Радиолюбителю о телевизионных антеннах - Борийчук Г.И., Булыч В.И.

Author: Борийчук Г.И. Булыч В.И.

Tags: электроника радиотехника электротехника антенны

Year: 1977

Similar

Телевизионные антенны для индивидуального приема

МРБ 992. Телевизионные антенны

«100 и одна» конструкция антенн: телевизионных, радиовещательных, Си-Би-радиосвязи

МРБ 1194. Конструирование и изготовление телевизионных антенн

Text

Г. И. Б О Р И Й Ч У К
7
В. И . Б У Л Ы Ч
раОиолюбишепш
о телевизионный
антенна»
о досааф ссср <
6Ф2.19
Б 82
Борийчук Г. И. и Булыч В. И.
Б 82 Радиолюбителю о телевизионных антеннах. М.,
ДОСААФ, 1977.
80 с. с ил.
В книге излагаются особенности распространения ультракорот-
ких волн, рассматривается влияние различных факторов на уровень
телевизионного сигнала в месте приема.
Описаны конструкции и приведены основные характеристики
некоторых типов приемных телевизионных антенн. Рассмотрены по-
мехи, проникающие в телеви (ионный приемник, их характерные при-
знаки и способы борьбы е ними
Книга предназначена для широкого круга радиолюбителей.
„ 30404—041 --
Ь -----------/о— / /
072(02)—77
6Ф2.19
Григорий Иванович Борийчук,
Владимир Иванович Булыч
РАДИОЛЮБИТЕЛЮ О ТЕЛЕВИЗИОННЫХ АНТЕННАХ
Редактор Калишев Г. В
Художник Простов А. И.
Художественный редактор Хитрова Т. А.
Технический редактор 3. И. Сар-вина
Корректор М. П. Горбунова
11Б № 492
Г 9(ня>з Слано в набор 13/XII 1976 г. Подп. в печать 9/II 1977 г
П*д. Я" 2/1(191 Формат 84Х108'/з2 Бумага тик. № 2 Тираж 300 000 экз.
1. к / I ,89. Цена 28 коп. Усл. п. л. 4,2. Уч.-изд. л. 3,65
( j’/icii.i «Знак Почета» Издательство ДОСААФ СССР,
i()7(j<>6, Москва, Б-66, Новорязанская ул., д. 26
Отпечатано с ч.нрсц 1-й типографии Профиздата, Москва, Крут< ’
кий ват, 18 на Головном предприятии республиканского Прон-и.,
стыинск» об 1 единения < 11олиграфкнига-> Госкс.низдата У< ' Г,
1. KiiCB, ул. Довженко, 3.
© Издагслгспзо ДОСААФ СССР, 1977 г.
Глава I. Телевидение и УКВ
1.1. Деление радиоволн на диапазоны
Передача информации на малые и большие расстоя-
ния может осуществляться с помощью электромагнит-
ных волн (радиоволн), свободно распространяющихся
в пространстве (без использования проводов или кабе-
лей) со скоростью света С=300 000 км/с.
Электромагнитные волны являются одним из видов
материи и представляют собой периодически меняющие-
ся и взаимно связанные переменные электрическое и
магнитное поля.
Радиоволны занимают часть спектра электромагнит-
ных колебаний, ограниченную пределами 3 кГц —
3000 ГГц (длина волны 100 км — 0,1 мм соответствен-
но). Указанные колебания обладают разными свойства-
ми при их генерировании, усилении и распространении.
В настоящее время спектр радиоволн делят на не-
сколько диапазонов (табл. 1), утвержденных в 1959 году
Международным Консультативным Комитетом по радио
(МККР).
Как видно из таблицы, в основу деления положен де-
сятичный принцип, учитывающий в то же время особен-
ности распространения волн каждого диапазона. Следу-
ет однако помнить, что такое деление весьма условно,
Таблица
Диапазон волн Длина волны в свободном пространстве Диапазон частот
СДВ — сверхдлинные волны ДВ — длинные волны СВ — средние волны КВ — короткие волны УКВ — ультракороткие волны 100 000 — 10 000 м 10 000 — 1000 м 1000 —10 м 100 —Юм 10 — 1м 1 м — 10 см 10 — 1 см 1 см — 1 мм 1—0,1 мм 3—30 кГц 30 — 300 кГц 300 кГц — 3 МГц 3 — 30 МГц 30 — 300 МГц 300 МГц — 3 ГГц 3 — 30 ГГц 30 — 300 ГГц 300 — 3000 ГГц
3
так как резкой границы между диапазонами не суще-
ствует.
При создании радиолиний имеется возможность за-
давать параметры ее передающей и приемной частей.
На передающей части, например, можно задать требуе-
мые мощность передатчика, частоту несущего колеба-
ния, способ модуляции; на приемной — диапазон волн,
чувствительность и избирательность приемника и т. д.
Но в любой радиолинии между передающим и прием-
ным пунктами находится природная среда (атмосфера,
окружающая земной шар, различные искусственные
сооружения и естественные препятствия), которая не
поддается никакому управлению. Между тем физические
свойства среды, в которой распространяются радиовол-
ны, подвержены непрерывному и случайному изменению
из-за естественных явлений в природе. Этим, например,
объясняется тот факт, что в практике приема телевизи-
онных изображений па метровых волнах наблюдались
случаи, когда в Советском Союзе принимались переда-
чи из Голландии, Англии и других стран и в то же вре-
мя был существенно затруднен прием сигналов телецент-
ров, удаленных от места приема немногим более 100 км.
1.2. Атмосфера и ее влияние на распространение
радиоволн
Атмосферой называется газообразная оболочка Зем-
ли, простирающаяся до высоты примерно 20 000 км. В
ней различают три области: тропосферу, стратосферу и
ионосферу (рис. 1). Нижние слои атмосферы до высоты
примерно 15 км называют тропосферой. Она представля-
ет собой смесь азота, кислорода, водяных паров и других
составляющих. В тропосфере при нормальных условиях
с увеличением высоты температура, влажность и давле-
ние воздуха непрерывно уменьшаются. При изменении
метеорологических условий заметно меняются электри-
ческие свойства тропосферы.
Выше тропосферы (до высоты около 60 км) распо-
лагается стратосфера.
Область атмосферы на высотах от 60 до 20000 км
над земной поверхностью называется ионосферой. Она
состоит из ионизированных газов, которые по высоте
располагаются слоями. Число ионизированных слоев, их
высота над поверхностью Земли и степень ионизации
зависят от времени суток и года. Свойства ионизирован-
4
Рис. 1. Строение атмосферы
Рие. 2. Способы распространения радиоволн
ных слоев меняются из года в год и существенно зависят
от солнечной активности.
В ионосфере различают четыре слоя: D, Е, Fi и F2.
Слой D расположен на высоте 60—80 км, Е — на высо-
те 90—130 км, Fi — на высоте 180—240 км, а высота
слоя F2 находится в пределах 230—400 км. Из перечис-
ленных слоев наименее ионизированным является D, а
максимум ионизации находится на уровне слоя F2. Слои
Е и F2 существуют практически постоянно (и днем и
ночью), хотя степень их ионизации в ночное время зна-
чительно меньше, чем днем. Слои D и Fi ночью полно-
стью исчезают. Слой Fi, кроме того, в зимнее время от-
сутствует и днем.
5
Ионосфера оказывает существенное влияние на ха-
рактер распространения радиоволн. Одни радиоволны
проходят через ионосферу, другие отражаются от нее,
причем отражение может происходить от разных ее сло-
ев в зависимости от длины распространяющейся волны.
По способу распространения радиоволны делятся на
поверхностные (земные), распространяющиеся вдоль
поверхности Земли, и пространственные, идущие от ан-
тенны в пространство с последующим отражением от
верхних слоев ионосферы (рис. 2).
В процессе распространения поверхностных волн их
энергия частично поглощается Землей. Поглощение
энергии тем больше, чем меньше длина волны. Поверх-
ностные волны при распространении огибают земную
поверхность и встречающиеся на пути препятствия. Это
явление носит название диффракции.
При прохождении через слои атмосферы, имеющие
различные диэлектрические постоянные, радиоволны
преломляются подобно лучу света при переходе из од-
ной среды в другую. В результате этого траектория вол-
ны искривляется. Отклонение радиоволн от прямолиней-
ного направления называется рефракцией.
Рис. 3. Cnocoufii распространения поверхностных ультра^
коротких волн
в
Радиоволны диапазонов ДВ, СВ и КВ могут быть
поверхностными и пространственными, т. е. отраженны-
ми от слоев ионосферы. В диапазоне УКВ радиоволны
практически не отражаются от ионосферы, они «проби-
вают» эти слои и уходят в мировое пространство (иск-
лючение будет рассмотрено в 1.5). Поверхностные
ультракороткие волны могут быть прямыми и отражен-
ными, например, от Земли (рис. 3). Явление диффрак-
ции в диапазоне УКВ выражено слабо (радиоволны рас-
пространяются почти прямолинейно), поэтому дальность
связи на таких волнах определяется главным образом
расстояние^ прямой видимости.
1.3. Диапазон радиочастот для телевизионного вещания
Для передачи сигнала телевизионного изображения
требуется полоса частот, немногим превышающая
6 МГц (рис. 4). Чтобы передать сигнал изображения от
телевизионного передатчика к приемнику с помощью
радиоволн, обычно используется амплитудная модуля-
ция высокочастотного несущего колебания. Какой же
при этом должна быть величина несущей частоты изо-
бражения /ни?
Оказывается, что для достаточно верного отображе-
ния возможных изменений модулирующего сигнала ве-
личина несущей изображения должна быть по крайней
мере в 5—10 раз больше верхней граничной частоты
спектра видеосигнала — F^. Предположим, например,
что Гмакс = 6 МГц. Тогда минимальное значение несущей
частоты изображения окажется равным: fни = 5• Гмаке =
= 5-6 = 30 МГц. Это соответствует верхней границе ко-
ротковолнового диапазона (см. табл. 1).
