Конструкции наружных антенн для ближнего приёма.

Зоной ближнего приема называют такую территорию, где уверенней прием достигается с помощью простейших антенн со сравнительно небольшим коэффициентом усиления. В связи с тем, что зона ближнего приема располагается внутри зоны прямой видимости, напряженность поля сигнала в пределах этой зоны- в значительной мере зависит от мощности телевизионного передатчика.

Наружные антенны, как правило, выполняют в виде жесткой конструкции из металлической трубки

Простейшие антенны.

Простейшей телевизионной антенной является разрезной полуволновый вибратор. Конструкция такой антенны показана на рис. 2.1.

Активная часть антенны - полуволновый вибратор - образована, двумя металлическими трубками диаметром 15 .20 мм. Плечи вибратора через изоляционные втулки крепятся на горизонтальной перекладине, установленной на вершине мачты. Перекладина обязательно должна быть изготовлена из . изоляционного материала. Трубки вибратора выполняют металла(медь, алюминий).

Симметрирующее устройство, , выполняется в виде четвертьволнового симметрирующего шлейфа из того же кабеля, из которого выполнен фидер. Коэффициент усиления разрезного полуволнового вибратора равен 0 дБ, диаграмма направленности имеет вид восьмерки в горизонтальной плоскости (т. е. вибратор одинаково принимает сигнал и спереди, и сзади) и форму окружности в вертикальной плоскости (т. е. вибратор одинаково принимает сигнал с любых углов места).

Антенна более простой конструкции - петлевой вибратор, называемый также вибратор Пистолькорса, показана на рис. 2.2. Оба плеча этого вибратора выполнены в виде короткозамкнутых шлейфов с длиной каждого, приблизительно равной 1/4 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. Коэффициент укорочения полуволнового петлевого вибратора значительно меньше зависит от диаметра трубки, чем коэффициент укорочения 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.

Входное сопротивление петлевого вибратора составляет 292 Ома. К приемному устройству эта антенна соединяется симметричным высокочастотным кабелем с волновым сопротивлением 300 Ом (н-р: КАТВ) или при помощи симметрирующе-согласующего устройства, 75-омным коаксиальныма кабелем. Симметрирующе-согласующее устройство выполняется в виде полуволновой петли из 75-омного коаксиального кабелем или устройства на ферритовом кольце. Симметрирующе-согласующее устройство уменьшает входное сопротивление антенны в 4 раза.

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.

Антенны "ВОЛНОВОЙ КАНАЛ"

Антенны типа "Волновой канал" достаточно компактны и обеспечивают получение большого коэффициента усиления при сравнительно небольших габаритах. 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 также наводится ЭДС, и они переизлучают вторичные электромагнитные .поля. Эти вторичные поля, в свою очередь, наводят дополнительные ЭДС в вибраторе. Размеры пассивных элементов и их расстояния от вибратора выбраются такими, чтобы дополнительные ЭДС, наведенные в вибраторе вторичными полями, были в фазе с основной ЭДС, наведенной в нем первичным полем. Тогда все ЭДС будут складываться арифметически, обеспечив увеличение эффективности антенны по сравнению с одиночным вибратором. Для этого рефлектор делается немного длиннее вибратора, а директоры - короче.

Симметричное расположение элементов антенны относительно направления на передатчик создает условия для сложения наведенных ЭДС в вибраторе только для сигнала, приходящего с главного направления. Сигналы, приходящие под углом к главному направлению, создают в вибраторе ЭДС, сдвинутые по фазе относительно основного, и поэтому , складываются алгебраически так, как складываются векторы. Их векторная сумма получается меньше арифметической. Сигнал же, приходящий с заднего направления, создает в вибраторе наведенные ЭДС, противофазные основной, и они вычитаются. Таким образом, обеспечивается направленное свойство антенны, формируется узкая диаграмма ее направленности, что соответствует увеличению коэффициента усиления.

Многоэлементная антенна "Волновой канал", по принципу работы аналогичная многоконтурному полосовому фильтру, нуждается в тщательной настройке элементов

Практика показывает, что антенна "Волновой канал" не нуждается в настройке и обеспечивает получение паспортных характеристик, если она содержит не более трех элементов: вибратор, рефлектор и только один директор. Коэффициент усиления такой антенны составляет 6 дБ, что вполне достаточно для ее использования в зоне ближнего приема. Коэффициент усиления пятиэлементной антенны при условии ее точной настройки для указанных размеров составляет примерно 8,6 .8,9 дБ, что соответствует увеличению сигнала на выходе антенны в 2,7 .2,8 раз по. сравнению с одиночным полуволновым вибратором. Угол раствора диаграммы направленности по половинной мощности составляет 50°. Если антенна не настраивалась, ее параметры могут оказаться хуже, чем у трехэлементной антенны.

Рамочные антенны.

Рамочные антенны сочетают повышенный коэффициент усиления с простотой конструкции и отсутствием необходимости настройки при сравнительно узкой полосе пропускания. Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обладают таким дополнительным преимуществом, как частотная избирательность.

Наибольшее распространение получили двухэлементные рамочные антенны, хотя иногда используют также и трехэлементные рамочные антенны. Антенны с числом рамок более трех не используют по тем же самым причинам, по которым нецелесообразно применение многоэлементных антенн "Волновой канал": необходимость тщательной настройки, без которой параметры антенны от увеличения числа элементов не улучшаются.

Двухэлементная рамочная антенна показана на рис.2.4. Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10 .20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8 .15 мм для антенн 6-12-го каналов.