отрезка прямой, проведенной на этом расстоянии от второго вибратора. Аналогично определяется длина четвертого вибратора, расположенного на расстоянии d3=d2т от третьего, и т. д. Последним является вибратор, длина которого будет меньше 0,45 Lmin.

На рис.2,а показаны размеры антенны на каналы 1—12, на рис.2,б — на каналы 1—5, на рис.2,в — на каналы 6—12. Пользуясь описанной методикой, можно рассчитать антенну на каналы 1—41, а также для другой требуемой полосы частот.

Коэффициент усиления антенны 6—7 дБ, уровень побочных лепестков—от —12 до —14 дБ, КБВ — более 0,5. Диаметр трубок двухпроводной линии 22 мм, расстояние между центрами 32 мм, диаметр вибраторов 12— 14 мм. Кабель снижения — с волновым сопротивлением 75 Ом.

Дополнение от Николая Большакова

Лично мною было собрано несколько подобных антенн для дециметрового диапазона телевидения. В качестве материала были ипользованы отрезки медной проволоки диаметром 0,8 – 1,5 мм и две пластинки из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Вибраторы из проволоки припаиваются к пластинам. Конструкция получается очень простой и легко повторяемой. Размеры антенны для диапазона 400-850 МГц приведены на рисунке ниже. На пластинки размером 25х220 мм припаиваете вибраторы из проволоки (обе части совершенно одинаковые), нижняя половинка поворачивается на 180 градусов относительно оси. Обе пластины соединяете через втулки (5-10 мм) винтами через отверстия на концах пластин. Винты должны быть изолированы от фольги. Кабель расположен между пластинами.

Размеры антенны для диапазона 850-950 МГЦ (радиотелефоны)

Номер
элемента
Общая длина
вибраторов, мм
Расстояние от
предыдущего
элемента, мм
Расстояние от
конца бума, мм
5 176 44
4 141 51 95
3 113 40 135
2 90 32 168
1 72 26 194

Теоретически параметры:
Коэффициент усиления – 8,3 Дб,
Волновое сопротивление – 60 Ом.

Несмотря на то что кабельное и спутниковое телевидение развивается стремительными темпами, приём эфирного вещания по-прежнему остаётся актуальным. Для их функционирования вовсе не обязательно покупать специализированное изделие, качественную логопериодическую антенну ДМВ можно собрать своими руками. Сам процесс изготовления должен проходить в соответствии с элементарными требованиями и правилами, которые призваны уберечь мастера от серьёзных ошибок.

Краткая характеристика

Каждый мастер знает, что практически весь объем телевизионного вещания происходит в диапазоне ДМВ. Такая тенденция обусловлена экономической стороной, так как существенно упрощается антенно-фидерное хозяйство транслирующих станций, а также снижается потребность в регулярном высококвалифицированном обслуживании. Помимо этого, многофункциональные телепередатчики покрывают своим мощным сигналом практически все населённые пункты, а хорошо развитая сеть обеспечивает подачу программы в самые отдалённые уголки страны.

Читайте также:  Как измерять конденсаторы мультиметром

Инновационные системы повлияли на то, что метод транслирования радиоволн в крупных городах существенно изменился. На качественную антенну ДМВ дециметрового диапазона распространённые помехи влияют достаточно слабо, но вот многоэтажки из железобетона выступают в качестве специфических зеркал, которые в несколько раз преображают сигнал и даже вызывает его преждевременное затухание. Несмотря на возможные сложности, в эфире присутствует множество разнообразных телевизионных программ, что не может не радовать конечного пользователя.

Отдельно стоит отметить тот факт, что специалисты разработали универсальное цифровое вещание. Сигнал DVB — T2 относится к особой категории. К помехам цифровое телевещание практически не чувствительно, но вот при фазовых искажениях или рассогласовании с кабелем, итоговая картинка может рассыпаться в маленькие квадратики даже при чистом сигнале.

Сложности выбора

Многие думают, что правильно выбрать антенну дециметрового диапазона достаточно просто, но на практике все обстоит иначе. Основные сложности связаны с тем, что тестировать такое изделие лучше всего в тех условиях, в которых оно будет эксплуатироваться. Это связано с тем, что для каждой местности характерно индивидуальное прохождение радиосигнала.

Специалисты утверждают, что в лабораторных условиях ТВ-антенны показывают одни результаты, а вот в быту — совсем другие. Среди опытных мастеров существует определённая схема, благодаря которой можно с точностью определить качество работы как метровых, так и дециметровых изделий.

