Стандарты и система телевидения

Системы преобразования изображения и звукового сопровождения телевизионной передачи в электрический сигнал на передающей стороне и обратного преобразования на приемной устанавливается телевизионным стандартом. Разные страны мира используют разные стандарты, сложившиеся исторически, которые различаются числом строк в полном кадре, частотой полей, разносом между несущими частотами изображения и звукового сопровождения, видом модуляции несущей и т. д.

В большинстве стран мира их стандартами предусмотрено разложение изображения на 625 строк

и 50 полей при черезстрочной развертке. В странах Америки, Японии и некоторых других частота полей составляет 60 Гц, а число строк в полном кадре-525.

На рис. 5 изображен спектр частот электромагнитных колебаний, излучаемых передающей телевизионной антенной. Излучаются две несущие частоты: одна - несущая частота изображения, а вторая - звукового сопровождения. Разнос несущих частот по нашему стандарту должен соответствовать 6,5 МГц. Для передачи сигналов звукового сопровождения отведена полоса частот шириной 250 КГц и дополнительно возле верхней границы этого канала предусмотрена защитная зона с полосой 125 КГц. Для передачи к приемникам части нижних боковых частот передатчика изображения: отведена полоса частот шириной 1,25 МГц. Полная полоса частот, которую занимает телевизионная передача, равняется 8,0 МГц и называется шириной

Рис. 5. Спектр частот радиоканала для передачи телевизионной программы

радиоканала телевизионной программы. Чтобы телевизионные станции не мешали друг другу, они должны работать в разных участках УКВ диапазона. Для телевидения выделены три диапазона частот в области метровых волн и два диапазона в области дециметровых. Каждому телевизионному каналу присваивается постоянный порядковый номер. Первый и второй частотные каналы относятся к диапазону I, с третьего по пятый - к диапазону II, с шестого по двенадцатый - к диапазону Ш, с 21-го по 39-й - к диапазону IV, а с 40-го по 80-й - к диапазону V.

В таблицах 2, 3 приведены основные параметры телевизионных частотных каналов в области метровых и дециметровых волн.

Таблица 2

Частотные каналы телевизионного вещания в метровом диапазоне

Номер канала

Полоса частот канала, МГц

Средняя частота канала, МГц

Несущая частота изображения, МГц

Несущая чистота звукового сопровождения, Мгц

Длина волны средней частоты канала, м

1

48,5-56,5

52,500

49,75

56,25

5,72

2

58,415-66,415

62,415

59,25

65,75

4,84

3

76,434-84,434

80,434

77,25

83,75

3,75

4

84,44-92,44

88,44

85,25

91,75

3,41

5

92,445-100,445

96,445

93,25

99,75

3,13

6

174,47-182,47

178,47

175,25

181,75

1,68

7

182,472-190,472

186,472

183,25

189,75

1,61

8

190,473-198,473

194,473

191,25

197,75

1,55

9

198,474-206,474

202,474

199,25

205,75 '

1,48

10

206,475-214,475

210,475

207,25

213,75

М3

И

214,476-22,476

218,476

215,25

221,75

1,37

12

222,477-230,477

226,477

223,25

229,75

1,32

Таблица^Таблица^

Таблица^

Таблица^

Окончание табл. 3

Частотные каналы телевизионного вещанияв дециметровом диапазоне

Но-

Полоса

Средняя

Несущая

Несущая

Длина

мер

частот

частота

частота

частота

ВОЛНЫ

кана

канала.

канала,

изображе-

звукового

средней

ла

МГц

МГц

ния, МГц

'СОПрОВОЖ-

частоты

дения, Мгц

канала, м

1

2

3

4

5

6

21

470,489-478,489

474,489

471,25

477,75

0,632

22

478,489-486,489

482,489

479,25

485,75

0,622

23

486,489-494,489

490,489

487,25

493,75

0,612

24

494,489-502,489

498,489

495,25

■ 501,75

0,602

25

502,490-510,490

506,490

503,25

509,75

0,592

26

510,490-518,490

514,490

511,25

517,75

0,583

27

518,490-526,490

522,490

519,25

525,75

0,574

28

526,490-534,490

530,490

527,25

533,75

0,566

29

534,490-542,490

538,490

535,25

541,75

0,557

30

542,490-550,490

546,490

543,25

549,75

0,549

31

550,490-558,490

554,490

551,25

557,75

0,541

32

558,491-566,491

562,491

. 559,25

565,75

0,533

33

566,491-574,491

570,491

567,25

573,75

0,526

34

574,491-582,491

578,491

575,25

581,75

0^519

35

582,491-590,491

586,491

583,25

589,75

0,512

36

590,491-598,491

594,491

591,25

597,75

0,512

. 37

598,491-606,491

602,491

599,25

605,75

0,498

38

606,491-614,491

610,491

607,25

613,75

0,491

: 39

614,491-622,491

618,491

615,25

621,75

0,485

40

622,492-630,492

626,492

623,25

629,75

0,479

■ 41

630,492-638,492

634,492

631,25

637,75

0,473

42

638,492-646,492

642,492

639,25

645,75

0,467

43

646,492-654,492

650,492

647,25

653,75

0,461

44

654,492-662,492

658,492

655,25

661,75

0,456

45

662,492-670,492

666,492

663,25

669,75

0,450

46

670,492-678,492

674,492

671,25

677,75

0,445

47

678,492-686,492

682,492

679,25

685,75

0,440

48

686,492-694,492

690,492

687,25

693,75

0,435

49

694,492-702,492

698,492

695,25

701,75

0,430

50

702,493-710,493

706,493

703,25

709,75

0,425

51

710,493-718,493

714,493

711,75

717,75

0,420

1

2

3

4

5

6

52

718,493-726,493

722,493

719,25

725,75

0,415

53

726,493-734,493

730,493

727,25

733,75

0,411

54

734,493-742,493

738,493

735,25

741,75

0,406

55

742,493-750,493

746,493

743,25

749,75

0,402

56

750,493-758,493

754,493

751,25

757,75

0,398

57

758,493-766,493

762,493

759,25

765,75

0,393

58

766,493-774,493

770,493

767,25

773,75

0,389

- 59

774,493-782)493

778,493

775,25

781,75

0,385

60

782,493-790,493

786,493

783,25

789,75 ,

0,381

61

790,493-798,493

794,493

791,25

797,75

0,377

62

798,493-806,493

802,493

799,25

. 805,75

0,374

63

806,493-814,493

810,493

807,25

813,75

0,370

64

№4,494-822,494

818,494

815,25

521,75

0,367

65

822,494-830,494

826,494

823,25

829,75

0,363

66

830,494-838,494

834,494

831,25

837,75

0,360

67

838,494-846,494

842,494

839,25

845,75

0,356

68

846,494-854,494

850,494

847,25

853,75

0,352

69

854,494-862,494

858,494

855,25

861,75

0,349,

70

862,494-870,494

866,494

863,25

869,75

0,346

71

870,494-878,494

874,494

871,25

877,75

0,343

72

878,494-886,494

882,494

879,25

885,75

0,389

73

886,494-894,494

890,494

887,25

893,75

0,336*

74

894,494-902,494

898,494

- 895,25

901,75

0,333

75

902,494-910,494

906,494

903,25

909,75

*0,330

76

910,494-918,494

■ 914,494

911,25

917,75

0,328

77

918,494-926,494

922,494

919,25

925,75

0,325

78

926,494-934,494

930,494

927,25

933,75

0,322

79

934,494-942,494

938,494

935,25

941,75

0,319

80

942,494-950,494

946,494

943,25

494,75,

0,317

Помимо разных телевизионных стандартов существуют три разные системы цветного телевидения — СЕКАМ, ПАЛ, и НТСЦ, каждая из которых характеризуется определенным способом формирования сигнала, содержащего информацию-о цвете элементов изображения.

Различия в стандартах мешают использовать телевизор, рассчитанный на один стандарт, для приема передачи по другому. Такие рассогласовайия обычно происходят при использовании импортных телевизоров, когда из-за разницы в стандартах оказывается невозможно принять звуковое сопровождение телевизионных передач или при цветной передаче изображение на экране телевизора оказывается черно-белым. В таких случаях неизбежна перенастройка телевизора, и порой достаточно сложная; Поэтому в последних разработках телевизоров устанавливаются микропроцессоры, которые распознают стандарт принятого телевизионного сигнала и систему цветного телевидения. Процессор производит необходимые переключения в схеме телевизора, которые обеспечивают нормальный прием изображения и звука.

Прием сигналов радиовещания

В связи с тем, что цель радиовещания состоит в передаче звуковой информации, ширина частотного спектра радиовещательной станции сравнительно невелика. Так как высшая частота звука, воспринимаемого органами слуха человека, не превышает 16 КГц, для передачи звуковых сигналов при амплитудной модуляции достаточно передавать спектр шириной 32 КГц. В действительности радиовещательные станции с амплитудной модуляцией передают более узкий спектр частот, не превышающий 14 КГц. Это связано с тем, что и при таком узком спектре достигается вполне удовлетворительное качество звука, но вдвое увеличивается количество радиостанций, которые можно разместить в выделенных для радиовещания диапазонах частот

длинных волн (ДВ), средних волн (СВ), и коротких волн (КВ).

Значительно большие возможности для высококачественного радиовещания представляются при использовании диапазона УКВ, где практически можно разместить неограниченное количество радиостанций благодаря большой ширине этого диапазона и ограниченному радиусу действия каждой из них. В диапазоне УКВ каждой радиостанции допустимо выделить достаточно широкую полосу частот, что позволяет использовать вместо амплитудной частотную модуляцию сигнала (ЧМ), которая устраняет влияние атмосферных и индустриальных помех.

Международным консультативным комитетом (МККР) для радиовещания выделены диапазоны частот в пределах от 150 до 450 КГц длинные волны (ДВ), от 525 до 1605 КГц средние волны, а также участка в диапазоне коротких волн (КВ), носящих названия поддиапазонов:

3950-4000 КГц 75м

5950-6200КГц..... 49м

7160-7300 КГц41м

9500-9775 КГц 31м

11700-11975 КГц 25м

15100-15450 КГц 19м

17700-17900 КГц 16м

21450-21750 КГц 13м

25600-26100КГц 11м

В диапазоне УКВ радиовещание ведется на учас- тке частот от 65,8 до 73,0 МГц (диапазон УКВ ЧМ) и от 88,0 до 108,0 МГц (диапазон УКВФМ).

Радиовещание в диапазоне ДВ характеризуется тем, что при достаточной мощности радиостанции прием сигнала оказывается возможным на очень

больших расстояниях (до 2000 км). Это объясняется с одной стороны наличием так называемой «земной волны», когда радиоволны огибают земную поверхность, а с другой - значительной рефракцией от нижних ионизированных слоев атмосферы. При большой протяженности территории России это свойство диапазона ДВ особенно важно. К недостаткам этого диапазона относится его относительная узость, ограничивающая количество радиостанций.

Радиовещательные станции диапазона СВ обеспечивают прием на расстояниях порядка 1000 км, но особенности этого диапазона состоят в различном уровне рефракции в течение дня и ночи. Днем рефракция ослабевает и дальность приема уменьшается, в ночное же время напряженность поля даже при большом удалении от передатчика значительно возрастает. Радиовещание в диапазоне СВ чрезвычайно популярно во всем мире, по всей ширине он позволяет разместить в 4 раза больше радиостанций, чем диапазон ДВ. В нем работают как радиостанции мощностью в десятки ватт, так и в сотни киловатт. Диапазон СВ весьма популярен среди радиослушателей во всем мире.

В диапазоне КВ земная волна сильно поглощается поверхностью Земли, поэтому прием за счет земной волны ограничивается небольшим расстоянием (до 100 км). Но волны это^о диапазона интенсивно отражаются ионосферой. За счет многократных отражений от ионосферы и от Земли радиоволны диапазона КВ способны многократно огибать земной шар. Это позволяет использовать КВ для связи на сколь угодно больших расстояниях.

В последнее время в нашей стране началось широкое развитие систем гражданской связи, работающих в диапазоне 27 МГц. В России внедрению

этого вида радиосвязи положило решение государственной комиссии по радиочастотам. Оно разрешает использование радиостанций личного пользования в диапазоне 27 МГц, так называемом гражданском диапазоне (Си-Би). Сегодня в России гражданская связь становится массовым, наиболее доступным средством обмена сообщениями и информацией между людьми. Предоставлено право использования всех типов радиостанций диапазона 27 МГц как отдельным гражданам, так и юридическим лицам при наличии, соответствующего разрешения Главного управления Государственного надзора за связью в Российской Федерации (Главсвязь- надзор РФ). Перед покупкой аппаратуры будущий пользователь должен обратиться в местное управление Главгоссвязьнадзора для получения разрешения на приобретение радиостанции.

Для того, чтобы в полной мере пользоваться возможностями гражданского диапазона, необходимо обладать не только хорошей аппаратурой и эффективными антеннами, нои соблюдать правила,и дисциплину поведения в эфире, а именно: всегда быть тактичными и не мешать радиосвязи, если в данный момент канал занят другим пользователем. Ведь частотные каналы в диапазоне 27 МГц не закреплены за какими-либо радиосетями или абонентами. Все владельцы радиостанций Си-Би имеют равные права.

Параметры и характеристики приемныхантенн

Вопросы проектирования, изготовления и использования антенн для диапазонов длинных (ДВ), средних (СВ), и коротких (КВ) волн содержат зна-

чительно меньше проблем; чем антенн для диапазона УКВ, особенно телевизионных. Дело в том, что в диапазонах ДВ, СВ, КВ передатчики, как правило, обладают большой мощностью, распространение радиоволн этих диапазонов связано с большими значениями дифракции и рефракции в атмосфере, и приемные устройства обладают высокой чувствительностью.

При передаче и приеме сигнала в диапазоне УКВ и в частности телевизионного сигнала обеспечение необходимых значений этих параметров вызывает ряд трудностей, а именно: достижение мощностей телевизионных передатчиков, таких как радиовещательных, оказалось пока невозможным; явления дифракции и рефракции в диапазоне УКВ незначительны; чувствительность телевизионного приемника ограничена уровнем его собственных шумов и составляет из-за необходимости приема широкополосного сигнале примерно 5 мкВ. Поэтому для получения на экране телевизора высокого уровня изображения уровень входного сигнала должен быть не менее 100 мкВ. Однако из-за небольшой мощности передатчика и худших условий распространения радиоволн напряженность электромагнитного поля в точке приема оказывается невысокой. Отсюда возникает одно из главных требований, предъявляемых к телевизионной антенне: при данной напряженности поля в точке приема антенна должна обеспечить необходимое напряжение сигнала для нормальной работы телевизионного приемника.

Приемная антенна представляет собой одиночный провод или систему проводов, предназначенных для преобразования энергии электромагнитных волн В энергию токов высокой частоты. Пара-

метры антенн при работе на прием и на передачу идентичны, поэтому можно применять принцип взаимности антенных устройств, дающих возможность некоторые характеристики и параметры антенн определять в режиме передачи, а другие в режиме приема.

Радиоволны, попадая на окружающие предметы, наводят в них электрические токи высокой частоты. Последние создают электромагнитное поле, и происходит отражение электромагнитной волны. Антенна принимает как прямые, так и отраженные радиоволны, которые приводят к искажению изображения на экране телевизора.

Экспериментальные исследования показали, что при использовании вертикальной поляризации К месту приема приходит значительно больше отраженных волн, чем при использовании горизонтальной поляризации. Это объясняется тем, что в окружающем пространстве, особенно в городах, имеется множество вертикальных, хорошо отражающих препятствий (здания, столбы, трубы, магниты). При выборе вида поляризации учитываются и свойства антенн. Конструктивно горизонтальные антенны проще вертикальных. Почти все они обладают направленностью в горизонтальной плоскости, что ослабевает прием помех и отраженных волн за счет пространственной избирательности.

Приемные телевизионные антенны должны удовлетворять следукнцим основным требованиям:

иметь простую и удобную в эксплуатации конструкцию;

высокую пространственную избирательность;

пропускать широкую полосу частот;

обеспечивать высокое отношение уровня сигнала к уровню помех при приеме;

обладать слабой зависимостью входного сопротивления и коэффициента усиления от частоты.

Входное сопротивление антенны

Антенна является источником сигнала, который характеризуется электродвижущей силой (ЭДС) и внутренним сопротивлением, которое называется входным сопротивлением антенны. Входное сопротивление определяется отношением направления на зажимах антенны к току на входе фидера. Величину входного сопротивления антенны необходимо знать для того, чтобы правильно согласовать антенну с кабелем и телевизором: только при этом условии на вход телевизора поступает наибольшая мощность. При правильном согласовании входное сопротивление антенны должно равняться входному сопротивлению кабеля, которое, в свою очередь, должно быть равно входному сопротивлению телевизора.

Входное сопротивление антенны имеет активную и реактивную составляющие. Входное сопротивление настроенной в резонанс антенны чисто активно. Оно зависит от типа антенны и ее конструктивных особенностей. Например, входное сопротивление линейного полуволнового вибратора составляет 75 Ом, а петлевого вибратора - около 300 Ом.

Согласование антенны е кабелем-фидером

Согласование антенны с кабелем характеризуется коэффициентом бегущей волны (КБВ). При отсутствии идеального согласования антенны и кабе-

ля имеет место отражение падающей волны (входного напряжения), например, от конца кабеля или другой точки, где его свойство резко меняется^ В этом случае вдоль кабеля распространяются в противоположных направлениях падающая и отраженная волны. В тех точках, где фазы обеих волн совпадают, суммарное напряжение максимально (пучность), а в точках, где фазы противоположны, оно минимально (узел).

Коэффициент бегущей волны определяется соотношением:

КБВ = -^Lumax

В идеальном случае КБВ=1 (когда имеет место режим бегущей волны, т. е. ко входу телевизора передается сигнал максимально возможной мощности, т. к. в кабеле нет отраженных волн). Это возможно при согласовании входных сопротивлений антенны, кабеля и телевизора. В худшем случае (когда Umin=0) КБВ=0 (имеет место режим стоячей волны, то есть амплитуды падающей и отраженной волн равны, и энергия вдоль кабеля не передается).

Коэффициент стоячей волны определяется соотношением:

КСВКСВ1КБВ1КБВ

КСВ

КСВ

1КБВ

1КБВ

Коэффициент направленного действияи коэффициент усиления антенны

Приемная ненаправленная антенна принимает сигналы со всех направлений. Направленная приемная антенна обладает пространственной избирательностью. Это имеет важное значение, т. к. при

малом уровне направленности поля в месте приема такая антенна увеличивает уровень принимаемого сигнала и ослабляет внешние помехи, приходящие с других направлений.

Коэффициент направленного действия приемной антенны представляет собой число, показывающее, во сколько раз мощность, поступающая на вход телевизора при приеме на направленную антенну, больше мощности, которую можно получить при приеме на ненаправленную антенну (при той же напряженности доля).

Свойства направленности антенны характеризуются диаграммой направленности. Диаграмма направленности приемной антенны представляет собой графическое изображение зависимости напряжения сигнала на входе телевизора от угла поворота антенны в соответствующей плоскости. Эта диаг-

120° 110° 1009 90° 80® 70е 60®50°40°30®

240° 250° 260° 270® 280® 290® 300° 310®320°330®

Рис. в. Диаграмма направленности антенны в полярной системе координат

рамма характеризует зависимость ЭДС, наведенной в антенне электромагнитным полем, от направлен ния прихода сигнала. Строится она в полярной или прямоугольной системе координат. На рис. 6, 7 представлены диаграммы направленности антенны типа «волновой канал».

Диаграммы направленности антенн чаще всего являются многолепестковыми. Лепесток, соответствующий направлению прихода волны при котором в антенне наводится максимальная ЭДС, называется главным. В большинстве случаев диаграмма направленности имеет еще обратный (задний) и боковые лепестки. Для удобства сравнения между собой различных антенн их диаграммы направленности нормируют, т. е. строят в относительных величинах, принимая наибольшую ЭДС за единицу (или за сто процентов).

Основными параметрами диаграммы направленности являются ширина (угол раствора) главного

Рис. 7. Диаграмма направленности антенны в прямоугольной системе координат

лепестка в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По ширине главного лепестка судят о направленных свойствах антенны. Чем эта ширина меньше, тем больше направленность.

Уровень боковых и задних лепестков характеризует помехозащищенность антенны. Она определяется с помощью коэффициента защитного действия (КЗД) антенны, под которым понимают отношение мощности, выделяемой антенной на согласованной нагрузке при приеме с заднего или бокового направления, к мощности на той же нагрузке при приеме с главного направления.

Часто коэффициент защитного действия выражают в логарифмических единицах - децибелах:

Р

КЗД = 201g“об

Направленные свойства антенны характеризуются также коэффициентом направленного действия (КНД) — числом, показывающим, во сколько раз мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при приеме на данную направленную антенну, больше мощности, которую можно было бы получить при приеме на ненаправленную или направленную эталонную антенну. В качестве эталонной антенны чаще всего используют полуволновый вибратор (диполь), коэффициент направленного действия которого по отношению к гипотетической ненаправленной антенне равен 1,64 (или 2,15 дБ). КНД характеризует предельно возможный выигрыш по мощности, который может дать антенна благодаря своим направленным свойствам в предположении, что в ней полностью отсутствуют потери. В действительности любая антенна обладает по-

терями и даваемый ею выигрыш по мощности всегда меньше предельно возможного. Реальный выигрыш антенны по мощности относительно гипотетического изотропного излучателя или полуволнового вибратора характеризуется коэффициентом усиления по мощности Кр, который связан с КНД соотношением:

кр = кнд-п

где т| - коэффициент полезного действия (КПД) антенн.

КПД антенны характеризует потери мощности в антенне и представляет собой отношение мощности излучения к сумме мощностей излучения и потерь, то есть к полной мощности, которая подводится к антенне от передатчика:

где Ри - мощность излучения, Рп - мощность потерь.

Ширина полосы пропускания антенны

Полоса-пропускания приемной телевизионной антенны представляет собой спектр частот, в пределах которого выдержаны все основные значения ее электрических характеристик. Частотная характеристика настроенной антенны подобна резонансной кривой колебательного контура. Поэтому по аналогии с полосой пропускания контура может быть определена и полоса пропускания антенны.

На резонансной (фиксированной) частоте антенна имеет определенную величину входного сопротивления, которое согласуется с сопротивлением нагрузки. За такую частоту обычно принимается

средняя частота телевизионного канала, на которой реактивное сопротивление антенны равно нулю. На частотах ниже резонансной она носит емкостной характер, а на частотах выше резонансной — индуктивный.

Таким образом, изменение частоты приводит как к изменению активной составляющей, так и к появлению реактивной составляющей входного сопротивления. Вследствие этого мощность, подводимая к нагрузке, уменьшается.

Особенно это заметно на крайних частотах, наиболее удаленных от резонансной частоты. Допустимо уменьшение мощности не более чем в два раза. Исходя из этого шириной полосы пропускания 2Af считается такой спектр частот вблизи резонансной частоты f0, в пределах которого подводимая к нагрузке мощность уменьшится не более чем в два раза.

Для обеспечения хорошего качества приема антенна должна пропускать весь спектр частот телевизионного сигнала, который для одного канала равен 8 МГц. Качество изображения остается еще достаточно хорошим, если антенна пропускает полису частот не менее 6 МГц. Дальнейшее сужение полосы частот приводит к ухудшению качества изображения и к потере его четкости. Самый эффективный метод расширения полосы пропускания - уменьшение эквивалентного волнового сопротивления вибратора за счет увеличения его поперечных размеров. Таким путем увеличивается погонная емкость и уменьшается погонная индуктивность вибратора. Кроме всего прочего полоса пропускания антенны ограничивается и полосой пропускания фидера снижения.

Симметрирующие и согласующиеустройства приемных телевизионныхантенн

Приемная телевизионная антенна соединяется со входом телевизора с помощью кабеля снижения, который передает принятые антенной сигналы на вход телевизора. Для этой цели обычно используется несимметричный коаксиальный кабель.

Для преобразования входного сопротивления антенны в сопротивление близкое или равное волновому сопротивлению коаксиального кабеля служит согласующее устройство.

Симметрирование антенны осуществляется в тех случаях, когда к симметричной антенне подключается несимметричный коаксиальный кабель. Симметрирующее устройство устраняет высокочастотные токи на наружной поверхности оплетки коаксиального кабеля и вызванные ими искажения диаграммы направленности антенны. Обычно симметрирование и согласование выполняется одним симметрирующе-согласующим устройством (ССУ).

Рис. 8. Симметрирующе-согласующее устройство типа ♦фазосдвигающее колено»;

1 - полуволновой линейный вибратор (антенна);.2 - фаэосдвигающее колено; 8 —кабель снижения

Для полуволнового линейного неразрезного вибратора применяется ССУ типа * фазосдвигающее колено» (рис. 5). Это устройство хорошо работает в полосе частот ±5% от средней частоты антенны. Изготавливается данное ССУ из латунной или иной трубки диаметром dp равным диаметру вибратора d2, который в свою очередь, равен одной пятидесятой длины волны (X/ 50). Длина колена 1г равна X/10.

Для линейного разрезного вибратора наиболее простым по конструкции ССУ является «четвертьволновый короткозамкнутый мостик» на отрезках коаксиальных кабелей (рис. 9), в котором роль мостика играют экраны кабелей. Экран кабеля 1, соединяющего антенну с телевизором, подключается к одной трубке вибратора, а экран кабеля 2 к другой. Центральная жила кабеля 1 соединяется с той же трубкой вибратора, что и экран кабеля 2. На расстоянии Х/4 от вибратора экраны кабелей 1 и 2 соединяются друг с другом, образуя «четвертьволно-

Рис, 9. Симметрирующе-согласующее устройство типа ♦четвертьволновый короткозамкнутый мостик»

вый короткозамкнутый мостик». Центральную жилу кабеля 2 на обоих концах этого кабеля следует припаять к экрану. Кабели 1 и 2 должны быть закреплены параллельно друг другу.

ССУ типа «четвертьволновый короткозамкнутый мостик» можно также изготовить из медных или латунных трубок (рис. 10). Длина мостика 1Х от вибратора до замыкающей перемычки равна Х/4, где X — средняя длина волны телевизионного канала. Концы трубок, спускающиеся ниже замыкающей перемычки, могут быть произвольной дли-

Рис. 10. Другая конструкция ССУ типа «четвертьволновый короткозамкнутый мостик *:

1 - левая трубка вибратора; 2 - диэлектрическая планка, ее ширина 1а=15-20 мм; 3 - левая трубка мостика; 4 - короткозамыкающая металлическая перемычка, ее ширина ^=10-12 мм; 5 - правая трубка мостика; 6 - кабель снижения; 7 - правая трубка вибратора; Диаметры трубок - <1,-12-20 мм, da=8-25 мм

Р.ис. 11 Синхронизирующе-согласующее устройство типа ♦волновое U-колено»:

1 и 4 - вибраторы; 2 - перемычка; 3 - кабель снижения;

5 - отрезок трубы

ны, Симметрирующий мостик не нарушает согла сования» т. к. его входное сопротивление очень ве лико во всей полосе частот телеканала и не шунтирует антенну. Настройка мостика осуществляется путём перемещения перемычки вдоль трубок.

Широко распространено также ССУ типа «водно - вое U-колено» (рис. 11). В этом устройстве в качестве согласующего трансформатора применен четвертьволновый отрезок коаксиального кабеля, а удлинение одной ветви на отрезок, равный полуволне, изменяет фазу тока, питающего вторую половину вибратора антенны. Размерь! U-колена определяются по формулам:

л _ м V

1 4n / X 2$»

где X - средняя длина волны; п - коэффициент укорочения, который для кабелей типа РК-75-4 равен 1,52.

Для петлевого вибратора чаще всего используется ССУ типа «полуволновое U-колено* (рис. 12) из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, которое может быть использовано для приема как метровых так и дециметровых волн.

Как видно из рис. 12 зажимы 1 петлевого вибратора соединены между собой полуволновым отрезком коаксиального кабеля 2, а несимметричный кабель 3 присоединен к одному из зажимов вибратора. Вследствие того, что электрическая длина петли 2 равна полуволне, ток правой половины вибратора в точке 1 изменит свое направление на противоположное и, следовательно, токи обеих половин вибратора в точке присоединения центральной жилы кабеля имеют одинаковую фазу и складыва-

Рис. 12. Симметрирующе-согласующее устройство типа «полуволновое U-колеяо»

ются. Симметрия токов в каждом плече вибратора сохраняется. Для метровых каналов ^—50-80 мм, Z2=50-80 мм, d=10-20 мм. Длина U-колена определяется соотношением:

где X - длина волны (средняя) телевизионного канала, П - коэффициент ускорения (1,52)

Рабочая полоса ССУ типа «полуволновое U-KOJie- но» составляет ±20% от средней частоты.

Размеры U-колена для метровых каналов, изготовленного из кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией (РК-75) приведены в табл. 4.

Таблица 4

Длина кабеля ССУ типа «полуволновое U-колено*

Номер канала

1

2

3

4

5

6

Длина, мм

1880

1600

1240

1120

1030

560

Номер канала

7

8

9

10

11

12

Длина, мм

530

510

490

470

455

440

Для метрового диапазона широко применяются малогабаритные широкодиапазонные схемы ССУ, изготавливаемые для антенн всех типов, включающие в схему высокочастотные трансформаторы.

ССУ, представленное на рис. 13, состоит из двух высокочастотных трансформаторов. Катушки трансформаторов наматываются на кольца из термостабильных никель-цинковых ферритов марки М500. Размеры кольца D = 7мм; d = 4мм; h = 2мм, где D - наружный диаметр кольца, d - внутренний диаметр кольца, h — высота кольца.

Рис. 13. ССУ на основе высокочастотных трансформаторов на ферритовыхкольцах

Намотка согласная рядовая в два провода ПЭТВ-2. Диаметр провода 0,21 мм, каждая катушка содержит по восемь витков. Начала обмоток обозначены на рис. 13 точками.

В ССУ, представленном на рис. 14 используется трансформатор на воздушном сердечнике. Катушки этого трансформатора наматываются согласно в два провода на диэлектрических каркасах» конструкция которых представлена на рис. 15. Катушки наматываются проводом ПЭТВ-2 диаметром 0,33 мм. Число витков каждой катушки 10x2.

В дециметровом диапазоне волн в основном используется ССУ типа «полуволновое U-колено» рис. 11, а также ССУ, показанное на рис. 16. Это устройство представляет собой свернутую в спираль полуволновую полосковую линию, центральным проводником которой служит лента, намотанная на каркас из полистирола или органического стекла, а

Рис. 14. ССУ на основе воздушных трансформаторов

земляным проводником — латунная трубка с узкой, продольной щелью. Конструкция его показана на рис. 17. Устройство имеет 1,5—2-кратную полосу частот.

Рис. 15. Конструкция ССУ на основе воздушных трансформаторов

Рис. 16. Подключение ССУ на основе полосковой линии

Рис. 17. Конструкция ССУ на основе полосковой линия

Комнатные телевизионные антенны

Для электромагнитного поля стены здания не являются непреодолимым препятствием, и поле существует внутри здания. Поэтому имеется возможность принять телевизионный сигнал, воспользовавшись комнатной антенной. Все корпоративные телевизионные приемники в настоящее время оборудуются встроенной телескопической антенной, которая позволяет принимать сигнал без использования наружной антенны. Однако крайне редко внутренняя комнатная антенна позволяет получить

хорошее качество изображения на экране. Это связано с целым рядом причин.

Напряженность электромагнитного поля внутри здания значительно меньше, чем на открытой местности, а тем более чем на крыше здания. Значительная часть энергии сигнала поглощается стенами - меньше деревянными, сильнее кирпичными, особенно сильное поглощение происходит в железобетонных стенах. Сильное влияние на уровень напряженности поля внутри помещения оказывают направление и размер окон и этажность помещения.

Комнатные антенны метрового диапазона из-за ограниченности их размера являются слабонаправленными и обладают весьма малым коэффициентом усиления.

Антенны дециметрового диапазона имеют меньшие размеры и в комнатных условиях могут быть применимы более сложные их конструкции с повышенным коэффициентом усиления. Однако поглощение стенами энергии этого диапазона значительно больше, а чувствительность телевизора в дециметровом диапазоне ниже. Поэтому и в дециметровом диапазоне комнатные антенны не обеспечивают качественного изображения на экране телевизора.

