С появлением цифрового телевидения, многие люди отказались от кабельных или спутниковых систем. Самодельная антенна для цифрового телевидения изготовляется из подручных средств своими руками, что экономически выгодно. Такая антенна позволяет принимать телевизионные передачи цифрового эфирного телевидения от ближайшего ретранслятора.
Если ретранслятор находится на значительном расстоянии или дом расположен на пересеченной местности, то увеличить дальность приема, улучшить качество и силу сигнала можно с помощью ВЧ-усилителей. Самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками способна принимать бесплатные цифровые трансляции передач с высоким качеством изображения и звука.
Трансляции цифрового эфирного телевидения осуществляются в дециметровом диапазоне волн, поэтому антенны имеют небольшие размеры и достаточно просто устанавливаются. В то же время для приема широкой полосы частот цифрового телевидения (30 TV-каналов) потребуется широкодиапазонное устройство.
Как известно, наилучшей избирательностью и высоким коэффициентов усиления обладают направленные устройства, но они относятся к избирательным изделиям. Для просмотра телевизора на даче лучше отдать предпочтение логопериодической антенне. Наравне с высоким коэффициентом усиления, она автоматически настраивается на прием того или иного канала.
Содержание
- Цифровое эфирное телевидение
- Самодельная антенна для цифрового телевидения — характеристики антенны
- Конструкция антенны
- Самодельная антенна для цифрового телевидения — расчет ЛПА
- Изготовление антенны своими руками
- Самодельная антенна для цифрового телевидения — коэффициент усиления антенны
- Заключение
Цифровое эфирное телевидение
Вначале следует отметить, что 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, который аналогичен такому явлению в электрической сети.
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 самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками может улучшить ситуацию.
ЦЭТ в состоянии оказаться достойным конкурентом как спутниковому, так и кабельному телевидению, что особенно актуально на даче. Оно является своего рода преемником аналоговых телепередач, так как 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 волн, который используется в данном случае, неустойчивые. Львиная доля здесь принадлежит атмосферным факторам, непростому рельефу местности, удаленности ретрансляционной точки и т.д.
Зона покрытия цифрового телевидения охватывает почти уже всю страну. Однако нередко до близлежащей ретрансляционной точки большое расстояние или оконные проемы дома на даче находятся вне прямой доступности радиоволн.
Тогда «поймать» радиосигнал ЦЭТ, для того, чтобы смотреть телевизор на даче без проблем удается посредством антенных устройств. Они должны обладать высокими усилительными свойствами или использоваться в комплексе с высокочастотными усиливающими элементами.
Радиосигнал цифрового эфирного телевидения 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, что также ухудшает его качество.
ЦЭТ способно создать конкуренцию спутниковому и кабельному телевидению. Оно оказалось достойным соперником и преемником аналоговых телепередач, так как базируется на материальной базе ранее действующего аналогового 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.
При этом самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками также не способна выполнить такую операцию. С этой целью для аналоговых телевизоров потребуется декодер. то есть приставка.
Данное приспособление в состоянии преобразовать цифровой радиосигнал в аналоговый вид, приемлемый для используемых обыкновенными телевизорами. Правда, сейчас в продаже уже имеются телевизоры и с встроенным декодером, которые также прекрсно согласуются с интернетом.
Если в спутниковом телевидении с ресивера поступает аналоговый радиосигнал одного из телеканалов, то оконечный 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 телевидения охватывает почти всю территорию страны. Однако нередко до близлежащей ретрансляционной точки большое расстояние или оконные проемы дома находятся вне прямой доступности радиоволн. Тогда могут возникнуть проблемы с просмотром телевизора на даче. В этом случае преимущество за наружными антенными устройствами в комплексе с высокочастотными (ВЧ) усилителями.
Самодельная антенна для цифрового телевидения — характеристики антенны
Как ранее указывалось самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками опирается на конструкцию логопериодической антенны (ЛПА). Такие устройства также являются направленными и внешне схожи с аналогичными атенными устройствами типа «волновой канал». Характеристики устройства с логопериодической структурой также приближаются к указанному типу.
Преимущество ЛПА в том, что они в состоянии работать в широкой полосе частот, когда на избранную частоту настраивается автоматически часть вибраторов. При этом переменные величины длин вибраторов таких конструкций подчиняются логарифмическому закону. Замысел ЛПА презентован впервые для общего обозрения в 50-х годах прошлого столетия.