Следовательно, диапазоны длинных и средних волн
(частоты значительно меньше 30 МГц) в принципе не-
пригодны для передачи сигналов телевизионного изобра-
жения.
Если говорить о радиоволнах коротковолнового диа-
пазона, то практическое применение их для телевизион-
ного вещания также не представляется возможным. Од-
на из причин этого состоит в том, что напряженность
поля в месте приема, вследствие явления интерферен-
ции, весьма неустойчива. Уровень сигнала за короткий
промежуток времени может меняться в несколько сот и
даже тысяч раз. Это вызвало бы на экране телевизора
весьма заметные искажения контрастности изображения.
7
Рис. 4. Номинальные ампли-
тудно-частотные характеристи-
ки телевизионного передатчика
изображения и радиопередат-
чика звука
Кроме того, короткие волны, отражаясь от различных
слоев ионосферы, приходят в место приема по различ-
ным путям, а следовательно, и с разным временем за-
паздывания. В результате этого телезритель на экране
кинескопа наблюдал бы несколько изображений, сдви-
нутых друг относительно друга. Наконец, учитывая спо-
собность коротких волн распространяться на сравни-
тельно большие расстояния, а также огромное количе-
ство радиостанций, работающих в этом диапазоне, те-
левизионный прием всегда осуществлялся бы в условия?;
высокого уровня помех, значительно снижающих качест-
во изображения. Поэтому для передачи по радио широ-
кополосных телевизионных сигналов наиболее приемле-
мыми оказываются ультракороткие волны. Отметим, что
в диапазоне УКВ, даже если исключить поддиапазон
миллиметровых волн, который практически не использу-
ется для телевизионного вещания, ширина рабочей поло-
сы частот составит около 30 000 МГц. Это более чем в
1000 раз превышает ширину всего диапазона КВ. Таким
образом в диапазоне УКВ можно разместить значитель-
но большее число телевизионных каналов, чем в диапа-
зоне коротких волн. Большая емкость УКВ диапазона
объясняется не только широкой полосой рабочих частот,
но и тем, что в нем возможно построение остронаправ-
лепных антенн, устраняющих помехи от относительно
близко расположенных передатчиков.
В системе телевизионного вещания Советского Союза
и ряда других стран используются определенные поло-
сы частот УКВ диапазона от 48,5 до 958 МГц [6], при-
чем 12 каналов размещены в метровом (48,5—230 МГц)
и 61 канал — в дециметровом (470—958 МГц) диапазо-
нах волн.
8
1.4. Зона гарантированного приема телевизионных
передач
Современному телевизионному вещанию в диапазоне
УКВ свойственно одно из ограничений, связанное с тем,
что радиус действия передающих станций составляет
всего несколько десятков километров. В лучшем случае
он несколько превышает сотню километров. Это объяс-
няется тем, что ультракороткие волны, как уже указыва-
лось выше, распространяются главным образом в пре-
делах прямой видимости.
Как же определить максимальное расстояние прямой
видимости /?пв между передающей и приемной антенна-
ми? Если не учитывать влияние тропосферы на распро-
странение УКВ и считать, что они распространяются
прямолинейно (линия /, рис. 5), то для равнинной мест-
ности величина /?пв определяется выражением:
«„. = 3.57 0^ + /^), (1)
где /гдер и /гдр — высота расположения соответственно пе-
редающей и приемной антенн в метрах,
а Яав — в километрах.
Рис. 5. Распространение ульт-
ракоротких волн:
1 — в пределах прямой ви-
димости;
2 — в пределах радиовидимо-
сти
Если, например, передающая антенна расположена
на высоте 225 м, а приемная — на высоте 16 м, то мак-
симальное расстояние прямой видимости окажется рав-
ным:
₽пв = 3,57 (/225 + /16) = 3,57 (15 + 4) = 67,83 км.
В действительности же в атмосфере ультракороткие
волны могут распространяться не прямолинейно, а по
некоторой кривой, обращенной вогнутостью к Земле (ли-
ния 2, рис. 5). Причиной этого является атмосферная
рефракция. Поскольку относительная диэлектрическая
проницаемость воздуха при нормальном состоянии тро-
посферы непрерывно убывает с высотой, трасс । арин ра-
диоволны получается искривленной, причем степень ис-
кривления существенно зависит от характера изменения
электрических свойств тропосферы. Поэтому дальность
распространения радиоволн несколько превышает полу-
чаемое по формуле (1) максимальное расстояние пря-
мой видимости. Эту дальность называют максимальным
расстоянием радиовидимости /?рп и определяют по фор-
муле
7?р, = 4,12 0^ + /^). (2)
В приведенном выше примере максимальное расстояние
радиовидимости составит 78,28 км.
Рассмотрим теперь, что представляет собой зона
гарантированного приема телевизионных передач. Под
этой зоной (рис. 6) следует понимать некоторое прост-
S Зона \
/ гарантированного \
/ приема
I передающая \
| R Гтёлевизиинная |
-------д антенна ।
1 /
\
\
I
/
У
Рис. 6. Условное изобра-
жение зоны гарантиро-
ванного приема
раиство, в пределах которого обеспечивается радиовиди-
мость, а напряженность электромагнитного поля в месте
установки приемной антенны оказывается достаточной
для регулярного и качественного приема телевизионных
сигналов с помощью любого промышленного телевизо-
ра. Максимальное расстояние радиовидимости, как пра-
вило, является границей зоны гарантированного приема
и представляет собой радиус действия телевизионного
центра. Эта граница характеризуется минимальным зна-
чением напряженности поля в месте приема (на высоте
приемной антенны), при котором отношение сигнала на
входе телевизионного приемника к внутренним шумам,
пересчитанным к его входу, равно величине, обеспечи-
вающей требуемое качество изображения.
10
Радиус действия каждого телецентра зависит от вы-
соты установки передающей и приемной антенн, мощ-
ности передатчика, рельефа местности и других факто-
ров. С целью увеличения радиуса действия телевизион-
ных центров передающие антенны устанавливаются
обычно на опорах высотой в несколько сот метров.
Для установки антенн используют естественные воз-
вышения (Киев) или высотные здания (Харьков). Нель-
зя не упомянуть о телевизионной башне в Останкино —
самом высоком в мире свободно стоящем сооружении,
общая высота которого составляет 533 м. При этой вы-
соте бацщи геометрический центр телевизионной антен-
ны 1 канала находится на отметке примерно 403 м, 3-го
канала — 467 м, 8 и 11-го каналов — 491 и 33-го кана-
ла — 514 м. Для того чтобы зона гарантированного
приема всех телевизионных программ была примерно
одинаковой, перепад высот установки нижней и верхней
антенн выбран сравнительно небольшим. В результате
измерений величины напряженности поля вокруг Моск-
вы в радиусе до 140 км установлено, что граница зоны
гарантированного приема телевизионных передач (за
исключением отдельных сильно «затененных» мест) по
1 и 3 каналам ориентировочно находится на расстоянии
108—140 км, а по 8 и 11 каналам — 90—130 км.
Для получения заданного радиуса действия телецент-
ра необходимо обеспечить соответствующую мощность
излучения передающей станции. В этом случае в любой
точке зоны гарантированного приема будет создаваться
требуемая напряженность поля телевизионного сигнала,
зависящая, кроме того, от расстояния до передатчика,
длины волны, высоты подвеса передающей и приемной
антенн. Точное значение напряженности в реальных ус-
ловиях можно определить лишь при помощи специаль-
ных измерений. Для приближенных расчетов можно
воспользоваться формулой
2,18 К"PD'hn^p' hnp
(3)
г?
где
действующее
(эффективное) значение
напряженности поля, мВ/м; Р — мощность передатчи-
ка, кВт; D — коэффициент направленного действия * пе-
редающей антенны;
* Основные электрические характеристики антенн рассматрива-
ются в следующей главе.
2*
11
/гпер и /гпр — высоты подвеса передающей и приемной
антенн, м;
г — расстояние от точки приема до передаю-
щей антенны, км;
X — длина несущей волны телевизионного
передатчика, м.
Из формулы (3) видно, что напряженность поля по
мере удаления от передающей антенны уменьшается об-
ратно пропорционально квадрату расстояния (г2). При
заданных значениях параметров Р, D, X и г величина £д
в месте приема зависит главным образом от значения
^пеР и &пр. Следовательно, для увеличения радиуса дей-
ствия телевизионного центра необходимо, в первую оче-
редь, увеличивать высоту подвеса передающей и прием-
ной антенн. Увеличение мощности телевизионного пере-
датчика, улучшение направленных свойств передающих
антенн не позволяют значительно расширить радиус дей-
ствия телецентра, хотя и способствуют повышению на-
пряженности полЯ'.в месте приема. Заметим, что по фор-
муле (3) можно производить расчеты с достаточной для
практики точностью только при больших г, когда выпол-
няется условие
18 Йпер Йпр
X
(4)
1.5. Дальний и сверхдальний телевизионный прием
В предыдущем параграфе указывалось, что регуляр-
ный прием телевизионных передач с помощью обычных
промышленных телевизоров возможен лишь на расстоя-
ниях, не превышающих границы зоны гарантированного
приема. Это утверждение основывалось на том, что на-
пряженность поля ультракоротких волн за пределами
зоны радиовидимости имеет очень малую величину
вследствие слабой способности УКВ огибать выпуклость
Земли.
Вместе с тем измерения показали, что за пределами
зоны радиовидимости регулярно существует поле УКВ,
причем его напряженность иногда может достигать зна-
чительной величины. Было установлено, что это поле
создается за счет рассеяния радиоволн на неоднородно-
стях тропосферы и что уровень поля подвержен хаоти-
ческим изменениям. Механизм тропосферного рассеяния
12
упрощенно можно пояснить на примере луча прожекто-
ра, наблюдаемого в недостаточно прозрачном воздухе в
виде светящегося столба, благодаря рассеянию света
мельчайшими взвешенными в воздухе частицами.