Если на открытой местности электромагнитное поле имеет характер бегущих волн, то в помещении значительную долю составляют стоячие волны, когда в одних точках пространства возникают пучности напряженности поля (максимумы), а в других точках — узлы (минимумы). Стоячие волны образуются за счет многократных отражений волн от металлических предметов в помещении и конструкций стен.

Наличие стоячих волн в помещении не столь опасно, т. к. можно разместить комнатную антенну

в пучности электромагнитного поля, экспериментально подобрав ее колебания. Хуже то, что многократно отраженные сигналы поступают к антенне с запаздыванием относительно основного, прямого сигнала, что приводит к появлению на экране телевизора многократных повторов изображения. Недостаточная контрастность изображения и наличие повторовсильно ухудшают качество картинки. Так же наблюдаются сбои строчной и кадровой синхронизации.

Перечисленные неприятности, связанные с использованием комнатных антенн, хорошо знакомы большинству владельцев телевизионных приемников, особенно тем, кто имеет стаж телезрителя с давних времен, когда еще не было коллективных антенн. Для получения сравнительно сносного изображения приходится долго и терпеливо подбирать положение антенны в комнате. При этом оптимальное положение антенны, подобранное для одной программы, оказывается совершенно неприемлемым для другой. Уже выбранное оптимальное положение антенны оказывается нестабильным, и через несколько дней приходится заново ориентировать антенну.

При использовании комнатной антенны на изображение порой оказывает влияние даже перемещение людей в комнате. Все это приводит к необходимости сделать вывод о том, что комнатные антенны, как правило, не дают возможности добиться нормальной работы телевизора. Поэтому даже в условиях сильного сигнала, когда телевизионный приемник расположен вблизи от телецентра, для нормальной работы приемника приходится подключаться к коллективной антенне, а при ее отсутствии - устанавливать на крыше наружную антенну.

Тем не менее в определенных условиях при малоэтажной застройке, в дачном домике и в радиусе 10-15 км от телецентра возможность приема телевизионных передач на комнатную антенну не исключена и иногда удается получить достаточно уверенный прием с хорошим качеством изображения.

Конструкции комнатных телевизионныхантенн

Наиболее простая комнатная антенна - полуволновый разрезной вибратор, (рис. 1S). Полуволновым он называется потому, что общая длина его двух плеч В примерно равна половине длины волны принимаемого телевизионного канала. Разрезным же он назван в связи с тем, что вибратор разрезан на два плеча пополам. Плечи вибратора выполняют из провода. Можно использовать голый или изолированный провод, одножильный или многожильный, а также антенный канатик. Плечи вибратора изолированы одно от другого в середине изолятором 1. Такие же изоляторы устанавливаются на концах вибратора, при помощи которых антенна крепится к стенам или потолку комнаты, предварительно сориентировав антенну на телецентр.

В отсутствии орешковых изоляторов можно использовать обычные фарфоровые ролики (рис. 19). Выводы а-а1 делают у среднего изолятора, по краям их делать нет необходимости. Все четыре скрутки

О-О1—G

1а а

Рис. 18. Проволочный разрезной вибратор

нужно тщательно пропаять, чтобы при натяжении антенны они не разошлись.

Длина полуволнового вибратора точно равна половине длины волны только в том случае, если вибратор выполнен из провода бесконечно малого диаметра. При конечных значениях диаметра длина вибратора укорачивается тем сильнее, чем тоньше вибратор. Тем не менее для комнатных антенн, выполненных из провода или антенного канатика, вибратор оказывается достаточно тонким и его длина незначительно отличается от половины длины волны: в диапазоне 1-5 каналов - в пределах 0,97- 0,975 половины длины волны, а в диапазоне 6-12 каналов-0,965-0,971 половины длины волны.

В табл. 5 приведены значения длины В полуволнового вибратора для любого из 12-метровых каналов при двух диаметрах провода, из которого выполнены плечи вибратора: 1,5 мм и 4 мм. Видно, что при более толстом вибраторе его длина немного меньше, чем при более тонком. >

В качестве симметрирующе-согласующего устройства (ССУ) используют либо «волновое U-коле- но» (рис. 12) либо более комнатное симметрирующее устройство с согласующим трансформатором на ферритовом сердечнике (рис.13).

Рис. 19. Роликовый изолятор

Таблица 5

Размеры проволочного полуволнового вибратора

Номер канала

1

2

3

4

5

6

В, мм d—1,5 мм

2764

2341

1815

1650

1513

816

В, мм d=4 мм

2756

2334

1809

1645

1509

814

а, мм

2798

2372

1840

1674

1535

829

G, ММ

933

791

613

558

512

276

Номер канала

7

8

9

10

11

12

В, мм d—1,5 мм

781

749

720

692

666

643

В, мм d=4 мм

779

747

717

689

663

640

а, мм

794

761

731

703

677

654

о, мм

265

254

244

234

226

218

Размеры отрезков U-колена для каждого канала ] приведены в табл. 5, где a=Z1+Z2; g=Iv>

Симметрирующее устройство на ферритовом ; кольце хоротпр работает на всех 12 каналах метро- i вого диапазона волн.

Коэффициент усиления разрезного полуволново- j го вибратора равен единице, что соответствует нулю ] децибел.

Для приема телевизионного сигнала в децймет- • ровом диапазоне требуется антенна с повышенным j коэффициентом усиления, что требует усложнения t ее конструкции.i

Задача упрощается благодаря тому, что все размеры дециметровой антенны оказываются суще- ] ственно меньше размеров антенн метрового диапа- ! зона. Это позволяет создать комнатную антенну де- | циметрового диапазона, обладающую сравнительно ] большим коэффициентом усиления при небольших ] габаритах.J

Рис. 20. Трехэлементвая рамочная антенна

Одной из таких антенн, сравнительно несложной по конструкции, является трехэлементная рамочная антенна «тройной квадрат» (рис. 20). Коэффициент усиления этой антенны достигает 14 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала на ее выходе в 5 раз по сравнению с полуволновым вибратором. Антенна содержит три квадратные рамки, из которых директорная и рефлекторная являются замкнутыми, а вибраторная в точках а-а1 (точки питания) разомкнута. Рамки расположены симметрично, так) что их центры находятся на горизонтальной прямой, совпадающей с направлением на

телецентр. Рамки выполняют из медного или латунного провода диаметром 3-5 мм, которые обладают достаточной жесткостью. Размеры антенны приведены в табл. 6.

Таблица 6

Размеры комнатной дециметровой рамочной антенны

Каналы

21-26

д 134

В 158

Р 193

А , 67

Б

98

ш

152

27-32

122

144

176

61

89

139

33-40

110

131

160

55

80

126

41-49

99

117

143

50

72

112

50-58

89

105

129

45

65

102

59-68

81

96

113

41

59

92

69-80

73

86

106

37

53

83

Рамки антенны крепятся к двум стрелам в серединах горизонтальных сторон. Верхняя стрела выполнена из того же материала, что и рамки, и припаивается к рамкам в точках соприкосновения с ними. Нижняя стрела выполняется из изоляционного материала (гетинаксового или текстолитового прутка) и крепится к рамкам с помощью приклеивания эпоксидной смолой. Мачта или стойка в комнатном варианте такой антенны выполняется также из изоляционного материала. Стрелы крепят к мачте или стойке в центре тяжести антенны. Изолятор представляет собой пластину из гетинакса, текстолита или оргстекла размерами 20x30 мм и толщиной 2-3 мм. Концы вибраторной рамки крепятся к этой пластине хомутами.

Входное сопротивление трехэлементной рамочной антенны составляет 70 Ом, и она хорошо со-

гласуется с волновым сопротивлением 75-Омного коаксиального кабеля. Для симметрирования используется четвертьволновый короткозамкнутый шлейф, выполненный из отрезка того же кабеля, Трехэлементная рамочная антенна обладает узкой диаграммой направленности и поэтому должна тщательно ориентироваться.

Владельцам телевизионных приемников хорошо известны поступающие в широкую продажу промышленные комнатные антенны, называемые в обиходе «усы». 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 - выбирать значение угла между плечами, которые располагаются в виде буквы V. Симметрирующее устройство на ферритовом кольце, размещенное внутри основания антенны, соединяет ее с коаксиальным кабелем, оснащенным на конце стандартным штекером для подключения к антенному гнезду телевизора.

Комнатные антенны широко применяются для приема телевизионных сигналов дециметрового диапазона. Отечественная и зарубежная промышленность выпускает самые разные конструкции комнатных дециметровых антенн, пользующихся большим спросом, который вызван быстрым ростом числа телевизионных программ, передающихся в дециметровом диапазоне.

Наружные телевизионные антенны

Зоной ближнего приема можно назвать такую территорию, где уверенный прием достигается с помощью простейших антенн со сравнительно небольшим коэффициентом усиления, в связи с тем, что зона ближнего приема располагается внутри зоны прямой видимости. Радиус зоны ближнего приема на равнинной местности для мощного телецентра составляет примерно 50 км, для областных ретрансляторов - 30 км, а для маломощных местных ретрансляторов еще меньше. Четко провести границу зоны ближнего приема невозможно, т. к. она зависит от мощности передатчика, номера канала, рельефа местности на трассе прохождения сигнала, и от застройки населенного пункта, в котором осуществляется прием телевизионных программ. Все это не позволяет определить радиус зоны ближнего приема в конкретных условиях методом расчета. Поэтому в каждом конкретном случае необходимую антенну приходится выбирать

Рис. 21. Разрезной полуволновой вибратор

опытным путем, начиная с простейшей и при отрицательном результате переходя к более сложной.

При неблагоприятных условиях приема на комнатную антенну, а также при приеме телевидения в зоне уверенного приема, но на некотором удалении от телецентра, приходится применять наружные антенны. Наиболее распространенный тип наружной антенны - симметричный полуволновый вибратор, схематически изображенный на рис. 21. Он состоит из двух одинаковых трубок диаметром 15-20 мм. Плечи вибратора четырьмя длинными шурупами (или винтами с гайками) через изоляционные втулки из пластмассы или с помощью обычных роликов крепятся на горизонтальной перекладине, установленной на вершине металлической или деревянной мачты. Перекладина обязательно изготавливается из изоляционного материала. Под головки шурупов или винтов подкладывают изоляционные шайбы. Концы трубок нужно сплющить или вложить внутрь заглушки из дерева, чтобы предотвратить попадание внутрь влаги. В принципе, трубки вибратора могут быть выполнены из любого металла, однако предпочтительнее медь или латунь^ к которым легко припаять симметрирующее устройство.

Симметрирующее устройство, показанное на рис. 21, выполняют в виде четвертьволнового симметрирующего шлейфа из того же кабеля, из которого выполнен фидер.

Размеры антенны (В) и симметрирующего шлейфа (III) сведены в табл. 7.

Размеры перекладины, расстояние между ней и вибратором, а также расстояние между втулками выбирают произвольно.

Таблица 7

Размеры антенны разрезной полуволновый вибратор

Номер канала

1

2

3

4

5

6

В, мм

2742

2322

1798

1633

1496

805

Ш, мм

1418

1202

932

848

778

420

Номер канала

7

8

9

ю

11

12

В, мм -

771

738

709

681

656

633

Ш, мм

402

386

370

356

343

331

Как отмечалось ранее коэффициент усиления разрезного полуволнового вибратора равен 0 дБ, диаграмма направленности имеет вид восьмерки в горизонтальной плоскости (т. е. вибратор одинаково принимает сигнал спереди и сзади) и форму окружности в вертикальной плоскости (т. е. вибратор одинаково принимает сигнал с любых углов места).

Другой тип внешней приемной антенны — полуволновый шлейф - вибратор Пистолькорса (рис. 22). Оба плеча этого вибратора выполнены в виде

R

короткозамкнутых шлейфов с длиной каждого, равной Х/4 длины волны. Середина верхней неразрезанной части вибратора является точкой нулевого потенциала, что позволяет в этой точке крепить вибратор к металлической мачте без изоляции.

Петлевой вибратор выполняют из тех же материалов, что и разрезной. Радиус закругления концов петлевого вибратора не имеет значения. В точках питания концы трубок можно расплющить. Коэффициент укорочения полуволнового петлевого вибратора значительно меньше зависит от диаметра трубки, чем у разрезного вибратора. Поэтому длина петлевого вибратора, выполненного из трубок диаметром 10-20 мм, практически остается неизменной. Механическое соединение петлевого вибратора с мачтой можно выполнять любым способом: сваркой, заклепочным или винтовым соединением без изоляции.

Для подключения к петлевому вибратору 76-омного коаксиального кабеля необходимо симметри- руюгцие-согласующее устройство в виде полуволновой петли. Размеры петлевого вибратора В и длина петли П приведены в табл* 8*

Таблица 8

Размеры антенны полуволновый петлевой вибратор

Номер канала

1

2

3

4

5

6

В, мм

2722

2302

1781

1616

1479

786

П, мм

1865

1581

1227

1116

1023

553

Номер канала

7

8

9

10

11

12

В, мм

752

720

691

664

639

616

П, мм

529

508

488

469

452

434

Если разрезной вибратор узкополосный и может принимать сигналы только того канала, на который рассчитана его длина, то петлевой вибратор имеет более широкую полосу пропускания. Поэтому он может удовлетворительно принимать сигналы по двум-трем каналам, соседним по частоте. При этом необходимо иметь ввиду, что второй и третий, пятый и шестой каналы не являются соседними по частоте, между ними значительный частотный интервал.

Обе рассмотренные антенны (полуволновый разрезной и петлевой вибраторы) ориентируются по направлению на передатчике так, чтобы они распр- • лагались в плоскости, перпендикулярной этому направлению. Однако ориентирование должно контролироваться по изображению на экране телевизора, которое должно иметь максимальную четкость и устойчивую синхронизацию строк и кадров. Лучше всего ориентировать антенну при приеме телевизионной испытательной таблицы.

Простейшие антенны в диапазоне дециметровых волн обычно не применяют, т. к. в этом диапазоне требуется получить от антенны ощутимое усиление из-за меньшей напряженности поля.

Антенны «волновой канал»

Антенна типа «волновой канал» - эффективная направленная антенна, широко используемая для приема телевизионных передач в зоне неуверенного приема. Она обладает хорошими направленными свойствами и довольно большим усилением. Большинство телевизионных коллективных и индивидуальных антенн промышленного изготовления так же являются антеннами типа «волновой ка-

нал». Это связано с тем, что такие антенны достаточно компактны и обеспечивают получение необходимого усиления при сравнительно небольших габаритах. Иногда антенну «волновой канал» называют антенной Уда-Яги по имени японских изобретателей, запатентовавших ее.

Антенна «волновой канал» представляет собой набор элементов: активного - вибратора и пассивных - рефлектора и нескольких директоров, установленных на одной общей стреле.

Принцип действия антенны в следующем. Вибратор определенной длины, находящийся в электромагнитном поле сигнала, резонирует на частоте сигнала, и в нем наводится ЭДС. В каждом из пассивных элементов под действием электромагнитного поля также наводится ЭДС, и каждый из пассивных элементов переизлучает вторичные электромагнитные поля. Эти вторичные поля, в свою очередь, наводят в вибраторе дополнительные эдс. Размеры пассивных элементов и их расстояния от вибратора должны быть выбраны такими, чтобы дополнительные ЭДС, наведенные в вибраторе вторичными полями, были в фазе с основной ЭДС, наведенной в нем первичным полем. Тогда все ЭДС в/ вибраторе будут складываться, обеспечив увеличение эффективности антенны по сравнению с одиночным вибратором. .

Рефлектором называется пассивный элемент, располагаемый сзади активного вибратора на расстоянии 0,15-0,2 Хср. Длина рефлектора должна быть больше длины активного вибратора на 5-15 %. У такой антенны односторонняя диаграмма направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, вследствие чего резко уменьшается прием отраженных лучей и полях/ приходящих с тыльной стороны антенны (рис. 23).

Рис. 23. Двухэлементная телевизионная антенна и диаграмма ; ее направленности в горизонтальной плоскости

Для приема телевизионных сигналов на большие расстояния и в особо неблагоприятных условиях, при наличии помех и отраженных лучей рекомендуется использовать трех й более элементную антенну, состоящую из активного вибратора, рефлектора и одного и более директоров (рис. 24). Директора размещаются спереди активного вибратора на расстоянии примерно 0,1 Хср от вибратора и друг от друга. Геометрические размеры трехэлементной антенны приведены в табл. 9*

Рис. 24. Трехэлементная телевизионная антенна и диаграмма ее направленности в горизонтальной плоскости

Таблица 9

Геометр1гческие размеры трехэлементной антенны

Канал

Средняя длина волны, м

А, мм

Б, мм

В, мм

а, мм

б, мм

Zn, мм

1

5,72

3020

2690

2350

875

585

1900

2

4,84

2560

2275

1990

740

495

1600

3

3,55

1980

1765

1540

575

385

1240

4

3,41

1800

1605

1400

625

350

1120

5

3,13

1650

1470

1285

480

320

1030

6

1,68

875

780

682

258

172

560

7

1,61

850

755

660

246

165

535

8

1,55

816

728

636

238

158

515

9

1,48

780

695

606

227

152

495

10

1,43

754

672

586

219

146

475

11

1,37

722

644

562

210

140

455

12

1,32

695

620

540

202

135

440

21

0,632

332

298

270

98

65

210

22

0,622

328

294

265

96

64

206

23

0,611

320

287

258

94

63

202

24

0,602

315

284

254

93

62

202 .

25

0,592

312

280

252

92

61

197

26

0,583

306

275

246

90

60

192*

27

0,575

300

270

242

88

59

190

28

0,565

295

265

238

87

58

188

29

0,556

290

261

235

86

57

184

30

0,548

285

256

230

85

' 56

182

31

0,541

282

254

228

83

55

180

32

0,533

278

250

225

82

55

177

33

0,525

274

246

220

81

54

174

34

0,518

270

243

218

80

53

172

35

0,512

268

241

216

79

52

170

36

0,505

264

237

212

78

52

168

37

0,498

260

234

210

77

51

165

38

0,492

256

231

206

76

50

163

39

• 0,485

254

228

204

75

50

161'

На расстояниях свыше 50 км от телецентра применяются четырех- и пятиэлементные антенны типа «волновой канал». Как видно из рис. 25, пятиэлементная антенна имеет очень узкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. С увеличением числа директоров уменьшается полоса пропускания и величина входного сопротивления, что является одним из недостатков многоэлементных антенн.

Основные размеры пятиэлементной антенны приведены в табл. 10, а семиэлементной антенны на 6-12 диапазонов в табл. 11.

В многоэлементных антеннах типа «волновой канал» в качестве активного вибратора применяется шлейф-вибратор Пистолькорса, имеющий большое входное сопротивление (290-295 Ом), который согласуется с 75 Омным коаксиальным кабелем с

Рис. 25. Пятиэлементная телевизионная антенна и диаграмма ее направленности в горизонтальной плоскости

помощью симметрирующе-согласующего устройства на U-колене (рис. 25).

Объемная диаграмма направленности антенны ♦волновой канал» имеет форму сигары, вытянутой в сторону директоров. Такая форма получается в результате сложения полей активного вибратора, рефлектора и директоров. Подбором размеров излучателей антенны и расстояния между ними добиваются такого соотношения фаз всех полей, чтобы они в направлении директоров складывались, а в направлении рефлектора - вычитались. Таким образом, система директоров образует своеобразный ♦волновой канал», вдоль которого распространяется электромагнитная энергия.

Таблица 10

Геометрические размеры пятиэлементной антенны

Канал

А, мм

Б, мм

В, мм

Г, мм

Д, мм

а, мм

б, мм

в, мм

г, мм

П, MN

1

3040

2740

2510

2490

2430

1200

730

700

740

950

2

2650

2340

2130

2100

2060

1030

620

590

625

710

3

2060

1790

1650

1630

600

790

480

460

485

627

4

1870

1620

1500

1480

1450

720

435

420

440

560

5

1710

1510

1370

1360

1330

660

400

380

400

515

6

862

748

748

714

692

375

220

414

498

280

7

825

716

716

685

662

359

211

396

477

265

8

788

686

686

655

633

343

202

379

456

255

9

-760

660

660

630

610

330

195

365

440

245

10

732

636

636

608

588

319

188

352

424

235

11

706

614

614

587

568

308

181

640

409

225

12

682

592

592

565

547

297

174

327

394

220

Ширина диаграммы направленности антенны «волновой канал» зависит от числа директоровт Чем их больше, тем диаграмма уже. Обычно бывает

от 1 до 10 директоров. При дальнейшем их увеличении диаграмма направленности сужается слабо, а антенна становится громоздкой.

Для того, чтобы многоэлементная антенна типа «волновой канал» хорошо работала, расстояния между вибраторами и их размеры должны быть тщательно выдержаны. Для подстройки антенны ее пассивные вибраторы снабжаются подстроечными наконечниками, которые после окончательной настройки жестко закрепляются.

Таблица 11

Геометрические размеры семиэлементной антенны

Канал

А, мм

Б, мм

В, мм

Г, мм

Д, мм

Е, мм

Ж, мм

6

840

700

695

710

690

680

670

7

800

670

660

670

660

650

640

8

770

645

640

650

640

630

615

9

740

620

615

620

610

600

590

10

710

595

585

595

580

570

560

11

680

575

570

580

570

560

550

12

660

555

550

560

550

540

Канал

а, мм

6, мм

в, мм

г, мм

д, мм

е, мм

6

500

290

420

400

265

280

7

470

280

400

380

250

270

8

450

270

380

370

245

260

9

430

260

370

355

235

250

10

420

250

350

340

225

240

11

400

240

340

330

220

230

12

390

230

330

315

210

220

Коэффициент усиления многоэлементной антенны типа «волновой канал » зависит от числа пассивных элементов, их диаметра и расстояния между вибраторами. Особенно сильно он зависит от расстоя-

ния между активным вибратором и рефлектором, между активным вибратором и первым директором, а также от длины вибраторов. Для двухэлементной антенны К =1,4; трехэлементной = 1,8-1,9; пятиэлементной 2,7-2,8.

Если нужно немного расширить полосу пропускания, то этого можно добиться, увеличивая расстояние между элементами до (0,16-0,2) Хр, но при этом уменьшится коэффициент усиления. Учитывая уменьшение полосы пропускания, размеры многоэлементной антенны выбирают не по средней длине волны канала, а по расчетной длине, лежащей между двумя несущими частотами, ближе к несущей частоте сигналов изображения. Этим достигается улучшение прохождения нижних частот, что необходимо для повышения устойчивости синхронизации. В результате может наблюдаться некоторое ослабление несущей частоты звуковогосопро- вождения. Но его можно увеличить за счет укорочения первого директора на 8-10% по сравнению с активным вибратором.

При отсутствий труб широкополосную антенну можно изготовить из провода. На pile. 26 показано устройство такой антенны, рассчитанной на прием передач по 1-му телевизионному каналу. Каждое плечо состоит из трех проводов с треугольной распоркой, которая сделана из провода Диаметром 3-й 4 мм. Полотно антенны можно изготовить из антен^ ного канатика или медного провода диаметром 1 , 5— 3 мм. Провода антенны припаивают по концам и к вершинам треугольной распорки. Антенна подвешивается меж ду опорами на крыше здания растяжками через орешковые изоляторы и ориентируется на телецентр, как обычный полуволновый вибратор. Снижение можно сделать из двухжильного эк-

Рис. 26. Широкополосная телевизионная антенна

ранированного кабеля, а при его отсутствии из неэкранированного двухжильного провода или из провода марки ПР. Такая антенна может подключаться к телевизору без симметрирующего устройства.

Зона уверенного приема ДМВ намного меньше, чем зона приема метровых волн. Кроме того, мощность передатчиков ДМВ обычно меньше, чем МВ. Поэтому на ДМВ применяют антенны типа «волновой канал» с большим числом элементов. Широко распространена для приема ДМВ антенна Шпинд- лера. Эта антенна изображена на рис. 27, а способ подключения кабеля с использованием ОСУ типа полуволновое U-колено на рис. 28.

Входное сопротивление антенны равно 280 Ом. Размеры антенны представлены на рис. 27, 28, при этом антенна рассчитана на прием рабочих частот 530 МГц, что соответствует 28-му телевизионному каналу. Ширина полосы ее рабочих частот невелика - для двадцатичетырехэлементной антенны всего 5% от средней частоты. Однако, как показывает практика, десятиэлементная антенна работает в достаточно широком диапазоне частот. Коэффициент бегущей волны в рабочем диапазоне частот не менее

1 Все об eirreiwex

zev гы

65

0,7. Коэффициент усиления десятиэлементной антенны составляет 8 дБ, шестнадцатиэлементной -. 11 дБ, дватцатичетырехэлементной -15 дБ.

Элементы антенны ДМВ изготавливаются из алюминиевой или медной трубки (прутка) диаметром 5-8 мм. Однако их можно выполнить и из медной или алюминиевой полосы шириной 10-16 мм толщиной 3-5 мм. Длина элементов указана для установки их на траверсе из изоляционного материала. При изготовлении траверсы антенны и стойки рефлектора из металла длину элементов, установленных на них, увеличивают на половину диаметра траверсы или стойки.

Для пересчета размеров антенны на другие каналы ДМВ все ее размеры и длину полуволнового U-колена умножают на коэффициент пересчета K=530/f, где f - средняя частота любого другого канала ДМВ в мегагерцах. При использовании металлической траверсы полученные при пересчете размеры элементов нужно увеличить на половину диаметра траверсы (стойки).

Рис. 28. Подключение кабеля К антенне Шпмндлеря

Одним из существенных недостатков антенны ♦волновой канал» является ее узкополосность, т. е. при наличии на данной территории возможности принимать две и более программы возникает необходимость установки на каждый телевизионный канал индивидуальной антенны. В связи с этим возникла необходимость в изготовлении и монтаже многопрограммных антенн, которые позволили бы принимать сигналы телецентров, работающих и* частотах любого из 12 каналов.

В тех случаях, когда можно принимать только две программы телевидения, на мачте устанавливают два активных вибратора, рассчитанные для работы в соответствующих каналах. Если прием ведется с одного направления (из одного телецентра), то вибраторы можно устанавливать на общей стреле (рис. 29).

В этом случае антенна называется двухканальной антенной типа «волновой канал». Если же при-

Рис. 29. Схема размещения двух полуволновых вибраторов для приема 1-й и 3-й программ: а - на одной мачте; б-на одной стреле

ем ведется с разных направлений вибраторы уста,- навливаются на общей мачте, но на индивидуальных стрелах (траверсах). Каждая из антенн ориентируется отдельно на свой источник излучения сигнала.

Для приема двух программ телевидения по 1-му и 3-му каналам из одного телецентра удобно применять антенны с расположением вибраторов на одной стреле (рис. 29 б). Расстояние между вибраторами около 680 мм. В этом случае при работе антенны на 3-м канале рефлектором служит петлевой вибратор 1 -го канала, а при работе антенны на 1 -м канале

Рис. 30. Схема разделительного фильтра для подключения антенн двух разных каналов к общему фидеру снижении

роль директора выполняет петлевой ьибратор 3-го канала.

Когда для приема программ на разных каналах используются две отдельные антенны, расположенные на одной мачте или на одной стреле, то соединение антенн с общим кабелем снижения выполняется с помощью разделительного фильтра, изображенного на рис. 30.

При размещении антенн на одной мачте расстояние между ними должно равняться половине длины волны, но не менее четверти средней длины волны самого длинноволнового из принимаемых диапазонов.

В табл. 12 приведены размеры элементов разделительного фильтра (рис. 30) в зависимости от каналов принимаемых телевизионных программ, прием которых возможен на общий фидер снижения. Размеры отрезков кабеля выбираются следующим образом: в первой колонке отыскивают требуемый канал на более низкую частоту. Против найденного номера во второй колонке находят 2-й канал на более высокую частоту. Необходимые размеры отрезков кабеля приведены в горизонтальной строке против номера канала на волне X. Кабели 1 и 2 на концах замкнуты накоротко (делается это там, где в таблице стоит слово «замкнуть», а кабель 6 - разомкнут.

При сборке фильтра необходимо внимательно следить за тем, чтобы в местах соединения отрезков кабеля не допустить короткого замыкания между жилой и оплеткой.

Несмотря на возможность получения высокого усиления и большого коэффициента защитного действия, антенны типа «волновой канал» имеют ряд существенных недостатков:

Таблица 12

Геометрические размеры элементов разделительного фильтра

м о

Канал на волне X,

Канал на волне Х8

Размеры, мм

А

Ч

Ч

14

ч

Ч

ч

1

3

1250

650

625

960

625

625

455 замкнуть

4

ИЗО

770

. 565

960

565

565

615 замкнуть

5

1040

860

520

960

520

520 ,

770 замкнуть

6

560

1850

280

960

280

280

590

7-8

520

1390

260

960

260

260

680

9-10

480

1430

240

960

240

240

670

11-12

450

1460

225

960

220

220

700

2

4

ИЗО

480

565

810

565 •

565

295 замкнуть

5

1040

570

520

810

’ 520

520

405 замкнуть

б

560

1050

280

810

280

280

410

7-8

520

1090

260

810

260

260

250

9-10

480

ИЗО

240

810

240

240

490

11-12

450

1160

225

810

220

220

530

3

5

1040

210

520

620

520

520

275 замкнуть

6

560

690

280

620

280

280

90

7-8

520

730

260

620

260

260

190

9-10

480

770

240

620

240

240

250

11-12

450

800

225

620

220

220

310

4

6

560

570

280

560

280

280

0

7-8

520

610

260

560

260

260

90

9-10

480

650

240

560

240

240

160

11-12

450

680

225

560

220

220

230

5

6-7

550

490

270

520

290

290

0

8

510

530

250

520

250

250

0

- 9-10

480

560

240

520

240

240

70

-•:' Д-12

4б0

590:

225

520

220

220

150

ч о я й ф я я я

«

За § В я я X ч о Й о я Я Я X

§ 3 5 о а у я to

ч о я я ф ч я

я ч я X

я to Е Ф

я

й я

5

я о о ч о

£ S »

Ф й ‘5

В ” Е

Я

я я

Ф

f

А

Я

ч ф я я

Я о to В о в я о о

5 § ч X О 3

£ я ОХ ГО

2 я я я У

О со

-2

У я to Я Я я

я я ч ф я

Ч Г О

*^ § 9

Я Я g Sot я

8

W

я § я я

5 я

5 0

Ф Г

Я

Е

ф

я я ф У

я

о я о Я'

X

2 5 я

о я X я ф За

W ш

о о

ох

Й

я ч х о я

ш

W

5 8

В

-А ф ф

ч ctф чч Ф

•о Я о 2 И$ » Ф Ф

§ о

Б?3^|?|| Yigals! gSSSp^SE

ф

*5

ф я ф

я X -

я е* я §

о ч У За

‘ S

Iй

ф § я о

§я

8 й ф

8

ч s

о я

я ® § w 5 я 5 2 я о о ^

ф

я

Ч ф й я я о о о

я

о

S'

я ф ч

о У

я я я я ч ф Й У я о

§

У Е ф У I я ч

За Я я я я to

ф я

У ф 33

ы Я

§ я о

я to

5 О

Sg

я X

ф со 3 W 3 о

я to я

8

ч

W Я ?

Ц1

о й. о о я Е

я

ф

8

8 Я

Я я я S

ч Я Я я

X Е ф ф

я 8 я § я I ф я Е §

У и У

я

♦

X ч ф й ф я я to *§ «< ф

Я О

За й Я Я О За X й 5 я ф я я я

18

5

X о я X о Я

1g.я Е

ф

о

й

2 ^ я » g 5 5 ^

9 - Е S I | § 8 ох я g Я g я

1 я

о ч; Яс

ч я

й2х?Его

348»

Е$яоу

Ф Я я 5

я

X

я

У Я

Уя

ф Б У

О *2 я Я о 5х

ф

й X

§

Я

Ч Ф

ч ф я я

Е § я я

А я о й я о я ge

X я

X 5 Б ф я

5 ф ф я

У я •я й ф я я Е X

5 §я« Е

я £ я 2 а § У ф

§ g

К Ф

ф 6 о» ®

1 X

я я ф

я-

За

§

я я я я

я о Н<

X

я

К

я to

§ й8 го

2

й я ф ч ф

У Я X ч ф У я ф а X я

Я мg 3я я

Б «

ф ।

О №

X Я

ф й i

У я

4 Я

X ч о Й о я я я X 8 3 я я Е

• х 1=1*2

н ।

X '

8

Е я

3

я о

ч о

о о ч я

я

Я а^i

§ и 3 я

я «

ные антенны могут быть выполнены из подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна описана К. П. Харченко в радиолюбительской литературе в 1961 году.