Распространено ошибочное мнение о том, что ЛПА будто пригодны только для того, чтобы «ловить» лишь сигнал телевидения. Но трудность заключается в том, что конструкция изделий представляет определенную сложность для изготовления своими руками.
В первых методиках расчета приводились специальные номограммы. Однако, несмотря на такую шпаргалку, конструкторам-самоучкам доводилось не раз переделывать свое творение. К тому же, первые ЛПА сложны были в настройке, поэтому до последнего времени интерес к ним так и не проявился.
В силу конструктивных особенностей ЛПА обладают неким 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 антенных устройств, 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, а характеристики и параметры практически остаются неизменными.
Не исключено, что самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками потребует познаний высшей математики, а также знакомство c электродинамикой. Конкретный расчет ее характеристик и изготовление устройства опирается как раз на эти области знаний. Однако, несмотря на это, знать технические характеристики антенны или иметь простое представление о них все-таки необходимо.
Поэтому, берясь за конструирование устройства для приема цифрового телевидения, следует владеть, по крайней мере, доминирующими определениями, то есть претендовать хотя бы на «шапочное» знакомство. Диаграмме направленности (ДН), которая, наряду с основным лепестком имеет несколько побочных, отображает зависимость основных характеристик и параметров устройства.
Пояснения к рисунку.
- Коэффициент усиления (КУ) устройства для приема цифрового телевидения не что иное, как дробное число от деления мощности радиосигнала, полученного в ведущем лепестке диаграммы направленности, к его эквиваленту мощности в ненаправленной антенне, то есть с ДН в виде круга.
- Коэффициент направленного действия, то есть сокращенно КНД устройства показывает, как проекция всей сферы относится к проекции телесного, то есть пространственного угла раскрытия основного 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) приемного устройста есть соотношение мощности радиосигнала, полученного с направления основного лепестка ДН, к суммарной мощности всех помех, исходящих, как от боковых, так и от заднего лепестка.
Примечания:
- Последние два параметра в последнее время становятся не актуальными по той причине, что эфир перенасыщен помехами, для воздействия которых достаточно даже небольшого бокового лепестка ДН. С такими помехами бороться приходится уже с применением электроники.
- В диапазонном приемном устройстве для цифрового телевидения в расчет берутся мощности, создаваемые в соответствии с частотой полезного сигнала. Принимая во внимание, что ненаправленных антенн практически не существует за «идеальное» устройство берется полуволновой линейный диполь, КУ которого считается эквивалентным единице.
- Следует не забывать: если передача TV-программ осуществляется с горизонтальной поляризацией, то взаимосвязь КУ и КНД может отсутствовать.
- 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 устройства ухудшаются и доводят его 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. Отсюда самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками может иметь упрощенный тот или иной вариант. С возрастанием расстояния до ретранслятора или, когда прямая видимость перекрывается высотными зданиями, высокими деревьями либо пересеченной местностью, качественный прием сигнала сопряжен с определенными трудностями.
С этой целью приходится обращаться к изделиям усложненных конструкций, установленным вне помещения, например, на основе фазированных антенных решеток. Не заостряя внимание на таких проблемах, в статье предлагается наиболее простой вариант логопериодического типа, но, в то же время, приносящий максимальный эффект просмотра телевизора на даче.
Самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками, как широкодиапазонная и узконаправленная, доступна для изготовления даже не подготовленному радиолюбителю. Используемые для ее изготовления подручные материалы определяют ее экономическую выгоду.
Прием радиосигнала дециметровых волн осуществляется самодельным устройством на даче без ее перенастройки. Такая конструкция позволяет достигать показателя по усилению от 5 до 6 децибел. Тогда возможность просмотра телевизора на даче не вызывает особых затруднений.
Самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками в свою конструкцию включает множество вибраторов. Их размещение и размеры варьируются в зависимости от габаритов устройства. Вибраторы присоединяются к двум проводникам с пошаговой переменой фазы. Примерно такая конструкция приемного устройства представлена на рис. 1а, а на рис. 1б отражена ее диаграмма направленности.
Габариты конструкции устройства и его 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.