Тропосферные неоднородности представляют собой
небольшие области пространства, в пределах которых
давление, влажность и температура воздуха отличаются
от средних для окружающей среды значений. Такие не-
однородности возникают в зоне вихрей, образующихся
при перемещении воздушных масс. Движение воздуха в
тропосфере никогда не прекращается и всегда сопро-
вождается образованием вихрей, поэтому неоднородно-
сти имеют место при любых метеорологических услови-
ях. Наиболее интенсивное образование неоднородностей
происходит в толще воздуха на высоте 1—2 км над по-
верхностью Земли. Размеры тропосферных неоднород-
ностей различны. В большинстве случаев линейные раз-
меры вихрей (турбулентностей) достигают нескольких
десятков метров. Каждая неоднородность отличается от
окружающей среды диэлектрической проницаемостью и
различной рассеивающей способностью, непрерывно из-
меняющейся Неоднородности следует рассматривать как
переизлучатели первичной радиоволны. Суммарное дей-
ствие многих таких переизлучателей, расположенных в
некотором объеме, способствует появлению рассеянных
радиоволн. Главное направление рассеяния совпадает
с направлением распространения первичной волны. Рас-
сеяние в боковых направлениях получается относитель-
но небольшим. Так как рассеяние радиоволн происходит
Рис. 7. Распрост-
ранение ультра-
коротких волн за
счет рассеяния в
тропосфере
13
на большой высоте и во все стороны, часть рассеянной
энергии проникает далеко за пределы зоны радиовиди-
мости (рис. 7), что дает возможность регулярно прини-
мать там хотя и весьма слабый сигнал. Эксперименталь-
ными исследованиями установлено, что дальность рас-
пространения УКВ за счет рассеяния на неоднородно-
стях тропосферы достигает 200—300 км. Поэтому прием
сигналов на таких удалениях от телецентра принято
называть дальним телевизионным приемом.
Дальнему телевизионному приему за счет тропосфер-
ного рассеяния радиоволн присущи некоторые особенно-
сти, из которых прежде всего следует отметить наличие
«замираний». Это связано с тем, что при приеме радио-
волн, рассеянных большими объемами тропосферы, на
вход' телевизионного приемника поступает много элек-
тромагнитных колебаний с различными фазами и ам-
плитудами. В зависимости от соотношения фаз эти ко-
лебания могут складываться и давать усиленный сигнал
или вычитаться, образуя слабый сигнал. Так как фазы
отдельных колебаний непрерывно изменяются, изменяет-
ся и уровень принимаемого сигнала.
Другой особенностью тропосферного рассеяния УКВ
является сезонность изменения потерь энергии при рас-
пространении, вследствие чего при прочих равных усло-
виях (мощность передатчика, чувствительность телеви-
зионного приемника, тип антенны и др.) уровень прини-
маемого сигнала зимой оказывается ниже, чем летом.
Это изменение уровней объясняется различным физиче-
ским состоянием тропосферы.
Следует отметить и другой механизм дальнего прие-
ма телевизионных передач: на длинных закрытых трас-
сах при полной экранировке приемной антенны иногда
может наблюдаться так называемый эффект усиления
за счет препятствия. Это явление заключается в том, что
препятствие на трассе увеличивает напряженность поля
по сравнению с тем, которое было бы при отсутствии
препятствия. При отсутствии горы на трассе (рис. 8)
волна распространялась бы к приемной антенне, испыты-
вая по мерс удаления от передающей антенны сильное
ослабление. При наличии этой горы волна распростра-
няется до се вершины двумя путями — прямым (АВ) и
за счет отражения от поверхности Земли (АОВ). При
благоприятных фазовых соотношениях прямой и отра-
женной волн на вершине горы они могут складываться,
увеличивая напряженность результирующего поля. Вер-
14
шина горы является, таким образом, переизлучателем
электромагнитной энергии. В дальнейшем от вершины
до приемной антенны волны опять могут распростра-
няться по двум путям, и в точке приема вновь возможно
сложение прямой и отраженной волн. Усиление волны
препятствием может быть использовано при осуществ-
лении дальнего телевизионного приема, например в го-
ристой местности.
Наряду с дальним телевизионным приемом сущест-
вует еще и сверхдальний — прием телевизионных пере-
дач на расстояниях свыше 1000 км. Такому телевизион-
ному приему соответствует особый механизм распростра-
Рис. 8. К пояснению эффекта усиления за счет препятствия
нения радиоволн. Если прием УКВ сигналов на расстоя-
ниях до нескольких сот километров происходит в основ-
ном за счет рассеяния радиоволн в тропосфере, то на
расстояниях, превышающих 1000 км, он возможен в
большинстве случаев благодаря отражению радиоволн
от ионосферы.
Выше уже отмечалось, что ионосфера состоит из не-
скольких слоев ионизированного воздуха, причем степень
ионизации возрастает с высотой. Исследования показы-
вают, что для сверхдальнего телевизионного приема су-
щественное значение имеет состояние двух ионизирован-
ных слоев: спорадического слоя Es, случайно (нерегу-
лярно) возникающего на высоте слоя Е (90—130 км),и
слоя F2, расположенного на высоте свыше 300 км над
поверхностью Земли. Благодаря высокой электронной
плотности эти слои * способны отражать метровые вол-
ны, на которых работают некоторые телевизионные пе-
редатчики. Граница зоны, в которую сигналы телецент-
ров могут отражаться от слоя Es, начинается на расстоя-
* Слои D, Е и Fi не обладают достаточной степенью иониза-
ции и поэтому отражать метровые волны не могут.
15
нии примерно 1000 км от передатчика и оканчивается
на удалении около 2500 км от него. В этой зоне сверх-
дальний телевизионный прием происходит нерегулярно.
Чаще всего прием наблюдается днем в летние месяцы
на частотах первых двух-трех телевизионных каналов,
причем уровень принимаемого сигнала зависит прежде
всего от мощности излучения передатчика и степени
ионизации слоя Es.
Сверхдальний телевизионный прием за счет отраже-
ния радиоволн от ионизированного поля F2 происходит
в годы максимальной солнечной активности, когда элек-
тронная плотность этого слоя имеет значение, достаточ-
ное для отражения метровых волн.
Граница зоны, в которую сигналы телецентров могут
отражаться от слоя /’’2, начинается примерно с 2500 км
от передатчика, а сама зона простирается до 5000 км.
Следует отметить, что при отражении ультракорот-
ких волн от слоев Ея п Г2 к месту приема иногда прихо-
дят очень сильные сигналы. В таких случаях сверхдаль-
ний телевизионный прием удается вести даже на про-
стые антенны, применяемые для ближнего приема, и
обычные телевизоры. Однако для увеличения продолжи-
тельности приема необходимо применять для этой цели
высокочувствительные телевизионные приемники и вы-
сокоэффективные приемные антенны.
1.6. Виды поляризации излучаемой волны
Пространственное положение передающей антенны
относительно Земли определяет плоскость поляризации
волны, представляющая собой плоскость, в которой рас-
положен вектор напряженности электрического поля £.
Если этот вектор (рис. 9) расположен в горизонталь-
ной плоскости, то радиоволна называется горизонтально
поляризованной, если в вертикальной — вертикально
поляризованной *.
Излучение вертикально или горизонтально поляри-
зованных волн осуществляется с помощью соответствую-
щим образом расположенных излучателей. В связи с
этим передающие и приемные антенны иногда класси-
фицируют как антенны с вертикальной или горизонталь-
ной поляризацией.
* В принципе радиоволны могут иметь и другие виды поляри-
зации, например круговую.
16
В диапазоне коротких волн поляризация электромаг-
нитного поля антенны имеет второстепенное значение.
Так, радиоволна, излучаемая антенной с вертикальной
поляризацией, может быть без особого ослабления при-
нята с помощью антенны, имеющей горизонтальную
поляризацию.
Рис. 9. К поясне-
нию вида поляри-
зации радиоволн
Совсем по-другому обстоит дело в диапазоне УКВ.
Здесь для получения максимального уровня принимае-
мого сигнала совершенно обязательно, чтобы поляриза-
ция передающей и приемной антенн была одинаковой.
Какой же вид поляризации радиоволн следует счи-
тать более предпочтительным для осуществления теле-
визионного вещания?
Если говорить о поляризации электромагнитных
волн в свободном пространстве, то горизонтальная и
вертикальная поляризации не имеют друг перед другом
каких-либо преимуществ, так как в месте приема они
дают поле одинаковой напряженности. Однако в реаль-
ных условиях вследствие близости Земли, наличия есте-
ственных и искусственных объектов, различных источни-
ков помех горизонтальная и вертикальная поляризации
становятся неравноценными.
Так, вертикально поляризованные волны при распро-
странении вблизи поверхности Земли (на высотах, рав-
ных нескольким длинам волн) в месте приема обеспечи-
вают несколько больший уровень напряженности элек-
тромагнитного поля, особенно если поверхность на трас-
се имеет хорошую проводимость (например, морская
вода). Однако с увеличением высоты подвеса передаю-
щей и приемной антенн это преимущество вертикальной
поляризации уменьшается, а при значительных высотах
17
практически не проявляется совсем. В то же время ра-
диоволны с горизонтальной поляризацией лучше прони-
кают через препятствия и за пределы зоны прямой ви-
димости, обеспечивая в этих условиях сравнительно
большую величину напряженности электромагнитного
поля.