Одна из простейших зигзагообразных антенн показана на рис. 31. В качестве мачты 1 используется деревянный брусок сечением 60x60 мм, к которому крепятся под прямым углом две деревянные рейки 2 того же сечения, что и брусок мачты 1. Рейки необходимо врезать в мачту. Заподлицо, а затем прочно скрепить винтами или шурупами. В нижней и верхней частях мачты к ней крепятся гвоздями или шурупами две планки 3 из листовой меди, латуни или луженой стали размерами 20x300x1,0 мм. Еще четыре такие же планки устанавливаются на кон-

Рис - 31 Проволочная зигзагообразная антенна

цах реек, но эти планки изолируются от реек прокладками из текстолита или другого изоляционного материала. К мачте посередине между рейками крепится пластина 4 из гетипакса (текстолита) размером 80x300x3 мм, а к ней - две металлические пластинки 5 в форме сегментов радиусом 340 мм, хордой 300 мм и стрелой 35 мм. Ширина просвета между пластинами в наиболее узкой части должна получиться равной 10 мм.

Полотно "антенны выполняется обмоточным, монтажным или иным проводом или антенным канатиком произвольного диаметра, который в точках изгиба припаивается к планкам 3 и пластинам 5. Полотно образовано тремя параллельными проводами с точками питания на пластинах 5. Верхняя и нижняя планки оказываются в точках нулевого потенциала во всем диапазоне принимаемых волн, что позволяет не изолировать их от мачты и обойтись без ССУ при использовании в качестве фидера 75 Омного коаксиального кабеля.

Кабель приходит по мачте вверх до нижней планки, затем прокладывается между проводами левой боковой части зигзага к точкам питания. Здесь оплетка кабеля припаивается к левой пластине, а центральная жила—к правой.

Размеры, показанные на рис. 31 без скобок, относятся к антенне, рассчитанной на прием телевизионного сигнала в диапазоне с первого по пятый телевизионный канал (диапазон I и II). При этом согласование антенны с фидером характеризуется коэффициентом бегущей волны в фидере, превышающим 0,45, что соответствует передаче мощности сигнала к телевизору не менее 85%. Коэффициент усиления антенны по диапазону изменяется в пре-

делах 4,3-7,9 дБ с максимумом вблизи 3-го частотного канала.

Такая же антенна может быть выполнена для приема сигнала в диапазоне III (6-12-й каналы). Размеры такой антенны показаны на рис. 31 в скобках. Длина планок берется равной 150 мм, изоляционная пластина 4 - размерами 30x150 мм, а металлические пластины 5 в форме сегментов радиусом 97 мм, хордой 150 мм и стрелой 35 мм. В связи с тем, что относительная ширина этого диапазона меньше, согласование антенны с фидером получается лучше: коэффициент бегущей волны в фидере превышает 0,65 (к телевизору передается более 96% принятой антенной мощности сигнала). Коэффициент усиления антенны изменяется по диапазону в пределах 4,8-6,9 дБ.

Антенна таких же размеров и с такими же характеристиками может быть получена, если вместо каждой из шести металлических планок установить на мачте и рейках по три ролика от электро- проводки. При этом у каждой группы роликов провода полотна необходимо замкнуть между собой припайкой проволочных перемычек. И наконец, полотно антенны можно выполнить из металлической полосы шириной 120 мм (1-5-й каналы) или 70 мм (6-12-й каналы). Размеры же антенны остаются прежними. Полотно этой конструкции может быть образовано из восьми полос, которые соединяются по углам зигзага пайкой, или одной длинной полосой, которая перегибается по углам зигзага. От реек полосы по-прежнему изолируются.

Другой вариант зигзагообразной антенны показан на рис. 32. Антенна представляет собой металлическое кольцо или деревянный обруч с проложенным по поверхности обруча проволочным коль-

цом. Проволоку можно закрепить к поверхности деревянного обруча скобами. Кольцо или обруч крепят на деревянной мачте. В центре кольца к мачте на изоляционном основании устанавливают две полукруглые металлические пластины, выполненные из листовой меди, латуни или луженой жести радиусом 50 мм.

Каждую пластину соединяют с кольцом пятью лучами, расположенными под одинаковыми углами (36е). Затем лучи соединяют между собой пятью перемычками, расположенными также на одинаковом расстоянии'одна от другой.

Проволочное кольцо, лучи и перемычки можно изготовить из антенного каната или медного провода диаметром 1,5-3,0 мм. Все соединения нужно тщательно пропаять. Прокладка и подключение кабеля снижения, которое производится также без ССУ, показаны на том же рис. 32.

Кольцевая зигзагообразная антенна указанных размеров способна принимать сигналы всех 12 каналов метрового диапазона волн. Антенна удовлетворительного согласования с 75 Омным коаксиальным кабелем. Коэффициент усиления антенны плавно нарастает при увеличении номера примерно от 0,5 дБ на первом канале до .11,5 дБ на двенадцатом.

Рис. 33. Зигзагообразная антенна с рефлектором

Рассмотренные конструкции зигзагообразных антенн имеют два одинаковых лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, максимумы которых направлены перпендикулярно плоскости полотна антенны. Таким образом, эти антенны принимают сигнал как спереди, так и сзади, подобно одиночному полуволновому вибратору, что создает опасность приема помех с заднего направления. Значительно улучшить работу зигзагообразной антенны можно за счет ее усложнения добавлением рефлектора (рис, 33). Рефлектор образован горизонтальными металлическими трубками, прикрепленными к мачте, а полотно антенны отодвинуто от плоскости рефлектора на расстояние А. Диаметр трубок рефлектора можно выбирать произвольно, а их длина Р для антенны 1-5-го каналов должна составлять 3100 мм, а для антенны 6-12-го каналов - 890 мм. Расстояние между полотном антенны и плоскостью рефлектора А для 1- 5-го каналов равно 600 мм, для 6-12-го каналов - 340 мм. Расстояние между трубками рефлектора Б для антенны 1-5-го каналов должно быть 290 мм, для антенны 6-12-го каналов -193 мм. Размеры полотна антенны такие же как на рис.31. Таким образом, рефлектор содержит 14 металлических трубок. Кабель снижения прокладывают по мачте и по левой части полотна до точки питания. Здесь кабель разделывают и оплетку припаивают к левой части, ft центральную жилу к правой части.

Диаграмма направленности этой антенны имеет только один главный передний лепесток, а задний практически отсутствует.

Согласование антенны 1-5-го каналов с фидером получается удовлетворительным, а антенны 6- 12-го каналов значительно лучше. Коэффициентом

Рис. 34. Зигзагообразная антенна с рефлектором

усиления антенны 1-5-го каналов плавно нарастает от 7,8 дБ на первом канале до 14 дБ на пятом. Антенны 6-12-го каналов имеют коэффициент усиления 7,8-10 дБ.

Зигзагообразная антенна, представленная нарис^ 34 предназначена для приема сигналов с вертикаль-! ной поляризацией.

Она также содержит рефлектор и обладает такими же характеристиками, как и предыдущая. Рефлектор этой антенны образован металлической рамой, закрепленной на металлической мачте. К раме

припаивают 15 вертикально натянутых проводов диаметром 0,8-1,2 мм. Для улучшения согласования антенны с фидером ее размеры целесообразно выбирать конкретно для того частотного сигнала, сигналы которого буду приниматься антенной. Раз* меры антенны приведены в табл. 13.

Таблица 13

Размеры зигзагообразной антенныс рефлектором, мм

Номер канала

1

2

3

4

5

6

в

1710

1450

ИЗО

1025

950

510

Р

4830

4090

3190

2890

2650

1430

н

2600

220

1800

1600

1500

900

а

870

725

570

500

455

240

Номер, канала

7

8

,9

10

11

12

в

485

465.

450

430

415

400

Р

1360

1310

1260

1210

1160

1120

н

800

750

700

650

625

600

а

230

220

210

205

200

195

Простота конструкции и хорошие качественные показатели зигзагообразной антенны привели к тому, что в последнее время появилось много ее модификаций, отличающихся хорошим согласованием с 75 Омным коаксиальным кабелем снижения в широком диапазоне частот. Некоторые из них друг от друга отличаются незначительно, поэтому рассмотрим только наиболее совершенные модификации, обладающие лучшими качественными показателями.

Двойная треугольная антенна - одна из разновидностей неполной зигзагообразной антенны (рис^ 35). Ее полотно состоит из двух треугольных рамок, расположенных в одной плоскости и соединенных между собой. Антенну можно сделать из трубок, металлических полос или нескольких рядов параллельно расположенных проводов диаметром 1,5- 2 мм, натянутых на деревянном каркасе. Чем меньше поляр канала, тем больше должно быть рядов провода. Во всех углах перегибов провода соединяются между собой и пропаиваются.

Коаксиальный кабель вводится в точке нулевого потенциала и прокладывается или внутри одной из трубок полотна, или по мачте с противоположной стороны. Экран кабеля припаивается к одной труб-

ке, а жила кабеля — к противоположной трубке. Полотно антенны может крепится непосредственно к металлической или деревянной мачте в точке нулевого потенциала 0-0х;

Направленное свойство антенны значительно улучшается, если ее снабдить рефлектором, изготовленным из металлических стержней или трубок.

Размеры антенны (без рефлектора), обеспечивающей хорошее согласование с фидером, определяется формулами:

Z = (0,27-0,28)Xmax; a = l,42Z + 6; 5=1,42/, где 5=20 мм для метрового диапазона;

5=10 мм для дециметрового диапазона.

Если полотно антенны изготавливается из металлических полос, то ширина полосы должна быть (0,08-0,09)/. Такая антенна обеспечивает прием программ телевидения в диапазонах волн 1-5-го, или 6-12-го, или 21-39-го каналов, т. е. она является широкополосной и может использоваться для ближнего приема телевидения.

На рис. 36 изображена диаграмма направленности двойной треугольной антенны в горизонтальной плоскости. С целью исключения заднего лепестка применяют антенны с рефлектором, который располагается от полотна антенны на расстоянии 0,7/ и должен иметь размеры на 5-10% больше размеров этого полотна.

Размеры двойной треугольной антенны с дефлектором определяются по формуле I = (0,25-0,26) X *

Комбинированная антенна отличается от боковой треугольной антенны тем, что к боковым сторонам треугольных рамок привариваются дополнительные проводники Вхи В2. На рис. 37 изображено полотно антенны, с помощью которой можно при-

90°

Рис. 36. Диаграмма направленности двойной треугольной антенны без рефлектора в горизонтальной плоскости

нимать программы телевидения как в метровом, ,так и дециметровом диапазонах волн^

В диапазонах частот 1-5-го каналов дополнительные проводники существенного влияния не оказывают, а следовательно, направленные свойства антенны и ее согласование с фидером практически такие же, как и у двойной треугольной антенны. В диапазонах частот 6-12-го каналов проводники В, участвуют в работе антенны как самостоятельные вибраторы, т. е. прием сигналов осуществляется ими и средней частью полотна антенны.

В дециметровом же диапазоне прием осуществляется на дополнительные вибраторы В2 и среднюю часть антенны между ними.

Рис. 37. Двойная комбинированная треугольная антенна

Таким образом, комбинированную антенну можно рассматривать как антенну, состоящую из трех совмещенных антенн.

Размеры вибраторов выбираются следующим образом:

4=0,25Х -d=0,5X .4=0,251 -id^O^X», где lcpl - средняя длина волны диапазона частот 6- 12-го каналов,

2 ~ средняя длина волна дециметрового диапазона,

выбирается в пределах 10-15 мм.

Антенны бегущей волны

Антеннами бегущей волны принято называть направленные антенны, вдоль геометрической оси которых распространяется бегущая волна принимаемого сигнала. Обычно антенна бегущей волны состоит из собирательной линии, к которой подключено несколько вибраторов, расположенных на одинаковом расстоянии один от другого. Наведенные электромагнитным полем ЭДС в вибраторах складываются в собирательной линии в фазе и поступают в фидер. Коэффициент усиления антенны бегущей волны определяется длиной собирательной линии и пропорционален отношению этой длины к длине волны принимаемого сигнала. Кроме того, коэффициент усиления антенны зависит от направленных свойств вибраторов, подключенных к собирательной линии. Хотя по определению к антеннам бегущей волны должны относится и такие антенны, как антенны типа «волновой канал», однако обычно их выделяют в отдельную группу. У антенны «волновой канал» один вибратор активный, остальные - пассивные, лишь переизлучаЮ- щие принятую Ими энергию сигнала, которая частично аккумулируется активным вибраторов; У антенны бегущей волны все вибраторы активные, принятая ими энергия передается в собирательную линию. Если антенны «волновой канал» являются узкополосными и способны эффективно принимать сигнал только по одному определенному частотному каналу, которому соответствуют размеры, то антенны бегущей волны широкополосны и не нуждаются в настройке.

Конструкция антенны бегущей волны, предложенная В. Д. Кузнецовым, показана на рис. 38. Со-

бирательная линия образована двумя металлическими трубками диаметром 22-30 мм и представляет собой двухпроводную линию переменного волнового сопротивления. Для этого она выполнена расходящейся под небольшим углом, что обеспечивается установкой небольших изоляционных пластинок из оргстекла между трубками собирательной линии у ее концов и в середине.

К каждой из трубок собирательной линии под углом 60е присоединены трубки того же диаметра, которые образуют шесть вибраторов, согнутых под углом 120е. Такие вибраторы обеспечивают значительное уменьшение заднего лепестка диаграммы направленности антенны, благодаря чему повышается коэффициент усиления антенны. Трубки соби

рательной линии скреплены между собой расположенными сверху и снизу пластинами из изоляци-

Рис. 38. Антенна бегущей волныРис. 38. Антенна бегущей волны

Рис. 38. Антенна бегущей волны

Рис. 38. Антенна бегущей волны

онного материала, средняя из которых используется для укрепления антенны на мачте.

Фидер подключают к антенне с помощью короткозамкнутого шлейфа, образованного двумя металлическими трубками с перемычкой в нижней части. Кабель фидера входит внутрь левой трубки шлейфа снизу. К его концу подключен отрезок 50- омного кабеля, который служит трансформатором. Другой конец этого отрезка кабеля выходит через верхний конец левой трубки шлейфа. Здесь оплет-- ка кабеля припаивается к левой трубке шлейфа, а центральная жила - к правой. Длина шлейфа 1100 мм! и трансформатора 700 мм выбраны так, что в диапазоне 1-5-го каналов они соответствуют примерно 1 /4 длины волны, а в диапазоне 6-12-го каналов - 3/4 длины волны, если брать среднюю длину волны этих диапазонов. Это обеспечивает приемлемое согласова-: ние антенны с фидером. Диаметр трубок, из которых выполнен короткозамкнутый шлейф, может быть' произвольным. Антенна является 12-канальной с коэффициентом усиления на 1-2-каналах 3,5 дБ, на 3-5-м каналах 4,6 дБ и на 6-12 каналах 8 дБ.

Логопериодические антенны

Частотно-независимые свойства логопериодических антенн (ЛПА) базируются на принципе электродинамического подобия. Проволочные антенны, выполненные из немагнитных материалов^ расположенные в воздухе или вакууме, имеют одинаковые электрические характеристики если все их геометрические размеры пропорциональны длинам волн, на которых они работают.

Частотно-независимая антенна представляет собой структуру, в которой на каждой данной длине

волны ток протекает в пределах ограниченного участка. За пределами этого участка структуры, называемого активной областью антенны, ток быстро падает.

Рассматриваемая вибраторная логопериодическая антенна может быть представлена в виде системы вибраторов различной длины, каждый из которых имеет свою резонансную частоту. Если число вибраторов, их расположение и параметры подобрать так, чтобы внутри любого интервала частот (между двумя соседними телевизионными каналами) характеристика антенны менялась незначительно, то во всем рабочем диапазоне частот входное сопротивление и диаграмма направленности антенны будут почти постоянными. Схема широкодиапазонной логопериодической антенны, рассчитанной на прием телевизионных программ на всех 12 каналах изображена на рис. 39.

Антенна состоит из двух периодических структур I и II, размещенных под некоторым острым углом одна относительно другой. Вибраторы каждой такой структуры изготавливаются из тонкостенных труб диаметром 10-16 мм. Вибраторы можно сделать из стержней или медной проволоки диаметром 3-5 мм. Их приваривают или припаивают к несущей трубе, диаметр которой зависит от конструкции и массы антенны. Лучше всего его следует вы- бцрать в пределах 30-40 мм.

Верхняя и нижняя структуры делаются одинаковыми и крепятся на деревянной мачте повернутыми на 180” одна относительно другой. Такая антенна с входным сопротивлением 100-130 Ом присоединяется к фидеру с помощью коаксиального 75-ти Омного кабеля, который проложен внутри

Рис. 39. Схема широкодиапазонной приемной антенны типа Л ПА:

а - схема двух периодических структур антенны; б - вид на антенну сбоку; в - схема одной периодической структуры при а-=73*

нижнёй трубы II. Экран кабеля присоединяется в ' точке питания к нижней несущей трубе, а коаксиал к верхней несущей трубе. Антенна устанавливается обязательно на деревянной (изолированной) мачте и крепится к ней с помощью хомутов или кронштейнов. Верхняя периодическая структура должна быть гальванически изолированной от ни^сней.

Широкодиапазонная логопериодическая антенна на всех 12-ти каналах имеет почти неизменную диаграмму направленности, ее коэффициент усиле-

ния в четыре раза больше коэффициента усиления полуволнового симметричного вибратора. Антенна не требует применения симметричного вибратора. Антенна не требует применения симметрирующего и согласующего устройств.

Широкодиапазонная приемная антенна (ЛПА) может иметь самое различное конструктивное исполнение. При изготовлении вибраторов из не очень тонких труб их можно располагать не только под острым углом относительно друг друга, но и т. к. это показано на рис. 40. Такая антенна вместо треугольных имеет трапецеидальные зубцы, поэтому она и называется - антенна с трапецеидальными зубцами. При подобном расположении вибраторов концы их соединяют проводом диаметром 2-3 мм.

На рис. 41 изображен конструктивный вариант плоской вибраторной логопериодической антенны. Вибраторы каждого полотна привариваются (припаиваются) к несущей трубе так, чтобы соседние

Рис. 40. Схема антенны с трапецеидальными зубцами

вибраторы были направлены в противоположные стороны. Полотна располагают горизонтально, одно над другим, на расстоянии, равном примерно двум диаметром несущей трубы. Две несущие трубы представляют собой распределительную линию и должны быть изолированы друг от друга. Коаксиальный кабель прокладывают внутри нижней трубы, экран припаивают к нижней трубе в точке б, центральную жилу кабеля - к верхней трубе в точке а. Для жесткости системы между трубами ставят изоляторы согласно рис. 42. В табл. 14 Приведены размеры плоской логопериодической антенны, предназначенной для работы на всех 12-ти каналах.

Рис. 41. Плоская вибраторная логопериодическая антенна:

1, 2, 3, 4, 5,6 - вибраторы

Вибра-

Рис. 42. Варианты крепления вибратора на трубах распределительной линии

Таблица 14

Геометрические размеры 12-канальной антенны ЛПА

№ вибратора

Длина плеча вибратора, мм

Расстояние между соседними вибраторами, мм

1

1500

416

2

1260

350

3

1060

294

4

890

247

5

750

208

6

630

175

7

530

147

8

445

123

9

375

104

10

315

87

11

265

78

12

222

—

Простая логопериодическая антенна может быть быстро выполнена из подручных материалов. Такая антенна показана на рис. 43 и рассчитана на прием телевизионных передач дециметрового диа-

пазона с 24-гопо 51-й канал. Несущая конструкция треугольной формы собирается из деревянных брусков квадратного сечения 15x15 мм. Бруски скрепляются между собой треугольными фанерными косынками, прибитыми к брускам с одной стороны треугольника гвоздями или шурупами. С другой стороны в бруски 1 и 2 вбивают гвоздики на расстояниях от точки А, указанных на рис. 43. Полотно антенны образуют два куска медного провода с диаметром 1-1,5 мм. Один кусок провода прямой формы прокладывают по бруску 4 до точки А, а второй, огибая гвозди зигзагом, припаивается к прямому проводу в точке А и на их взаимных пересечениях. К вершине треугольника гвоздями прибивается диск 5 из. медной фольги или жести диаметром 40 мм с маленьким отверстием в центре.

' Антенна крепится к мачте из дерева или металла в центре тяжести, лежит в горизонтальной плоскости и вершиной треугольника направлена на теле-

Рие. 43. Логопериодическая антенна ДМВ

центр. Полотно антенны располагается на верхней поверхности треугольника. Телевизионный кабель снижения подходит по мачте к середине бруска 3, подвязывается к бруску 4 по его нижней поверхности изоляционной лентой. В вершине треугольника оплетка кабеля припаивается к точке А, а центральная жила - к центру диска.

Антенну данной конструкции можно выполнить как наружной, так и комнатной. Антенна обеспечивает уверенный прием телепередач на расстоянии до 30 км от телецентра.

Рамочные антенны

В тех случаях, когда простейшие антенны не могут обеспечить получение на экране телевизора удовлетворительного качества изображения, можно рекомендовать двух- и трехэлементные рамочг ные антенны, которые иначе называются обычно антенной «двойной квадрат» и «тройнойквадрат».

Вообще рамочная антенна является трансформированной в квадратную рамку петлевого вибратора, периметр которой равен длине волны (рис. 44Y

Рамочные антенны отличаются простотой конструкции, довольно высоким усилением и узкой полосой пропускания.

Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обеспечивают частотную избирательность. Благодаря этому на вход телевизионного Приемника не могут приникать мешающие сигналы от других телевизионных передатчиков, работающих на близких по частот'е каналах. Это особенно важно в условиях слабого сигнала. Часто возникает необходимость приема слабого сигнала от удаленного передатчика при наличии близко расположеино-

Х/2Х/2Рис. 44, Трансформация петлевого вибратора в квадратную рамкуРис. 44, Трансформация петлевого вибратора в квадратную рамку0,250,25

Х/2

Х/2

Рис. 44, Трансформация петлевого вибратора в квадратную рамку

Рис. 44, Трансформация петлевого вибратора в квадратную рамку

0,25

0,25

го мощного передатчика другого канала. При таких условиях частотной избирательности телевизора можёт не хватать. Кроме того, интенсивный мешак^ щий сигнал, поступая на первый каскад приемничка (или антенного усилителя), приводит к перекре* стной модуляции полезного сигнала мешающим сигналом. В последующих каскадах избавиться от этого уже невозможно. Поэтому в таких случаях рекомендуется применять узкополосные рамочные антенны.

Наибольшее распространение получили двухэлементные рамочные антенны, хотя иногда используют также и трехэлементные рамочные антенны. Впервые эти антенны предложены С. К. Сотниковым. Антенны с числом рамок более трех не используют из-за необходимости тщательной настройки, без которой параметры антенны от увеличения чис^ ла элементов не улучшаются.

Двухэлементная рамочная антенна показана на рис. 45. Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10-20 мм. Материал трубок произ- вольный^ но предпочтительнее медь или латунь. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок, а нижняя стрела изолирована от вибратороной рамки и крепится к пластине изготовленной из гети- накса, текстолита или оргстекла толщиной 4—6 мм и размерами 30x60 мм. К этой же пластине крепятся концы вибраторной рамки винтами с гайками, для чего концы рамки можно расплющить и просверлить отверстия. Стрелы могут быть выполнены металлическими или из изоляционного материала — текстолита иди винипласта. В этом случае специально соединять рамки между собой нет необходи-

мости. Мачта должна быть деревянной, по крайней мере ее верхняя часть. Металлическая часть мачты должна заканчивать на 1,5 м ниже антенны. Рамки антенны располагают одна относительно другой так, чтобы их воображаемые центры находились на горизонтальной прямой, направленной на передатчик. Крепление антенны к мачте производится в центре тяжести. Фидер снижения подключается к концам вибраторной рамки с помощью четвертьволнового короткозамкнутого симметрирующего шлейфа из того же кабеля, что и фидер. Шлейф и фидер должны подходить к антенне вертикально снизу, расстояние между ними должно быть постоянным по всей длине шлейфа.

Коэффициент усиления двухэлементной рамочной антенны составляет 8-9 др. Размеры двухэлементной рамочной антенны приведены в табл. 15.

Рис. 45. Двухэлементная рамочная антенна

Таблица 15

Размеры двухэлементных рамочных антеннметровых волн, мм

Номер канала

1

2

3

4

5

6

В

1450

1220

930

840

770

410

Р

1630

1370

1050

950

870

460

А

900

760

580

530

480

250

Н

4500

3800

2900

2600

2400

1280

Ш

1500

1260

970

880

800

430

Т

1000

840

640

580

530

280

Номер канала

7

8

9

ю

11

12

В

390

370

360

345

330

320

Р

440

420

405

390

375

360

А

240

230

220

210

210

200

Н

1230

1180

1130

1090

1050

1000

Ш

410

390

375

360

350

335

Т

270

260

250

240

230

220

Исходя из приведенных значений коэффициента усиления, можно сделать вывод о том, что по усилению двухэлементная рамочная антенна эквивалентна пятиэлементной антенне «волновой канал», но имеет меньше габариты и лишена ее недостатков, т. к. не нуждается в настройке, хорошо согласуется с фидером и обладает хорошей повторяемостью параметров. Это объясняется тем, что активной приемной частью каждой рамки является ее верхняя и нижняя горизонтальные части. Получается, что двухэлементная рамочная антенна содержит четыре элемента и эквивалентна двухэтажной синфазной решетке, собранной из двухэлементных антенн

4волновой канал». Влияние дополнительных двух элементов второго этажа оказывается сильнее, чем добавление двух директоров к двухэлементной антенне 4волновой канал», за счет сужения диаграммы направленности в вертикальной плоскости, а это очень важно в условиях дальнего приема, когда сигнал приходит с линии горизонта под малым углом места. Наличие же всего двух элементов, взаимодействующих в каждом этаже, обеспечивает стабильность параметров антенны и их независимость от естественных разбросов в размерах. Благодаря , этому отпадает необходимость индивидуальной настройки каждой антенны и обеспечивается хорошее согласование ее с фидером.

В качестве наружной антенны можно так же использовать трехэлементную рамочную антенну, аналогичную показанной на рис. 20. Отличие наружной антенны от комнатной лишь в том, что ее рамки для большей прочности должны быть выполнены из металлической трубки или прутка диаметром 6-10 мМ, а стрелы и пластина изолятора болер толстыми и прочными.

Размеры трехэлементной рамочной антенны для метрового диапазона волн приведены в табл. 16.

Рамки и верхнюю стрелу антенны метровых волн для достаточной прочности выполняют из трубки диаметром 10-15 мм, а расстояние между концами вибраторной рамки увеличивают до 50 мм.

Коэффициент усиления трехэлементной рамочной антенны составляет 14-15 дБ, что значительно превышает коэффициент усиления многоэлементных антенн * волновой канал». Для сравнения напомним, что коэффициент усиления семиэлементной антенны 4волновой канал» равен 10 дБ, одиннадцатиэлементной 12 дБ, шестнадцатиэлементной

13,5 дБ. Причем эти значения соответствуют точно настроенным антеннам, что в любительских условиях трудновыполнимо. Если же учесть, что трехэлементная рамочная антенна не нуждается в настройке, ее преимущества очевидны.

Таблица 16

Размеры трехэлементных рамочных антенн метровых волн, мм.

Номер канала

1

2

3

4

5

6

Д

1255

1060

825

750

688

370

В

1485

1260

975

890

812

438

Р

1810

1530

1190

1080

990

532

А

630

532

412

375

345

185

Б

915

775

600

545

500

270

Н

5600

4600

3600

3200

3000

1680

Ш

1500

1260

970

880

800

430

Т

1000

840

640

580

530

280

Номер канала

7

8

9

10

11

12

д

354

340

325

312

300

290

в

418

400

385

370 s

357

345

р

510

488

470

450

435

420

А

177

170

163

157

150

145

Б

258

246

237

228

220

210

Н

1600

1500

1450

1400

1350

1300

Ш

410

390

375

360

350

335

Т

270

260

25Q

240

230

220

Большой коэффициент усиления рамочных антенн указывает на достаточно малую ширину лепе-

стка диаграммы направленности, поэтому такие антенны необходимо тщательно ориентировать на телецентр.

Ромбическая антенна

При приеме телевидения на частотах одного из каналов дециметрового диапазона часто используется ромбическая антенна. К сожалению, она имеет пониженный кпд из-за включения активного нагрузочного сопротивления и наличия значительных боковых лепестков в диаграмме направленности. Этих недостатков можно в значительной степени избежать, если ромбическое полотно погрузить на переменное реактивное сопротивление и снабдить его рефлектором. Такая антенна характеризуется узкой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости.

Схема ромбической антенны, поясняющей принцип ее работы показана на рис. 46.

Рис. 46. Схематическое изображение ромбической антенны

Под действием возбуждающей ЭДС на проводах ромба возникает падающая волна, которая распространяется в сторону реактивной нагрузки и создает поле Епад. Часть энергии падающей волны расходуется на излучение, а оставшаяся часть полностью отражается реактивной нагрузкой и образует в проводах ромба отраженную волну, распространяющуюся в противоположную сторону, т. е. в сторону рефлектора. Поле отраженной волны Е^, попадая на рефлектор, отражается от него и накладывается на поле падающей волны. Изменением реактивной нагрузки можно добиться оптимальной величины результирующего поля Е^. Она зависит как от фазы поля Е^, так и от его амплитуды. Фаза поля подбирается с помощью реактивной нагрузки, а амплитуда зависит от диаметра провода ромба. Настраивая антенну путем изменения величины реактивной нагрузки, одновременно добиваются и согласования антенны с фидером.

На рис. 47 представлена ромбическая антенна, рассчитанная для работы на 33-м телевизионном канале. Она состоит из решетчатого рефлектора, ромбического полотна, узла питания, каркаса и расчалок 3. Мачта 2 и поперечные рейки 1 могут быть металлическими или из изоляционного материала (дерева). Остальные детали рефлектора выполняются из проволоки. Ромбическое полотно антенны 4 изготавливается из голого медного провода диаметром 1,5-2 мм. Полотно крепится к каркасу из диэлектрического материала, а сам каркас фиксируется в нужном положении с помощью диэлектрических расчалок 5. Если каркас изготовлен из древесины, то в местах соприкосновения провода антенны с деревянными планками необходимо ус-

Рис. 47. Конструкция ромбической антенны для 33-го канала

тановить изоляторы из оргстекла, текстолита или другого изолирующего материала.

Нарие. 48 показан переход от коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом к проводам ромба.

Это симметрирующее устройство представляет собой трубку с двумя пазами. Ширина пазов равна 0,4 внутреннего диаметра трубки, а длина 250 мм. Внутренний диаметр трубки должен соответствовать наружному диаметру кабеля без металлической оплетки. Конец кабеля вставляется в трубку со стороны, противоположной пазам, а его наружная металлическая оплетка натягивается на трубку.

Поверх оплетки накладывается бандаж, оплетка с бандажом припаивается к трубке, а сам бандаж обматывается лентой типа ПХЛ или покрывается лаком. После этого на трубку надевается металлическое кольцо, замыкающее накоротко ее половины и позволяющее менять длину пазов от точек питания ромба до кольца. Конец кабеля, выдвинутый из второго конца трубки, разделывается и центральный проводник кабеля припаивается к трубке. Трубка

Рис. 48. Схема питания антенны:

1 - мачта; 2 - симметрирующее устройство; 3 - коаксиальный кабель; 4 - кольцо-короткозамыкатель; 5 - диэлектрическая прокладка; 6 - про

вод полотна антенны

крепится к стволу мачты на расстоянии 20-30 мм на диэлектрических подкладках.