Конечно, ни один продавец не согласится дать несколько моделей антенн для испытания их работоспособности в домашних условиях. В таком случае на помощь приходят те характеристики, которые указываются производителем в сопроводительной документации. Что касается дециметровой антенны — она предназначена для диаграммной направленности. В качестве основных параметров выступают вспомогательные (боковые) лепестки, а также их ширина. Параметры диаграммы определяются как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости на уровне 0.7 от максимального показателя.

Потребитель может протестировать различные конструкции приёмных устройств, но для этого им нужно создать равные условия:

  • Тот кабель, который соединяет телевизор и антенну, должен отличаться одинаковым уровнем сопротивления и длиной. Желательно использовать один провод, менять можно только приёмники.
  • Мастер должен выдерживать направление на основной источник транслируемого сигнала с высокой точностью. Для этого можно нанести метку на трубу крепления.
  • Большую роль играет место монтажа антенны. Для этих целей может быть задействован балкон, крыша или же крыша. Главное, чтобы высота и место установки были идентичными для всех изделий.
  • Все измерения должны фиксироваться при одинаковых погодных условиях.

В зависимости от ширины основного лепестка, антенна ДВМ может быть направленной или же ненаправленной. Определяется этот параметр отношением выделяемой мощности, при условии согласования нагрузки в момент приёма сигнала с главного источника. Форма диаграммы во многом зависит от конструкции антенны и количества директоров.

Основные параметры

Как уличная, так и комнатная антенна ДМВ должна соответствовать ряду характеристик. Только высококачественное изделие сможет обеспечить конечного потребителя чётким ТВ-сигналом.

К тому же современные требования к телевизионным антеннам существенно изменились:

  • Специалисты утверждают, что в большинстве случаев наиболее подходящим считается именно диапазонный тип изделия, все необходимые настройки должны сохраняться исключительно в автоматическом режиме. Всё должно зависеть исключительно от территории расположения, а не от инженерных ухищрений.
  • Коэффициенты направленного и защитного действия не должны иметь определяющих значений. Такое правило возникло на фоне того, что в современном эфире присутствует много лишнего, из-за чего по боковому лепестку используемой диаграммы может пройти какая-либо помеха. Бороться с такими проблемами можно только с помощью электроники.
  • Амплитудно-частотная характеристика должна быть более ровной и стабильной. Это правило основано на том, что резкие скачки и провалы непременно приведут к фазовым искажениям.
  • Особую роль играет коэффициент усиления антенны. Опытные мастера хорошо знают, что изделие, которое может охватить весь эфир, даёт отличный запас мощности принятого ранее сигнала. Помимо этого, оборудование сможет устранить все сигналы и шумы.
  • Приобретённая ТВ-антенна должна совмещаться с кабелем во всех его рабочих диапазонах без использования дополнительных агрегатов для симметрирования и согласования.

Все эти пункты актуальны как для аналогового, так и для цифрового телевидения.

Функциональные возможности

Стандартная современная дециметровая антенна представлена в виде специфического набора высококачественных элементов: активной и пассивной установки, а также нескольких директоров, установленных на одну стрелу. Активный элемент (вибратор) всегда отличается своей длиной, находится эта деталь в электромагнитном поле определённого радиосигнала, благодаря чему активно резонирует на частоте принимаемого сигнала. В этом устройстве содержится специфическая электродвижущая сила (ЭДС).

Что касается пассивных элементов, на них воздействует электромагнитное поле, которое приводит к образованию (ЭДС). Благодаря этому они самостоятельно излучают вторичные электромагнитные поля. Именно они наводят на активный элемент дополнительную электродвижущую силу. Все размеры пассивных деталей и их расстояние до вибратора должны быть подобраны таким образом, чтобы наводимая ими ЭДС была в одной фазе с первичным электромагнитным фоном.

Чтобы рефлектор правильно функционировал, его длина должна быть больше вибратора на 15%. Такая антенна будет отличаться односторонней направленной диаграммой в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Благодаря этому мастеру удастся снизить уровень приёма отражённых сигналов и полей, которые всегда проходят с толстой стороны антенны. Если устройство используется для работы на дальних расстояниях или в сложных условиях, где присутствует множество специфических помех, тогда нужно задействовать трехэлементную антенну. В состав такого изделия должен входить рефлектор, активный вибратор и минимум два директора.

Читайте также:  Кованые ворота своими руками фото чертежи

Варианты самодельных антенн

Несмотря на то что современный рынок предлагает всем потребителям огромный ассортимент различных изделий для приёма ТВ-сигнала, многие мастера предпочитают изготавливать их своими руками. Такая тенденция возникла на фоне того, что готовые самодельные антенны обладают всеми необходимыми эксплуатационными и техническими характеристиками. Помимо этого, мастер существенно экономит свои финансовые сбережения.