Кроме того, в городах, где имеется большое коли-
чество вертикальных отражающих объектов (стены до-
мов, промышленные башни, трубы, столбы и др.), при
горизонтальной поляризации получается меньше отра-
женных интерферирующих волн, вызывающих заметные
замирания сигнала, а также помехи на телевизионном
изображении в виде добавочных контуров. Следует так-
же указать на влияние помех, создаваемых системами
зажигания двигателей внутреннего сгорания. При про-
скакивании искры в прерывателе и свечах, например
автомобильных двигателей, возникают ультракороткие
волны, которые свободно излучаются, вызывая появле-
ние на экране телевизора горизонтальных беспорядочно
перемещающихся черно-белых полос, а в громкоговори-
теле — шумовых помех. Такие ультракоротковолновые
помехи обычно имеют более сильную вертикально поля-
ризованную составляющую электромагнитного поля, чем
горизонтально поляризованную. Это происходит потому,
что источники таких помех, как правило, расположены
близко к поверхности Земли, вследствие чего горизон-
тальная составляющая помехи претерпевает большее за-
тухание. Экспериментальные измерения показывают,
что мощность помех на входе телевизионного приемника
в диапазоне частот 50—60 МГц при горизонтально рас-
положенной антенне * примерно в два раза меньше, чем
при вертикальной антенне. Правда, на частотах выше
100 МГц значительной разницы в уровнях помех уже не
наблюдается.
Наконец, для приема горизонтально поляризованных
волн разработаны разнообразные конструкции горизон-
тальных антенн, технология изготовления которых про-
ще, чем вертикальных. К тому же горизонтальные ан-
тенны можно устанавливать на металлических мачтах,
что существенно упрощает их эксплуатацию. Горизон-
тальные антенны- (даже простейшая из них — полувол-
новой вибратор) обладают направленностью в горизон-
* Для приема горизонтально поляризованных волн трубка ан-
тенны должна быть параллельна поверхности Земли.
18
тальной плоскости, что позволяет за счет пространствен-
ной селекции ослабить действие помех и отраженных
сигналов. Нелишне отметить, что при отражении радио-
волн от различных предметов поляризация может изме-
няться.
Интенсивность отражения волн с разной поляриза-
цией также различна. Поэтому в некоторых случаях мо-
жет оказаться полезным отказ от обычного горизонталь-
ного расположения приемной антенны, наклонив ее в
ту или иную сторону для улучшения условий телевизи-
онного приема.
Таким образом, горизонтальная поляризация облада-
ет рядом преимуществ по сравнению с вертикальной,
поэтому она и принята для телевизионного вещания в
СССР и большинстве других стран.
Глава II. Антенны
2.1. Основные электрические характеристики приемных
телевизионных антенн и требования к ним
Согласование антенны с фидером. По отношению к
телевизионному приемнику антенна является источником
сигналов с электродвижущей силой Е и внутренним со-
противлением, равным ее входному сопротивлению
4=Яа+/Х (рис. 10). От антенны на вход телевизион-
ного приемника поступает сигнал, максимальная мощ-
ность которого равна
Р =
* с макс . г, 1
4Япр
(₽Пр — входное сопротивление телевизора) при выполне-
нии следующих условий: отсутствие потерь в фидере; со-
гласование антенны с фидером; согласование фидера со
входом телевизора.
Если фидер имеет пренебрежимо малые потери и
согласован со входом телевизионного приемника
(р = /?пР, где р — волновое сопротивление фидера), но не
согласован с антенной (ZA^p), то мощность сигнала Рс>
поступающего на вход телевизора, можно определить по
формуле
р —
где £ — коэффициент согласования антенны с фидером,
показывающий степень уменьшения мощности
за счет рассогласования.
Для определения коэффициента согласования £ не-
обходимо знать входное сопротивление антенны и вол-
новое сопротивление фидера или коэффициент бегущей
волны /гб в фидере и воспользоваться одной из формул:
4 Ря • р 4 кл
е =р е =. (5)
(р + /?а)2 + (1 + ^б)г
Зависимость коэффициента согласования антенны с
фидером от коэффициента бегущей волны (КБВ) пока-
зана на рис. 11.
Из рис. 11 и формулы (5) следует, что для получения
20
Чьвср
Рис. 10. Эквивалентная
Схема приемного телеви-
зионного антенно-фидер-
ного устройства
Рис. 11. Зависимость
коэффициента согласо-
вания антенны с фиде-
ром от КБВ
Рис. 12. Диаграмма на-
правленности антенны в
полярной системе коор-
динат
Рис. 13. Диаграмма на-
правленности антенны в
прямоугольной система
достаточной мощности сигнала на входе телевизора не
обязательно требовать полного согласования антенны с
фидером (&б=1). Вполне допустимым можно считать
снижение КБВ до 0,5, что соответствует снижению мощ-
ности сигнала на 11 % по сравнению с максимальной
= 0,89).
Если фидер имеет потери, то в нем расходуется часть
мощности. В этом случае мощность на входе телевизора
определяется по формуле
= ^ф макс»
где т]ф — коэффициент полезного действия фидера, кото-
рый можно подсчитать по формуле
Чф = 1,
где е — основание натуральных логарифмов;
I — длина фидера, м;
а — коэффициент затухания, Нс/км.
Основные электрические и конструктивные характе-
ристики коаксиальных кабелей, применяемых в телеви-
зионных антенно-фидерных устройствах (АФУ), приве-
дены в табл. 2 в конце настоящего раздела.
Более трудным оказывается расчет мощности сигна-
ла при неполном согласовании фидера как со входом
телевизора, так и с антенной. В этом случае Рс зависит
не только от степени согласования фидера с обоих кон-
цов, но и от его длины [16]. Следует иметь в виду, что
при отсутствии полного согласования фидера с телеви-
зионным приемником и антенной кроме уменьшения
мощности сигнала возможны еще и искажения изобра-
жения на экране телевизора.
Направленные свойства антенны. Наводимая в ан-
тенне ЭДС зависит не только от интенсивности прихо-
дящей в точку приема волны, но и от направления ее
прихода, т. е. антенна обладает направленными свой-
ствами.
Наиболее наглядно направленные свойства антенн
характеризуются диаграммами направленности — зави-
симостями ЭДС на зажимах антенны от направления
прихода волны.
Такие диаграммы строят в полярной (рис. 12) или
прямоугольной (рис. 13) системах координат для верти-
кальной и горизонтальной плоскостей.
Диаграммы направленности антенн чаще всего яв-
ляются многолепестковыми. Лепесток, соответствующий
22
Таблица 2
Электрические и конструктивные характеристики коаксиальных
кабелей, применяемых для оборудования телевизионных антенн
Тип кабеля Волновое соиротив- ление, Ом Затухание, Нп/км Внутренний проводник Наружный диаметр защитной оболочки, мм
цовое обозначение старое о$9зна- чение частота, МГц максимальное значение количество жил диаметр проводника, мм общий диаметр, мм
Кабели со сплошной изоляцией из кабельного или стабилизи-
рованного полиэтилена и оболочкой из полихлорвинилового пластиката
РК-75-4-13 75 200 18,0 1 1 ,13 1,13 9,5 + 0,6
РК-75-4-14 75 200 21,0 7 0,40 1 ,2 10,3+0,6
РК-74-4-15 РК-1 77 49 9,5 1 0,72 0,72 7,3 + 0,4
РК-75-4-16 РК-49 70 45 10,0 7 0,26 0,78 7,3 + 0,4
РК-75-7-13 — 75 200 11,0 1 0,72 0,72 7,3 + 0,4
РК-75-7-15 75 200 11,0 1 1,13 1,13 9,5 + 0,6
РК-75-7-16 РК-20 75 45 7,0 7 0,37 1,П 10,4+0,6
РК-75-9-12 РК-3 75 45 5,5 1 1,35 1,35 12,2 + 0,8
— РК-60 75 45 5,0 19 0,41 2,05 16,9 + 2,0
— РК-62 75 45 4,0 1 2,24 2,24 18,7 + 1 ,1
—-- РК-2 92 45 6,5 1 0,68 0,68 9,6 + 0,6
—— РК-6 52 45 6,0 7 0,85 2,55 12,4 + 0,8
РК-19 52 45 18,0 1 0,68 0,68 4,2+0,3
РК-28 52 45 7,5 7 0,71 2,13 11±0,7
РК-47 52 45 7,5 7 0,71 2,13 10,3 + 0,6
— РК-48 50 45 6,0 7 1 ,03 3,09 13,5 + 0,8
Кабели со сплошной изоляцией из стабилизированного
полиэтилена и оболочкой из пигментированного полиэтилена
РК-75-4-11 РК-Ю1 77 200 20 1 0,72 0,72 7,3 + 0,4
РК-75-4-12 РК-149 75 200 23 7 0,26 0,78 7,3 + 0,4
РК-75-7-12 РК-120 74 200 17 7 0,4 1,2 10,3 + 0,6
РК-75-9-13 РК-ЮЗ 71 45 5,7 1 1,35 1 ,35 12,2±0,8
Кабели с изоляцией из пористого полиэтилена и из полихлорвинилового пластиката оболочкой
КПТА — 7,5 + ±7,5 45 3,9 1 0,52 0,52 4,0
кптм —- 69—81 45 6,6 1 1,2 1,2 7,0
кпто —•"в 69—81 45 9 1 1 ,о 1,0 9,0
Тип кабеля Волновое сопротив- ление, Ом Затухание, Нп/км Внутренний проводник
новое обозначение старое обозна- чение частота, МГц максимальное значение количество жил 2d Я о s й л О я cl S etc X общий диаметр, мм
Продолжение
Кабели со сплошной изоляцией из фторопласта и оболочкой
из стеклонити
РК-75-2-21 __ 75 200 26 1 0,41 0,41 4,0±0,2
РК-75-3-21 — 75 200 19 1 0,56 0,56 4,5±0,2
РК-75-4-21 РКТФ-1 75 200 21 1 0,85 0,85 6,1±0,4
РК-75-4-22 РКТФ-49 75 200 21 7 0,3 0,9 6,1 ±0,4
РК-75-7-22 РКТФ-20 75 200 17 7 0,46 1,38 9,6±0,4
Кабели со сплошной изоляцией из полиэтилена и оболочкой
из полихлорвинилового пластиката
— КТВ-1 70—85 45 12 1 0,68 0,68 7,3
— ктв-з 72—77 45 6 1 1,37 1,37 13,0
— КТВ-20 75 45 10 7 0,37 1,11 10,4
— КТВ-49 75 45 12 7 0,26 0,78 6,8
направлению прихода волны, при котором в антенне на-
водится максимальная ЭДС, называется главным. Ди-
аграмма направленности в большинстве случаев имеет
еще обратный (задний) и боковые лепестки.
