Антенна для цифрового телевидения: своими руками, на дачу

антенна для цифрвого тв на дачу
Обновлено:

Приветствую, дорогой читатель! Спасибо, что проявили интерес к моему дневнику. Цифровое телевидение, как более качественное, заменило своего предшественника аналоговое, но основная компонента антенна и связанные с ней проблемы остались.

Как известно, цифровому телевидению отведен дециметровый диапазон волн. Поэтому антенна рассчитывается исключительно для этой полосы частот. В связи с тем, что просмотр аналоговых телепередач стал не доступен, но остается возможность принимать спутниковый или цифровой эфирный сигнал, чтобы смотреть телевизор на даче.

На качество приема сигнала в дециметровом диапазоне волн (ДМВ) оказывают влияние высокие здания, деревья и пересеченная местность и возникают проблемы просмотра телевизора. Тогда лучшим выходом и такой ситуации будет изготовленная антенна для цифрового телевидения своими руками на дачу.

Невзирая на то, что спутниковое и кабельное телевещание культивируются стремительными темпами, приём эфирного телевидения по-прежнему актуален. Инновационные технологии оказывают воздействие на то, что в мегаполисах способ трансляции радиоволн существенно изменился.

Например, высотные многоэтажные дома из железобетона становятся своего рода специфическими зеркалами. Они способны преобразить радиосигнал несколько раз и вызвать даже его преждевременное ослабление, что сказывается на качестве изображения. Поэтому антенна для цифрового ТВ может оказаться эффективной.

антенна для цифрового телевидения

Цифровое эфирное телевидение

Радиосигнал цифрового эфирного телевидения (ЦЭТ) представляет особую категорию и практически не искажается из-за помех, но он достаточно капризный. На его форму в точке приема серьезное влияние оказывает несогласованность с фидером или перекос фаз, что актуально для дачи.

Там, где сигнал на 1,5-2 дБ преобладает над шумами, то прием безукоризненный. Иначе, телевизор может не подавать признаков жизни. Вследствие многолучевости распространения радиоволн в эфире в точке приема могут конкурировать два и более радиосигнала, поэтому направленная антенна для цифрового ТВ в состоянии улучшить ситуацию.

ЦЭТ способно создать конкуренцию спутниковому и кабельному телевидению. Оно оказалось достойным соперником и преемником аналоговых телепередач, поэтому базируется на материальной базе ранее действующего эфирного телевещания.

В этом случае радиоволны распространяются от наземных ретрансляционных пунктов и поступают на обычную комнатную или наружную антенную систему без какой-либо абонентской платы. Наряду с такими двумя крупными козырями, ЦЭТ присущи и свои недостатки. Например, часто невысокий уровень сигнала может оказать значительное влияние на ухудшение качества картинки в телевизоре или совсем она может не появиться.

Известно, что условия распространения радиоволн в дециметровом диапазоне, который используется в данном случае неустойчивые. Львиная доля здесь принадлежит атмосферным факторам, непростому рельефу местности, удаленности ретрансляционной точки и т.д.

Для разработки цифрового телевещания утвержден специальный эталон DVB-T2, которому присуща цифровая форма радиосигнала. Отсюда очевидно, что прием телепередач в цифровом виде, кроме разве кабельного телевидения, обыкновенному телевизору, применяемому в быту и на даче, не под силу.

С этой целью аналоговым телевизорам потребуется декодер. Данное приспособление в состоянии цифровой радиосигнал преобразовать в аналоговый вид, приемлемый для обычных используемых телевизоров.

антенна для цифрвого тв

Если в спутниковом телевидении с ресивера поступает аналоговый радиосигнал одного из телеканалов, то цифровой сигнал в эфирном телевещании не является радиосигналом. В этом случае с декодера снимается видеосигнал с параметрами MPEG-1 или MPEG-4HD, H.264 и аудиосигнал с параметрами MPEG-1 или MPEG-2, MP3, AC-3 и др.

Зона покрытия цифрового ТВ распространена почти уже на всю страну. Однако нередко до близлежащей ретрансляционной точки большое расстояние или оконные проемы дома, находятся вне прямой доступности радиоволн.

Тогда «поймать» радиосигнал ЦЭТ, для того, чтобы, например, смотреть телевизор на даче без проблем, удается посредством антенных устройств с высокими усилительными свойствами или в комплексе с высокочастотным усиливающим элементом.