Как видно из рисунка, самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками полностью характеризуется равнобедренным треугольником относительно его вершины. В контуре этого треугольника прописываются все вибраторы. Этот показатель поднимается в сторону увеличения от того, насколько быстро стремится к единице период структуры τ, и становится меньше угол Ψ. Отсюда следует, что для коэффициента усиления устройства эти два параметра наиболее важны
При этом в то же время увеличиваются соответственно и размеры конструкции. Для практических целей обычно достаточно выбирать τ = 0,8-0,9 и Ψ = 30-45 градусов.
Самодельная антенна цифрового телевидения своими руками в процессе функционирования использует активный элемент, находящийся в электромагнитном поле радиосигнала вполне определнной частоты. В этом элементе возникает электродвижущая сила, называемая иначе сокращенно ЭДС. Вибраторы, непосредственно не участвующие в усилении радиосигнала, также подвержены влиянию электромагнитного возмущения и вносят свою лепту.
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, а аналогичная величина коаксиальных радиокабелей, соединяющих ее с телевизором, имеет значение 75 Ом. Отсюда очевидно, что согласование устройства с кабелем не должно вызывать особых проблем.
Самодельная антенна для цифрового телевидения — расчет ЛПА
Антенна для цифрового телевидения своими руками учитывает полосу частот 498-578 МГц, отведенную для ЦЭТ. Все размеры элементов, а также интервалы между ними подбираются так, чтобы создаваемый ими активный или пассивный потенциал присутствовал в одной фазе с электромагнитным фоном первоначального сигнала.
Расчет антенны в первую очередь строится на вычислении отдельных компонентов конструкции. Вначале производится подсчет крайних значений волн λmax и λmin и полосы частот, в которой предстоит функционировать устройству. Тогда для приема цифровых телеканалов в дециметровом диапазоне максимальный показатель волны составит 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 и тогда составит 0,35 м.
Отталкиваясь от этих величин, в масштабе (1:1, 1:2) строится 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 приемного устройства для цифрового телевидения будет заметно уменьшаться. В связи с этим обычно принимается τ = 0,95 или больше.
В такой последовательности определение длин вибраторов продолжается вплоть до последнего. Когда длина очередного вибратора составит 0,45λmin, то он еще вписывается в треугольник. поэтому на этом шаге самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками считается рассчитанной и процедура заканчивается. В предлагаемом ниже варианте длина последнего вибратора будет составлять 0,16 м. Этот вибратор и будет последним в конструкции устройства.
Изготовление антенны своими руками
Для варианта ЛПА подойдет любой имеющегося в наличии токопроводящего материала. Наиболее просто осуществить изготовление антенны для цифрвого телевидения своими руками 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 и карандаш с рулеткой.
Самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками создается в следующей последовательности.
- 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.
- 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).
- 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.
Самодельная антенна для цифрового телевидения — коэффициент усиления антенны
Антенна для цифрового телевидения своим руками не всегда в состоянии обеспечить приемлемое усиление сигнала. На коэффициент усиления антенны оказывают влияние многие факторы, а в первую очередь пересеченная местность и преграды на пути его прохождения.
Если уровень сигнал от созданного устройства недостаточен для качественного приема телепередач на даче, то следует улучшить его функцию усиления. Как и в аналоговом телевидении, для дальнего приема, скорее всего, потребуется система из 4-х антенн. Такая система известна еще, как фазированная антенная решетка, то есть сокращенно ФАР. В этом случае иногда для лучшего согласования фидера с системой неплохие результаты дает четвертьволновый мостик.
Кроме того, максимальный эффект можно получить от использования совместно с самодельной конструкцией усилителей высокочастотного сигнала. Они доступны в торговой сети или можно использовать их самодельные варианты, спаянные своими руками. Ниже для примера представлены две электрических схемы таких простых усилителей.
В обоих вариантах усилителей их электропитание осуществляется как обычно по коаксиальному кабелю от блока питания, расположенного вблизи телевизора.
Заключение
Таким образом, самодельная антенна для цифрового телевидения своими руками позволяет в некоторой степени преодолеть особенности распространения волн в дециметровом диапазоне. Она в большинстве случаев способна обеспечить качественный прием телепередач 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, использование фазированных антенных решеток в комплексе с ВЧ-усилителями радиосигнала.
P.S. Поделитесь статьей в соцсетях. С первого взгляда как будто теоретическая и практическая часть изложены доступным языком. При возникновении каких-либо вопросов, дополнений, уточнений и пожеланий обязательно оставляйте их в комментариях.
Cм. также