Для удобства сравнения между собой различных ан-
тенн их диаграммы направленности нормируют, т. е.
строя г в относительных величинах, принимая наиболь-
шую ЭДС за единицу (за 100%).
Основными параметрами диаграммы направленности
являются: угол раствора (ширина) главного лепестка и
коэффициент защитного действия антенны.
Углом раствора диаграммы направленности 20 на-
зывается угол, охватывающий часть главного лепестка
диаграммы, в пределах которой ЭДС в антенне умень-
шается не более чем в ) 2 раз по сравнению с макси-
мальной, как показано па рис. 12 (не ниже уровня 0,707
для нормированной диаграммы направленности).
Коэффициент защитного действия определяется как
отношение ЭДС, наводимой в антенне в направлении
максимального приема, к ЭДС, наводимой в ней при
24
Рис. 14. График пересче-
та относительных вели-
чин в децибелы
Актибнбм Мрптор
Направление
ла телёбизс
ный центр
Дирентор\
Ретлеклюр
Рис. 15. Антенна волно-
вой канал
Рис. 16. Зависимость
коэффициента усиления
и ширины диаграммы
направленности в гори-
зонтальной плоскости от
относительной длины L/Д,
антенны волновой канал
3 7-1589.
приеме обратной стороной:
k ___ £*макс
/Га - ,
£обр
Часто коэффициент защитного действия антенны вы-
ражают в логарифмических единицах (децибелах):
k3 = 20 lg
Дю [
Направленные свойства антенны характеризуются
также коэффициентом направленного действия (КНД)—
числом, показывающим, во сколько раз мощность сиг-
нала, поступающего на вход телевизора при приеме на
данную направленную антенну, больше мощности, кото-
рую можно было бы получить при приеме на ненаправ-
ленную или направленную эталонную антенну.
В качестве эталонной антенны чаще всего использу-
ют полуволновой вибратор, коэффициент направленного
действия которого по отношению к гипотетической нена-
правленной антенне равен 1,64.
КНД зависит от ширины диаграммы направленности
в горизонтальной (2<р0) и вертикальной (20о) плоско-
стях. Если уровень обратного и боковых лепестков от-
носительно невелик, то коэффициент направленного дей-
ствия антенны может быть рассчитан по приближенной
формуле:
D _ 35 000
2 6g. 2
Величину КНД также выражают в логарифмических
единицах. Для перехода от относительных единиц к де-
цибелам необходимо воспользоваться формулой:
Я[дБ] = 1О/£0.
График для пересчета КНД из относительных единиц
в логарифмические и наоборот приведен на рис. 14.
Если в антенне имеются потери, то в ней поглоща-
ется часть мощности принимаемого сигнала. В этом слу-
чае выигрыш в мощности, даваемый направленной ан-
тенной по сравнению с ненаправленной, с учетом потерь
оценивается коэффициентом усиления, равным произве-
дению коэффициента направленного действия и коэффи-
циента полезного действия антенны г|А, т. е.
G = £h]A.
26
Приближенно можно полагать, что для большинства
телевизионных антенн поэтому G — D.
Как и коэффициент направленного действия, коэф-
фициент усиления антенны часто выражают в децибе-
лах:
С[дБ] = \QlgG.
Для перехода к децибелам можно также использо-
вать номограмму, приведенную на рис. 14.
По аналогии с коэффициентом усиления антенны
можно ввести понятие коэффициента усиления антенно-
фидерного устройства, который определяется по фор-
муле
°афу = 'Чф $ G = 'Чф aD. (6)
Требования к электрическим характеристикам при-
емных телевизионных антенн. Основные требования к
электрическим параметрам приемных телевизионных ан-
тенн определяются необходимым качеством изображе-
ния. При прочих равных условиях требуемое качество
изображения может быть достигнуто, если отношение
мощности сигнала Рс к мощности помех и шумов Ра на
входе телевизора будет превышать определенную ве-
личину р, т. е.
Рс/Рп>₽.
Для обеспечения отличного качества изображения
необходимо иметь р=103~104; удовлетворительному ка-
честву телевизионного приема отвечает р~10.
Если внешние помехи приходят в точку приема рав-
номерно со всех направлений, то необходимую мощность
сигнала на входе телевизионного приемника можно оп-
ределить по формуле
/’с>РС-т!уГ’+АГ»4ГЛГ)' (7)
Здесь Еа — действующее значение напряженности поля
помех в точке приема; k — постоянная Больцмана;
То — температура окружающей среды в градусах абсо-
лютной шкалы (величина kT0 имеет размеренность мощ-
ности и при температуре /о = 20°С равна 4-10~21 Вт);
А/ — полоса пропускания телевизионного приемника,
равная в соответствии с отечественным стандартом
5-Ю6 Гц; N — коэффициент шума приемника.
3* 27
В формуле (7) первый член суммы определяет мощ-
ность внешних помех, а второй — мощность внутренних
шумов телевизора на его входе.
В диапазоне УКВ (особенно на дециметровых вол-
нах) уровень внешних помех мал по сравнению с уров-
нем собственных шумов приемника, поэтому в большин-
стве случаев внешние помехи можно не учитывать и
определять необходимую мощность сигнала по более
простой формуле
P^kT^fN. (8)
Зная требуемую мощность сигнала Рс и действующее
значение напряженности электрического поля сигнала
£с в точке приема, можно определить необходимый ко-
эффициент усиления антенно-фидерного устройства по
формуле
(9)
480 л2 Рс
Сафу “ Е2С1>
Как было показано в 1.2, в точку приема, кроме пря-
мой волны, могут приходить и отраженные от различных
препятствий электромагнитные волны. Для исключения
влияния таких волн на качество изображения приемные
телевизионные антенны должны обладать не только оп-
ределенными усилительными свойствами, но и иметь до-
статочно низкий уровень заднего и боковых лепестков
(высокий коэффициент защитного действия) *.
. Требования к коэффициенту защитного действия мо-
гут быть снижены при приеме телевизионных сигналов
в сельской местности, где обычно отсутствуют интенсив-
ные отраженные волны и качество изображения в основ-
нрм определяется величиной усиления антеино-фидер-
ного устройства.
В городах, где в месте приема всегда имеется мно-
жество отраженных волн, выбор антенны определяется
не только величиной КНД, но и коэффициентом защит-
ного действия. Например, вблизи телевизионного центра
с точки зрения требуемой мощности сигнала Рс на входе
телевизора можно было бы применять простейшие ан-
тенны (симметричный вибратор, петлевой вибратор
и др.), однако для исключения отраженных волн прихо-
дится использовать более сложные направленные антен-
ны (чаще всего антенны волновой канал).
* Этот вопрос подробно рассмотрен в [16].
28
2.2. Антенны волновой канал
Для приема телевизионных сигналов наиболее ши-
роко используются антенны волновой канал (рис. 15).
Устройство, принцип действия, конструктивные особен-
ности и электрические параметры таких антенн доста-
точно полно рассмотрены в популярной литературе
[2, 4, 6—8, 11—14, 16, 17].
Направленные свойства этих антенн определяются не
столько числом вибраторов, сколько относительной
электрической длиной — отношением геометрической
длины L антенны к средней длине волны Л рабочего
диапазона. Зависимости коэффициента усиления G и
ширины диаграммы направленности в горизонтальной
плоскости 2 0о от отношения L/Л показаны на рис. 16,
откуда следует, что увеличение относительной длины
антенны Л/Л от 2 до 5 приводит к росту усиления не бо-
лее чем на 3 дБ (не более чем в 2 раза), поэтому делать
длину антенны Л больше 2 Л нецелесообразно.
Расстояние между соседними директорами не следу-
ет выбирать меньшим ОДЛ, так как при уменьшении это-
го расстояния (увеличении числа директоров) при неиз-
менном отношении Л/Л коэффициент усиления антенны
почти не увеличивается.
Несмотря на возможность получения высокого уси-
ления и большого коэффициента защитного действия, ан-
тенны волновой канал обладают рядом недостатков.
Во-первых, они являются относительно узкополосны-
ми, что затрудняет их использование не только для ра-
боты в диапазонах нескольких каналов, но даже для
приема сигналов по одному из первых каналов, где от-
носительная полоса частот достаточно велика. Следует
отметить, что имеются и многоканальные антенны вол-
новой канал, однако их коэффициент усиления сущест-
венно ниже, чем коэффициент усиления соответствующих
одноканальных антенн. Это, в частности, видно на
рис. 17, где приведены коэффициенты усиления несколь-
ких типов одноканальных и многоканальных антенн
промышленного изготовления.
Во-вторых, электрические параметры антенн волно-
вой канал являются весьма критичными к точности из-
готовления и настройки. Практика показывает, что изго-
товление в радиолюбительских условиях антенны волно-
вой канал, обладающей требуемыми характеристиками,
при числе элементов больше 3—4 является сложной за-
29
Рис. 17. Коэффициент
усиления антенн волно
вой канал
Рис. 18. Двухканальная
антенна АНТ-2
дачей, причем увеличение числа элементов антенны без
ее тщательной настройки может привести не к улучше-
нию, а к ухудшению ее направленных свойств.
В-третьих, для подключения антенны волновой канал
к телевизору с помощью коаксиального кабеля требу-
ется специальное симметрирующее устройство, что ус-
ложняет конструкцию.