Характеристики антенны

Одним из типов направленных конструкций для цифрового телевидения на даче являются логопериодические антенны (ЛПА). Они отличаются тем, что их работа не зависит от частоты в широком диапазоне волн. Внешне они схожи с аналогичными устройствами типа «волновой канал».

Отличие только в том, что переменные величины длин вибраторов таких конструкций подчиняются логарифмическому закону. Замысел ЛПА презентован впервые для общего обозрения в 50-х годах прошлого столетия.

антенна для цифрвого тв своими руками

Распространено ошибочное мнение о том, что ЛПА будто пригодны только для того, чтобы «ловить» лишь сигнал телевидения. Суть оказывается в том, что конструкция изделий представляет определенную сложность для изготовления своими руками.

В первых методиках расчета приводились специальные номограммы, но, несмотря на такую шпаргалку, доводилось не раз конструкторам-самоучкам переделывать свое творение.

К тому же, первые ЛПА сложны были в настройке, поэтому до последнего времени интерес к ним так и не проявился.
ЛПА обладают некоторым участком, образованным вибраторами, который всегда активен. В этой точке величина радиосигнала по току свыше 10 дБ. С уменьшением частоты радиосигнала наблюдается сдвиг этой точки в область более длинных вибраторов.

Когда частота радиосигнала повышается, следует обратный процесс. Отсюда очевидно, что часть вибраторов функционирует адекватно, а другая часть – попросту не задействована, поэтому и наблюдается широкодиапазонность. По ходу продвижения сигнала к «своему» вибратору некоторая доля его мощности теряется.

Достоинства частотно-независимых, то есть всеволновых антенн, в том, что их характеристики не очень высоки, но они просты в изготовлении и отличаются дешевизной. Преимущество ЛПА, наравне с ее простотой, в том, что она идеально согласуется во всей своей рабочей полосе с фидером и практически характеристики и параметры остаются неизменными.

Конечно, для конкретного расчета технических характеристик и изготовления антенны для цифрового ТВ своими руками на даче потребуются познания из высшей математики, а также знакомство c электродинамикой. Однако, несмотря на это, иметь представление о назначении технических характеристик все-таки необходимо.

Поэтому, берясь за конструирование антенны для цифрвого телевидения, следует владеть, по крайней мере, доминирующими определениями, то есть претендовать хотя бы на «шапочное» знакомство. Ниже на диаграмме направленности (ДН) показана зависимость основных характеристик и параметров устройства.

антенна для цифрового телевидения на дачу

Пояснения к рисунку.

  • Коэффициент усиления (КУ) антенны для цифрового ТВ не что иное, как дробное число от деления мощности радиосигнала, полученного в ведущем лепестке диаграммы направленности или иначе сокращенно ДН, к его эквиваленту мощности в ненаправленной антенне, то есть с ДН в виде круга.
  • Коэффициент направленного действия, то есть сокращенно КНД антенны для цифрового телевидения показывает, как проекция всей сферы относится к проекции телесного, то есть пространственного угла раскрытия ведущего лепестка ДН. Здесь предполагается, что проекции пространственных углов представляют собой круг. Если пространственный угол в различных плоскостях характеризуется отличающимися значениями, то за профиль берется только ведущий лепесток.
  • Коэффициент защитного действия (КЗД) антенны для цифрового ТВ есть соотношение мощности радиосигнала, полученного с направления ведущего лепестка ДН, к суммарной мощности всех помех, исходящих, как от боковых, так и от заднего лепестка.
Примечания:
  1. Последние два параметра в последнее время становятся не актуальными по той причине, что эфир перенасыщен помехами, для которых достаточно даже небольшого бокового лепестка ДН. С такими помехами бороться приходится уже с применением электроники.
  2. В диапазонной антенне для цифрового телевиления в расчет берутся мощности, создаваемые в соответствии с частотой полезного сигнала. Принимая во внимание, что ненаправленных антенн практически не существует за «идеальную» антенну берется полуволновой линейный диполь, КУ которого считается эквивалентным единице.
  3. Следует не забывать: если передача TV-программ осуществляется с горизонтальной поляризацией, то взаимосвязь КУ и КНД может отсутствовать.
  4. Все составные части антенн с протекающими токами полезного сигнала, состыковываются посредством паяных или сварных соединений, так как в условиях метеорологических осадков любое механическое соединение, так или иначе, нарушается. Тогда характеристики антенны ухудшаются и доводят ее до полной непригодности. В частности, такое требование критично для точек нулевого потенциала.