Ромб в вершине, направленной на телецентр, нагружается на переменную реактивную нагрузку, представляющую собой замкнутую с одной стороны двухпроводную линию, образованную продолжением ромба (рис. 49). Конец продольной рейки каркаса, на котором крепится линия, должен быть изготовлен из высокоизоляционного материала (гети- накс, текстолит, оргстекло). Для изменения длины линии на нее надевается металлическая скоба-замыкатель. В процессе настройки антенны кольцо- замыкатель в точках питания ромба устанавливается так, чтобы длина пазов была равна четверти длины рабочей волны. Скоба-замыкатель на двухпроводной нагрузочной линии устанавливается произвольно, вследствие чего в направлении главного излучения антенны может быть провал. Это легко обнаруживается при медленном вращении

Рис. 49. Двухпроводная линия, служащая реактивной нагрузкой ромба

антенны влево-вправо на 20-30° от направления на телецентр. Устранение провала достигается перемещением короткозамыкателя вдоль двухпроводной линии. Подобрав наилучшее положение по изображению на экране, короткозамыкатель закрепляют. После этого, перемещая вверх и вниз кольцо-корот- козамыкатель в точках питания, антенну подстраивают по наилучшему изображению на экране телевизора.

Синфазные антенные решетки

Телевизионные антенны, предназначенные для дальнего приема передач отличаются большими габаритами и сравнительно сложной конструкцией. Синфазные антенные решетки представляют собой сложную направленную систему^ состоящую из отдельных слабонаправленных антенн, разнесенных в пространстве и расположенных таким образом, что фазы наведенных в них сигналов оказываются одинаковыми. Антенны в решетке соединяют между собой, т. к. они*должны работать на общую согласованную нагрузку. Синфазную решетку собирают из одинаковых антенн, расположенных в несколько рядов и несколько этажей. Схема соединения антенн решетки должна быть составлена так, чтобы не нарушать синфазность сигналов, поступающих от каждой антенны в нагрузку, т. к. * только при одинаковых фазах этих сигналов они будут складываться. Использование вместо одной антенны нескольких таких же антенн, соединенных в синфазную решетку, приводит к увеличению сигнала на выходе такой антенной системы, сужению диаграммы направленности и в результате к увеличению коэффициента усиления. Увеличение

коэффициента усиления синфазной антенной решетки происходит за счет двух факторов:

Во-первых, в каждой антенной решетке электромагнитным полем принимаемого передатчика наводится сигнал определенной мощности. Мощность сигналов, принятых всеми антеннами складываются в нагрузке. Поэтому результирующая мощность сигнала на выходе синфазной решетки во столько же раз больше мощности сигнала одиночной антенны.

Во-вторых, поперечные размеры антенной решетки больше поперечных размеров одиночной антенны. При использовании синфазной решетки увеличивается поверхность абсорбции антенны, та поверхность, из которой антенна поглощает мощность электромагнитного поля. Это приводит к сужению диаграммы направленности антенной системы, что эквивалентно дополнительному увеличению коэффициента усиления антенны.

Синфазные решетки могут быть собраны из антенн самых различных типов. Обычно в решетке используют одинаковые антенны, что упрощает их согласование с нагрузкой и фазирование. Однако не исключено использование в решетке и разных антенн. Наибольшее распространение получили синфазные решетки, собранные из антенн типа «волновой канал» и рамочных антенн.

На рис. 50 показана двухрядная антенная решетка, собранная из двух трехэлементных антенн «волновой канал». Антенна предназначена для приема сигнала с вертикальной поляризацией на границе зон прямой видимости и полутени. Коэффициент усиления антенны составляет 10 дБ. Элементы антенны выполняются из металлической трубки диаметром 12-20 мм для антенны, работающих в 1-5-м

сою

Линия Линия

Рас. 50. Двухрядная синфазная антенна

каналах, или диаметром 8-16 мм для антенн 6-12 каналов.

Стрелы антенн могут быть металлическими или деревянными, мачта же обязательно должна быть выполнена из изоляционного материала и Лишь на 2 м ниже антенны мачта может быть металлической. Размеры каждой антенны можно взять из табл. 14, а расстояния между антеннами Н и длина шлейфа Ш приведены в табл. 17.

Таблица 17

Размеры двухрядной трехэлементной антенной решетки

Номер канала

1

2

3

4

5

6

Н, мм

4500

3800

2900

2600

2400

1280

Ш, мм

1418

1202

932

848

778

420

Номер канала

7

8

9

10

11

12

Н, мм

1230

1180

1130

1090

1050

1000

Ш, мм

402

386

370

356

343

331

Согласующее устройство состоит из двух соединительных линий симметрирующего короткозамкнутого четвертьволнового шлейфа. Линии, каждая из которых выполнена из двух отрезков 75-омного коаксиального кабеля, может быть взята произвольной длины, но обе линии должны быть одинаковой длины.

На рис. 51 представлена двухрядная антенная решетка для приема сигналов с горизонтальной поляризацией а на рис. 52 схема кабельных соединений данной антенны.

Центральные жилы необходимо подключать к вибраторам строго одинаково — либо к левым, либо

Рис. 52. Схема соединения двух антенн в синфазную решетку

к правым концам вибратора. В противном случае антенна работать не будет.

На рис. 53 показана четырехэтажная синфазная решетка, собранная из четырех трехэтажных антенн ♦ волновой канал ». Размещение антенн в четыре этажа значительно сужает диаграмму направленности в вертикальной плоскости и позволяет прижать ее лепесток к земле. Это очень важно в ус-

Рис. 53. Четырехэтажная синфазная решеткаРис. 53. Четырехэтажная синфазная решеткаа а'а а'а а'а а'

Рис. 53. Четырехэтажная синфазная решетка

Рис. 53. Четырехэтажная синфазная решетка

а а'

а а'

а а'

а а'

ловиях дальнего приема, когда сигнал приходит с линии горизонта. Коэффициент усиления такой антенной решетки достигает 14 дБ. Размеры антенны могут быть также взяты из табл. 9. Согласование антенны осуществляется согласно схемы, приведенной нарос. 53. Фидер снижения подключается к точкам «в-в» с помощью четвертьволнового симметрирующего шлейфа длиной Ш. Размеры трансформаторов Т и шлейфа Ш можно взять из табл. 15,16. На концах линий и трансформаторов оплетки кабелей соединяют между собой. Центральную жилу кабеля фидера соединяют с центральной жилой и оплеткой шлейфа, подключают к левой точке «в», а оплетку фидера к правой точке «в». С оплетками трансформаторов оплетку фидера не соединяют.

Рис. 54. Двухэтажная синфазная рамочная антенна

Хорошие результаты дают синфазные решетки, собранные из рамочных антенн. В диапазонах метровых волн наибольшее распространение получили двухэтажные и двухэтажные двухрядные синфазные решетки, собранные из двухэлементных рамочных антенн. На рис. 54 показаны двухэтажная синфазная решетка и схема ССУ к ней. Обе антенны этой решетки выполняют согласно рис. 45 и табл. 15. Симметрирование антенн осуществляется четвертьволновыми симметрирующими короткозамкнутыми < шлейфами. Линии, как и шлейфы, выполняются из отрезков 75 Омного кабеля и хорошо согласуются с ■ антеннами. Линии берутся произвольной, но одинаковой длины. Трансформатор Т выполняется из * 50 Омного коаксиального кабеля длиной в 1/4 дли- j ны волны в кабеле.

Коэффициент усиления двухэтажной синфазной 1 решетки из двух двухэлементных рамочных антенн составляет 12-13 дБ.

Если необходимо увеличить коэффициент защитного действия (КЗД) двухэтажной рамочной антенны, верхняя антенна выдвигается вперед по направлению на телецентр на расстоянии III, а верх- ; няя линия удлиняется относительно нижней на длину Т.

Двухэтажная решетка из рамочных антенн йме- ] ет узкую диаграмму направленности в вертикаль- j ной плоскости и более широкую в горизонтальной. Это представляет большое удобство» т. к. антенная решетка не нуждается в тщательном ориентировании по азимуту, а узкий лепесток диаграммы направленности в вертикальной плоскости, прижатый к линии горизонта, благоприятствует дальнему приему телевизионных сигналов.

Использовать эту антенную решетку рекомендуется в зоне полутени, прилегающей к зоне прямой видимости.

. Если двухэтажная синфазная решетка из 2-х рамочных антенн не обеспечивает уверенного приема с хорошим качеством изображения, можно рекомендовать собрать антенную решетку из четырех рамочных антенн, расположенных в два ряда и в два этажа. Такая антенная решетка со схемой согласования показана на рис. 55. Все ее размеры берутся из табл. 15. За счет удвоения рядов сужается диаграмма направленности в горизонтальной плоскости и коэффициент усиления возрастает до 16-17 дБ.*

В этой конструкции антенной решетки перекладины обязательно должны быть выполнены из изоляционного материала. Мачта может быть выполнена из металла. Во избежание прогиба перекладин мачту можно сделать выступающей вверх за пределы антенны на высоту Н/2 и подвязать все стрелы антенн к вершине мачты капроновым шнуром.

На вершине мачты установить громоотвод в виде заостренного металлического штыря, приваренного к мачте с надежным заземлением у основания мачты.

Весьма привлекательны синфазные решетки, собранные из трехэлементных рамочных антенн. Двухэтажная синфазная решетка, собранная из двух трехэлементных рамочных антенн обладает коэффициентом усиления примерно 19 дБ, а двухэтажная двухрядная решетка из четырех трехэлементных рамочных антенн около 23 дБ.

Двухэтажная двухрядная синфазная решетка достаточно громоздка и обладает большой парусностью. В условиях дальнего приема в зоне полутени, когда передающая антенна находится за линией го-

5 Все об антеннах 113

Рефлектор

:. 55. Двухэтажная двухрядная рамочная антенна

ризонта, особенно важно, чтобы главный лепесток диаграммы направленности приемной антенны был прижат к земле. Поэтому весьма npi влекательна двухэтажная однорядная синфазная решетка из трех двухэлементных или трехэлеменп ых рамочных антенн, показанных на рис. 56. Все размеры здесь такие же как для уже рассмотренных рамочных антенн и синфазных решеток из них. Особенность же в том, что для согласования этой решетки с фидером требуются два соединенных последовательно трансформатора.

Рис. 56. Трехэтажная рамочная антенна

Коэффициент усиления такой решетки из двухэлементных рамочных антенн 14-16 дБ, а из трехэлементных рамочных антенн около 21 дБ. В горизонтальной плоскости диаграмма направленности такой решетки сравнительно широка.

Антенные усилители

Чувствительность телевизионного приемника

Чувствительность телевизионного приемника — одна из главных его характеристик, которая определяет возможность дальнего приема.

Существует несколько определений чувствительности:

чувствительность, ограниченная усилением;

чувствительность, ограниченная синхронизацией;

чувствительность, ограниченная шумами.

Чувствительность, ограниченная усилением, представляет собой минимальное напряжение сигнала на антенном входе телевизора, при котором обеспечивается нормальный уровень сигнала на модулирующем электроде кинескопа.

Чувствительность, ограниченная синхронизацией - это минимальное напряжение сигнала на антенном входе телевизора, при котором еще достигается устойчивая синхронизация генераторов развертки телевизора.

Чувствительность, ограниченная шумами - это мйнимальное напряжение сигнала на антенном входе телевизора, при котором обеспечивается номинальный уровень сигнала на модулирующем электроде кинескопа при его превышении над уровнем собственных шумов на 20 дБ, т. е. в 10 раз по напряжению.

Чувствительность, ограниченная усилением, характеризует коэффициент усиления приемо-усилительного тракта телевизора без учета качества изображения и устойчивости синхронизации. Казалось бы, что чем больше коэффициент усиления тракта, тем меньше (т. е. лучше) чувствительность, ограниченная усилением. В связи с тем, что коэффициент усиления тракта можно увеличивать неограниченно наращиванием числа усилительных каскадов, можно добиться чувствительности, ограниченной усилением, сколь угодно малой. Но на самом деле это не правильно. Делов том, что чувствительность, ограниченная усилением, отнюдь не характеризует возможность прием телевизионным приемником слабых сигналов, т. к. не учитывает влияния его собственных шумов. Все элементы схемы, а в особенности активные элементы (транзисторы, микро* схемы, электронные лампы) создают определенный уровень собственных шумов. Шум каждого каскада усиливается последующими каскадами наравне с сигналом, поэтому наиболее сильно усиливается шум первого каскада приемника. Поэтому наиболее важен уровень шумов именно первого каскада приемника, по этой причине его стремятся собирать с использованием малошумящих активных элементов. Если напряжение собственных шумов на выходе приемника разделить на его коэффициент усиления, получится уровень напряжения шумов, приведенных по входу приемника.

При подаче на вход приемника сигнала, уровень каждого меньше напряжения шумов, приведенных ко входу, такой слабый сигнал окажется забит ту- мами. Шумы будут усилены вместе с сигналом, и на экране телевизора появятся шумы в виде «снега».

Чтобы получить на экране качественное изображение, напряжение сигнала на входе телевизора должно превышать напряжение шумов, приведенных ко входу и чем больше напряжение сигнала на входе по сравнению с напряжением шумов, тем лучше будет качество изображения. Для оценки соотношение между напряжением сигнала и напряжением шумов принято брать их отношение.

Чувствительность, ограниченная шумами, как раз и учитывает наличие определенного уровня собственных шумов телевизора и характеризует его способность принимать сл .бые сигналы, т. е. работать в условиях дальнего приема. Сравнивая чувствительности, ограниченные шумами, для разных типов телевизоров, можно выбрать из них такой, который обладает наилучшей чувствительностью и в наибольшей степени подходит для условий дальнего приема телевизионных передач.

Все разработанные после 1979 года отечественные черно-белые и цветные телевизоры в соответствии с ГОСТом должны обладать чувствительностью канала изображения, ограниченной шумами, не хуже 100 мкВ в диапазоне метровых волн и не хуже 140 мкВ в диапазоне дециметровых волн.

В условиях дальнего приема, когда изображение на экране телевизора получается бледным и малоконтрастным, встает вопрос о возможности улучшения чувствительности телевизионного приемника. Увеличение коэффициента усиления приемного тракта может быть достигнуто разными способами. Простейший из них - использование антенного усилителя между выходом фидера и антенным гнездом телевизора. Такие усилители разработаны и выпус-

каются у нас в стране. Однако уровень собственных шумов таких антенных усилителей примерно такой же, как у телевизионных приемников. Поэтому выигрыша в чувствительности, ограниченной шумами, использование этих антенных усилителей не дает.

В ламповых телевизорах можно увеличить коэффициент усиления усилителя промежуточной частоты канала изображения за счет установки лампе повышенным значением крутизны за счет характеристик.

Так, вместо ламп 6Ж1П можно установить лам- пы 6Ж38П, что увеличивает коэффициент усиления примерно в 2 раза.

Применение антенных усилителей

Как отмечалось выше, установка антенного усилителя между фидером и антенным входом телевизора обеспечивает увеличение коэффициента усиления приемного тракта. Но этот метод не всегда приводит к улучшению изображения в условиях дальнего приема, т. к. требуется улучшение чувствительности, ограниченной не усилением, а шумами.

Тем не менее использование антенного усилителя в некоторых случаях позволяет существенно улучшить прием, но для этого антенный усилитель должен быть установлен не на входе телевизора, а около антенны, на мачте между ССУ антенны и фидером, в непосредственной близости от антенны. Дело в том, что сигнал, приходящий от антенны по фидеру претерпевает затухание, т. е. существенно уменьшается его уровень.

Затухание в фидере зависит от многих факторов: марки кабеля, из которого изготовлен фидер; длины фидера; частоты телевизионного сигнала, т. е. от принимаемого канала. И когда антенный усилитель установлен на входе телевизора, на его вход поступает сигнал уже ослабленный потерями в фидере, а поэтому отношение уровня сигнала к уровню шумов на входе антенного усилителя оказывается меньше, чем если бы антенный усилитель был установлен на антенне, на входе фидера.

Коаксиальные кабели, применяемые для фидеров имеют в зависимости от конструкции и материала различные затухания. Основные характеристики коаксиальных кабелей приведены в табл. 18.

Из таблицы видно, что чем больше диаметр по изоляции, тем меньше погонное затухание у кабеля. Потому при значительных длинах фидера снижения необходимо применять кабель с наибольшим диаметром по изоляции.

Включение антенного усилителя на входе фидера дает возможность последующего разветвления сигнала на большое количество абонентов в доме и может улучшить отношение сигнал/шум и качество приема за счет того, что коэффициент шума тряттаигтора, стоящего в первом каскаде антенного усилителя обычно меньше коэффициента шума транзистора, стоящего на входе селектора каналов телевизора.

Обычно в качестве антенных усилителей МВ и ДМВ используются двухкаскадные усилители, в которых используются высокочастотные малошумящие транзисторы. В табл. 19 приведены основные параметры транзисторов, применяемых в двух- каскадных антенных усилителях.

00

о з* 3

5 О

>я ф ч ф

\о я х

X

о к ф 8

х. о

3 д

X о д я 3

3 д

о X ф я 3

н ф S ев Д

Я

Ф

д § и О

Я Я S 5 «в S

со со Ч со со ЧЧ Ч Ч Ч со

ьГ о о2 2 2 2’*

« ь о * 5 2 я в о S у Ч £ § Я 2

V; ^ с~ 1 с- d о о са

£8 1

s §

«5*

сосо

са © омю

X X Ь- х х

N ° N ° й b-гНСО

ОО^су

§ g Bi го S ч в

Я \

О я К

я

О ь-соооч,с0'#0110юоа>соа> ’“I ’"1 *-1 Т1 *-* *”1 о о *Н гН о, гН СУ о о о о о о о 1 о о о о о

ОО goo 2 О со СО § 2 О «ww ' . w О О « , о о" ° О О «^ о“ о о ° °

СО Оо>*.О1

t-СОg ю

О О ООО '► о О Ч О

о* CD о" о о" | о* о" ° О О*

к я 2 у о. в 5 <

S ч § е S S =

о сосо о , , со о «н Й 2

С- f СО С- СОСО с- 2 2

ф Д 2 g К О

2 Ф

3 е s a g g

00 оо *00 оосо со со су су

1кЛс- ю ю

^су^сусусу^^сусусусооо « v- t~ t- t-t» r- t»

X

О

X

X

8 ■

§ 5 $

S о 8 о *§ Р

2 25§° ч 2”

g& ' SgM ' ' ghgSg дмдд

К » о

H N ^< Ю со су СО Ю СО СУ со

^ Ч> ^ ^ 4# l>‘t^ t* ti СВ Ch

ЮЮЮ1О^*ЮЮЮЮ1ОЮ t-» t-» t~ t~ t> t- t— t- t~ t- t-

ЙЙКЙЙЙЙЯЙЙХ

ДДДДДДДДДДД • .

Таблица 19

Транзисторы^ применяемые в антенных усилителях

Тип транзистора

Проводимость

Граничная частота, ГГц

Коэффициент усиления, дБ

Коэф- . фици- ент шума, ДБ

1рмА

12,м£

КТ31-32А-2-Г-2

п-р-п

7,2

20

1,5

3,0

8,0

КТ3114А-6-Г-2

п-р-п

4,5

18

1,5

2,0

6,0

КТ3115А-2

п-р-п

7,0

15

1,5

3,5

8,5

КТ3101А-2

п-р-п

3,5

15

1,8

2,0

6,0

КТ3106А-6

п-р-п

1,5

15

2,0

4,0

9,0

КТ311А-2

п-р-п

5,0

18

2,5

3,0

7,0

КТ3123А-2-В-2

п-р-п

4,0

1

2,5

5,0

12,0

КТ3124А-2-В-2

п-р-п

7,0

15

3,0

2,5

7-0

КТ399А

п-р-п

1,8

12

3,0

5,0

10,0

КТ382А

п-р-п

1,5 .

12

3,0

4,5

12,0

КТ3120А

п-р-п

1,5

15

3,5

6,0

15,0

КТ362А

п-р-п

2,4

12

3,5

2,5

6,0

КТ391Б-2, В-2

п-р-п

5,0

18

4,0

3,0 .

7,0

КТ341А

п-р-п

2,0

12

4,0

2,5

5,0

КТ329А

п-р-п

1,5

ю

4,0

3,0

6,0

КТ382Б

п-р-п

1,8

10

4,5

4,5

12,0

КТ371А

п-р-п

1,5

12

5,0

2,5

8,0

ггззод

п-р-п

1,5

ю

5,0

5,0 .

10,0

КТ3128А

п-р-п

0,8

10

5,0

5,0

10,0

КТ3109А

п-р-п

0,8

15

6,0

5,0

10,0

Транзисторы в таблице расположены в порядке ухудшения параметров. Можно .использовать два разных транзистора, но на входе усилителя должен стоять транзистор с меньшим коэффициентом шума. It и 1г — это оптимальные токи первого и второго каскадов. Ток первого каскада выбран по ми-

ниМальному коэффициенту шума, а второго - по максимальному усилению.

Антенные усилители необходимо устанавливать как можно ближе к антенне. Питание усилителя лучше всего осуществлять по коаксиальному кабелю фидера через развязку. Схема развязки по питанию приведена на рис. 57.

Развязывающее устройство устанавливается внизу у телевизора и на нее подается питание 12 В от отдельного маломощного блока питания (адаптера). Двухкаскадные антенные усилители потребляют ток не более 50 мА, поэтому мощность адаптера не должна превышать 5-10 Вт. При использований отечественных телевизоров питание для антенного усилителя можно брать непосредственно из телевизора. Для этого нужно вывести из селектора каналов СКД-24С (с третьего контакт разъема) напряжё-

АнтеннаАнтенна(коаксиальный(коаксиальныйкабель)кабель)<3 + 12,6 В<3 + 12,6 ВV

Антенна

Антенна

(коаксиальный

(коаксиальный

кабель)

кабель)

<3 + 12,6 В

<3 + 12,6 В

Рис. 57. Схема развязывающего устройства для питанияантенного усилителя по коаксиальному кабелю фидера

ние питания селектора СКД-24С. В этом случае ан- ' тенный усилитель будет включаться при выборе дециметрового канала.

Если же питание антенного усилителя вывести из селектора каналов метрового диапазона (СКМ) то антенный усилитель будет включаться при выборе канала метрового диапазона.

Все коммутации антенного усилителя на мачте нужно производить с помощью пайки, т. к. установка механических контактирующих элементов (разъемов и т. д.), эксплуатирующихся в тяжелейших климатических условиях, в конце концов приведет к отказу из-за коррозии контактов.

При выборе усилителя необходимо обеспечить коэффициентом усиления усилителя затухания в кабеле фидера и потери в цепях сложения и разветвления сигнала. Обычно при средней длине кабеля 20—30 м затухания в нем составляют 10 дБ, отсюда ; учетом потерь в устройствах сложения — разветвления сигнала, следует выбирать антенный усилитель с усилением 20-30 дБ.

Сложными являются случаи, когда необходимо принимать и усиливать слабые сигналы при наличии мощных сигналов других передатчиков. При этом на вход усилителя попадают как слабые, так и сильные сигналы. Сильный сигнал на входе антенного усилителя может блокировать его работу или перевести работу первого каскада в нелинейный режим - режим смесителя. В этом случае на экране телевизора наблюдается наложение одного изображения на другое. То есть на изображении одного канала видны полупрозрачные кадры изображения другого канала.

Это означает, что усиление выбранного вами усилителя слишком велико, его величину можно

уменьшить путем уменьшения напряжения питания усилителя. Для этого желательно использовать отдельный блок питания с плавной регулировкой напряжения в пределах от 5 до 12,6 В.

Необходимо отметить, что на усилители дециметровых волн сильно влияют сигналы метрового диапазона, т. к. мощности передатчиков метрового диапазона не соизмеримы с передатчиками дециметрового диапазона. Для ослабления влияния сигналов метрового диапазона перед антенным усилителем ДМВ нужно установить фильтр верхних частот, который удалит диапазон метровых волн и пройустит с малыми потерями только сигналы ДМВ.

Если усилитель выбран неправильно (с большим коэффициентом усиления) или если антенна плохо согласована с кабелем, то усилитель может возбудиться и тогда на экране телевизора будет сплошная рябь, но чаще всего в сельских районах, где поблизости нет мощных передающих телецентров, возможно применение усилителей с коэффициентом усиления 40-50 дБ.

На рис. 58 приведена схема антенного усилителя, рассчитанного на усиление сигналов всех 12 каналов метрового диапазона. Коэффициент усиления его составляет 25 дБ при напряжении 12,6 В. Потребляемый ток не более 20 мА. Встречно-параллельное включение на входе диодов Д1, Д2 предохраняет транзисторы усилителя от повреждения грозовыми разрядами. Оба каскада собраны по схеме с общим эмиттером. Конденсатор С6 обеспечивает коррекцию постоянной характеристики усилителя в области высоких частот. Для стабилизации режима транзисторов усилитель охвачен отрицательной обратной связью с эмиттера второго транзистора на

Рис. 59. Принципиальная схема антенного усилителя дециметровых во;

Т27

базу первого. Во избежание самовозбуждения усилителя из-за паразитной обратной связи между каскадами через источник питания используется развязывающий фильтр R4C1.

На рис. 59 приведена схема усилителя для дециметрового диапазона 470-790 МГц (21-60-й каналы). Коэффициент усиления этого усилителя в полосе пропускания составляет 30 дБ при напряжении питания 12 В, а потребляемый ток составляет 12 мА. Оба каскада собраны по схеме с общим эмиттером на СВЧ транзисторах с низким уровнем собственных шумов. Нижняя граница полосы пропускания усилителя ограничена входным фильтром

верхних частот, а верхняя - паразитными емкостями транзисторов и монтажа. Благодаря резисторам R1 и R3 обеспечивается температурная компенса

ция режима транзисторов. Катушка фильтра верх

них частот L1 наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм и содержит 2,5 витка. Намотка про

изводится на оправке диаметром 4 мм. Питание на >

усилитель подается по коаксиальному кабелю.

Простой широкополосный антенный усилитель обеспечивает усиление порядка 10 дБ во всем диа

пазоне, отведенном под телевизионное вещание. Усилитель представляет собой каскад с общим эмиттером и глубокой отрицательной обратной связью через RI С2, а также эмиттерной коррекцией R5 R6 С5 С6. Питание усилителя осуществляется по кабелю. Антипаразитная цепь R4 СЗ обеспечивает устойчивость антенного усилителя, при больших КСВ в кабеле, что возможно, когда входное сопро

тивление телевизора значительно отличается от волнового сопротивления кабеля. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 60.

Промышленностью выпускается несколько ти-

Рис. 60. Принципиальная схема широкополосного антенного усилителяРис. 60. Принципиальная схема широкополосного антенного усилителя

Рис. 60. Принципиальная схема широкополосного антенного усилителя

Рис. 60. Принципиальная схема широкополосного антенного усилителя

пов антенных усилителей. Наибольшее распространение получили антенные усилители метрового диапазона типа УТДИ-1-Ш (усилитель телевизионный диапазонный индивидуальный на частоты I—III диапазонов). Они рассчитаны на все 12 каналов метрового диапазона и содержат встроенный блок питания от сети 220 В. Конструкция усилителя позволяет устанавливать его на мачте около антенны с подачей питания по фидеру. Коэффициент усиления усилителя УТДИ-ЫП не менее 12 дБ, а уровень его собственных шумов намного меньше уровня собственных шумов телевизионных приемников.

В связи с тем, что в настоящее время все более широкое распространение получает телевизионное : вещание в дециметровом диапазоне, а затухание сигнала в фидере на этих частотах повышено, актуальным становится использование антенных усилителей ДМВ. Выпускаемый промышленностью • усилитель типа УТАИ-21-41 (усилитель телевизи- ■ онный антенный индивидуальный, рассчитанный на 21-41 каналы) работает в диапазоне частот 470 - 638 МГц с коэффициентом усиления не менее 14 дБ. Он также имеет индивидуальный блок питания (адаптер) и конструктивно устанавливается на мачте непосредственно у телевизионной антенны.

Применение антенного усилителя позволяет сознательно использовать фидеры большой длины, которые в отсутствии усилителя ослабили бы уровень сигнала до недопустимых.

Необходимость применения длинного фидера возникает в следующих условиях:

Когда телевизионный приемник располагается в ложбине и приемная антенна устанавливается от приемника на возвышенности или холме на расстоянии 100—200 м. При такой установке антенны

обеспечивается вполне уверенный прием с хорошим качеством изображения за счет того, что антенна не закрыта местной преградой. В этом случае для под* ключения антенны к телевизионному приемнику потребуется использование длинного фидера. Длинный фидер имеет значительное затухание, которое можно компенсировать установкой одного или нескольких антенных усилителей в разрывах длинного фидера.

Когда в отдаленно расположенном дачном поселке целесообразно установить одну коллективную антенну и разводку к отдельным дачным домикам, то ее проводят длинным фидером с ответвителями и антенными усилителями, компенсирующими затухание в длинном фидере.

Аналогичным образом организуется так называемое кабельное телевидение в данном населенном пункте.

Устройства совмещения и коммутацииантенн

Делители телевизионного сигнала

В настоящее время семья среднего достатка имеет в доме два и более телевизора, каждый из которых необходимо подключить к наружной антенне. При наличии телевизионной антенны коллективного пользования данное подключение можно сделать от стандартной разветвительной коробки, устанавливаемой, как правило, на лестничной клетке. При т&ком подключении исключается взаимное влияние между телевизорами, обеспечивается хорошее согласование входного сопротивления телевизора с фидером и не уменьшается уровень сигнала на всех остальных входах. Однако такой метод подключе-

ния требует значительного расхода коаксиального кабеля и значительного объема монтажно-строительных работ.

В случае же применения владельцем индивидуального дома или дачи наружной антенны, то данная проблема решается установкой в доме разветвительной коробки (делителя телевизионного сигнала), которую владелец может изготовить самостоятельно.

На рис. 61 а приведена принципиальная схема разветвительной коробки на два отвода, а нариа. 61 б на три отвода. Коробка устанавливается в удобном месте квартиры, ее вход подключается к антенному фидеру или к уже имеющемуся отводу от разветви-

Рис. 61. Разветвительные коробки на резисторах

тельной коробки коллективной антенны, а выходы соединяются коаксиальным кабелем с телевизионными приемниками. К каждому выходу подключается один телевизор. Если по каким-то причинам к одному из выходов телевизор не будет подключен, то к свободному штекеру, предназначенному к этому отключенному телевизору необходимо присоединить резистор сопротивлением 75 Ом. В противном случае произойдет рассогласование, которое вызовет раздвоение изображения на работающих телевизорах.

Как видно из схемы, коробка йа два выхода содержит три резистора, коробка на три выхода четыре резистора. Количество резисторов всегда будет на один больше числа выходов. Все резисторы в коробке имеют одинаковое сопротивление, определяемое по формуле:

R = 75^1П + 1

где п — количество выходов разветвительной коробки.

Конструкция разветвительной коробки очень проста. Корпус можно изготовить из жести или фольгированного текстолита. Оплетки всех кабелей припаиваются к корпусу коробки, а центральные жилы к резисторам. Резисторы могут быть любого типа мощностью 0,25 Вт.

Недостатком такого способа разветвления сигнала является уменьшение напряжения сигнала на входе каждого телевизора во столько же раз, сколько отводов сделано в коробке, за счет потерь энергии сигнала в резисторах. Обычно антенны коллективного пользования обеспечивают вполне достаточный уровень сигнала на абонентских отводах лестничной разветвительной коробки порядка

1 мВ. Поэтому при уменьшении такого напряжения сигнала еще в несколько раз квартирной разветвительной коробкой остается достаточный уровень для получения хорошего изображения на экранах телевизоров. Но при использовании индивидуальной наружной антенны, да еще в зоне неуверенного приема, подключенный к ней один телевизор работает хорошо; но когда к ней присоединяется разветвительная коробка с двумя - тремя телевизорами, уровень сигнала на их входах оказывается уже недостаточным, что сказывается на качестве изображения на экранах телевизоров.