Рассмотрим основные типы антенн волновой канал
промышленного изготовления.
Трехэлементная антенна АТУ (антенна телевизион-
ная унифицированная) предназначена для приема одно-
го из первых пяти телевизионных каналов. Общий вид
антенны показан на рис. 15, длины ее вибраторов при-
ведены в табл. 3. Первая цифра в условном обозначении
30 z
указывает номер канала, последняя — число элементов,
например, АТУ-2-3: антенна 2-го канала, число элемен-
тов — 3.
Таблица 3
Размеры элементов антенны АТУ
Тип антенны Принимае- мый канал Размеры элементов, мм
вибратор рефлектор директор
АТУ-1-3 1 2670 ±10 3350 ±10 2340 ±10
АТУ-2-3 2 2340 ±10 2840 ±10 2000 ±10
АТУ-3-3 3 1790±10 2200 ±10 1550 ±10
АТУ-4-3 4 1620 ±10 2000 ±10 1400 ±10
АТУ-5-3 5 1510 ±10 1830 ±10 1290 ±10
Двухканальная комбинированная антенна АНТ-2
(рис. 18) состоит из двух активных и двух пассивных
вибраторов. Активные вибраторы подключаются к об-
Таблица 4
Размеры элементов антенн АНТ-2
Телевизионные каналы Размеры элементов, мм
А Б в г а б в
1—3 2750 1730 2880 1570 1150 680 620
2—4 2360 1620 2580 1420 960 600 570
2—5 2360 1440 2580 1300 960 570 520
щему коаксиальному фидеру с помощью разделительно-
го фильтра (рис. 19), изготовленного из отрезков коак-
сиального кабеля.
Основные размеры вариантов антенн АНТ-2 приве-
дены в табл. 4, а размеры элементов разделительного
фильтра — в табл. 4а.
Телевизионные антенны ТВК (АТВК) используются
для оборудования антенно-фидерных систем коллектив-
ного приема. Промышленностью освоены одноканальный
(рис. 20), двухканальный (рис. 21) и многоканальный
(рис. 22) варианты таких антенн. Их электрические ха-
рактеристики и конструктивные данные приведены в
31
Рис. 19. Схема разделительного фильтра
Б
ГД
Рис.
ные
а —
б —
ная;
20. Однокапаль-
антенны ТВК
(АТВК):
трехэлементная;
четырехэлемент-
в — пятиэле-
ментная
32
Таблица 4а
Размеры элементов разделительного фильтра
из коаксиального кабеля
Каналы приема Длина отрезков, мм
первой антенной второй антенной 6 ^2 6 /7
1 3 4 5 6 7—8 9—10 11 — 12 1250 ИЗО 1040 560 520 480 450 650 770 860 1350 1390 1430 1460 625 565 520 280 260 240 225 960 960 960 960 960 960 960 625 565 520 280 260 240 220 625 565 520 280 260 240 220 455 4- 61 5 Ь 770 + 500 630 670 700
2 4 5 6 7—8 9—10 11—12 ИЗО 1040 560 520 480 450 480 570 1050 1090 ИЗО 1160 565 520 280 260 240 225 810 810 810 810 810 810 565 520 280 260 240 220 565 520 280 260 240 220 295 + 405 + 410 250 490 530
3 5 6 7—8 9—10 11—12 1040 560 520 480 450 210 690 730 770 800 520 280 260 240 225 620 620 620 620 620 520 280 260 240 220 520 280 260 240 220 275 + 90 190 250 310
4 6 7—8 9—10 11—12 560 520 480 450 570 610 650 680 280 260 240 225 560 560 560 560 280 260 240 220 280 260 240 220 0 90 160 200
5 6—7 8 9-10 11 — 12 550 510 480 450 490 530 560 590 270 250 240 225 520 520 520 520 290 250 240 220 290 250 240 220 0 0 70 150
Примечание. Кабели и /2 замкнуты на конце, а кабели 16
и /7 разомкнуты. Если длина кабеля /7 помечена
в таблице звездочкой, то кабель замкнут на
конце.
33
Таблица 5
Электрические характеристики одноканальных антенн ТВК
Технические показатели Конструкция антенны
трехэлемент- ные четырех- элементные пяти- элементные
Диапазон рабочих частот, 1 48,5—66 76—100 174—230
МГц Коэффициент усиления, 5,3 7,2 8,5
дБ Неравномерность коэффи- 0,4 0,8 1
циенгз усиления, дБ Согласование антенны с 0,65—0,9 0 ,6—0,8 0,6—0,7
кабелем снижения (КБВ) Помехозащищенность, дБ —(134-19) —(144-20) - (15-ь 26)
Угол раствора диаграммы направленности в горизон- тальной плоскости, град 70 60 50
Таблица 6
Геометрические размеры трехэлементных антенн ТВК
Телевизион- ные каналы Тип антенна Размеры, мм
А Б В а б В Длина симметри- рующей петли
1 2 ТВК-3/1 ТВК-3/2 2690 2275 3020 2560 2350 1990 875 740 585 495 1460 1235 1900 1600
Таблица 7
Геометрические размеры четырехэлементных антенн ТВК
1 Телевизион- 1 ные каналы | Тип антенны Размеры, мм
А Б в г а б В р Длина симметри- рующей петли
3 ТВК-4/3 1705 1950 1605 1570 844 389 862 2095 1250
4 ТВК-4/4 1550 1770 1460 1425 767 355 785 1907 ИЗО
5 ТВК-4/5 1420 1620 1340 1310 704 325 720 1749 1000
34
Таблица 8
Геометрические размеры пятиэлементных антенн ТВК
§ я
Размеры, мм
So
3
А
В
Г
б
Б
д
г
в
д
а
Тип
антенны
к 2 £ ч
6 ТВК-5/6 748 862 748 714 692 375 220 414 498 1507 525
7 ТВК-5/7 716 825 716 685 662 359 211 396 477 1443 500
8 ТВК-5/8 686 788 686 655 633 343 202 379 456 1380 480
9 ТВК-5/9 660 760 660 630 610 330 195 365 440 1330 460
10 ТВК-5/10 636 732 636 608 588 319 188 352 424 1283 445
П ТВК-5/11 614 706 614 587 568 308 181 340 409 1238 430
12 ТВК-5/12 592 682 592 565 547 297 174 327 394 1192 415
табл. 5—10. Маркировка этих антенн примерно такая
же, как и антенн АТУ, например, ТВК-5/1,4: пятиэле-
ментная антенна первого и четвертого каналов.
Активные вибраторы большинства антенн волновой
канал являются петлевыми и подключаются к коакси-
альному кабелю с помощью симметрирующего устройст-
ва типа U-колено (рис. 23). Размеры U-колена, изготов-
ленного из кабеля со сплошной и полиэтиленовой изо-
ляцией (РК-75), приведены в табл. 11 и 12.
2.3. Зигзагообразные антенны
Рассмотренные выше недостатки антенн волновой
канал в определенной степени отсутствуют в предло-
женной К- П- Харченко [17] зигзагообразной антенне и
ее модификациях.
Полотно зигзагообразной антенны (рис. 24) состоит
из двух расположенных в одной плоскости и параллель-
но соединенных ромбических рамок. Важным достоин-
ством антенны является то, что она хорошо согласуется
с 75-омным коаксиальным фидером без использования
согласующих и симметрирующих устройств. Фидер вво-
дится в полотно антенны в точке нулевого потенциала
и прокладывается вдоль соответствующих сторон одной
из ромбических рамок; при этом оплетка кабеля соеди-
няется с одним из зажимов антенны, а центральный про-
водник— с другим.
35
Рис. 21. Двухканальные антенны ТВК (АТВК):
а — ТВК-4/1,3; б ТВК-4/2,3; в w ТВК-5/1,4| 9 — ТВК-5/1.3
(ТВК-5/2,4, ТВК-5/2,5); д — ТВК-6/1,5; е — ТВК-5/3,5
3G
Рис. 22. Антенна ТВК
(АТВК) — 7/6-12
Рис. 23. Симмет-
рирующее устрой-
ство типа U-ко-
лено
37
Таблица 9
Электрические характеристики многоканальных антенн ТВК
ТВК-4/1,3 ТВК-4/2,3 ТВК-5/1,3 ТВК-5/1,4 ТВК-5/2,4 ТВК-5/2,5 ТВК-5/3,5 ТВК-6/1,5 ТВК-7/6-12
Полоса принимаемых частот, МГц 48,5—84 58—84 48,5—84 48,5—92 58—92 58—100 76—100 48,5—100 174-230
Коэффициент усиле- ния, дБ 1 канал —4 3 канал —4,1 2 канал —5,2 3 канал —6,3 1 канал —4,3 3 канал -5,5 1 канал —3,3 4 канал —4,7 2 канал -4,3 4 канал —5,3 2 канал —4,3 5 канал —5,5 6,8 1 канал —3,6 5 канал —4,7 8
Неравномерность коэффициента усиления в полосе частот, дБ 1 канал —1,2 3 канал —0,3 2 канал —1 3 канал —0,4 1 канал —0,6 3 канал -1,6 1 канал —1 ,з 2 канал —1,6 2 канал —0,6 4 канал —1 ,6 2 канал —0,6 5 канал — 1,6 1,6 1 канал -1,8 5 канал — 1,4 1,6
Согласование антен- ны с кабелем сниже- ния (КБВ) 0,6—0,85 0,6—0,85 0,5—0,9 0,5—0,82 0,5—0,9 0,5—0,9 0,5—0,85 0,5—0,91 0,7—0,8
Помехозащищен- ность: К3, ДБ —(10,5 -19) —(11,5 —15,5) -(П —22) —(11,5 -19) -(11 —20) -(11 —22) -(14 —24) -(10 -17) —(125 —30)
Угол раствора диа- граммы направленности в горизонтальной плос- кости, град 63—76 58—70 60—73 59—76 60—73 60—73 57—69 56—73 44—54
Таблица 10
Конструктивные данные двухканальных антенн ТВК
Теле- визион- ные каналы Тип антенны Размеры, мм
А Б в г Д Е а б В р д е Длина симметри- рующей петли
1,3 ТВК-4/1,3 2540 3045 1670 1540 —- 940 215 580 — 1735 —
2,3 ТВК-4/2,3 2080 2486 1664 1580 — — 950 257 552 — — 1759 1390
1,3 ТВК-5/1,3 2540 3045 1670 1540 1490 — 940 215 580 670 — 2405 —
1,4 ТВК-5/1,4 2540 2945 1515 1460 1440 940 190 690 710 — 2530 —
2,4 ТВК-5/2,4 2315 2780 1525 1410 1365 — 860 197 530 612 — 2199 —
2,5 ТВК-5/2,5 2130 2560 1405 1295 1255 — 790 181 487 563 — 2021 —
3,5 ТВК-5/3,5 1640 1920 1423 1305 1277 — 655 155 506 810 — 2166 1120
1,5 ТВК-6/1,5 1566 2920 2540 1390 1340 1320 440 500 170 475 630 2215 —
Таблица 11
Размеры отрезков кабеля U-колена
Телевизион- ные каналы 1 2 3 4 5 6—7 8—9 10—12
/1( мм 2850 2400 1860 1680 1F45 840 750 630
1г, ММ 950 800 620 560 515 280 250 230
Таблица 12
Длина кабеля симметрирующей петли
Телевизи- онные каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 п 12
1а, ММ 1900 1600 1240 1120 1030 560 535 515 495 475 455 440
Несмотря на то, что диаграмма направленности ан-
тенны является двухлепестковой (антенны одинаково
принимают сигналы как с прямого, так и с обратного
направлений), ее коэффициент направленного действия
может быть достаточно большим (кривая 1, рис. 25),
что позволяет использовать эту антенну для качествен-
ного приема соответствующих программ телевидения
при отсутствии приема отраженных электромагнитных
волн с обратного направления.