Оригинальное изделие из медной проволоки. В арсенале опытных мастеров присутствует качественный и в то же время очень простой вариант ТВ-антенны, для изготовления которого необходимо подготовить всего лишь кусок проволоки и паяльник. Речь идёт о рамочном петлевом изделии узкого диапазона. У такой антенны есть весомое преимущество — она выступает в качестве мощного селективного фильтра, который снижает помехи. Благодаря этому устройство может получать качественный сигнал.

Чтобы не допустить распространённых ошибок, нужно правильно определить длину петли. Сделать это можно благодаря цифровым данным, которые для каждого региона индивидуальны. К примеру: в Питере трансляция происходит на частоте 666 и 586 МГц. Но, в независимости от региона проживания, расчётная формула всегда одна и та же: lr = 300/f. Длина рабочей петли в метрах обозначается как lr, а вот средний частотный диапазон — это f. Установить последнее значение для Санкт-Петербурга можно следующим образом (666+586)/2=626.

Когда все данные в наличии, можно смело определять оптимальную длину: lr 300/626 = 0.48, а это значит, что мастеру понадобится 48 сантиметров проволоки. Чтобы готовое изделие получилось более качественным и долговечным для его изготовления можно взять мощный кабель RG -6, где в оплётке присутствует специальная фольга.

Изготовление такой антенны должно соответствовать следующей схеме:

  • Изначально, мастер должен отрезать кусок проволоки или же кабеля RG -6, длина которого должна полностью соответствовать полученным данным lr.
  • Аккуратно сворачивается рабочая петля подходящего диаметра, а уже после этого к ней припаивается кабель, который идёт к ресиверу. Если же мастер решил использовать более прочный RG -6, то перед его использованием с обоих концов нужно снять изоляцию (примерно на 2 сантиметра). Стоит отметить, что центральную жилу нет необходимости очищать, так как она не используется в припаивании.
  • Готовый приёмник устанавливается на специальную подставку.
  • На сам кабель, который ведёт к ресиверу, накручивается специальный штекер (F -разъем).

Важным фактом считается то, что, несмотря на всю простоту конструкции, именно эта разновидность антенны является одной из самых эффективных для приёма цифрового сигнала. Но, при условии, что все расчёты были произведены максимально правильно.

Компактная модель

Несмотря на необычную конструкцию этой антенны, она вполне работоспособна, так как представлена в виде самой обычной диполи. Огромное преимущество в том, что размеры стандартной пивной банки идеально подходят для плеч активного вибратора дециметрового диапазона. Когда готовое изделие устанавливается в помещении, то мастеру вовсе не нужно согласовывать конструкцию с кабелем (если его длина не превышает двух метров).

Опытные мастера отмечают, что плечи столь экзотического диполя всегда нужно закреплять на держателе, который может быть изготовлен из любого изоляционного материала. В этом случае домашние мастера часто используют различные подручные вещи (к примеру: перекладину от швабры, пластиковую вешалку для одежды, деревянный брусок). Расстояние между плечами должно составлять от 1 до 9 см (подбирается исключительно эмпирическим путём). К основным преимуществам конструкции можно отнести скорость её изготовления — максимум 25 минут, а также отличное качество трансляций.

Универсальный ромбообразный приёмник сигнала

Это одна из самых простых, но в то же время долговечных и надёжных антенн, которая была очень востребована в эпоху создания эфирного телевещания. Само устройство представлено в виде упрощённой модели классического зигзага.

Специалистами было установлено, что для увеличения чувствительности, агрегат необходимо доукомплектовывать ёмкостными вставками, а также мощным рефлектором. Если же уровень приёма находится на высоком уровне, то оснащать изделие дополнительными элементами вовсе не нужно.

В качестве основного материала можно смело использовать латунные, алюминиевые или же медные трубки/полосы шириной 15 миллиметров. Если мастер будет устанавливать готовую конструкцию на улице, то от алюминиевых изделий лучше отказаться, так как они больше всего подвержены негативному воздействию коррозии. Специальные ёмкостные вставки изготавливаются из прочной жести, обычной фольги или же металлической сетки. После установки, они обязательно пропаиваются по всему контуру. Профессиональная укладка кабеля тоже имеет свои нюансы: провод не должен иметь каких-либо изгибов, а также он не должен покидать пределов боковой вставки.

Сделать самостоятельно качественную логопериодическую антенну ДМВ не так уж и сложно, главное, придерживаться элементарных рекомендаций специалистов. Тем более что установка готовой конструкций может происходить как в доме, так и на крыше. Но, важно помнить, что чем выше расположена антенна, тем лучше будет качество принимаемого сигнала.