В таких случаях следует включать антенный усилитель или применять другой вариант разветвительной коробки, пример которой приведен нарке. 52. ’

Кантенне

Рис. 62. Вариант разветвительной коробки

Эту коробку можно использовать для подключения двух телевизоров к индивидуальной наружной антенне. Коробка этого типа обеспечивает согласование фидера с нагрузкой независимо от того, подключены ли к обеим выходам телевизоры, а также незначительно ослабляет сигнал на выходах относительно уровня сигнала на входе коробки. Делитель содержит две одинаковые катушки из медной голой посеребренной проволоки диаметром 1 мм. Катушки наматываются на оправке диаметром 4 мм и содержат по 3 витка. После намотки катушки снимаются с оправки и растягиваются в спираль с шагом 2 мм.

Значительно меньшие потери обеспечивают разветвители (делители), выполненные на широкополосных трансформаторах.

TV1TV2TV3

Рис. 63. Схема широкополосного разветвителя на три телевизора

Рис. 64. Схема широкополосного разветвителя на четыре телевизора

Трансформатор ТР1 наматывается на ферритовом кольце марки 20ВН и 50ВН диаметром 5-10 мм в два провода диаметром 0,3 мм и содержит 6 витков. Обмотки соединяются согласно рис. 63, 64 (начало обмоток отмечены точками).

Устройства сложения сигналов

При отсутствии телевизионной антенны коллективного пользования, особенно в индивидуальном дачном доме, часто возникает необходимость установки двух и более раздельных антенн. Это, как правило, связано с необходимостью приема как разных программ от одного телецентра или ретрансля-

тора в зоне неуверенного приема, когда требуются остронаправленные узкополосные антенны с большим коэффициентом усиления, так разных программ от телевизионных передатчиков, расположенных в разных направлениях. В таких случаях от каждой антенны спускается отдельный фидер, что так же нецелесообразно, т. к. требуется большой расход коаксиального кабеля и при переходе с приема одной программы на другую приходится переставлять штекеры фидеров в антенное гнездо телевизора. Эти проблемы могут быть решены исключительно путем объединения сигналов, принятых разными антеннами, непосредственно у антенн на мачте с последующей канализацией скоммути- рованных сигналов по общему фидеру. Однако, непосредственно соединять между собой разные антенны невозможно в связи с тем, что нарушится их согласование с фидерами. Сигнал, принятый одной антенной, будет разветвляться и лишь частично будет поступать в фидер. Другая антенна, подключенная параллельно фидеру, может представлять собой такую нагрузку, что уровень сигнала от первой антенны, поступающий в фидер, окажется недопустимо малым. Поэтому необходимо применение специального устройства для сложения сигналов различных частот и которое не нарушало бы согласования антенн.

Устройство сложения сигналов обычно выполняют на основе частотных фильтров. Частотный фильтр - это четырехполюсник, обладающий способностью сравнительно хорошо пропускать со входа на выход сигналы, частоты которых лежат в определенных границах, и задерживать сигналы с частотами, лежащими за пределами этих границ. Полоса частот сигналов, которые проходят через

фильтр, называется полосой пропускания, а полоса частот, которые не проходят - полосой задерживав ния.

График зависимости амплитуды напряжения (или тока) на выходе фильтра от частоты при заданном напряжении (или токе) на входе называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) фильтра.

Фильтр, АЧХ которого изображена на рис. 65 а, имеет полосу пропускания при любых частотах ниже f, и полосу задерживания на частотах выше fc. Частота fc, вблизи которой имеет место переход от пропускания к задерживанию, называется частотой среза. Фильтр с такой АЧХ называется фильтром нижних частот (ФНЧ).

Рис. 65. Амплитудно-частотные характеристики различных фильтров

Фильтр с АЧХ, показанной на рис. 656, называется фильтром верхних частот (ФВЧ). Он имеет полосу задерживания ниже частоты среза f и полосу пропускания выше fc.

Фильтр с АЧХ, показанной на рис. 65в, называется полосно-пропускающим, или полосовым фильтром. Он имеет полосу пропускания между частотами среза fcl и fc2 и полосы задерживания ниже f и выше fc2.

Фильтр с АЧХ, показанной на рис. 65 г, называется полосно^задерживающим, или режекторным фильтром. Он имеет полосу задерживания между частотами среза fcl и fс2 и полосы пропускания ниже f , и выше f clcz

Требуемую АЧХ можно получить, комбинируя фильтры разного типа.

Например, если последовательно включить два фильтра с АЧХ, изображенными на рис. 66 а и рис. 66 б, то образуется полосовой фильтр с АЧХ, изображенной на рис. 66 в . Если же включить последовательно фильтры с АЧХ, изображенными на рис. 65 а и рис. 65 б, то получится режекторный фильтр с АЧХ, изображенной на рис. 65 г.

В качестве ФВЧ и ФНЧ чаще всего используют лестничные фильтры, обычно образуемые каскадным включением ряда однотипных симметричных звеньев из катушек и конденсаторов. На рис. 6 7 приведены схемы наиболее распространенных и относительно простых по конструкции звеньев фильтров. Звенья бывают Т-образные (рис. 67 а) и П-об- разные (рис. 67 б). На рис. 67 а-в - в изображены звенья ФНЧ; звено в обеспечивает повышенную крутизну среза. На рис. 67 г-е изображены звенья ФВЧ; звено е обеспечивает повышенную крутизну среза.

Рис. 66. Амплитудно-частотная характеристика комбинации фильтровРис. 66. Амплитудно-частотная характеристика комбинации фильтровРйс. 67. Звенья фильтров верхних и нижних частотРйс. 67. Звенья фильтров верхних и нижних частот

Рис. 66. Амплитудно-частотная характеристика комбинации фильтров

Рис. 66. Амплитудно-частотная характеристика комбинации фильтров

Рйс. 67. Звенья фильтров верхних и нижних частот

Рйс. 67. Звенья фильтров верхних и нижних частот

Фильтр включается между цепью, служащей для него источником сигнала, и нагрузкой - цепью, в которую поступает сигнал с выхода фильтра. Лестничный фильтр должен обеспечить получение требуемых частотных свойств (пропускания или задержа- < ния в нужных полосах частот) при заданных сопро- ;

68. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ68. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ

68. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ

68. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ

тивлениях источника сигнала и нагрузки, а также согласование цепей, то есть наиболее эффективную передачу энергии сигнала от источника в нагрузку.

’На рис. 68. показана схема фильтра сложения сигналов (ФСС) метрового диапазона. Назначение фильтра состоит в том, чтобы сигнал, принятый антенной 1, полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 2, а сигнал, принятый антенной 2, также полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 1. Эта задача реализуется использованием двух фильтров. Фильтр, образованный элементами LI, Cl, L2, С2 и С5, представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), а фильтр, образованный элементами L3, СЗ, L4, С4 и L5 - фильтр верхних частот (ФВЧ)< Если антенна 1 рассчитана на прием сигнала с меньшим номером канала, то есть с меньшей частотой, чем антенна 2, то сигнал от антенны 1 свободно проходит через ФНЧ и поступает в фидер, не ответвляясь в цепь антенны 2, т. к. ФВЧ представляет для него большое сопротивление. Аналогично, сигнал, принятый антенной 2, беспрепятственно проходит через ФВЧ и поступает в фидер, а ФНЧ, имеющий для этого сигнала большое сопротивление, не пропускает его к антенне 1. Во избежание отражения сигналов, принятых антеннами, от ФСС характеристические сопротивления обоих фильтров должны приблизительно составлять 75 Ом.

Катушки индуктивности фильтра наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм виток к витку на каркасах из полистирола или оргстекла диаметром 5 мм. Катушки L1-L4 располагаются на одном общем каркасе, расстояния между катушками должны быть не менее 8 мм. Катушка L5 наматывается на отдельном каркасе и конструктивно размещает-

ся так, чтобы ее ось была перпендикулярна оси других катушек. Количество витков катушек и емкости конденсаторов для разных комбинаций каналов приведены в табл. 20.

При монтаже ФСС необходимо обеспечить минимальную длину соединительных проводков, особенно концов катушек.

Таблица 20

Номер канала антенны

Количество витков катушек

Емкость, пФ

1

2

L2, L2

L3, L4

L5

Cl, С2

СЗ, С4

С5

1-5

6-12

2

11

3

12

12 "

20

1

3

3,5

8,5

6

47

39

33

1

4

3,5

7

5

47

36

33

1

5

3,5

5

6

47

43

33

2

3

3,5

8,5

6

47

39

30

2

4

3

7

5

47

36

30

2

5

3

5

6

43

43

30

3

5

2,5

5

6

33

43

30

Рассмотренный вариант ФСС компактен и дешев ’ в изготовлении, но страдает одним недостатком: в s любительских условиях невозможно учесть пара- : зитные емкости монтажа и индуктивности выводов катушек, конденсаторов и соединительных проводов, которые на частоте десятков и сотен мегагерц ; оказывают существенное влияние на работу. Поэтому добиться паспортных значений ослабления сигнала не более, чем на 1 дБ и развязки между антеннами не менее, чем на 15 дБ в любительских условиях трудно. По этой причине нельзя предложить ФСС по этой схеме, который позволил бы подключить к общему фидеру две антенны, работающие в диапазоне 6—12 каналов.

Более широкими возможностями обладает ФСС, собранный из шести отрезков коаксиального кабеля той же марки, что и фидеры.

Работа этого фильтра основана на трех важнейших выводах теории длинных линий:

Входное сопротивление линии длиной в четверть длины волны, короткозамкнутой на конце, бесконечно велико.

Входное сопротивление линии длиной в половину длины волны, короткозамкнутой на конце, равно нулю.

Входное сопротивление линии длиной, равной целому числу полуволн, короткозамкнутой на обеих концах, относительно точек, находящихся внутри линии, бесконечно велико.

Для сложения сигналов от антенн метрового и дециметрового диапазонов обычно используется фильтр, состоящий из ФВЧ и ФНЧ, выходы которых включаются параллельно. Ко входу ФНЧ подключается антенна метрового диапазона и он имеет частоту среза 230 МГц, то есть пропускает только сигналы метрового диапазона. Ко входу ФВЧ подключается антенна дециметрового диапазона й он имеет частоту среза 470 МГц, т. е. пропускает сиг- налы только дециметрового диапазона. К выходу фильтра подключается кабель, идущий к телевизору. Схема простейшего фильтра сложения МВ+ДМВ приведена на рис. 69.

Как видно из рис. 69 индуктивности и емкости, используемые в фильтре, довольно малы. При его самостоятельном изготовлении ощутимый вклад могут внести индуктивности и емкости монтажа. Поэтому фильтр обязательно нуждается в настройке. В настоящее время нет особой необходимости в самостоятельном изготовлении фильтра сложения,

поскольку на рынке с избытком имеются фильтры сложения различных конструкций.

При приеме каналов ДМВ практически всегда необходимо использовать антенный усилитель. На вход антенного усилителя ДМВ обычно стоит ФВЧ для того, чтобы сигналы метровых каналов не попадали на вход усилителя и не нарушали его режим работы. Поэтому антенный усилитель ДМВ должен стоять до фильтра сложения (иначе он не пропустит сигналы метровых волн). Как видно из рис. 69 питание на усилитель ДМВ через фильтр сложения пройти не сможет. Более того, напряжение питания свободно пройдет через ФНЧ на метровую антенну и через согласующее устройство закоротится на землю. При этом может выйти из строя блок питания или согласующее устройство.

Промышленностью выпускается широкий диапазон приемных телевизионных антенн, предназначенных как для индивидуального, так и для коллективного приема телевизионных передач от теле-

Рис. »9. Схема фильтра сложения МВ+ДМВ.

центров и ретрансляторов. Эти антенны подразделяются на одноканальные, однодиапазонные, двухдиапазонные и широкодиапазонные. Типы антенн приведены в табл. 21.

В приводимых данных коэффициент усиления для каждой антенны дается по отношению к полуволновому вибратору.

Тип антенны

Номера каналов

Коэффициент усиления, дБ

Кол-во элементов

Масса, кг

: 1

2

3

4

5

АЭ1-01 (DIPOL 5/8-5)

3-5

3-8

5

1,6

АЭ1-02 (DIPOL 4/6-12)

6-12

6

4

0,6

АЭ1-03 (DIPOL 11/6-12)

6-12

8

11

1,4

АЭ1-04 (DIPOL 7/6-12)

6-12

6

7

1,0 -

АЭ1-09 (FUNKE R1205)

1-5

7,5-8 >

5

'3,5

АЭ1-01

(DIPOL 19/21-60)

21-60

11

19

0,9

АЭ2-02

(POLARID 26/21-60)

21-60

7,5-14

26

0,7

АЭ2-03 (ATX 91-21-60)

21-60

13-18

91

2,0 '

АЭ2-04

(DIPOL 11/21-60)

21-60

5,5-9

11

0,7

АЭ2-06 (ATV 26/24-49)

24-49

14-17,5

26

2,0

АЭ2-О7 (ATV 19/24)

24

16,5

19

2,2

АЭ2-08 (ATV 21/51)

51

17

21

1,9

АЭ2-09 (ATV 27/21-35)

21-35

16,5*19

27

2,6

АЭЗ-01

6-12;

6;

(DIPOL 18/6-12/21-60)

21-60

6-10

18

1,5

АЭЗ-02

3-5;

3-4;

(DIPOL 21/3-5/21-60)

21-60

8-12 .

21

1,6

Таблица 21

Таблица параметров приемных телевизионных антенн

Окончание табл. 21

I

2

3

4

5

АЭЗ-ОЗ

6-12;

6;

(DIPOL 26/6-12/21-60)

21-60

8-12

26

1,6

АЭЗ-05 (COBER 89099)

21-69

10

13

АЭЗ-07

1-60

25 (MB)

2

(SKYMASTER

22 (дмв;

DTV-500B)

АЭЗ-11

1-5;

3;

1;8;21

2,0

(FUNKE DCRS

6-12;

6,5;

1760-2/69)

21-69

9

АЭЗ-12 АЭЗ-11

1-5;

9,5-11;

3;

4,6

(FUNKE DCRS

6-12;

8;

10;

1760-2/69)

21-69

9-15

47

UABATV 10/53

53

11,5

10

0,8

UABATV 18/53

53

14,5

18*

1,0 .

UAB DIP 3/3-5

3-5

3

3

1,1

UAB ATX 87-21-60

21-60

13-17

87

1,7

UABATV 8/21-60

21-60

9

8

0,8

UABATV 16/21-60

21-60

13

16

0,9

UABATV 13/21-39

21-39

13,5

13

1,0

UAB DIP 13/3-5/21-60

3-5;

3-4;

13

1,5

21-60

6-10

UAB Polaris 33/6-12/

6-12;

27,5-30;

2160W :

21-60

28-32

<33

2,3 ;

UAB DIP 20/6-12/0

6-12;

27,5-30;

21

1,7 ,

21-6

21-60

28-32

Спутниковое телевидение

Системы спутникового телевидения, находящиеся в эксплуатации।

Одной и первых стран, начавших освоение ближнего космоса для нужд народного хозяйства и создания систем спутниковой связи, был Советский

Союз. Для трансляции программ центрального телевидения в отдаленные районы страны и, в первую очередь, на азиатской части территории, в 1967 году была создана система спутниковой связи «Орбита». Первые 20 наземных станций этой системы были сооружены в наиболее труднодоступных и отдельных городах страны. Это дало возможность смотреть передачи из Москвы более 20 млн. телезрителей.

Передача телевизионного сигнала осуществлялась при помощи искусственного спутника Земли (ИСЗ) «Молния-1». Период его обращения составлял 12 часов, плоскость орбиты наклонена относительно плоскости земного экватора на 63,4°, высота перигея 500 км, апогея - 40000 км. Обслуживание всей территории страны одним космическим аппаратом (КА), было возможно в течение 8 часов в сутки. Поэтому для обеспечения круглосуточной ретрансляции необходимо как минимум 3 КА.

Спутники « Молния-1» работали в диапазоне частот 800-1000 МГц. В 1971 году был запущен спутник «Молния-2 », выведенный на ту же орбиту, что и «Молния-1», но работающий в международном спутниковом диапазоне частот 4-6 ГГц. Соответственно этому диапазону были переоборудованы все наземные станции «Орбита» и создана новая усовершенствованная станция «Орбита-2».

Наземная приемная станция системы «Орбита» — сложное и дорогостоящее сооружение. Она располагается в круглом железобетонном здании, которое одновременно служит основанием антенной системы с отражателем диаметром 12 м. Антенна установлена на полноповоротном опорном устройстве. В связи с непрерывным движением спутника относительно приемной станции, антенна должна по-

стоянно перемещаться, обеспечивая ориентацию на КА. Для этого она укомплектована устройством программного и ручного наведения. Приемное устройство для улучшения чувствительности содержит малошумящие охлаждаемые жидким азотом параметрические усилители, блоки усиления и преобразования сигналов изображения с частотной модуляцией в амплитудно-модулиремые блоки регенерации синхросигнала и т. д.

В последствии дорогостоящие охлаждаемые параметрические усилители были заменены на транзисторные, введено 100% резервирование всех блоков и узлов и пр.

К 1982 году было задействовано 90 станций «Орбита». Их использование целесообразно для организации спутниковых систем связи и трансляции телевизионных программ в крупные населенные пункты. Для мелких населенных пунктов использования станций «Орбита» экономически невыгодно. В этих условиях необходимы более простые и дешевые системы.' В настоящее время станции системы «Орбита» функционируют в качестве резервной системы магистральной и внутризоновой связи.

Для обеспечения малонаселенных районов телевизионным вещанием необходимы более простые и дешевые наземные приемные станции. Для достижения этой цели необходимо использовать ретранслятор повышенной мощности, что позволяет упростить приемное устройство и использовать КА, находящийся на геостационарной орбите. Геостационарная орбита имеет форму окружности, лежащей в плоскости экватора Земли, с высотой над ее поверхностью 35875 км, направление.вращения спутника совпадает с направлением вращения Зем-

ли, а период обращения спутника равен 24 часам. Следовательно, для неподвижного наблюдателя на земной поверхности спутник кажется неподвижным, зависшим в строго определенной точке небосклона. Это в свою очередь исключает необходимость непрерывного слежения приемной антенной за КА.

Такой новой системой спутникового телевидения стала система «Экран», созданная в СССР в 1976 г. Первый спутник этой системы был запущен на геостационарную орбиту 26 октября 1976 года. Зона обслуживания около 9 млн. км2 (почти 40% территории СССР) охватила районы Сибири, Крайнего Севера и частичного Дальнего Востока.

Для ретрансляции телевизионного сигнала использовалась полоса частот 702-723 МГц, мощность ретранслятора 200 Вт.

В качестве приемных устройств применялись:

«Экран-КР-10» — предназначен для обслуживания цветным телевизионным вещанием крупных поселков путем формирования стандартного телевизионного сигнала мощностью 10 Вт на частоте одного из метровых каналов с излучением сигнала в эфир. Радиус действия составляет 6-7 км.

«Экран-КР-1» отличается пониженной мощностью передатчика, которая составляет 1 Вт, радиус действия 2-2,5 км.

« Экран ». По сути является простым абонентским приемником. Формирует телевизионный сиг- йал по 1 или 4 каналу с амплитудой 1 В для подачи через кабельную сеть до 8 телевизоров.

В19 79 году введена в эксплуатацию система прямого . распределения телевизионных программ «Москва», работающей через геостационарный спутник «Горизонт». Использование на стационар-

ном КА передатчика повышенной мощности и антенны с узкой диаграммой направленности позволило существенно упростить и удешевить приемную станцию системы «Москва», по сравнению со станцией «Орбита», удалось уменьшить наиболее громоздкую часть станции - антенную систему и перейти от антенн с диаметром зеркала 12 м к антеннам диаметра 2,5 м.

В 1989 году начала работать система «Москва - Глобальная», обеспечивающая прием отечественных телевизионных программ на территории практически всех стран мира.

Использовался КА «Горизонт» с антенной и широкой диаграммой направленности, это обеспечило расширение зоны приема до максимально возможной, вследствие этого пришлось увеличить приемную антенну до 4 метров для сохранения качественных показателей.

Вещание спутниковых программ «НТВ+» ознаменовало начало эры непосредственного телевизионного вещания в России. Теперь любой владелец спутниковой системы может смотреть русскоязычные программы, передаваемые из Москвы.

На первом этале проекта используются спутники «Галс-1» и «Галс-2». Технические характеристики КА «Галс» приведены в табл. 22.

В дальнейшем предполагается использовать более современный спутник «Галс-16».

В настоящее время по спутниковому вещаниЛ «НТВ*» идет трансляция четырех каналов через спутник «Галс», находящийся в позиции 36е в.д.:

. наше кино (отечественные фильмы);

мир кино (зарубежные фильмы);

спортивный канал;

музыкальный канал.

Таблица 22

Технические характеристики КА «Галс»

КА

Номер ствола

Частота, ГГц

Передающая антенна

Мощность, Вт

ЭИИМ в центре луча

ГАЛС-1

2

12149,44

А1

85

56

ГАЛС-1

3

11831,56

А2

45

57

ГАЛС-2

1

11919,28

А1

85

56

ГАЛС-2

2

12206,98

А1

85

56

ГАЛС-2

3

11765,84

А2

45

53

Все каналы проекта «НТВ+» с 1 февраля 1997 г. закодированы. А это значит, что желающий смотреть эти программы должен вносить ежемесячную плату, а в дополнении к имеющемуся для приема оборудованию приобрести декодер.

С конца 80-х годов США, страны Европы, Японии и другие государства начали выводить на орбиту спутники для непосредственного приема телевизионных программ, на индивидуальные приемные устройства. Большие возможности спутникового вещания явились причиной интенсивного развития в этих странах спутникового телевидения. В настоящее время вещание на европейскую часть России и стран СНГ осуществляют порядка 50 гебстацио- нарных спутников.

- Наиболее популярным для нас является безус- г^вно «Hoi Bird» ~ «Жар-птица». На настоящее время в позиции 13° в.д. находятся пять спутников, прием с которых возможен на большей часта европейской территории бывшего СССР на антенны размером до одного метра от 15 до 68 аналоговых неко- дированных программ. На этих спутниках транс-

лируются общеразвлекательные (ВВС, NBC, TV-5, ARTE, POLSAT), новостные (EURONEWS, EBN), cnopTHBHbie(EUROSPORT), музыкальные программы (МСМ, VIVA, VIVA-2, Орух).

Спутники «ASTRA», расположенные в позиции 19° в.д. занимают лидирующее положение в Западной и Центральной Европе. Однако с них на небольшие антенны прием возможен только в самых западных районах бывшего СССР. Новые спутники «ASTRA 1Е» и «ASTRA IF» имеют специальный восточный луч, что позволяет использовать антенны диаметром: в Москве 75 см, С.-Петербурге и Киеве - 90 см. Однако все каналы, передаваемые этим лучом являются цифровыми.

В позиции 0,6-1” з.д. находятся спутники «Intelsat 707», «Thor», «TV-SAT2», которые представляют большой интерес для наших телезрителей. На них транслируются такие широко известные фильмовые каналы, как «Filmhet», и «TV1000», а также ряд других интересных программ - «MTV», «Cartoon NetWork», «CNN», ВВС Prime», «Discovery», «Sci-Fi Channel». Практически все перечисленные каналы закодированы, но для их просмотра можно приобрести декодирущие карточки. Спутники «THOR» и «TV-Sat2» имеют лучи, которые захватывают северо-запад России и позволяют принимать передачи на 1,0-метровую антенну.

Спутник «Intelsat 707» имеет зону покрытия, простирающую далеко на юг, и обеспечивающую прием передач на антенны меньше 1,0 м практически на всей европейской части России.

Для южных районов бывшего СССР, в особенности для стран Средней Азии представляет интерес спутник «PAS-4». С него принимаются следующие

интересные программы: «Asia Busines News», «Discovery», «ВВС WorZd», «CNN», «MTV» идругие.

Аппаратура для индивидуального приема каналов спутникового телевидения хотя и получает все большее распространение в нашей стране, но сдерживается следующими факторами:

Отсутствуют бесплатные русскоязычные спутниковые каналы для индивидуального приема антеннами малых размеров.

Пока на рынке платного спутникового ТВ присутствует лишь «НТВ+». У телезрителя нет свободы выбора, даже из существующих русскоязычных каналов пакета «НТВ+». Приходится платить за пользование всех четырех программ, тогда как многие хотели бы иметь 2—3 канала за соответствующую меньшую плату.

Широкое внедрение цифрового метода передачи телевизионного сигнала существенно удорожает стоимость индивидуального приемного устройства на нынешнем рынке (до 1000 долларов США). При снижении цены на приемное устройство до уровня 300—500 долларов США возможна широкая популяризация как отечественных тай и иностранных систем цифрового спутникового телевидения.

Индивидуальный комплект спутниковоготелевидения

Все приемные устройства делятся на две группы:

устройства, предназначенные для многоканального приема сигналов с одного спутника;

устройства, предназначенные для многоканального приема сигналов с нескольких спутников.

В первом случае антенна приемного устройства жестко устанавливается на каком-либо основании

(на стене, балконе, крыше). При этом сохраняется возможность перестройки с канала на канал в пределах данного спутника.

Во втором случае антенна также жестко устанавливается на основании, но имеет устройство наведения на спутник. Устройство наведения представляет собой специальный электропривод, который осуществляет перемещение антенны. Управляется он позиционером, который либо входит в состав спутникового ресивера, либо устанавливается отдельно. Число позиций позиционера в зависимости от возможностей ресивера в среднем может быть от 24 до 99. Естественно, такая приемная система стоит дороже.

Структурная схема приемной станции представлена на рис. 74.

Приемная параболическая антенна диаметром 0,6-2,0 м предназначена для приема частотно-мо- дулированного телевизионного сигнала со спутника-ретранслятора, находящегося на геостационарной орбите.

Отражаясь от поверхности рефлектора и фокусируясь в фокусе раскрыва антенны сигнал попадает в облучатель и далее в поляризатор. Поляризатор выделяет сигнал определенной поляризации (вертикальной, горизонтальной или Круговой). Поляризация сигнала, который излучает ретранслятор, определяется конструкцией его передающей антенны. Для обеспечения качественного телевизионного приема необходимо, чтобы поляризация приемной антенны соответствовала принимаемому сигналу.

Таким образом, пройдя через облучатель и поляризатор, .сигнал со спутника-ретранслятора в интервале частот 10,5-12,75 ГГц поступают в конвертор. В конверторе производится усиление сигнала

малошумящим широкополосным усилителем (МШУ) и устранение помех по зеркальному каналу полосовым фильтром (ПФ). Далее осуществляется первое преобразование частоты. Первая промежуточная частота формируется смесителем (СМ 1). Для этого на него, помимо принимаемого сигнала, подаетсясигнал с гетеродина (Г 1), представляющего собой генератор, частота которого стабилизирована диэлектрическим резонатором.

С выхода смесителя (СМ 1) сигнал первой П4 в интервале частот 0,7-2,15 ГГц поступает на предварительный усилитель промежуточной частоты

Приемная антенна

еыждаюй * * выходной ▼ выход

видеосигнал звуковой радиосигнала сигнал

Рис. 74. Структурная схема индивидуальной приемной установки

(ПУПЧ), после чего по кабелю подается в ресивер (тюнер).

В ресивере сигнал первой П4 через усилитель промежуточной частоты (УПЧ 1) поступает на смеситель (СМ 2), в котором происходит второе преобразование частоты, т. е. дальнейшее ее понижение. Ресивером осуществляется выбор необходимого канала, если требуется, настройка или подстройка на канал, демодуляция принятого сигнала, разделение видео и звукового сигналов и формирование стандартного телевизионного сигнала на частоте одного из ТВ каналов в дециметровом диапазоне.

Необходимый канал выбирается с помощью блока управления (БУ) путем соответствующей настройки гетеродина (Г 2). Причем настройку по частоте можно осуществлять либо плавно, либо набрав номер требуемого канала. Гетеродин (Г 2) представляет собой транзисторный генератор, управляемый напряжением, которое подается на включенный в частотозадающий контур варикан, либо может быть выполнен на основе синтезатора частоты, уп- ; равляемого микропроцессором. Полоса пропуска- ния второй промежуточной частоты формируется фильтром сосредоточенной селекции (ФСС), а до- • полнительное усиление сигнала - усилителем УПЧ 2. ■ В тракт обязательно входит устройство автоматического регулирования усилением (АРУ). Его работа должна быть очень эффективной для того, чтобы приемная установка могла хорошо работать в различных условиях приема, независимо от диаметра приемной антенны, длины кабеля, соединяющего приемную головку с ресивером, уровня сигналов различных спутников в данной местности. Поэтому глубина регулирования устройства АРУ составляет 25-30 дБ.

С выхода УПЧ 2 сигнал поступает на демодулятор, представляющий собой синхронный фазовый детектор (СФД).

С выхода СФД сигнал поступает на фильтры Ф, которыми осуществляется разделение сигнала изображения и поднесущей, модулированной сигналом звукового сопровождения.

В тракт изображения, как правило, входит схема привязки уровня, цепи предискажений и регулировки уровня выходного видеосигнала.

Тракт звука Т 3 содержит смеситель с гетеродином, усилитель промежуточной частоты и частотный детектор. Настройка на частоту поднесущей осуществляется путем изменения частоты гетеродина. Для улучшения помехоустойчивости тракт звука охвачен цепью обратной связи по частоте .

Выделенные низкочастотные сигналы видео и звукового сопровождения подаются непосредственно на выход ресивера, а также на амплитудный и частотный модуляторы (АМ и ЧМ). После модуляции сигналы суммируются в сумматоре и образуют стандартный телевизионный сигнал на частоте одного из ТВ каналов.

Помимо основных функций ресивер выполняет ряд сервисных: дистанционное управление, автоматическое управление поляризатором и т. д.

Приемная антенна предназначена для приема электромагнитных волн, которые возбуждают в приемной антенне токи, энергия которых с некоторым коэффициентом полезного действия (к.п.д.) передается преемнику непосредственно или через линию передачи.

Наибольшее распространение для приема спутникового телевидения нашли:

параболические (зеркальные) антенны:

плоские антенны.

Зеркальные антенны

Зеркальными называются антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны от поверхности рефлектора (зеркала).

В зависимости от конструкции параболические приемные антенны могут быть как однозеркальными, так и двухзональными. Двухзеркальные антенны обладают рядом достоинств, по сравнению с однозеркальными, но они более сложные и дорогое- J тоящие. Поэтому для приемных устройств диапазо- | на 11-12 ГГц, как правило, применяют однозер- j кальные антенны. В свою очередь, однозеркальные 1 антенны можно разделить на прямофокусные (рис. | 75) и офсетные (рис. 76).1

Рефлектор

Рис. 75. Однозеркальная прямофокусиал параболическая антенна:

D-диаметр антенны; f - фокусное расстояние; В - глубина рефлектора; F - фокус зеркала, 260 - угол раскрыва апертуры

Рефлектор представляет собой зеркало в виде параболоида вращения. Если у антенны облучатель расположен в фокусе зеркала, то она называется прямофокусной. Размеры таких антенн могут быть совершенно различными. При диаметре раскрыва антенны до 1,5 м часто применяются осенесимметричные зеркальные антенны (рис. 76), так называемые офсетные антенны. У такой антенны облучатель расположен не в фокусе зеркала, а смещен. Преимущество такого построения антенны состоит в том, что облучатель не затеняет раскрыва зеркала, что несколько увеличивает коэффициент усиления. Рефлектор обычно имеет яйцевидную форму, иногда усеченную

Осевая симметричность зеркала должна учитываться при установке и ориентации антенны. Прямофокусная антенна ориентируется так, чтобы ее оптическая ось (ось симметрии) совпадала с направ-

Рис. 76. Приемная офсетная зеркальная антенна

лением на спутник. Раскрыв же офсетной антенны должен быть отклонен от направления на спутник на некоторый угол.

В настоящее время антенны изготавливают из алюминиевых сплавов марки АМцМ, АМгМ, АД1М или стального проката 08 КПС, 08 Ю толщиной от 0,6 до 2,5 мм. Стеклопластиковые рефлекторы изготавливают путем проклеивания многих слоев стеклоткани. Далее поверхность оклеивается алюминиевой фольгой, что обеспечивает высокие радиотехнические характеристики

Основными геометрическими характеристиками антенны являются:j

диаметр Д;

фокусное расстояние f;

глубина рефлектора В;

фокус зеркала F;

угол раскрыва апертуры 20о.