Зависимость коэффициента бегущей волны в 75-ом-
ном фидере антенны от частоты приведена на рис. 26,
откуда видно, что антенна хорошо согласуется с фиде-
ром в диапазоне частот примерно с двукратным пере^-
крытием, т. е. может обеспечить прием программ по
1—5, 6—12 или 21—39 каналам.
Полотно антенны может быть выполнено как из ме-
таллических трубок или полосок, так и из отдельных
проводников (рис. 27), что облегчает ее изготовление в
радиолюбительских условиях. Полотно размещается на
деревянном каркасе, состоящем из мачты 2 и попереч-
ных реек 1. Питание антенны осуществляется коаксиаль-
ным кабелем 3, проводники которого крепятся к плате 4,
состоящей из двух металлических закругленных пластин
на диэлектрической прокладке.
40
41
Рис. 26. Зависимость КБВ в 75-ом-
ном фидере зигзагообразной антен-
ны от отношения //Л
Рис. 27. Проволочный вариант
зигзагообразной антенны
Рис. 28. Зигзагообразная ан-
тенна с экраном
Рефлектор
42
Для улучшения направленных свойств (увеличения
коэффициента направленного действия) и исключения
приема сигналов с обратного направления полотно зиг-
загообразной антенны располагают возле экрана
(рис. 28), причем полотно можно крепить к экрану не
только с помощью диэлектрических, например деревян-
ных, но и с помощью металлических стоек, соединяя их
с рамками антенны в точках нулевого потенциала.
На рис. 29 приведены полотна нескольких модифи-
каций зигзагообразной антенны, отличающихся хоро-
шим согласованием с 75-омпым фидером в более широ-
ком диапазоне частот. Наиболее диапазонной является
антенна (рис. 29, в), получившая среди радиолюбителей
название «паутинка». Она отличается относительно не-
большими геометрическими размерами п хорошим со-
гласованием с фидером примерно в трехкратном диапа-
зоне частот. Диаграммы направленности антенны в
вертикальной плоскости для трех частот приведены на
рис. 30.
Основные размеры зигзагообразной антенны, пред-
назначенной для работы в диапазонах частот различных
каналов, приведены в табл. 13, из которой следует, что
высота антенн первых телевизионных каналов является
относительно большой, что затрудняет ее изготовление
и эксплуатацию.
Примерно в два раза меньшую высоту имеет так на-
зываемая неполная зигзагообразная антенна (рис. 31),
являющаяся половиной зигзагообразной; при этом умень-
шается коэффициент направленного действия (см. рис.
25, кривая 2).
Для согласования неполной зигзагообразной антен-
ны с 75-омным фидером необходимо использовать спе-
циальные трансформаторы, выполненные из отрезков
коаксиального кабеля, что является недостатком этой
антенны (порядок изготовления трансформаторов по-
дробно рассмотрен в [17]).
2.4. Двойная треугольная антенна
Примерно такие же габариты, как и неполная зигза-
гообразная, имеет двойная треугольная антенна (рис.
32), являющаяся еще одной модификацией зигзагооб-
разной антенны и состоящая из параллельно соеди-
ненных расположенных в одной плоскости треугольных
рамок.
43
Рис. 29. Широкополосные варианты
полотна зигзагообразной
антенны
30 ?0 Ю хп 350 340 зз/г
Рис. 30. Диаграммы направлен-
ности в вертикальной плоскости
варианта зигзагообразной ан-
тенны
Рис. 31. Конструкция не-
полной зигзагообразной ан-
тенны
44
Таблица 13
Размеры зигзагообразной антенны
Телевизионные каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
А 6300 5300 4200 3750 3460 1860 1770 1700 1640 1570 1520 1400
S S 3 Ои <и S Б. В 3150 2650 2060 1870 1730 930 885 850 820 785 760 730
а 100 84 64 58 53 28 27 26 25 24 23 22
б 10—15 10—15 10—15 10—15 10—15 7—10 7—10 7—10 7-10 7—10 7—10 7—10
a
Центральный про-
водник коакси-
ального кабеля
Металлическая
мачта
! д
Металлическая
полоска
Коаксиальный
кабель
Рис. 32. Варианты двойной треугольной антенны
По величине коэффициента направленного действия
двойная треугольная антенна занимает промежуточное
положение между полной и неполной зигзагообразными
антеннами; ее диаграммы направленности в вертикаль-
ной и горизонтальной плоскостях приведены на рис. 33.
Зависимость коэффициента бегущей волны в 75-ом-
ном фидере от относительной длины боковых сторон
/Д антенны, выполненной из металлических полосок ши-
риной Л = 0,09 /, показана на рис. 34, где кривая а соот-
ветствует антенне с диэлектрической мачтой между точ-
ками нулевого потенциала Д и Д' (см. рис. 32), а кри-
вая б соответствует варианту антенны с металлической
мачтой, к которой полотно антенны присоединено в точ-
ках нулевого потенциала (узел питания этого варианта
антенны показан на рис. 35).
Из рис. 34 видно, что при минимально допустимом
коэффициенте бегущей волны в фидере КБВмин = 0,5 ан-
тенна перекрывает диапазон частот 1—5 или 6—12, или
21—39 каналов.
Полотно антенны, работающей в диапазоне частот
первых каналов, рекомендуется выполнять из отдельных
проводников, натянув их на деревянном каркасе (рис.
35). Как и в зигзагообразных антеннах, коаксиальный
кабель вводится в полотно рассматриваемых антенн в
точке нулевого потенциала.
Основные размеры двойных треугольных антенн,
обеспечивающих КБВмин = 0,5, можно определить по
формулам:
46
Рис, 33. Диаграммы направленности двойной треугольной антенны
в горизонтальной и вертикальной плоскостях
/ = 0,27 Лмакс;
(10)
Л1 == 1,42/4-6
(И)
(величина 6 равна 2 см в метровом и 1 см в децимет-
ровом диапазонах волн);
/4=1,42 Z;
(12)
47
Рис. 34. Зависимость КБВ в 75-омном фидере двойной треугольной
антенны от отношения //Л.
А = 0,09/*; (13)
tt2 = fii+3 А; (14)
/?2 = ^1 + 2Д. (15)
Результаты расчетов геометрических размеров ан-
тенн метрового диапазона волн приведены в табл. 14.
Следует иметь в виду, что приведенные в табл. 15
Таблица 14
Размеры треугольных антенн
Номер канала 1, мм ах, мм a2t мм !>', мм Ьг, мм А, мм а, мм
1 1670 2390 2840 2370 2670 150 20
2 1390 2000 2380 1980 2230 126 20
3 1060 1530 1800 1510 1700 96 20
4 964 1390 1650 1370 1580 87 20
5 880 1270 1510 1250 1410 80 20
6 466 681 807 6(51 745 42 20
7 445 652 772 632 712 40 20
8 426 625 740 605 682 38 20
9 410 600 710 580 655 37 20
10 390 578 684 558 629 35 20
11 378 558 660 538 606 34 20
12 365 538 637 518 584 33 20
* При изготовлении полотна антенны из трубки ее диаметр
необходимо выбирать равным 0,5.
48
Рис. 35. Проволочные варианты двойной треугольной ан-
тенны
Рис. 36. Двойная треугольная антенна с экраном
Зависимость КБВ двойной треугольной антенны с
экраном от отношения //X;
50
размеры являются наименьшими при обеспечении ко-
эффициента бегущей волны в 75-омном фидере не ме-
нее 0,5. При этом антенна 1 или 6 каналов может обес-
печить прием сигналов в диапазонах волн 1—5 или 6—
12 каналов соответственно.
Кроме антенн минимальных размеров, можно полу-
чить двойные треугольные антенны больших размеров,
улучшив за счет этого направленные свойства антенн и
их согласование с фидером.