Конструкция антенны

На расстояниях до ретранслятора не более 50 км устойчивый прием телепередач возможен, как комнатной, так и наружной антенной для цифрового ТВ. С возрастанием дистанции до ретрансляционной точки или, когда прямая видимость перекрывается высотными зданиями, либо пересеченной местностью, качественный прием сигнала дециметрового диапазона сопряжен с определенными трудностями.

С этой целью приходится обращаться к изделиям усложненных конструкций, установленным вне помещения. Наиболее простой и, в то же время, приносящей максимальный эффект может быть антенна для цифрового телевидения на дачу логопериодического типа.

Создание своими руками такой широкодиапазонной и узконаправленной антенны для цифрвого ТВ доступно даже не подготовленному радиолюбителю. Поэтому возможность смотреть телевизор на даче становится практически осуществимой.

Прием радиосигнала дециметровых волн осуществляется антенной для цифрового ТВ на даче без ее перенастройки. Такая конструкция позволяет достигать показателя по усилению от 5 до 6 децибел.

Конструкция логопериодической антенны для цифрвого телеыидения включает в себя множество вибраторов. Их размещение и размеры варьируются в зависимости от габаритов антенны. Вибраторы присоединяются к двум проводникам с пошаговой переменой фазы. Разновидность такой конструкции продемонстрирована на рис. 1а, а на рис. 1б отражена ее ДН.

антенна дмв

Габариты конструкции и ее электротехнические характеристики зависят от периода структуры τ (тау). Эта характеристика определяется, как отношение величины длины последующего вибратора к аналогичному значению длины предшествующего (то есть показатель геометрической прогрессии). Другая, не менее важная характеристика конструкции, угол раскрыва Ψ, от которого зависит направленность антенны цифрового телевидения.

Как видно из рисунка, он характеризует равнобедренный треугольник относительно его вершины. В контурах этого треугольника прописываются все вибраторы. Отсюда следует, что для КУ антенны эти два параметра наиболее важны. Этот показатель поднимается в сторону увеличения от того, насколько быстро стремится к единице период структуры τ, и становится меньше угол Ψ.

Однако при этом соответственно увеличиваются и размеры конструкции. Для практических целей обычно достаточно выбирать τ = 0,8-0,9 и Ψ = 30-45 градусов.

При функционировании антенны цифрового телевидения активный элемент находится в электромагнитном поле данного радиосигнала, где возникает электродвижущая сила или иначе называется сокращенно ЭДС. Вибраторы, непосредственно не участвующие в усилении радиосигнала, также подвержены влиянию электромагнитного возмущения.

Благодаря зарождению в них ЭДС, они начинают самостоятельно источать вторичное электромагнитное излучение, которое в активных вибраторах создает вспомогательную ЭДС.

Волновое сопротивление такой ЛПА около 73 Ом. Известно, что волновое сопротивление коаксиальных кабелей, используемых для соединения с телевизором, представлено значением 75 Ом. Следовательно, согласование устройства с кабелем не должно вызывать особых проблем.

Расчет антенны

Все величины элементов, а также интервалы между ними подбираются так, чтобы создаваемый ими активный или пассивный потенциал присутствовал в одной фазе с электромагнитным фоном первоначального сигнала. Для ЦЭТ отведена полоса 498-578 МГц.

В первую очередь при вычислении отдельных компонентов конструкции вначале производится подсчет крайних значений волн λmax и λmin, полосы, в которой предстоит функционирование антенны. Тогда для приема цифровых телеканалов в дециметровом диапазоне максимальный показатель волны будет 0,64 м, а минимальный - 0,35 м.

После этого расчет начинается с установления значения длины вибратора, который будет принимать радиосигнал на низшей частоте диапазона, то есть самого большого вибратора l1. Она берется из соотношения, например, 0,55 λmax, и составит 0,35 м.

Отталкиваясь от этих величин, строится в масштабе (1:1, 1:2) равнобедренный треугольник, минимальная величина угла Ψ которого может составлять 30, а максимальная – 45 градусов.

Основание треугольника соответствует масштабному значению наибольшего вибратора l1 (рис. 1а). Второй элемент определяется путем повторного логарифмирования с небольшим перекрытием радиосигнала низшей частоты и далее процедура повторяется.

В рассматриваемом примере на удалении d1 = (0,5-0,18) λmax от первого вибратора располагают второй вибратор (в масштабе построения), то есть на дистанции 88-115 мм. Величина размера второго вибратора, полностью вписывающегося в треугольник, при этом определится однозначно.