Отклонение реальной формы от идеальной в про- цессе изготовления антенны существенно влияет на электрические параметры антенны, например, от- > клонение формы поверхности на 2 мм означает сни- ; жение коэффициента усиления на 10%. Для антенн j с небольшой кривизной зеркала и диаметром обес- печить высокую точность поверхности гораздо лег- * че, чем для глубоких и больших зеркал.

Облучатель - это устройство для передачи энер- гии, сфокусированной рефлектором, в конвертор. Одним из наиболее часто применяемых облучателей для параболических антенн непосредственного телевизионного вещания можно назвать рупор, представляющий собой открытый конец круглого волновода с дополнительным рефлектором - экраном, служащим для переотражения части передаваемой энергии облучателя в направлении рефлек-

тора. Типовая конструкция такого облучателя представлена на рис. 77. Чтобы предотвратить попадание воды и пыли внутрь облучателя, его раскрыв закрывают фторопластовой или полистироль- ной пленкой толщиной 0,1-0,15 мм.

Поляризатор антенны обеспечивает возможность преобразования поляризованных определенным образом электромагнитных волн в сигнал с требуемой линейной поляризацией для конвектора. Поляризаторы систем непосредственного телевизионного вещания могут быть электромагнитными или механическими. Принцип действия электромагнитного поляризатора (рис. 78) основан на эффекте Фарадея. Электрический ток, протекающий в катушке, намотанной на ферритовый стержень, создает продольное магнитное поле. При распространении электромагнитной волны вдоль намагниченного феррита направление ее поляризации изменяется на некоторый угол. Величина этого угла зависит от длины ферритового стержня и величины магнитного поля, т. е. от величины тока в катушке. Изменяя величину тока в катушке, можно добиться совпадения направления поляризации волны на выходе поляризатора с нужным направлением.

РупорВ /Л

Г1;

Экран Фланец

Рис. 77. Типовая конструкция рупорного облучателя

Сигнал

Рис. 78. Электромагнитный поляризатор

Механический поляризатор (рис. 79) представляет собой отрезок круглого волновода, в котором рас- положен элемент связи (проводник, выполненный- в виде петли или крючка). В зависимости от его расположения в волноводе возбуждается электро- магнитная волна горизонтальной или вертикаль-1 ной поляризации. Изменение положения элементу

Рис. 79 Схематичное представление механического поляризатора

связи в круглом волноводе осуществляется электрическим приводом.

Конвертор усиливает сигнал и преобразует его в диапазон частот 950-1750 МГц (или 700-2150 МГц).

Основные технические характеристики конвертора:

диапазон принимаемых частот

уровень шума (в С-диапазоне уровень шума измеряется в градусах Кельвина, в КИ-диапазоне - в децибелах. Чем эта величина меньше, тем конвертор лучше по своим параметрам).

Плоские антенны

Плоские антенны изготавливаются на основе полосковых излучателей, соединенных параллельно и образующих плоскую антенную решетку. Особенностью такой антенны является широкая диаграмма направленности и значительный уровень боковых лепестков.

Конструктивно антенна представляет собой диэлектрик, на который по интегральной технологии наносятся медные проводники - микрополоски определенной формы и размеров.

С обратной стороны диэлектрика наносится сплошной слой проводника, который играет роль рефлектора и оказывает существенное влияние на диаграмму направленности.

К основным достоинствам плоских антенн следует отнести:

высокую технологичность изготовления;

возможность управления диаграммой направленности;

простота установки;

малая масса.

Рис. 80. Плоская спутниковая антенна (а) и вариант ее крепления (б)Рис. 80. Плоская спутниковая антенна (а) и вариант ее крепления (б)

Рис. 80. Плоская спутниковая антенна (а) и вариант ее крепления (б)

Рис. 80. Плоская спутниковая антенна (а) и вариант ее крепления (б)

Основным недостатком плоских антенн, затруд- няющих их использование при индивидуальном ; приеме спутникового телевидения, является невоэ- j можность приема сигналов с различными видами 1 поляризации, то есть для каждого вида поляриза- : ции требуется своя антенна, что неприемлемо для частного потребителя.

На рис. 80 а, б представлены плоская спутнико- ■ вая антенна, и вариант ее крепления.

Подвеска и постировка спутниковых антенн

Одним из важнейших элементов антенны явля

Антенна может б£дтьАнтенна может б£дтьется устройство ее крепления.

Антенна может б£дть

Антенна может б£дть

установлена как неподвижно, и принимать сигналы только с одного спутника, на который сориенти

рована, так и устанавливаться на специальном поворотном устройстве для перенацеливания со спут

ника на спутник.

Наибольший интерес представляет опорно-поворотное устройство (ОПУ), позволяющее перемещать антенну относительно двух осей: вертикальной и (или) горизонтальной. Различают азимутально-угломестную и полярную подвески.

При азимутально-угломестной подвеске зеркало может вращаться относительно вертикальной и горизонтальной осей независимо (рис. 81). В этом случае точная настройка антенны с одного спутника на другой - непростая двухкоординатная задала. Поэтому в индивидуальных спутниковых системах такая подвеска крепится жестко, т. е. перемещение антенны не предусмотрено.

При полярной подвеске антенна вращается вокруг оси, совпадающей с направлением на Полярную звезду (рис. 82).

Электропривод опорно-поворотного устройства (ОПУ) состоит из электродвигателя и выдвижной штанги, перемещение которой обеспечивает поворот антенны вокруг вертикальной оси. Работой при-

Рис. 81. Азимутально-угломестная подвеска

вода управляет позиционер, который может быть встроен в тюнер (ресивер). Позиционер запоминает то или иное положение антенны в виде определенного кода, а затем при наборе этого кода устанавливает антенну строго в соответствующее положение.

Кроме возможности обеспечивать необходимую ориентацию антенны, ОПУ должно иметь достаточ- j но прочную конструкцию, ибо на антенную систему приходятся значительные ветровые нагрузки. ; Подвеска антенны должна быть такой, чтобы от- клонение оси антенны, вызванное давлением ветра, | не превышало О, Г ширины диаграммы направлен- | ности главного лепестка.|

: Корректи- Ф | рующий z : угол: Корректи- Ф | рующий z : уголКорректирующая осьАзимутальная осьКорректирующая осьАзимутальная осьПри установке и настройке приемной антенны на | какой-либо геостационарный спутник - ретрансля- 1 тор, необходимо произвести расчет координат. По- 1 скольку каждый спутник, находящийся на геоста- | ционарной орбите постоянно находится над опреде- I ленной точкой поверхности Земли, направление на | данный спутник остается неизменным и определя- 1

: Корректи- Ф | рующий z : угол

: Корректи- Ф | рующий z : угол

Корректирующая ось

Азимутальная ось

Корректирующая ось

Азимутальная ось

осьосьРис. 82. Основы конструкции антенны с полярной подвескойРис. 82. Основы конструкции антенны с полярной подвескойИ! а гаИ! а га” о. I О:” о. I О:5 i Полярная^ ось ,'*|||0.51 ГО ф15 i Полярная^ ось ,'*|||0.51 ГО ф1I \ g s! Угп^ч® z 5 местная*I \ g s! Угп^ч® z 5 местная*РефлекторНаправлениемаксимумаАН

ось

ось

Рис. 82. Основы конструкции антенны с полярной подвеской

Рис. 82. Основы конструкции антенны с полярной подвеской

И! а га

И! а га

” о. I О:

” о. I О:

5 i Полярная^ ось ,'*|||

0.51 ГО ф1

5 i Полярная^ ось ,'*|||

0.51 ГО ф1

I \ g s! Угп^ч® z 5 местная*

I \ g s! Угп^ч® z 5 местная*

Плоскостьгоризонта

Плоскость параллельная плоскости экватора

ется только географическими координатами места приема и местоположением самого спутника.

Направление характеризуется двумя параметрами: углом места и азимутом (рис. S3).

Исходными для расчета данными являются следующие географические координаты:

В - широта места приема, в градусах (северная или южная);

L - долгота места приема, в градусах (западная или восточная); '

Lm - долгота (шутника, в град. (

Для данных расчетов используются только геодезические координаты, с максимальной точностью, лучше всего определять координаты точки приема по топографической карте.

Угол места (УМ) вычисляется по формуле:

cos(LCn-L)cosB-0,1513

УМ - arctg .' ■

^1 - cos2 (Lcn - L)cos2 В

Рис. 83. Характеристики направления на спутник

Условием радиовидимости спутника является условие:

cos(Lcn-L)cosB> 0,1513.

В противном случае спутник будет находиться за линией горизонта и прием с него будет невозможен.

Определение азимута производится по формуле:

А 1 ОАО . tg(L —Lcn) А = 180 ± arctg — .

sinB

Знак ♦+» используется в случае, когда спутник расположен западнее места приема, а знак 6-», если восточнее.

Рассмотренный метод ориентирования антенны по направлению на ИСЗ называется азимутальноугломестными, т. к. оно производится по двум координатам: по азимуту и по углу места. Отличительная особенность этого метода ориентирования состоит в том, что для ориентирования по азимуту антенна вращается вокруг оси, расположенной вертикально относительно поверхности земли, которая называется азимутальной осью опорно-поворотного устройства антенны. Поэтому на любой широте точки приема за исключением северного и южного полюсов азимутальная ось пересекает плоскость экватора и, соответственно, плоскость геостационарной орбиты под некоторым острым углом. Это приводит к тому, что каждому спутнику, размещенному на геостационарной орбите, соответствуют для данной точки приема персональные значения азимута и угла места направления антенны.

При переориентировании антенны с одного спутника на другой приходится изменять направление антенны, как по азимуту, так и по углу места.

В отличии от азимутально-угломестной ориентации существует метод полярной ориентации, кото-

рый позволяет производить переориентирование антенны с одного спутника на другой только по одной координате. Для этого вращение антенны по азимуту должно происходить не вокруг вертикальной азимутальной оси, а вокруг дополнительной оси, параллельной оси вращения земли. В связи с тем, что в направлении оси вращения земли находится Полярная звезда, эта дополнительная ось называется полярной осью.

Конструкция такого ОПУ показан нарис. 82. Для полярной ориентации по-прежнему требуется наличие механизма вертикальной оси и поворота антенны вокруг этой оси, а также механизма поворота антенны по углу места. Однако, эти механизмы используются только один раз, при установке антенны. В дальнейшем переориентирование антенны с одного спутника на другой осуществляется только поворотом вокруг полярной оси.

Установка и настройка индивидуальнойспутниковой системы

Основныетребования к месту установки антенны:

'• свободный обзор в направлении юго-запад и юго-восток;

• минимальное расстояние от антенны до телевизора (максимальная длина соединительного кабеля 70-100 м).

Самым удобным вариантом является балкон квартиры, выходящий на южную сторону дома и незатененный рядом стоящими домами или сооружениями (рис. 84^» а также крыша вашего индивидуального или садового домика или коттеджа. На балконной решетке необходимо закрепить опору

для антенны, на опоре смонтировать зеркало антенны и затем производить настройку по изображению на экране телевизора.

Рассмотрим процесс установки антенны с азимутально-угломестной подвеской, то есть принимающей программы только с одного спутника. Для установки антенны с полярной подвеской и системой позиционирования на несколько спутников рекомендуется обратиться к услугам специалистов фирмы, в которой приобретено радиотехническое оборудование.

Первый этап заключается в сборке (в соответствии с инструкцией) зеркала антенны с подвесной системой.

Следующий этап - установка конвертора в фокусе антенны. Необходимо, чтобы срез облучателя конвертора был расположен строго в фокусе антен-

Рис. 84. Возможные места установки спутниковой антенны

175

ны. Если блок конвертора с облучателем будет доступен после установки антенны, то это расстояние позже можно будет подрегулировать, слегка перемещая конвертор в оправке и визуально оценивая качество принимаемого сигнала.

Обычно на любом конверторе стоит метка, определяющая его положение, то есть указывающая его верх. Это связано со встроенным в конвертор поляризатором. Метка «верх» соответствует вертикальной поляризации.

К конвертору подсоединяется коаксиальный кабель. Другой конец кабеля подсоединяется к соответствующему разъему тюнера.

Теперь антенна подготовлена и ее можно установить на заранее закрепленную опору. При установке опоры следует учитывать, что она должна выдерживать не только вес антенны, но и дополнительно возникающие ветровые нагрузки.

Теперь как можно более точно установите угол места и слегка затяните болты, которые фиксируют азимутальное положение антенны, так, чтобы осталась возможность вращать антенну. Если вы устанавливаете небольшую антенну (менее метра) и нацеливаете ее на мощный спутник, то углы можно устанавливать с небольшой точностью, «на глазок» . Если же вы настраиваете большую антенну на спутник со слабым сигналом, то все углы нужно выставлять как можно точнее. Необходимость точной установки антенны большого диаметра обусловлена более узкой, по сравнению с небольшими антеннами, диаграммой направленности. Настройка антенны осуществляется визуально, контролируя качество принимаемого сигнала по изображению на экране телевизора.

Включите тюнер и подключите к нему телевизор. Если вы все сделали правильно, то на экране должен появиться характерный шум конвертора. В соответствии с таблицей частот выставите на тюнере частоту и поляризацию наиболее мощного канала. Плавно вращая антенну вокруг своей оси получите на экране телевизора изображение с логотипом выбранной программы.

Спутник можно «поймать» боковым лепестком диаграммы направленности антенны. Это легко проверить, слегка отклонив антенну вправо и влево. Если при отклонении качество изображения ухудшается, значит вы настроились центральным лепестком диаграммы направленности.

Когда устойчивая картинка на экране телевизора получена, точная настройка производится по сигналу самого маломощного канала.

Последний этап - программирование тюнера согласно инструкции по эксплуатации. Оно сводится к настройке и запоминанию в памяти тюнера параметров сигналов, соответствующих различным программам: частоты, вида поляризации, частоты аудиосигнала и др.

Антенны промышленного производства для приема телевизионных сигналов со спутникового ретранслятора, расположенного на геостационарной орбите, подразделяются как по геометрическим размерам (диаметр зеркала, фокусное расстояние и т. д.), так и по электрическим параметрам (диапазон частот, коэффициент усиления, ширина луча и т. д.). Кроме того спутниковые антенны могут быть симметричными и осесимметричными (офсетными).

В табл. 23 приведены основные технические характеристики спутниковых антенн промышленного производства.

8

3

S|3®2geg3”-essp“-2gs^

О СОСОw

Ш cS «в

*Т^ю40

т 111?й11^111121111

S1 11^71 Illi 1U 1 1 1 IS 1 111 огнсоо

мд

8*5

8 Ё «

© о сою ю ю © |> © ^л<члл.^Ю00®СОЮЪ-О»'й<ЮЬ»00л'СО ^^сЧ.Ч.‘Ч,^^|'г<,о'^«^!8«^1^'<ф-у«5ц>о»союю t-©со о A A 11 1 11 । А 1 аГюг-Гю^

-о< v^co-yiR^oejcocjcoei® о»^«о0сосо5та5

12V© со

•сосо СО 1#со

|L рз V 8

о 2 S Й 9 S ” S S S $ 03 940 8 ° ° о о о о 58$8$8S5HS5335gg5558gog

t 1 3

8 &

Он о

2 0о0ооо©ооороооооо о225 © © о ю 2 © ю © © © ©-о ю© о © ©о ©w й^ Ф о юо©2с»©о©««о©©оо«н -о» со 55 хДДД <о C4W W wiH CMWWCOCJCOCQUS HN СО СО О»-© gggr-f gb-co©

S8 в

=4ii

I"уи

я

3

S е

S

о о S w о 2 "co 5 © © © S 2 2^2 2 2

60 CO 00 00 CO i।_jм м

*ч<<<5<Хг><ХХСэсасосоРь,сиРнСЦА<<<<К

7е7е179

7е

7е

Таблица 24

Основные характеристики тюнеров промышленного производства

180180Модель тюнераЧисло каналовЧастотный диапазон МГцШирина полосы П4 МГцДиапазон звуковой поднесущей МГцУправление поляризат.Экранное менюОриентировочная цена USD12345678Amstrad SRX301200700-2150275,5-8,5напряж.+120Amstrad SRX401199700-205018/275,5-8,5напряж.+132Amstrad SRX2001300700-205016/285,0-9,0напряж.+371Aston LT 700400950-205018/275,0-9,0напряж.+235Echostar SR-90199920-2150275,0-9,0напряж.+150Strong SRT228250900-2150275,0-8,8напряж.+144Strong SPT229250900-215018/275,0-8,8ток+147Strong SPT120MKH200950-205018/275,0-9,0ток+170Strong SPT23OLT250920-205018/275,0-9,9ток+160Uniden SQ 400 E400900-2150275,0-9,0напряж.-130Uniden SQ 500 E250900-2150275,0-9,0напряж.130Uniden SQ 4Q0EDT400900-2150275,0-9,0напряж.-135Unisat 1500250920-2050275,0-8,5напряж.-85Unisat 1500 MXU250900-2050275,0-8,8напряж.-85Universal US-300250950-2050275,0-9,5напряж.-120Модель тюнераЧисло каналовЧастотный диапазон МГцШирина полосы П4 МГцДиапазон звуковой поднесущей МГцУправление поляризат.Экранное менюОриентировочная цена USD12345678Amstrad SRX301200700-2150275,5-8,5напряж.+120Amstrad SRX401199700-205018/275,5-8,5напряж.+132Amstrad SRX2001300700-205016/285,0-9,0напряж.+371Aston LT 700400950-205018/275,0-9,0напряж.+235Echostar SR-90199920-2150275,0-9,0напряж.+150Strong SRT228250900-2150275,0-8,8напряж.+144Strong SPT229250900-215018/275,0-8,8ток+147Strong SPT120MKH200950-205018/275,0-9,0ток+170Strong SPT23OLT250920-205018/275,0-9,9ток+160Uniden SQ 400 E400900-2150275,0-9,0напряж.-130Uniden SQ 500 E250900-2150275,0-9,0напряж.130Uniden SQ 4Q0EDT400900-2150275,0-9,0напряж.-135Unisat 1500250920-2050275,0-8,5напряж.-85Unisat 1500 MXU250900-2050275,0-8,8напряж.-85Universal US-300250950-2050275,0-9,5напряж.-120

180

180

Модель тюнера

Число каналов

Частотный диапазон МГц

Ширина полосы П4 МГц

Диапазон звуковой поднесущей МГц

Управление поляризат.

Экранное меню

Ориентировочная цена USD

1

2

3

4

5

6

7

8

Amstrad SRX301

200

700-2150

27

5,5-8,5

напряж.

+

120

Amstrad SRX401

199

700-2050

18/27

5,5-8,5

напряж.

+

132

Amstrad SRX2001

300

700-2050

16/28

5,0-9,0

напряж.

+

371

Aston LT 700

400

950-2050

18/27

5,0-9,0

напряж.

+

235

Echostar SR-90

199

920-2150

27

5,0-9,0

напряж.

+

150

Strong SRT228

250

900-2150

27

5,0-8,8

напряж.

+

144

Strong SPT229

250

900-2150

18/27

5,0-8,8

ток

+

147

Strong SPT120MKH

200

950-2050

18/27

5,0-9,0

ток

+

170

Strong SPT23OLT

250

920-2050

18/27

5,0-9,9

ток

+

160

Uniden SQ 400 E

400

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

-

130

Uniden SQ 500 E

250

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

130

Uniden SQ 4Q0EDT

400

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

-

135

Unisat 1500

250

920-2050

27

5,0-8,5

напряж.

-

85

Unisat 1500 MXU

250

900-2050

27

5,0-8,8

напряж.

-

85

Universal US-300

250

950-2050

27

5,0-9,5

напряж.

-

120

Модель тюнера

Число каналов

Частотный диапазон МГц

Ширина полосы П4 МГц

Диапазон звуковой поднесущей МГц

Управление поляризат.

Экранное меню

Ориентировочная цена USD

1

2

3

4

5

6

7

8

Amstrad SRX301

200

700-2150

27

5,5-8,5

напряж.

+

120

Amstrad SRX401

199

700-2050

18/27

5,5-8,5

напряж.

+

132

Amstrad SRX2001

300

700-2050

16/28

5,0-9,0

напряж.

+

371

Aston LT 700

400

950-2050

18/27

5,0-9,0

напряж.

+

235

Echostar SR-90

199

920-2150

27

5,0-9,0

напряж.

+

150

Strong SRT228

250

900-2150

27

5,0-8,8

напряж.

+

144

Strong SPT229

250

900-2150

18/27

5,0-8,8

ток

+

147

Strong SPT120MKH

200

950-2050

18/27

5,0-9,0

ток

+

170

Strong SPT23OLT

250

920-2050

18/27

5,0-9,9

ток

+

160

Uniden SQ 400 E

400

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

-

130

Uniden SQ 500 E

250

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

130

Uniden SQ 4Q0EDT

400

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

-

135

Unisat 1500

250

920-2050

27

5,0-8,5

напряж.

-

85

Unisat 1500 MXU

250

900-2050

27

5,0-8,8

напряж.

-

85

Universal US-300

250

950-2050

27

5,0-9,5

напряж.

-

120

Продолжение табл. 24

1

2

3

4

5

6

7

8

Vector VEGA

250

900-210

18/27 .

5,0-9,0

напряж.

110

Vector VECB

250

900-2150

18/27

5,0-9,0

напряж.

+

120

PACE MSS538G

250.

700-2150

15/27

5,0-9,0

ток

+

365

PACE PRIMA

125

700-2150

27

5,0-9,0

напряж.

+

470

PhiZips STU 804

190

920-2050

18/27

5,0-9,0

напряж.

+

280

Protec 9000

250

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

100

Protec 9100T

250

900-2150

27

5,0-9,0

напряж.

-

120

Protec 9200T

250

900-2150

18/27

5,0-9,0

напряж.

+

150

Skardin 200

200

900-2150

27

5,0-9,8

напряж.

+

95

Strong SRT116

200

950-2050

18/27*

5,0-9,0

ток

+

155

Strong SRT220

200

900-2150

- 27

5,0-8,8

напряж.

-

120

Strong SRT225

250

900-2150

27

5,0-8,8

напряж

275

Strong SRT226

200

920-2050

16/27

5,0-9,0

ток

+

1551

Manhattan MN

250

950-2050

18/27

5,0-9,0

ток

+

190

Manhattan XLT

500

900-2050

13/15/18/27

5,0-9,0

ток-

450

, Nokia SAT 800

179

920-2050

.27

5,0-8,0

напряж.

. +

200

Nokia SAT 800A

199

920-2056

18/27

5,5-8,0

напряж.

-

220

NTV1

99

950-2050

27

5,0-8,5

напряж.

+

229

NTV2

99

950-2150

27

5,0*8,5

: напряж.

+

239

NTV3

300

900-2150

18/27

5,0-8,5

напряж.

■ +

269

Окончание табл. 24

1

2

3

•4

5

6

7

8

РАСЕ MSS138G

250

700-2150

15/27

5,0-9,0

ШИМ

+

154

РАСЕ MSS148G

250

700-2150

15/27 активный фильтр

5,0-9,0

; ШИМ

+

170

РАСЕ MSS238G

199

700-2150

15/27

5,0-9,0

ШИМ

+

190

РАСЕ MSS348G

250

700-2150

15/27

5,0-9,0

ШИМ

+

260

Echostar SR-800

200

920-2050

18/27

5,5-8,8

напряж.

+

210

Echostar LT-730

200

920-2050

18/27

5,5-8,8

ШИМ

-

240

Echostar LT-830

200

920-2050

18/27-

5,5-9,0

ток

+

240

Echostar LT-950

250

920-2150

активный фильтр

5,0-9,0

ток.

+

210

Fortec star

250

900-2150

18/27

5,5-8,5

ШИМ

-

110

Grundig STR310

200

950-2050

27

5,5-10,0

напряж.

+

235

Horizon SR25OpZus

250

950-2050

18/27

5,0-8,8

ток

*

115

Horizon XLT 4000

250

900-2150

18/27

5,0-9,9

ток

+

170

Lasat LS3800

250

950-2050

активный фильтр

5,0-9,0

напряж.

120

Lasat LS300

320

950-2050

активный фильтр

5,5-10,0

напряж.

•

130

Manhattan 7200 pZus

250

920-2050

13/15/18/27

5,0-9,0

напряж.

■ *

130

Manhattan 7400 pZus

250

920-2050

9/13/15/18

5,0-9,0

ток

+

170

Таблица 25

Основные характеристики тюнеров со встроенным позиционером промышленного производства

Модель тюнера

Число каналов

Частотный диапазон МГц

Ширина полосы П2МГд

Число позиций позиционера

Встроенный декодер

Ориентировочная цена USD

Echostar SR570

250

950-2050

18/27 '

24

-

360

Echostar SR570M

250

950-2050

18/27

24

600

Echostar LT8700

1500

950-2050

18/27

64

1150

Manhattan XLT9700D

300

960-2050

18/27

99

-

500

Origo DEX300

350

900-2150

27

64

+

470

PACEMSS538GP

500

700-2150

15/27

64

418

PACE MSS5081P

500

700-2150

15/27

64

495

PACE MSS1038GP

500

700-2150

15/27

64

530

Protec 92 OOP

500

900-2150

18/27

50

-

250

Pro-Vision V

400

950-2050

1/27

50

310

Strong STR 1500MKHLT

400

950-2050

18/27

50

-1

310

Uniden MST 9004

250

1 950-2150

16/22/27

50

•

244

Uniden MST 9006

250

950-2150

16/22/27

50

293

Uniden 590EP1P

1000

900-2150

14-30

56

-

444

ев В о 5 Я со Я О & о fa о S ф ч 1 2 о & я о & и й ф я я о Й я й я и о я А ф И

Й': ев а св X ф g я о я о О

й g 3

« § 8м

Л al

изиз

\

Вг 8^ з g

1 В у

о

з § а

из

03

g « ?« из L O <-i о ^

о 2 2 О

из Оw О

X о

S 5 s

из из о о о о ci N N N ci

03 о 03 О ОО о о

£

Bg

л

У

3 fa в з В м

2s

tiЬ- fci tl ti

тНгЧ1—1 ^4 tH

о w та

35

coco co

о о o' о о

л о «

8 5 У & / Ё

о

3 й

ОО«3co^

\<Оo

оо

о

^5

изизизиз

Ь-Ь-Ь-Ь-ь-

0303Оз03оз

fa из ЙЯ fa

§ S3 § 2 $te

1^1 ЙЙ^

<D О)

О 3* 3 s ti

Антенны для приема радиовещания

Комнатные антенны для приема радиовещанияв диапазонах ДВ, СВ и КВ

Все современные радиовещательные приемники оснащены внутренней ферритовой магнитной антенной для приема передач в диапазонах ДВ, СВ и КВ. Магнитная антенна является остро направлен- > ной и, поэтому обладает пространственной избирательностью, что позволяет, поворачивая ее, ослабить уровень помех, поступающих к Антенне с других направлений, и выбрать положение, соответствующее максимуму полезного сигнала.

Помимо магнитной встроенной антенны все радиоприемники имеют гнездо для подключения наружной антенны.

Простейшая комнатная антенна представляет собой кусок голого или изолированного медного проводника, протянутого под потолком от одной стены к другой и имеющего спуск, подключенный к антенному гнезду приемника. Но необходимо отметить, что комнатные антенны не дают преимуществ перед имеющейся встроенной в приемник магнитной антенной. Дело в том, что не только комнатные, но и наружные антенны в диапазонах ДВ, СВ и КВ являются ненаправленными из-за того, что их размеры для диапазона КВ значительно меньше, а для диапазонов СВ и ДВ несоизмеримо меньше длины волны. Магнитная же антенна является направленной и, поэтому обладает пространственной избирательностью, что позволяет, поворачивая ее, ослабить уровень помех, поступающих к антенне с других направлений, и выбирать положение, соответствующее максимуму полезного сигнала. Благодаря использованию в магнитных антеннах ферри-

товых сердечников, их действующая высота больше, чем у комнатных антенн доступных размеров.

Однако имеется существенный недостаток направленных свойств встроенных магнитных антенн, т. к. при приеме радиовещания желательно иметь ненаправленную антенну - заранее неизвестно, с какого направления осуществляется прием той или иной радиостанции. Имеется возможность горизонтально расположенную магнитную антенну сделать ненаправленной. Для этого используют два взаимноперпендикулярных ферритовых стержня прямоугольного сечения длиной по 50-60 мм, склеив их клеем.

Существуют и более сложные рекомендации, когда предлагается наматывать на каждом стержне раздельные антенные катушки и катушки связи, а антенные катушки настраивать отдельными конденсаторами переменной емкости.

Рис. 89. Экранированная рамкаРис. 89. Экранированная рамкаПрием сигналов удаленных радиостанций в условиях современного города связан с наличием значительного уровня индустриальных помех за счет электрического и автомобильного транспорта, работы коллекторных двигателей в бытовой и медицинской аппаратуре и других потребителей электроэнергии. В этих условиях улучшить прием может применение широкополосной рамочной помехозащищенной антенны, представленной на рис. 89. Антенна представляет собой одну или две экранированные рамки, выполненные каждая из одного витка коаксиального кабеля длиной 11м с фидером из того же кабеля. Связь антенны с фидером осуществляется с помощью

Рис. 89. Экранированная рамка

Рис. 89. Экранированная рамка

трансформатора с объемным витком, обеспечивающим согласование в широкой полосе частот, включающей диапазоны длинных, средних, коротких и даже УКВ.

Оригинальная двухрамочная антенна средневолнового диапазона представлена на рис. 89. Антенна реагирует на магнитную составляющую электромагнитного поля и может служить заменой ферритовой антенны, а ее электрические параметры могут быть дажелучше, чем у ферритовой.

Достаточно хороший прием радиовещания в диа- вазонах ДВ, СВ и КВ достигается при использовании в городских условиях в качестве антенн труб центрального отопления или водопровода. Хотя они обычно заземлены, их разветвленная сеть внутри здания обеспечивает наведение электромагнитным полем достаточно высокого уровня сигнала, В результате прием на такую « антенну» оказывается значительно лучше, чем на комнатную. Единственный недостаток этих «антенн» состоит в повы-

шенном уровне индустриальных помех. Подключать к радиоприемнику заземление при использовании такого рода «антенны» не требуется.

Наружные антенны для дальнего приемаДВ, СВ, КВ и УКВ

Наиболее распространенной антенной для приема радиовещания в диапазонах ДВ, СВ и КВ является длинный вертикальный провод. Если входные клеммы радиоприемника подключить к нижнему концу такого вертикального провода и к хорошему заземлению, антенна будет представлять собой несимметричный вибратор. Диаграмма направленности такой антенны в горизонтальной плоскости получается круговой - антенна одинаково принимает со всех азимутальных направлений.

Для повышения эффективности антенны необходимо добиться излучения не только нижней, но и верхней частью за счет более равномерного распределения тока вдоль провода. Это достигается подключением верхнего конца провода к горизонтальным проводникам, которые за счет емкости между ними и поверхностью земли обеспечивают протекание тока высокой частоты по всей длине проводника. Такие антенны получили название Г-образные или Т-образные линейные антенны.

Примеры антенн ДВ, СВ и КВ диапазона приведены на рис. 91.

Горизонтальную часть антенны лучше всего выполнять из антенного канатика как можно большей длины. Концы с помощью орешковых изоляторов крепятся к каким-либо высоким предметам на местности: к стенам зданий, деревья, мачтам и т. д. Горизонтальная часть антенны не должна располагаться под или над проводами телефонных линий, линий

радиотрансляции или электрической сети, т. к. при случайном обрыве того или иного провода возможна аварийная ситуация. К горизонтальной части антенный удобном месте припаивается провод снижения. Внутрь здания провод снижения пропускается через специально просверленные отверстия в рамах окна, куда предварительно вставляются трубчатые фарфоровые изоляторы. Снижение не должно касаться краев крыши, конец провода снижения заправляется в однополосную-вилку для подключения к антенному гнезду радиоприемника.

Гнездо заземления приемника должно быть надежно присоединено к земле. При наличии в здании водопровода его можно соединить с водопроводной трубой таким же проводом, что и снижение антенны.

При отсутствии водопровода необходимо сделать специальное заземление. Для этого в грунте выкапы-

аб

Рис. 91. Основные типы ДВ, СВ и КВ антенн:

а - Г-образная; б - Т-образная; в - зонтичная; г - П-обрааная; д - антенна с несколькими снижениями (антенна Александерсена); г - антенна- мачта

вается яма, желательно глубиной до уровня грунтовых вод. В яму закапывают металлическую арматуру, к которой присоединяют провод заземления.

При отсутствии возможности крепления горизонтальной части антенны достаточной длины можно рекомендовать установку антенны типа «Метелка», зонтичной антенны (рис. 91 в) или антенны- мачты (рис. 91 е).

Конструкция антенны типа «Метелка» выполняется в виде пучка проводов, расходящихся под углом из узла. Пучок собирают из 19,37 или 61 куска голого медного провода. Длина проводов для пучка берется в пределах от 50 до 100 см, а диаметр от 1,5 до 3,0 мм. Конец каждого провода зачищают на длину 50 мм и залуживают. Затем все провода собирают в пучок, который затем обматывают медным луженым проводом и тщательно опаивается с помощью газовой горелки или паяльной лампой. Запаянный конец пучка крепят на фарфоровом изоляторе, который укрепляют на шесте или мачте. Свободные концы проводов пучка разводят равномерно в стороны, чтобы получить объемный конус. К запаянному концу пучка припаивают провод снижения, который заводится в здание.

Зонтичная антенна подвешивается на одной мачте. Снижение идет вдоль мачты и в верхней части присоединяется к радиально расходящимся наклонным проводам. Наклонные провода через изоляторы натягиваются оттяжками.

Эффективность рассмотренных антенн определяется длиной вертикальной части (действующей высотой антенны). Поэтому для улучшения приема далеко расположенных радиовещательных станций необходимо стремиться к удлинению вертикальной части антенны, т. к. прием осуществляется именно вертикальной частью антенны.

Антенны для приема радиовещанияв диапазоне УКВ

Диапазон, отведенный для радиовещания на УКВ, характеризуется теми же особенностями, что и отведенный для телевидения. Поэтому дальность приема радиопередач в этом диапазоне, как и в телевидении, определяется зоной прямой видимости.

Антенна для приема радиовещания в диапазоне УКВ ничем не отличается от телевизионной янтаттттм. Поэтому для изготовления такой антенны можно пользоваться приведенными выше описаниями телевизионных антенн. Необходимо лишь правильно выбрать размеры элементов антенны, для чего берется среднеарифметическое из размеров каждого элемента телевизионной антенны для второго и третьего телевизионных каналов для УКВ ЧМ или для пятого и Шестого телевизионных каналов для УКВ ФМ.

Чаще всего для приема радиовещания УКВ ис-* пользуется широкополосная телевизионная антенна, применяемая для приема телевидения, доста- точно установить разветвительную коробку, один из выходов которой соединить коаксиальным кабелем с антенным входом УКВ-прйемника.

Использование уже имеющейся телевизионной антенны для приема радиовещания возможно также и потому, что радиопередатчики этого диапазона территориально совмещены с телецентрами и телевизионными ретрансляторами.

Антенны систем гражданской связив диапазоне 27 МГц

Как уже отмечалось выше в последнее время нашла широкое распространение аппаратура радиосвязи диапазона 27 МГц, дающая возможность массового, наиболее доступного средства обмена ин-

формацией между людьми. Этот диапазон частот носит название - Си-Би диапазона (гражданский диапазон связи).

Диапазон Си-Би связи разбит на 40 частотных каналов ^табл. 27). Кроме того, решением Государственного комитета по радиочастотам в гражданском диапазоне упорядочено использование частотных радиоканалов специального назначения. Они предназначены для передачи экстренных сообщений.

Таблица 27

Условная нумерация каналов и их частоты по Российскому стандарту (в МГц)

Канал

С

D

Канал

С

D

1

26,960

27,410

*

27,190

27,640

2

26,970

27,420

20

27,200

27,650

3

26,980

27,430

21

27,210

27,660

, *

26,990

27,440

22

27,220

27,670

4

27,000

27,450

24

27,230

27,68

5

27,010

27,460

25

27,240

27,690

6

27,020

27,470

23

27,250

27,700

7

27,030

27,480

26

27,260

27,710

*

27,040

27,490

27

27,270

27,720

8

27,050

27,500

28

27,280

27,730

9

27,060

27,510

29

27,290

27,740

10

27,070

27,520

30

27,900

27,750

11

27,080

27,530

31

27,310

27,760

*

17,090

27,540

32

27,320

27,770

12

27,100

27,550

33

27.33Q

27,780

13

27,110

27,560

34

27,340

27,790

14

27,120

27,570

35

27,350

27,800

15

27,130

27,580

36

27,360

27,810

*

27,140

27,590

37

27,370

27,820

16

27,150

27,600

38

27,380

27,830

17

27,160

27,610

39

27,390

27,840

18

27,170

27,620

40

27,400

27,850

19

27,180

27,630

В частности, канал 9С (27,060 МГц) является каналом бедствия и безопасности. Он служит для передачи сообщений о пожарах, авариях, несчастных случаях и т. д. В канале 19С (27,180 МГц) организовано дежурство операторов «Службы спасения», в канале 29С (26,980 МГц) круглосуточно функционирует Служба «Крик» (работа работников милиции), в канале 9Д (27,510 МГц) дежурят операторы справочной службы «Полет-27».

Перечень характеристик радиостанций диапазона 27 МГц, разрешенных для использования в России приведен в табл. 28.

Таблица 28

Перечень типовых характеристик радиостанций диапазона-27 МГц

п/п

Наименование параметров

Типы радиостанций

БЗЕ/СВ

Д/СВ

1

2

3

1

Диапазон радиочастот, кГц

26970-27410

27410-27860

2

Класс излучения

АЗЕ, F3E, J3E

АЗЕ, F3E, J3E

3

Мощность несущей передатчика для класса излучения

АЗЕ, J3E, Вт, не более

10

10

4

Пиковая мощность передатчика для классов излучения АЗЕ, J3E, Вт, не более

10

10

5

Уровень несущей и боковой полосы передатчика для класса излучения J3E, - дБ, не более

-40

-40

6

Число частотных каналов

1-44

1-40

7

Частотный разнос между соседними каналами, кГц

10

10

8

Девиация частоты передат-

чика для класса излучения F3E, кГц

1,8

1,8

Окончание табл. 28

1

2

3

9. Полоса частот модуляции, Гц

300-2700

300-2 700

16. Ширина полосы частот излучения передатчика на уровне -30 дБ, кГч, не более: а) для класса излучения F3E

9

9

б) для класса излучения АЗЕ

10,3

10,3

в) для класса излучения

J3E4.3

4,3

11. Отклонение частоты передатчика и гетеродина приемника от номинального значения, не более: а) для классов излучения АЗЕ и F3E

501-10*

50Г104

б) для класса излучения J3E

501-10 •

SOrlO*

12. Уровень побочных излучений передатчика, -дБ, не более

40

40

13. Чувствительность приемника

при отношении с/ш 12 дБ, мкВ, не хуже

10

10

14. Избирательность приемника по соседнему каналу, -дБ, не менее

40

40'

15. Избирательность приемника по побочным каналам приема, -дБ, не менее

40

40

16. Интермодуляционная изби-

рательность приемника, -дБ, не менее

40

40

Условия прохождения радиоволн и дальностьрадиосвязи с диапазоне Си-Би

Си-Би диапазон относится к диапазону УКВ волн. Поэтому условия прохождения радиоволн и дальность радиосвязи определяется законами распространения УКВ, рассмотренными выше.

Дальность связи Си-Би диапазона волн определяется расстоянием прямой видимости, которое, в

первую очередь, зависит от высоты расположения передающей и приемной антенн над поверхностью земли.

Дальность связи с учетом явления дифракции и тропосферной рефракции определяется формулой:

D = 4,ll(VH+Vh),KM

где Н - высота передающей антенны, м;h - высота приемной антенны, м.

Весьма наглядно иллюстрирует данный фактор рис. 92. Откуда вытекает следующее заключение:

Рис. 92. К вопросу о дальности радиосвязи от высоты расположения передающей и приемной антенн

чем выше антенны (передающая и приемная) тем больше расстояние устойчивой радиосвязи.

Вторым по важности фактором, определяющим дальность связи, является выбор антенны, которая характеризуется своей эффективностью - шириной главного лепестка диаграммы направленности или коэффициентом усиления, а также тем, насколько этот лепесток прижат к линии горизонта в вертикальной плоскости. Поскольку высота мачты, несущей антенну вашей радиостанции, ограничена реалиями окружающей действительности, выбор типа антенны приобретает решающее значение.

Значительное влияние на дальность связи оказывает величина мощности передатчика и чувствительность приемника.

Максимальная разрешенная мощность передатчика в Си-Би диапазоне составляет 10 Вт. Такое ограничение объясняется опасностью взаимных помех между радиостанциями, а также созданием помех телевидению и радиовещанию из-за внеполосных излучений передатчиков.

Дальность связи Си-Би диапазона зависит от величины затухания в антенном фидере. Поэтому для увеличения дальности связи необходимо использовать марки кабелей с минимальными удельными затуханиями. Кроме того, нельзя недооценивать значение согласования антенны с фидером и фидера с радиостанцией. При идеальном согласовании вся энергия передатчика передается фидером в антенну и излучается в эфир, а вся принятая антенной энергия сигнала передается фидером на вход приемника. При рассогласовании часть энергии передатчика отражается от фидера и антенны и теряется в фидере. Степень рассогласования количественно характеризуется либо коэффициентом стоячей волны КСВ, либо коэффициентом бегущей

волны КБВ. Чем лучше согласование, тем меньше КСВ и больше КБВ и ближе указанные коэффициенты приближаются к единице.

Приведенные выше рекомендации и оценки факторов, влияющих на дальность связи относятся к связи с поверхностной волной, распространение которой слабо зависит от времени суток, года и состояния солнечной активности.

На дальность распространения радиоволн Си-Би диапазона влияет также явление тропосферной рефракции (преломления). Показатель преломления тропосферы обычно убывает с высотой, что приводит к некоторому искривлению радиолуча. При этом он отклоняется к земле, огибая ее выпуклость, что ведет к некоторому увеличению дальности связи. Предельная дальность связи Си-Би станций, соответствующих требованиям стандартов, даже с учетом рефракции, не может превышать 250 км. Поэтому, если вы принимаете сигнал более удаленной станции, можете быть уверены, что он достиг вашего приемника, отразившись от ионосферы. Этот эффект называют ионосферным отражением. Отражение зависит от степени ионизации слоев ионосферы, поэтому сильно меняется с периодами солнечной активности, (11-летний цикл), временами года и временем суток.

Главное свойство отражения в Си-Би диапазоне - не предсказуемость дальней связи. Летом активность дальнего прохождения выше, чем зимой. По утрам более вероятно услышать дальние станции с восточных направлений, а вечером - с западных, хотя нередки и исключения. В периоды активного солнца дальние станции могут быть слышны в течение целых суток. Дальность связи при этом может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч км. К сожалению, в периоды «прохождения» сильно

затрудняются ближние связи поверхностной волной, т. к. сигналы местных станций тонут в грохоте эфира и сигналов от дальних станций. Выход из положения найден в смещении российских каналов относительно международных. Это позволило на некоторое время защитить россиян от прохождения радиосигналов из насыщенной Си-Би электроникой Западной Европы.

Антенны базовых станций Си-Би диапазона

Базовой станцией называется стационарная станция, обеспечивающая радиосвязь с подвижными или стационарными абонентами.

Как правило, базовые станции оборудуются мощными стационарными антеннами, обеспечивающими выигрыш как при передаче, так и при приеме. Зачастую, нет смысла увеличивать мощность передатчика, если из-за малоэффективной антенны ответ абонента на базовой станции не будет услышан.

Все существующие антенны можно разделить на две группы: ненаправленные антенны, обладающие круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, и направленные антенны, имеющие более или менее узкую диаграмму направленности в определенном направлении.

Если базовая станция предназначенная для связи с разными абонентами, расположенными в разных местах местности или для связи с подвижными объектами (радиофицированными автомобилями, поездами и т. д.), то требуется оснастить базовую станцию антенной с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости. Если же базовая станция осуществляет связь с постоянным и неподвижным объектом (например, связь между домом и дачным участком) используется узконап-

равленная антенна. Такие антенны обладают пространственной избирательностью. В режиме передачи узконаправленная антенна концентрирует излучаемую энергию в определенном направлении, а и режиме приема избавляет приемник от поступления помех с других направлений.

Антенны с круговой диаграммойнаправленности

' В Си-Би диапазоне наибольшее распространение получили антенны с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что Си-Би радиостанции широко используются для связи с подвижными объектами, а на автомобиле весьма сложно разместить эффективную антенну горизонтальной поляризации. В качестве базовых выбираются антенны с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, одинаково хорошо работающие в любом направлении.

Рис. 93. Конструкция штырьевой антенны

Наиболее широкое применение получили антенны типа «Штырь», показанные на рис. 93.

Антенны имеют штырьевую конструкцию, удобную для размещения как на крыше здания, так и на подвижном средстве (автомобиле). Она проста и, в то же время, достаточно эффективна. Длина штырей = Х/4 для работы в диапазоне 27 МГц зависит от диаметра трубок и указана в табл 29.

Таблица 29

Длина элементов штырьевой антенны

Диаметр трубок, мм

2

6

2

40

Длина штырей Z, мм

2690

2670

2650

2620

Длина противовесов выбирается равной, или на 2,5% большеХ/4 (практически длина противовесов принимается равной 2750 мм). Входное сопротивление антенны зависит от угла между противовесами и мачтой: чем меньше этот угол (противовесы прижаты к мачте), тем больше входное сопротивление. Для получения входного сопротивления 50 Ом угол выбирают равным 30-45’. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет максимум под углом 30° к горизонту. Усиление антенны равно усилению вертикального полуволнового диполя. Наилучшая работа обеспечивается при высоте мачты не менее 6 м.

На рис. 94 приведена конструкция полуволновой штырьевой антенны длиной Х/2. По сравнению с вышеописанной антенной она имеет вдвое большую длину штыря, что предъявляет повышенные требования к обеспечению ветровой прочности конструкции. Антенна не нуждается в противовесах, роль которых выполняет мачта, а ее диаграмма направ-

ленности в вертикальной плоскости сильнее прижата к горизонту, что улучшает условия радиообмена с удаленными абонентами. Кабель снижения подключается к антенне через согласующий высокочастотный трансформатор. Основание штыря соединяется с заземленной мачтой через согласующий трансформатор, что автоматически решает проблемы грозозащиты. Усиление антенны составляет около 4 дБ.

Наиболее эффективной для дальних связей является штырьевая антенна длиной 5/8 X, конструкция которой показана на рис. 95. Она длиннее полуволновой антенны, а кабель фидера подключается к согласующей индуктивности, расположенной в основании вибратора.

заземленная мачтазаземленная мачташтырьштырьизоляторизоляторизоляторизоляторВЧ трансформаторВЧ трансформаторкабелькабельРие. 94. Полуволновая антеннаРие. 94. Полуволновая антенна

заземленная мачта

заземленная мачта

штырь

штырь

изолятор

изолятор

изолятор

изолятор

ВЧ трансформатор

ВЧ трансформатор

кабель

кабель

Рие. 94. Полуволновая антенна

Рие. 94. Полуволновая антенна

Антенна требует применения не менее трех противовесов длиной (0Д-0,2) X, расположенных в горизонтальной плоскости. Антенна получается узкополос- нее и требует более тщательной настройки. Настройка обеспечивается как изменением длины штыря, так и регулировкой величины согласующей индуктивности. Нужное входное сопротивление достигается выбором точки подключения кабеля к согласующей катушке. Усиление такой антенны 5-6 дБ.

Эффективность штырьевой антенны зависит от способов ее установки на крыше» общиерекомендации следующие:

основание антенны желательно располагать не ниже 3 м от плоскости крыши;

вблизи от антенны не должно быть металлических предметов и конструкций;

устанавливать антенну желательно как можно выше.

Рис. 95. Антенна длиной 5/8 X

Рис. 96. Конструкции серийных базовых антенн:

1 - Х/4; 2,8 -Х/2; 4 - 5/8Х

Эффективность работы антенны на передачу тем выше, чем меньше омические потери в ее элементах. Поэтому наилучшим материалом для элементов антенн являются медные трубки (допускается применение алюминиевых трубок или штырей). При работе антенны на передачу по ней протекают довольно большие токи, поэтому необходимо обеспечить хорошее гальваническое соединение всех элементов между собой пайкой или сваркой и обеспечить защиту места соединения от коррозии.

В продаже имеется достаточно широкий ассортимент антенн Си-Би диапазона заводского изготовления. Примеры антенн приведены на рис. 96.

Направленные антенны Си-Би диапазона

Рассмотренные выше антенны с круговой диаграммой направленности не позволяют получить достаточно большой коэффициент^усиления.

Для обеспечения связи между двумя неподвижными станциями, расположенными на расстоянии, превышающем прямую видимость, с успехом используют направленные антенны типа «волновой канал», представленные на рис. 97. Эти антенны концентрируют максимум излучения в нужном направлении (в направлении директора), обеспечивая при этом выигрыш как при передаче, так и при приеме.

Диаграмма направленности этой антенны имеет вид восьмерки в горизонтальной плоскости и круга в вертикальной. Подключение к вибратору может быть выполнено кабелем с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом с помощью согласующего устройства или без него, возникающая при этом асиммет-

Рис. 97. Антенны типа «волновой канал»: а - 4-элементная; б - 3-элементнаяРис. 97. Антенны типа «волновой канал»: а - 4-элементная; б - 3-элементная

Рис. 97. Антенны типа «волновой канал»: а - 4-элементная; б - 3-элементная

Рис. 97. Антенны типа «волновой канал»: а - 4-элементная; б - 3-элементная

J = 0.95 Л/2

Рис. 98. Полуволновый вибратор

рия, искажающая диаграмму направленности, устраняется с помощью ферритового кольца большого диаметра, на которое наматывается 2-4 витка используемого кабеля.

Удлиняя полуволновый вибратор, получают конструкцию, получившую название «длинный провод» (рис. РР), обладающую существенно большим усилением.

Практическое распространение получили антенны длиной X или 2Х. Для антенны длиной X максимум излучения ориентирован под углом 50° к направлению провода, а усиление увеличивается по сравнению с полуволновым вибратором на 0,5 дБ.

Рис. 99. Антенна «длинный провод»

Рис. 100. Антенна типа V

Для антенны длиной 2Х эти параметры составляют 30° и 1,5 дБ соответственно.

Более направленными являются антенны типа V и ромбические антенны, представленные на рис. 100,101 соответственно.

В частности при длинах Хи 2Х усиление V-образ- ной антенны составляет 3,5 и 4,5 дБ. Данная конструкция одинаково излучает в двух направлениях: вперед и назад.

Рис. 101. Ромбическая антенна

Направленность ромбической антенны выражена еще более существенно. Направление излучения в сторону эквивалента нагрузки и совпадает с диагональю, а размеры ромбических антенн сведены в табл. 30.

Таблица 30

Размеры и параметры ромбических антенн

Размер

L, м

О,дБ

Ни, Ом

а

Р

а, м

в, м

%

10,8

5,2

300

110е

70°

12,3

18

21

21,8

8,0

500

76°

104°

34,3

27

Согласование ромбических антенн с 50-омным кабелем удобно осуществляется с помощью четвертьволнового трансформатора.

Одной из лучших направленных антенн является антенна типа «двойной квадрат» (рис. 102). .

Она достаточна проста в изготовлении, не требует дорогостоящих и дефицитных материалов.

Коэффициент усиления 8-9 дБ; полоса частот по уровню КСВ = 1,6 от 26,6 МГц до 27,9 МГц. Поляризация вертикальная, подавление заднего лепестка не менее 20 дБ.

Антенны подвижных транспортных средств

Установка антенны на транспортном средстве имеет ряд особенностей и от ее правильности зависит дальность радиосвязи и ее качество, потому что уровень помех от системы зажигания двигателя серьезно влияет на чувствительность радиостанции. Поэтому антенну на автомобиле желательно располагать как можно дальше от двигателя, а ее пита-

Рис. 102. Антенна «двойной квадрат» на металлической раме

ние осуществлять от бортовой сети через высокоэффективный фильтр или от отдельного аккумулятора.

К автомобильной антенне предъявляются настолько жесткие требования по механическим, электрическим, эстетическим и эксплуатационным параметрам, что подавляющее большинство автомобилей оснащено антеннами промышленного изготовления. Все типы автомобильных антенн относятся к классу штырьевых антенн, роль заземляющей поверхности которой (противовеса) выполняет металлический кузов автомобиля. Для автомобилей с пластмассовым кузовом, пластиковых катеров и мотоциклов разработаны специальные антенны типа «вертикальный полуволновый вибратор»

оба плеча которого укорочены согласующими индуктивностями (рис. 103).

Следует иметь в виду, что наилучшие результаты по дальности связи дает полноразмерная антенна длиной Х/4 (2,75 м). Однако антенна такой длины не эффективна при эксплуатации, т. к. она задевает за ветки деревьев, арки, ворота и т. д. Поэтому используются различные методы их укорочения (согласующая индуктивность в основании штыря, в середине штыря или распределенная по всей длине антенны). Это позволяет сократить длину антенны без ухудшения их характеристик.

Виды крепления автомобильных аМтенн можно условно разделить на 3 группы:

крепление в отверстии кузова;

крепление кронштейнами, устанавливаемыми на водосливной бортик крыши, багажник или зеркало заднего вида;

крепление с помощью магнитной подошвы.

Промышленностью выпускается широкий ассортимент аксессуаров и принадлежностей, включающих разнообразные скобы, зажимы и фиксаторы (рис. 106). Однако, при любых способах установки необходимо обеспечить надежный контакт антенны с кузовом, надежный контакт при заделке коаксиального кабеля в разъемах.

Антенны портативных носимых радиостанцийСи-Би диапазона

Антенны портативных радиостанций имеют, как правило, минимальные размеры. Это делает радиостанцию компактной и удобной в эксплуатации. Однако, ограничение геометрической длины

Ряс. 103. Автомобильные Си-Би антенны:

1 - MIDLAND 18-2983 (диапазон 26,5-27,5 МГц, длина 1,1 М); 2- BLACKMAGIC (диапазон 26,5-27,5, длина 1,22 м); 3 - MIDLAND 18-400 (диапа-зон 26-30 МГц, длина 1 м)

Рис. 104. Варианты креплениа автомобильных антенн:

1 - в отверстие кузова; 2 - на кронштейне наружного зеркала; 3 - на маг-нитной подошве

Рис. 105. Варианты размещения согласующей индуктивности:

1, 3, 7 - в основании антенны; 2 - в основании и средней части антенны;

4, 5, 6 - в средней части антенны

таких антенн приводит к существенный потерям их эффективности по сравнению с полноразмерным четвертьволновым штырем и, естественно, требует хорошего согласования антенны с трансивером. Кроме того, в отличие от автомобильных антенн и, тем более, антенн базовых радиостанций, «землей» которых является металлический кузов автомобиля, мачта или противовесы, антенны портативных радиостанций не имеют полноценного заземления. Фактически роль «земли» у этих антенн выполняет тело пользователя, которое характеризуется некоторыми значениями емкостного и активного сопротивлений. Качество подобной

Рис. 106. Аксессуары для установки автомобильных антенн:

1 - магнитные подошвы; 2 - зажимы для багажника; 3 - зажимы для кронштейна наружного зеркала; 4 - крепеж для отверстий в кузове;

5 - скобы для водостока

«земли» существенно отражается на дальности радиосвязи. Так, если радиостанция находится не в руках пользователя, а расположена на поверхности стола, дальность существенно сокращается. В таких случаях желательно иметь подобие противовеса, хотя бы в виде куска провода.

Существенное значение также имеет конструкция корпуса. Материалом корпусов современных портативных радиостанций является диэлектрик -

ударопрочная пластмасса. Гальванический контакт между радиостанцией и ее пользователем достигается благодаря наличию на задней стенке корпуса металлической скобы для ношения аппарата на ремне, когда скоба соединена с «землей» радиосхемы.

Согласование антенны с портативной радиостанцией обеспечивается уже описанными выше методами. Наиболее типичными конструктивными вариантами согласования входящих в стандартный комплект поставки антенн являются распределенная по длине индуктивность или индуктивность в основании антенны. Подобные антенны обеспечивают уверенную радиосвязь на расстоянии 1,0- 1,5 км. Для увеличения дальности радиосвязи используют специальные удлиненные антенны, размер которых доходит до одного метра и более, чем достигается также прирост уровня принимаемого сигнала на 1-2 балла.

Изготовление и установка антенниндивидуального пользования

Материалы, применяемые для изготовленияантенн

Все элементы антенн изготавливают из легких металлов, стойких к атмосферным воздействиям. При изготовлении антенны необходимо учитывать, что надежность ее работы зависит от правильности выбора материалов. Можно использовать такие материалы, как медь, сталь, латунь, алюминий и т. д. Элементы антенн выполняют из трубок, плоских лент и уголков. Наиболее часто вибраторы изготавливают из дюралюминиевых трубок.

При сборке элементов антенны из разнородных металлов необходимо учитывать, что в местах их соприкосновения образуется контактная разность потенциалов, разрушающая металл в месте соединения. Во избежание коррозии металла в месте стыка материалы для изготовления элементов антенны нужно выбирать в соответствии с табл. 31.

Таблица 31

Рекомендации по выбору материалов при изготовлении антенн

Основной материал

Вспомогательный материал

Допустимая контактная пара

Алюминий, дюралюминий Нелегированная сталь

Медь, латунь, бронза

Нелегированная сталь, цинк Алюминий, дюралюминий, никель и оловянно-свинцовые припои

Медь, бронза, латунь, легированная сталь, никель и оловянно-свинцовые сплавы.

Недопустимая контактная пара

Алюминий, дюралюминий

Нелегированная сталь и оловянно-свинцовые сплавы

Олово, бронза, медь, латунь, никель

Медь

Например, вибратор из стальных трубок и медную жилу кабеля соединяют пайкой с предварительным лужением конца трубки и жилы кабеля или зажимом под стальной оцинкованный болт (жила облужена). Пропаивать или прижимать не- облуженную жилу нельзя.

Соединять элементы антенны нужно гак, чтобы не было плохих контактов. Для этого всесоединен ния или сваривают, или спаивают. При пайке при- меняют только бескислотные флюсы (канифоль и т. д.). В качестве изоляционных материалов при

меняют текстолит, полистирол, гетинакс, плексиглас, фарфор, керамику и другие материалы^ обес

печивающие хорошую электрическую изоляцию и

не разрушающиеся от воздействия влаги, солнеч

ных лучей и т. п. В исключительных случаях в качестве изоляционного материала используют дере

во, но после обработки его парафином

Выбор места установки антенны

Антенна не обеспечит высококачественного Приема телевизионных передач, если место ее установки выбрано неправильно. Антенны устанавливаю^ либо на крыше здания, либо на отдельно стоящей мачте.

При выборе места установки антенны на крыше необходимо избегать близости дымовых и вентиляционных труб, т. к. выходящие газы оказывают разрушающее действие на металл антенны. Мачта антенны должна быть расположена на скате крыши, обращенной ко двору, а не к улице. Место установки антенны должно быть выбрано так, чтобы на прямой между приемной антенной и мачтой телецентра по возможности не было больших препятствий, мешающих прохождению радиоволн и чтобы при случайном падении антенны мачта не коснулась проводов электросети и телефонной связи.

Для увеличения действующей высоты антенны и создания равномерной нагрузки на стропилах кры-

ши место установки антенны выбирают ближе к коньку крыши.

При большом числе антенн на крыше их устанавливают в шахматном порядке, чтобы исключить их взаимное влияние.

Расстояние между мачтами отдельных антенн должно быть не менее 4-5 м и не менее 1 м от проведенных на крыше радиотрансляционных, электроосветительных и других линий.

Установка антенн на стальных крышах

Для крепления стойки и оттяжек антенны наиболее часто применяют специальное приспособление, называемое сухарем (рис. 107). Основание стойки антенны 1 и закрепы 11 оттяжек 9 закрепляют глухарями 12 (10 х 80 мм) на пересечении стропил с обрешеткой 5. Основание стойки антенны насаживают на стальной шип 2 (0 6 мм), впрессованный в глухарь 4 (16x80 мм), и ввинчивают последний в стропильную балку 6 крыши. Для предохранения мест нарушения кровли от затекания влаги устанавливают гидроизоляционные прокладки 8 и 14 из технической резины или гидроизола. Между глухарями и гидроизоляционной прокладкой помещают стальные шайбы 3, 7,13. Для закрепления оттяжек на мачте антенны устанавливают металлические планки 10.

При высоте мачты антенны до 5 м устанавливают один ряд оттяжек из оцинкованной проволоки диаметром 4-5 мм. Мачты большей высоты (до 12 м) поддерживают двумя ярусами оттяжек, по три-четыре оттяжки в каждом ярусе. Для крепления мачты антенны и ее оттяжек, кроме глухарей, используют стяжные болты, клямеры и др.

Рис. 107. Установка антенны на стальной крыше

Установка антенн на шиферных крышах

Антенны устанавливают как на скатах, так и на коньке крыши. При установке мачты антенны 5 на коньке крыши 1 (рис. 108) в нем подготавливают отверстие для основания мачты и забивают в брус 1 стальной шип (0 6 мм). В центре торцевой части мачты сверлят отверстие для шипа, и для предохранения основания антенны от затекания влаги укрепляют на ней специальный кожух 3 из оцинкованной листовой стали.

Мачту антенны устанавливают на шип. Щели, образуемые при креплении кожуха, шпаклюют и красят масляной краской. Оттяжки крепят к спинке слухового окна или ребрам крыши.

Рис. 108; Установка антенны на асбоцементной крыше

Установка антенн на черепичных крышах

В этом случае мачту антенны 1 (рис. 109) устанавливают на коньковом брусе или используют фронтонные стенки. Для крепления антенны на фронтонной стенке устанавливают одну или две поперечные связи 2. Мачту антенны крепят к ним металлическими кронштейнами или стальными скобами 3 с болтами 4. Этот способ крепления рекомендован для антенн высотой не более 5 м.

Установка антенн на крышах из толяи рубероида

Мачту антенны 1 в этом случае устанавливают на фронтонных стенках или на крыше, но только при дощатом ее основании. На дощатый настил 6 (рис. ПО) мастикой наклеивают рулонный ковер 4 и крепят опору 2 глухаря 3. Мачту антенны обрезают в

соответствии с уклоном крыши и насаживают на шип, который надежно укрепляют в опоре и отгибают по уклону крыши. Установку закрепляющих приспособлений для оттяжек выполняют таким же способом.

Установка антенн в чердачных помещениях

Для уменьшения влияния атмосферных воздействий на элементы антенны, расположенной вблизи телевизионного центра, ее можно устанавливать в чердачном помещении (рис. 111) при высоте его не менее 3 м и отсутствии стальных кровель и ферм. После примерного выбора направления антенны ее

Рис. 110. Установка антенны на крыше, крытой толем и рубероидом

головку временно прикрепляют к специальной планке в межстропильном пространстве и проверяют качество работы. При закреплении антенны нужно следить за тем, чтобы ее детали не касались строительных элементов здания.

Способы крепления проволочных оттяжек

Для дополнительного крепления антенны к кровле крыши применяют проволочные оттяжки из стальной оцинкованной проволоки диаметром 3- 5 мм. Оттяжки закрепляют не только на кровле, но и на боковых стенках слуховых окон, на оголовках

Рис. 111. Установка антенны на стропилах в чердачном помещении

вентиляционных стояков, а также используют ранее установленные закрепляющие приспособления. При отсутствии на крыше указанных предметов к стропилам под карнизным навесом прикрепляют специальный металлический кронштейн, который используют для закрепления оттяжек.

Размещение оттяжек размечают в соответствии с рис. 112. Если стропила крыши установлены с переменным шагом и углы в пределах 120е выдержать невозможно, то допускается установка их в пределах 105-135’. Оттяжки по отношению к мачте располагают поД углом 25-40’. Способы крепления оттяжек иллюстрируются на рис. 113.