На интервале d2 = d1τ от второго вибратора вычисляется значение длины третьего вибратора и т.д. Если взять за основу τ = 0,9, то для Ψ значение более 45 градусов будет нежелательным, так как коэффициент усиления антенны для цифрового телевидения будет заметно уменьшаться. В связи с этим обычно принимается τ = 0,95 или больше.

В таком духе определение длин вибраторов продолжается вплоть до последнего. Когда длина очередного вибратора составит 0,45λmin, который еще вписывается в треугольник, то процесс расчета антенны для цифрового ТВ на даче своими руками заканчивается. В рассматриваемом примере длина последнего вибратора будет составлять 0,16 м. Этот вибратор и будет последним в конструкции антенны.

антенна что это

Изготовление антенны своими руками

ЛПА можно изготовить из любого имеющегося в наличии токопроводящего материала. Наиболее простым и доступным может быть вариант ее изготовления с использованием фольгированного текстолита или гетинакса и отрезков медной проволоки. Из инструментов понадобятся: электропаяльник мощностью до 100 Вт, ножовка по металлу с эпоксидной смолой, плоскогубцы, линейка с кусачками, электромонтажный нож, молоток, карандаш с рулеткой.

Порядок создания антенны следующий:

  • 1. От листа фольгированного текстолита отрезается пара полосок 0,9-1 м. Они по ширине могут быть 15-20 мм.
  • 2. Из отрезков медной проволоки создаются вибраторы по размерам немного длиннее значений (на 15 мм), отмеченных в таблице.

антенна дмв для цифрового телевидения

  • 3. Для вибраторов подойдет медный одножильный кабель со снятой изоляционной полихлорвиниловой оболочкой и площадью поперечного сечения 4-6 квадратных миллиметров.
  • 4. Вибраторы сначала припаиваются к фольге одной полоски текстолита, а затем к другой. Их ориентация осуществляется через один и в разные стороны (рис. 2).

антенна дмв для цифрвого тв

  • 5. Полоски текстолита разделяются изолирующей прокладкой. Она также изготавливается из любого прочного материала в виде такой же полосы, ширина и толщина которой тоже 15-20 мм. Ее размер должен соответствовать длине полосок, ранее вырезанных из текстолита или чуть больше.
  • 6. С той и другой стороны к изолирующей прокладке приклеиваются полосы фольгированного текстолита, к которым уже припаяны вибраторы, как на рис. 3.

антенна дмв своими руками

антенна дмв на дачу

Коэффициент усиления антенны

Если телесигнал от созданной антенны для цифрового телевидения на даче будет все-таки слабый, то коэффициент ее усиления необходимо увеличить. Как и в аналоговом телевидении, здесь, скорее всего, потребуется система из 4-х антенн для цифрового ТВ. Такая система упоминается еще, как фазированная антенная решетка, то есть сокращенно ФАР. Иногда для лучшего согласования фидера с антенной, неплохие результаты дает четвертьволновый мостик.

Кроме того, максимальный эффект можно получить от использования вместе с антенной для цифрового ТВ усилителя, который доступен в торговой сети или сконструированный своими руками. Ниже представлены две электрических схемы простых ВЧ-усилителей для изготовления своими руками.

как смотреть телевизор на даче

В обоих случаях электропитание усилителей осуществляется по кабелю от блока питания, расположенного вблизи телевизора.

Заключение

Таким образом, созданная антенна для цифрового телевидения на даче своими руками позволяет в некоторой степени преодолеть особенности распространения волн в дециметровом диапазоне. Тогда становится реальным смотреть телевизор на даче.

Отсутствие прямой видимости между наземным ретранслятором и приемной антенной зависит непосредственно от мощности телевизионного радиосигнала. Ее можно повысить, используя подъем конструкции на должную высоту, улучшение согласования с кабелем и антенные фазированные решетки в комплексе с ВЧ-усилителями радиосигнала.

P.S. Как будто теоретическая и практическая часть изложены доступным языком, поэтому при возникновении каких-либо вопросов, дополнений, уточнений и пожеланий обязательно оставляйте их в комментариях. Я постараюсь на них ответить и тогда в итоге совместных усилий прийти к оптимальному решению.

Понравилась статья? Поделись!

Нет комментариев

Добавить комментарий

Отправить комментарий Отменить

Сообщение