Антенные спуски (снижения)

При установке антенны важно правильно выбрать способ присоединения к ней кабеля, т. к. незащищенные контакты наружных антенн, подвергаясь действию коррозии, могут значительно ухуд-

Рис. 112. Оттяжки антенны: а - разметка оттяжек на крыше; б - крепление оттяжек к мачте

Рис. 113. Крепление оттяжек:

а - винтовой стяжкой; б - стальными закрепами; в - на каменной стене; г-на деревянной стене: 1 - стальная кровля; 2 - прорезиненная прокладка; 3 - стальной кронштейн; 4 - стальная шайба; 5 - стальной глухарь (8x50 мм); 6 - болт М10; 7 - винтовая стяжка со стяжными болтами М10; 8 - гайка М10; 9 - оттяжка; 10 - стальной штырь; 11 - цементный раствор; 12 - прорезиненная прокладка; 13 - опорная планка

шить качество работы антенны. Для защиты контактов от воздействия влаги место соединения кабеля с антенной заключают в соединительную коробку, которую одновременно используют для крепления самого вибратора к стреле антенны, для замедления окисления места соединения заливают стеарином или закрашивают лаком.

При наружной проводке кабель снижения укладывают вдоль мачты и крепят к ней скобами через 0,5-1 м. По ближайшему гребню крыши кабель подводят к кронштейну, при помощи которого осуществляют его спуск (рис. 114). Длину кронштейна выбирают из расчета удаления кабеля от стены здания не менее чем на 300 мм. Один из концов деревянной планки имеет вырез с большим закруглением, чтобы кабель не переламывался при изгибе. Второй конец планки крепят к кронштейну двумя винтами под гайку. Устанавливают планку под углом 15-20’ к плоскости крыши, чтобы на кабель не попадали талые воды.

Кронштейн прикрепляют глухарями к карнизу крыши. При большой длине кабеля снижения для предупреждения обрыва его подвешивают на стальном тросе.

Кабель снижения заводят в комнату через отверстие в раме. Отверстие нужно сверлить под углом, чтобы дождевые капли не стекали внутрь рамы. Перед вводом в оконную раму кабель снижения необходимо немного ослабить (рис. 114).

В жилых помещениях кабель прокладывают параллельно архитектурным линиям. При прокладке избегают резких перегибов кабеля и сжатия его скобами. Радиус изгиба не должен быть меньше, чем пятикратный диаметр кабеля.

В комнатах и коридорах кабель прокладывают по напольным плинтусам.

При пересечении с проводами электросети кабель прокладывают под ними в полутвердых трубках. Расстояние между кабелем и проводами электросети, газовыми или водопроводными трубами должно быть не менее 20 мм.

К стене кабель крепят скобами, причем на прямолинейных участках проводки кабель крепят через каждые 350 мм, на поворотах и изгибах в пределах 30-50 мм. Конец кабеля длиной не менее 1,5 мм оставляют свободным для включения в телевизор.

Рис. 114. Крепление антенного спуска и введение его в окно:

1 - стальная кровля; 2 - стальной кронштейн (5x40 мм); 3 - рейка; 4 - двулапчатая скоба и оцинкованный шуруп (3x25 мм); 5 - прорезиненная прокладка; 6 - стальная шайба 8 мм; 7 - стальной глухарь 8x50 мм; 8 - верхняя часть оконного переплета; 9 - фарфоровая втулка; 10 - фарфоровая воронка; 11 - изоляционная лента

Подготовка кабеля к распайке штекера или к распределительной коробке осуществляется в соответствии с рис. 115. Верхнюю изоляцию снимают на длину 50 мм и расплетают шилом оплетку, которую затем свивают в один или два жгута. С внутренней жилы на расстоянии 10 мм снимают изоляцию. Жилу кабеля и оплетку облуживают припоем.

Фидер снижения антенны желательно выполнить из одного целого куска кабеля, т. к. сращивание ка

рме. 115. Подготовка кабеля к подключению:

а - разделка кабеля; б - сращивание кабеля «встык»; в - сращивание с накладками

беля, как правило, приводит к нарушению однородности его волнового сопротивления и появлению л*, раженных сигналов. При необходимости отрезки кабеля соединяют в соответствии с рис. 115 б» в. Изоляцию восстанавливают (рис. 115 6) при помощи полиэтиленовой трубки (из отходов кабеля). Трубку разрезают, надевают на жилу, а швы прогревают паяльником до растекания полиэтилена.

Техника безопасности при установкеантенн

Нельзя выполнять работы ио установке антенн во время дождя, снегопада, гололедицы, при сильном ветре и т. п. Выходить на крышу можно через люк или слуховое окно. По пожарной лестнице допускается подниматься на здания, имеющие не более двух этажей.

При установке и ремонте антенн каждый работающий обязан иметь следующие защитные средства: диэлектрические перчатки, предохранительный пояс и веревку, очки, рукавицы, фонарь, а также инструмент с изолирующими ручками. Работают на крыше в обуви на резиновой подошве.

Перед выходом на крышу необходимо надеть предохранительный пояс с веревкой для страховки или обвязаться прочной веревкой, второй конец которой закрепить на чердаке за балку или стропила. Крепление веревок за дымовые трубы не допускается. *

На плоские огражденные и неогражденные крыши выход допускается без страхующего каната в обуви на резиновой подошве с надетым предохранительным поясом. При необходимости подхода

к краю крыши применение страхующего каната обязательно. Около мачт антенн, установленных на крутых крышах, должны быть устроены выходные люки. На люке прочно закрепляют болт с проушиной или кольцо, к которому привязывают веревку для страховки. Второй конец ее прикрепляют к предохранительному поясу работающего на крыше.

Элементы антенн доставляют на крышу через чердак или непосредственно с земли при помощи кронштейна с блоком.

Антенну устанавливают не менее двух человек (до 5 м). При длине мачты более 5 м количество работников увеличивается, например, при подъеме антенны высотой 7,5 м (рис. 1166) два человека поднимают мачту, два тянут за оттяжку в сторону подъема, а остальные двое человек страхуют мачту другими оттяжками.

При подъеме антенны работающие прикрепляют страхующие веревки к стяжным болтам или к основанию антенны.

При оборудовании снижения антенны (закрепление кабеля к отводной планке (рис. 116 в) и при устройстве ввода в окно комнаты работающий должен «страховаться» веревкой.

При монтаже антенны следует пользоваться приставными лестницами. Нижние конце лестниц при установке на полу снабжают резиновыми наконечниками, при установке на грунте - острыми металлическими щупами.

Если работу с лестницы выполняют на высоте более 3-х метров или устанавливают ее на цементном и плиточном полах, во избежание падения лестницу поддерживает специально назначенный для этого работник.

При пробивке отверстий, гнезд или борозд в каменных и бетонных стенах зданий надевают защитные очки и рукавицы. Перед подключением абонентского отвода к телевизионной антенне коллективного пользования проверяют измерительным прибором отсутствие в ней напряжения электросети. При наличии напряжения подсоединять к антенне вход телевизора категорически запрещается.

Рис. 116. Приемы безопасной работы на крыше

Грозозащита антенн

Чтобы избежать поражения молнией антенны, телевизора и людей, находящихся внутри здания, необходимо выполнить ряд мероприятий по грозозащите антенны.

Металлические мачты, на которых устанавливаются антенны, должны быть заземлены. Так как в антеннах наиболее часто применяются петлевые вибраторы, которые средней точкой соединены с металлической стрелой, а стрела с металлической мачтой, то дополнительных мер по грозозащите не требуется (кроме заземления металлической мачты).

Если же мачта деревянная, то по ней необходимо проложить толстый (сечением 15-25 мм2) провод или медную ленту, которые одним концом соединяют с серединами вибраторов, а другой с заземлителем.

Заземлитель представляет собой ряд штырей, закопанных или вбитых в землю на глубину 2-3 м, и соединенных между собой толстым проводом или . шиной. Вместо штырей можно использовать сталь-|

ной оцинкованный лист или другой массивный ме- | таллический предмет. Для уменьшения сопротив- | ления заземления размеры закопанного предмета I должны быть максимальной величины. Метал ли-]

ческую оплетку коаксиального кабеля фидера также необходимо заземлить.

Лучшая грозозащита осуществляется установ- д кой на вершине мачты металлического вертикаль- но расположенного заостренного штыря такой дли- ны, чтобы его острие располагалось хотя бы на | 1,5 м выше антенны.Я

Если наружная антенна установлена вблизи вы- | соких сооружений (либо на балконе или лоджии), |

оборудованных молниеотводами, То устройство грозозащиты не обязательно. Комнатные антенны также не требуют грозозащиты.

Оглавление

Особенности распространения радиоволн в свободном пространстве4

Стандарты и система телевидения17

Прием сигналов радиовещания22

Параметры и характеристики приемных антенн....................... 25

Входное сопротивление антенны28

Согласование антенны с кабелем-фидером28

Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления антенны .29

Ширина полосы пропускания антенны 33

Симметрирующие и согласующие устройства приемных телевизионных антенн 35

Комнатные телевизионные антенны 43

Конструкции комнатных телевизионных антенн46

Наружные телевизионные антенны 52

Антенны «волновой канал» 56

Зигзагообразные телевизионные антенны 71

Антенны бегущей волны 84

Логопериодические антенны86

Рамочные антенны93

Ромбическая антенна ЮО

Синфазные антенные решетки105

Антенные усилители116

Чувствительность телевизионного приемника 116

Применение антенных усилителей 119

Устройства совмещения и коммутации антенн 181

Делители телевизионного сигнала 131

Устройства сложения сигналов . 136

Спутниковое телевидение 150

Системы спутникового телевидения, находящиеся в эксплуатации 150

Индивидуальный комплект спутникового телевидения 157

Зеркальные антенны 162

Плоские антенны 167

Подвеска и постировка спутниковых антенн 168

Установка и настройка индивидуальной спутниковой системы. 173

Антенны для приема радиовещания...185

Комнатные антенны для приема радиовещания в диапазонах ДВ, СВ и КВ 185

Наружные антенны для дальнего приема ДВ, СВ, КВ и УКВ 188

Антенны для приема радиовещания в диапазоне УКВ 191

Антенны систем гражданской связи в диапазоне 2 7 МГц 191

Условия прохождения радиоволн и дальность радиосвязи с диапазоне Си-Би 194

Антенны базовых станций Си-Ви диапазона198

Антенные круговой диаграммой направленности ... 199

Направленные антенны Си-Би диапазона 204

Антенны подвижных транспортных средств207

Антенны портативных носимых радиостанций Си-Би диапазона7209

Изготовление и установка антенн индивидуального пользования213

Материалы, применяемые для изготовления антенн 213

Выбор места установки антенны 215

Установка антенн на стальных крышах 216

Установка антенн на шиферных крышах217

Установка антенн на черепичных крышах 218

Установка антенн на крышах из толя и рубероида 218

Установка антенн в чердачных помещениях220

Способы крепления проволочных оттяжек 221

Антенные спуски (снижения) 222

Техника безопасности при установке антенн227

Грозозащита антенн 230

Справочник

Сдом «Домашней мастер*

ВСЕ ОБ АЦТЕННАХИндивидуальные антенны. КонструкцииУстановка. Спутниковые антенны

Оформление переплета А.Л. Чириков

Составители В. И. Назаров. В. И. РыженкоРедактор В. И. Рыженко

Технический редактор В. А. РыжеккоКорректор Т.Н. ГенераловаКомпьютерная верстка А В. Соколов

Общероссийский классификатор продукцииОК-005-93. том 2:953 000 — книга, бргитпрыг

Подписано ■ печать 06.12.2007

Формат 84x108'/*. Печать высокая. Уел. печ. л. 12,6

Тираж 7000 ам. Зама М1882

ООО «Издательство Оникс»

127422, Москва, уд. Тимирязевская, д. 38/25

Отдал реалппапдгм» тел. (499) 619-02-20, 619-31-88Интернет-магазин: www.onyx.ru

ООО «Hemp общечеловеческих нежностей»117418, Москва, ул. Новочеремушкинская, д. 64, корп. 4

Отпечатаво с вмкнпа джаиоеишвеев ОАО «Рыбшмжж* Дом печати»152901, г, Рыбинск, ул. Чкалова, 8.

ВСЕ ОБ

АНТЕННАХ

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ АНТЕННЫКОНСТРУКЦИИ ■ УСТАНОВКАСПУТНИКОВЫЕ АНТЕННЫ^

^ ДОМАШНИЙ МАСТЕР

ВСЕ ОБ

НТЕННАХ

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ

КОНСТРУКЦИИ

УСТАНОВКА

СПУТНИКОВЫЕАНТЕННЫ

Москва

ОНИКС

Центр общечеловеческих ценностей

УДК 654 ББК 32.84 5/32.94

В84

Оригинал-макет подготовлениздательством «Центр общечеловеческих ценностей»

Все об антеннах: Справочник / Сост. В.И. Назаров, В84 В.И. Рыженко.— М.: Издательство Оникс, 2008. — 240 с.: ил. — (Домашний мастер).

ISBN 978-5-488-01564-7

В настоящей книге даны виды, характеристики антенн, а также принципы выбора антенных систем для приема радио и телевидения, включая спутниковое. По приведенным рекомендациям вы сможете изготовить ту или иную антенну собственными силами, установить ее и провести необходимую настройку.

УДК 654

ISBN 978-5-488-01564-7ISBN 978-5-488-01564-7ББК 32.845/32.94

ISBN 978-5-488-01564-7

ISBN 978-5-488-01564-7

© ООО «Издательство Оникс», состав,оформление переплета, 2008

Передача радио и телепрограмм осуществляется с помощью радиоволн. Антенна - это устройство, предназначенное для излучения в эфир и приема из эфира радиоволн той или иной частоты. Высококачественный радио и телеприем возможен только при условии выбора наиболее подходящей для данных условий типа антенны и правильности ее установки и юстировки.

Многие владельцы прекрасной импортной радио и телеаппаратуры страдают от того, что качество принимаемых передач оставляет желать лучшего. Причина такого положения в пренебрежительном отношении к антенне, которое сложилось еще с тех времен, когда на простейшую (комнатную) антенну можно было принимать передачи с весьма удовлетворительным качеством. В настоящее время для того, чтобы принимать большое количество каналов, расходы, связанные с приобретением или изготовлением высококачественной антенны неизмеримо возросли и составляют по скромным оценкам 15-25% стоимости радио- и телеаппаратуры, а в спутниковом телевидении до 200%.

В настоящей книге даны общие принципы выбора антенных систем для приема радио и телевидения, включая спутниковое. По приведенным реко-

мендациям владелец может изготовить ту или иную антенну собственными силами, установить ее и про- ирвести необходимую настройку и юстировку.

Особенности распространения радиоволнв свободном пространстве

Из электротехники известно, что если по проводу протекает переменный электрический ток, то возникает электромагнитные поле, образующее электромагнитную волну, излучающуюся в окружающее пространство и распространяющуюся во все стороны со скоростью, близкой к скорости света.

Многочисленными исследованиями установлено, что интенсивность возникающей волны пропорциональна быстроте изменения электрического или магнитного поля. Интенсивность излучения электромагнитных волн наиболее высока в случае применения однопроводной линии, т. е. разомкнутого провода. Это объясняется тем, что при использовании электрических токов очень высоких частот ем-* кость провода относительно земли оказывается достаточной для возникновения в нем емкостного тока. Сопротивление такой емкости обратно пропорционально частоте тока, подводимого к проводу. Следовательно, чем выше частота, тем больший ток будет протекать по проводу и тем более интенсивно будет излучаться электромагнитная волна.

Упрощенная картина образования электромагнитной волны иллюстрируется рис. 1.

Направления силовых линий Е и Н перпендикулярны друг другу и направлению распространения волн, образуют правовинтовую систему.

Электромагнитные волны классифицируются по положению в пространстве плоскости поляриза-

Рис. 1. Упрощенная картина образования электромагнитной волны:

Е - силовые линии электромагнитного поля; Н - силовые линии ма! нит- ного поля

ции, т. е. плоскости, пересекающей волну и вектор электрического поля Е. Электромагнитные волны с вертикальным вектором Е называются вертикально поляризованными, а с горизонтальным - горизонтально поляризованными. Плоскость поляризации электромагнитной волны зависит от положения передающей антенны относительно земли.

Допустим, что электромагнитные волны создаются проходящим по проводу электрическим током синусоидальной формы с частотой /. Такую же форму и такую же частоту будут иметь возникающие в окружающем пространстве электромагнитные волны. Обозначим через X длину волны, т. е. расстояние между двумя ближайшими точками в пространстве, на котором фаза волны меняется на 360 ’ (2л), через Т - период колебания волны, т. е. время, в течении которого электромагнитная волна проходит путь, равный длине волны, и через С - скорость распространения электромагнитной волны в свободном пространстве (для воздуха С=3-108м/с).

Эти величины связаны между собой соотношением:

f = ^HX = - = CT

Т f,

В настоящее время в радиотехнике используются частоты от 1,5-104 до 310й Гц. Радиоволны с учетом особенностей их распространения делятся на пять диапазонов, а диапазон ультракоротких волн дополнительно^ делится на пять поддиапазонов.

Международным консультативным комитетом радиосвязи (МККР) утверждено следующее распределение радиоволн на диапазоны.

Таблица 1

Диапазон волн

Индекс диапазона

Длина волны в свободном пространстве

Диапазон частот

Сверхдлинные волны Длинные волны Средние волны Короткие волны Ультракороткие волны:

метровые

более 10000м 10000-1000 м 1000-100 м 100-10м

10-1,0 м

менее 30 КГц 30-300 КГц 300-3000 КГц З-ЗОМГц

ЗО-ЗООМГц

дециметровые

8

100-10 см

ЗОО-ЗОООМГц

сантиметровые

Ku

10-1,0 см

З-ЗОГГц

миллиметровые

Ка

10-1,0 мм

ЗО-ЗООГГц

субмиллиметровые

К

1,0т0,1 мм

ЗОО-ЗОООГГц

Ультракороткие волны (УКВ) отличаются от более длинных волн многими признаками и свойствами. Так, например, они распространяются преимущественно прямолинейно и почти не огибают природных и искусственных преград (гор, высоких строений), встречающихся на их пути. На распространение ультракоротких волн, в особенности дециметровых, сантиметровых и миллиметровых, существенное влияние оказывают рельеф местности, различные препятствия, а также метеорологические условия. Сантиметровые и миллиметровые вол-

ны сильно поглощаются атмосферными осадками (дождем, снегом) и газами атмосферы (кислородом, водяным паром), что приводит к быстрому ослаблению напряженности поля.

В настоящее время в диапазоне УКВ организовано как телевизионное вещание, так и высококачественное радиовещание, а также системы радиосвязи.

Для увеличения дальности передач на УКВ антенны поднимают над землей как можно выше.

Расстояние прямой видимости между передающей и приемной антеннами при отсутствии рефрак^ ции может быть определено по формуле:

z?-V^(Vh+Va)=3,57-(Vh+^

где а - радиус земного шара, который приблизительно равен 6,37-106м;Н - высота передающей ащ тенны, м; h - высота приемной антенны, м. Эта формула дает возможность определить наибольшее рас* стояние между передающей и приемной антеннами, которые имеют соответственно высотй НиЬ.

На рис. 2 в точках А и В на высотах Нт и h, размещены передающая и приемная антенны. Прямая

Рис. 2 Дальность действия УКВ радиостанции в пределах ' прямой видимости в зависимости от высоты расположения > передающей и приемной антенн; . .

А и Б - передающие антенны; В и Г - приемные, антенны;

АВ - расстояние прямой видимости

линия АВ (касательная к поверхности земли) - это линия прямой видимости. Из рисунка ясно, что для увеличения дальности действия УКВ радиостанций необходимо увеличивать высоту передающей и приемной антенн. Чтобы приемную антенну удалить от ' передающей и перенести ее из точки В в точку Г при той же высоте, необходимо передающую антенну поднять на высоту Н2 и поместить в точку Б. Не поднимая передающей антенны, можно приемную антенну удалить от передающей, подняв ее на высоту h2, и поместить в точку Д.

С помощью рассматриваемой формулы дальность действия УКВ передатчиков можно определить приблизительно, без учета преломления (рефракции) радиоволн в атмосфере.

Исследования, проведенные над распространением УКВ, свидетельствуют, что часто довольно качественный прием может быть на расстояниях, значительно превышающих расстояние прямой видимости. Нередко наблюдаются случаи сверхдальнего приема и телевизионных сигналов на метровых волнах. В чем же причина?

Как известно, Земля окружена газообразной оболочкой - атмосферой. Учитывая физические свойства и изменения в качественном составе атмосферы, ее подразделяют на пять областей или сфер. Самый нижний слой, непосредственно прилегающий к поверхности Земли и простирающийся до высоты примерно 11-12 км, называется тропосферой. В нем происходят метеорологические явления, связанные с изменением температуры, давления, влажности. Высота тропосферы непостоянна и зависит от времени года. Кроме того, над экватором ее высота достигает 17-18 км, а над полюсами 8-9 км.

От тропосферы до высоты 55 км простирается стратосфера, затем следуют: от 55 до 80 км - мезосфера, от 80 км до 800 км - термосфера и самая внешняя область называется экзосферой. С точки зрения роли атмосферы в процессах распространения радиоволн особое значение имеют ее верхние ионизированные слои, расположенные выше волн. Они получили название ионосферы и состоят из свободных электронов, положительных и отрицательных ионов.

Ионизация атмосферы происходит под воздействием солнечной радиации, главным образом, ультрафиолетового излучения солнца, и имеет слоистый характер. В нижних слоях атмосферы плотность электронов небольшая, но уже на высоте 60 км она достигает значительной величины и влияет на распространение радиоволн. Относительно большая плотность электронов сохраняется до высоты 300-500 км, а затем она уменьшается. Степень ионизации атмосферы определяется количеством электронов в одном кубическом сантиметре газа. С повышением степени ионизации увеличиваются и ее преломляющие свойства; при одной и той же степени ионизации более короткие волны преломляются слабее, чем более длинные.

Максимум электронной плотности и изменение ее величины с высотой зависят от времени суток, периода года и неодинаковы из года в год. В течение дня обычно наблюдаются три четких максимума электронной плотности, которые располагаются друг над другом отдельными слоями: слой Е и слои Fj и F2. Ниже слоя Е находится зона относительно малой плотности ионизации, которая называется слоем D. Максимума плотности слой £) достигает между 60 и 90 км высоты. Высота же максимума

плотности слоя Е почти постоянна и равняется примерно 110-120 км.

Максимум электронной плотности слоя Fx находится примерно на высоте 225 км и имеет незначительные суточные и сезонные колебания. Высота слоя F2 в зависимости от широты подвержена значительным суточным и сезонным колебаниям. Ночью слой F2 опускается до высоты 250 км, а днем поднимается до 350 км. С наступлением темноты, т. ё. после прекращения действия солнечного излучения, ионизация слоев Fj и D быстро уменьшается. В пределах всей толщи тропосферы воздух имеет такой же состав, как и у поверхности Земли. Несмотря на это, состояние тропосферы беспрерывно изменяется, что зависит от давления, температуры и влажности воздуха. Все это в свою очередь влияет на преломление радиоволн, а следовательно и на скорость их распространения.

Радиоволны огибают сферическую поверхность Земли при дальнем распространении в результате таких явлений, как дифракция, отражение от

Рис. 3. Схема расположения ионосферных слоев

ионизированных слоев атмосферы, атмосферная рефракция. Сущность дифракции заключается в том, что радиоволны, встречая на своем пути какое- либо препятствие, в том числе и выпуклость Земли, огибают его.

Дифракция особенно заметна в тех случаях, когда геометрические размеры препятствий соизмеримы с длиной волн. Если же они во много раз превышают длину волн, то дифракция проявляется весьма незначительно и ею можно пренебречь. Именно поэтому в диапазоне УКВ дифракция значительно слабее, чем в диапазоне более длинных волн.

Чем же объясняется сверхдальнее распространение метровых волн?

Чаще всего сверхдальнее распространение волн длиной 6—10 м наблюдается при максимуме солнечной активности, которая повторяется через каждые 11 лет. В эти годы зимой электронная плотность слоя Р2 достигает днем таких значений, при которых метровые волны отражаются от него и могут быть приняты на расстояниях 2000-2500 км. Ближе 2000 км радиоволны не принимаются. Ра* диосвязь в этом случае может осуществляться только периодически. Качество радиосвязи удовлетворительное.

Возникает сверхдальнее распространение радиоволн и под действием высокой солнечной активности или при спорадических (нерегулярных) образованиях в ионосфере, когда на высоте около 110 км появляется сильно ионизированный слой Ев (или ионизированной зоны), который назвали спорадическим. От этого слоя кратковременно могут отражаться радиоволны метрового диапазона, прием которых возможен на расстояниях до нескольких • тысяч километров. Спорадический слой появляет-

ся нерегулярно, поэтому длительная устойчивая радиосвязь в этом случае невозможна.

Ионизированные слои атмосферы, находящиеся на высоте 75-90 км, неоднородны и подобны облакам, в которых электронная плотность, а следовательно, и диэлектрическая проницаемость отличается от электронной плотности и диэлектрической проницаемости окружающей среды. Радиоволны, попадающие на такой слой, рассеиваются отражающей зоной.

В результате использования рассеивания метровых волн на неоднородностях ионосферных слоев в настоящее время осуществляется нерегулярная радиосвязь на трассах длиной 1000-2000 км при мощности передатчика не менее 5 кВт. Наиболее устойчива связь на волнах длиной 5-10 м. На более коротких волнах напряженность поля в месте приема резко снижается, и связь становится невозможной.

Рассмотрим, как содействует дальнему распространению УКВ явление атмосферной рефракции. Известно, что с удалением от земной поверхности коэффициент преломления воздуха уменьшается. Вследствие этого УКВ, выходящие под некоторым узлом к горизонту, проходя через тропосферу, преломляются и распространяются по криволинейным траекториям, отклоняясь к поверхности Земли. Эта кривизна определяется степенью неоднородности среды. Явление постепенного преломления лучей названо атмосферной рефракцией.

Рассмотрим возможные случаи рефракции. При нормальном распределении давления, температуры и влажности по высоте атмосферы коэффициент преломления около поверхности Земли приблизительно на 3,410*4 больше единицы. При подъеме на каждые 100 м над земной поверхностью этот коэф-

фициент уменьшается на 4* 10®, стремясь к единице. Такое уменьшение продолжается приблизительно до высоты 10 км. На этой высоте коэффициент преломления превышает единицу на 1,09104 и остается постоянным над всеми точками поверхности. Говоря точнее, на распространение радиоволн влияет не величина коэффициента преломления, а закон его изменения в зависимости от высоты. Атмосфера, в которой коэффициент уменьшается на 410"6 на каждые 100 м изменения высоты, называется стандартной атмосферой. При такой скорости уменьшения показателя преломления радиоволн, излучаемых под некоторым углом к горизонту, будет происходить по круговым траекториям радиусом, около 25000 км, повернутым выпуклостью вверх (кривая 2 на рис. 4). Такую рефракцию радиоволн считают нормальной.

Для идеального случая однородности нижних слоев атмосферы, когда показатель преломления имеет неизменную величину по высоте, радиоволны распространяются по прямолинейным траекториям (рис. 4, кривая 1). Если показатель преломления нижних слоев атмосферы уменьшается на

Рис. 4. Траектории распространения УКВ при различных видах атмосферной рефракции

16106 при подъеме на каждые 100 м, то радиус траектории радиоволн равен радиусу земного шара и радиоволны смогут огибать поверхность Земли. Когда показатель преломления уменьшается в зависимости от высоты значительно быстрее, нежели при нормальной рефракции, траектория радиоволн имеет радиус меньший радиуса земного шара, и радиоволна отражается от нижних слоев атмосферы и возвращается на Землю (рис. 4 кривая 3). При достаточной мощности передатчика радиоволны могут многократно отражаться от поверхности Земли и нижних слоев атмосферы и распространятся на значительные расстояния. Такое распространение радиоволн называется сверхрефракцией.

Однако могут быть и такие случаи, когда показатель преломления в зависимости от высоты не уменьшается, а увеличивается. Тогда УКВ будут распространяться по траекториям, повернутым вы* пуклостью вниз (рис. 4 кривая 4). Это уменьшает дальность радиосвязи, т. к. луч не огибает поверхности Земли. Таким образом, дальность распространения УКВ сильно зависит от изменения коэффициента преломления нижних слоев атмосферы, а следовательно, и от их состояния. Практически довольно Хорошо заметно, что дальность распространения УКВ не одинакова, например, в сухую и сырую погоду, в летний и зимний периоды.

При нормальной рефракции радиоволна проходит над поверхностью Земли расстояние большее, чем расстояние прямой видимости, т. е. расстояние прямой видимости как бы увеличивается. Для этого случая дальность прямой видимости определяется формулой:

К = 4,12(^ + ^)км.

Таким образом, благодаря рефракции эта дальность увеличивается на 15%.

Практически установлено, что уверенный прием телевизионных сигналов на приемники высокой чувствительности с использованием антенн с большим коэффициентом усиления осуществляется на расстояниях от телевизионных центров, превышающих дальность прямой видимости примерно на 30%. На большие расстояния вдоль поверхности Земли при нормальной рефракции УКВ не распространяются, поэтому и уверенный прием сигналов становится невозможным.

Когда прием телевизионных программ происходит в крупном населенном пункте или городе, оснащенном телецентром или ретранслятором, вопрос о выборе источника сигнала обычно не стоит. В условиях же сельской местности, дачного поселка, садового участка и т. д. всегда приходится решать вопрос о том, сигналы какого телецентра или ретранслятора целесообразнее всего принимать. Такой выбор встает и тогда, когда телевизор расположен вдали от телецентра или ретрансляторов и некоторые из них вещают одну и ту же программу на разных каналах. Требуется выбрать тот, который обеспечит наиболее устойчивый приему при этом нужно учитывать расстояние до передатчика по прямой, рельеф местности между передатчиком и пунктом приема, мощность передатчика и номер канала, на котором он работает.

Не всегда следует останавливаться на ближайшем передатчике: бывает что его мощность значительно меньше, чем более удаленного. В других случаях уровень сигнала удаленного передатчика в точке приема может оказаться выше из-за того, что он имеет более высокую антенну, расположен выше

над уровнем моря или между ближайшим передатчиком и пунктом приема имеются естественные преграды в виде возвышенностей, гор или холмов.

От выбора типа антенн и тщательности ее установки и юстировки зависит уровень сигнала на входе телевизора, определяющий контрастность изображения и его качество, возможность получения цветного изображения. Для приема одной программы необходима узкополосная антенна,- рассчитанная на прием определенного канала, на котором работает передатчик. Такие антенны обладают наибольшей эффективностью по сравнению с широкополосными антеннами, предназначенными для приема нескольких программ по разным каналам. Если выбранный телецентр или ретранслятор передает несколько программ, в зоне прямой видимости можно установить одну широкополосную антенну. Однако в зоне полутени придется установить в этом случае раздельные антенны для каждой программы. При необходимости принимать несколько программ с разных направлений, требуется устанавливать раздельные антенны, каждая из которых должна быть узкополосной и жестко ориентирована заданного передатчика в заданном частотном канале. Это связано с тем, что переориентировать антенну каждый раз при переходе с приема одной программы на другую крайне неудобно. Трудность использования раздельных антенн для каждой программы состоит в необходимости вести от каждой антенны отдельный фидер, что затрудняет переход с одной антенны на другую, связанный с необходимостью переключения штекеров к антенному гнезду телевизора. Однако эта трудность легко преодолевается, если использовать разделительный

фильтр, который позволяет подключить к одному общему фидеру две раздельные антенны.

На прием телевизионного сигнала очень большое влияние оказывает правильное и весьма тщательное ориентирование приемной антенны. Она должна быть направлена на передатчик таким образом, чтобы изображение на экране телевизора имело наибольшую четкость по горизонтали, отсутствовали повторы на изображении. При распространении УКВ в пределах прямой видимости к месту расположения приемной антенны могут одновременно приходить несколько радиоволн: одна прямая и одна или несколько отраженных от расположенных вблизи сооружений или зданий, а также волны, создаваемые вторичным излучением от всевозможных- ме- * таллических сооружений. Чаще всего это явление наблюдается в городах, где множество высотных зданий и сооружений и т. д. Попадая на приемную антенну, отраженные волны искажают принимаемое телевизионное изображение в виде повторов.