Размеры антенн при этом можно определить по фор-
мулам (10—15), подставив в формулу (10) вместо
//А = 0,27 другое, более высокое значение.
Для улучшения направленных свойств двойной тре-
угольной антенны ее необходимо снабдить экраном
(рис. 36), выполненным либо из металлических трубок
(полосок), либо из проводников, натянутых между соот-
ветствующими сторонами деревянной или металлической
рамы.
Электрические характеристики антенны практически
не ухудшаются, если экран сделать не прямоугольным, а
придать ему конфигурацию полотна антенны (рис 36,6).
При этом снижаются парусность, габариты и масса ан-
тенны, а также уменьшается расход материалов на ее
изготовление.
График зависимости коэффициента бегущей волны в
75-омном фидере двойной треугольной антенны с экра-
ном от отношения //X показан па рис. 37 (кривая а), от-
куда видно, что при КБВмин = 0,5, //лмакс = 0,25.
Размеры антенны с экраном можно определить ио
тем же формулам (10—15), подставив в формулу (10)
значение /Дмакс = 0,25 и дополнительно рассчитав разме-
ры экрана и расстояние между ним и полотном по фор-
мулам:
й = 0,7/; (16)
с1 = 2/; (17)
с2=1,75/. (18)
Согласование антенны с фидером можно улучшить,
если в состав ее полотна ввести поперечные проводники
(см. рис. 36,в) или пластины (см. рис. 36,а).
Соответствующие этим антеннам зависимости КБВ в
фидере от отношения //X приведены на рис. 37 (кривые
виг), откуда видно, что наиболее диапазонной являет-
ся антенна с пластинами (кривая г). При КБВмин = 0,5
коэффициент перекрытия диапазона частот этой антен-
51
ЬО
Таблица 15
Конструктивные размеры многоканальных двойных треугольных антенн (рис. 35, 36)
Номера каналов 1, мм at, мм аг, мм i>l, мм bt, мм А, мм а, мм h, мм Ь'ц мм с2, мм т, мм
1,3-5 1490 2140 2540 2120 2390 135 20 1040 2980 2600 1060
2,5 1240 1780 2120 1760 1980 112 20 870 2480 2170 880
3,6 1030 1490 1770 1470 1660 93 20 720 2060 1800 735
4,6 890 1290 1510 1270 1430 80 20 625 1790 1560 630
5—8 780 ИЗО 1320 1110 1250 70 20 550 1560 1370 555
5,9-11 815 1180 1400 1160 1310 73 20 570 1630 1430 580
6—10 413 605 716 585 659 37 20 290 826 700 292
7—12, 21 396 583 691 563 635 36 20 277 792 690 281
8—12, 22 380 560 665 540 610 35 20 265 760 665 270
9—12, 23 365 540 639 520 586 33 20 251 730 640 260
10—12, 24 350 515 608 495 557 31 20 240 700 610 248
11, 12, 25—27 336 495 585 475 535 30 20 234 672 590 237
12, 25—32 324 480 567 460 518 29 20 227 648 570 230
Рис. 40. Комбинированная ан-
тенна метрового диапазона
волн
ны составляет 1,36, т. е. антенна обеспечивает работу в
диапазонах 6—12 или 21—39 каналов.
В метровом диапазоне волн полотна широкополосных
антенн (см. рис. 36, в, г) могут быть выполнены из от-
дельных проводников, трубок или полосок, подобно ан-
теннам без экрана.
Как видно из рис. 37, (кривые а и в) зависимости ко-
эффициента бегущей волны в фидере от отношения //X
являются двугорбыми. Это означает, что существуют два
участка частот, в пределах которых антенны хорошо со-
53
гласуются с фидером. Это свойство можно использовать
для конструирования антенн, обеспечивающих прием
сигналов по нескольким относительно далеко друг от
друга расположенным каналам. Некоторые варианты та-
ких антенн и их размеры приведены в табл. 15.
Для диапазона ДМВ полотно антенны удобно выпол-
нить из фольгированного диэлектрика. На рис. 38 пока-
зан один из вариантов комнатной антенны, работающей
в диапазоне частот 21—39 каналов. Зависимость коэф-
фициента бегущей волны в 75-омном фидере этой антен-
ны от частот приведена на рис. 39.
2.5. Комбинированные телевизионные антенны
В настоящее время для приема нескольких телеви-
зионных программ в диапазоне метровых волн приме-
няют раздельные антенны. Они обычно размещаются на
одной мачте и подключаются к общему фидеру через
фильтры, выполненные из отрезков коаксиального кабе-
ля или из сосредоточенных индуктивностей и емкостей.
Начало телевизионного вещания в диапазоне ДМВ
привело к появлению еще одной антенны, которая распо-
лагается на той же мачте и соединяется с телевизором
отдельным коаксиальным кабелем.
В общем случае в состав приемного телевизионного
антенно-фидерного устройства кроме нескольких антен
с фильтрами каналов входят симметрирующие и согла-
сующие устройства. Поэтому изготовление и настройка
такого АФУ в радиолюбительских условиях затруднены,
а расход материалов является значительным.
Предлагается относительно простая комбинирован-
ная антенна, которая обеспечивает прием телевизионных
передач по нескольким каналам метрового диапазона
(например, 1, 3, 8 каналы) или метрового и дециметро-
вого диапазонов волн (например, 1, 3, 8, 25 каналы).
Комбинированная антенна метрового диапазона волн
(рис. 40, а) по конструкции близка к рассмотренной ра-
нее двойной треугольной антенне. Отличием является
то, что к боковым сторонам треугольных рамок на опре-
деленном расстоянии от точек питания подключаются
разомкнутые проводники Пь лежащие в плоскости ра-
мок.
На частотах 1—5 каналов предлагаемая комбиниро-
ванная антенна работает так же, как и двойная тре-
54
угольная. Проводники П1 при этом не только не ухуд-
шают согласования антенны с фидером, но даже не-
сколько улучшают его.
В диапазоне частот 6—12 каналов распределение
токов в элементах антенны становится таким, что прием
сигналов на этих частотах в основном осуществляется
только средней частью антенны, т. е. участки двойной
треугольной антенны, лежащие выше верхней пары про-
водников и ниже нижней пары, в приеме электромагнит-
ных колебаний почти не участвуют. Упрощенная элек-
трическая схема антенны на частотах 6—12 каналов
представлена на рис. 40,6.
Общий вид комбинированной антенны, выполненной
из металлических полосок, показан на рис. 41, а зависи-
мость коэффициента бегущей волны в 75-омном фидере
от отношения //Л, где I —длина боковой стороны тре-
угольной рамки, X — длина волны колебаний, — на
рис. 42.
Направленные свойства антенны в низкочастотной
части метрового диапазона волн (48,5—100 МГц) прак-
тически такие же, как и двойной треугольной антенны.
Диаграммы направленности антенны в вертикальной
плоскости в диапазоне частот 6—12 каналов показаны
на рис. 43.
. Предлагаемая комбинированная антенна может быть
изготовлена из отдельных проводников. Один из воз-
55
Рис. 43. Диаграммы направленности в вертикальной пло-
скости комбинированной антенны метрового диапазона волн
можных вариантов расположения полотна такой антен-
ны на деревянной мачте представлен на рис. 44.
Основные конструктивные размеры антенны приведе-
ны в табл. 16.
Таблица 16
Номера каналов 1, см а, см Д, см Дь см 8, см
1-3,6-12 143 225 10 5 2
2—4,6—12 119 186 8 4 2
3—5,6—12 91 140 6 3 2
4—5,6—12 83 128 5,5 3 2
5,6—12 75 118 5 3 2
Длина /п1 проводников ГД выбирается равной
0,25 Лср, а расстояние dni между проводниками — при-
мерно равным 0,5 ЛСр, где Лср — средняя длина волны
одного или нескольких каналов метрового диапазона
(6-12).
Например, если антенна должна работать в диапа-
зоне частот 8-го телевизионного канала (190—198МГц),
то
/ср = = 194 МГц; = Л5Г = 1’55 м:
/п1=0,25-1,55 = 0,385 м = 38,5 см; dni = 77 см.
56
Узел 4
Pwc. 44. Проволочный вариант комбинированной ан-
тенны
57
На рис. 45 показано полотно комбинированной ан-
тенны, работающей не только в метровом, но и дециме-
тровом диапазоне волн. Эта антенна отличается от рас-
смотренной выше антенны метрового диапазона тем,
что ее полотно имеет в своем составе кроме проводни-
ков Hi дополнительные проводники П2, подключенные
к боковым сторонам рамок ближе к точкам питания.
Зависимость коэффициента бегущей волны в фидере
этой антенны от отношения /Д приведена на рис. 46.
Диаграммы направленности антенны в ДМВ диапазоне
практически такие же, как и у комбинированной антен-
ны метрового диапазона волн (см. рис. 43).
Конструктивные размеры антенны, показанной на
рис. 45, также могут быть взяты из табл. 15. Длина /П2
проводников П2 и расстояния dn2 между ними рассчи-
тываются по формулам:
к = 0,25 Х'ср;
dnt — 0.5 Хср,
где Л'ср — средняя длина волны одного или нескольких
каналов дециметрового диапазона.
Полотно рассмотренной комбинированной антенны
для метрового и дециметрового диапазонов волн также
может быть выполнено из отдельных проводников (по-
добно полотну комбинированной антенны метрового
диапазона волн, показанному на рис. 41).
Питание антенны МВ и ДМВ в диапазонах частот
всех каналов осуществляется с помощью одного 75-ом-
ного коаксиального фидера. Так как телевизионные при-
емники, предназначенные для работы в диапазонах
частот 1 —12, 21—39 каналов, имеют отдельные входы
для подключения антенн метрового и дециметрового
диапазонов, то на входе телевизионного приемника не-
обходимо включить высокочастотный коаксиальный
переключатель (рис. 47), обеспечивающий механическое
или электрическое подключение коаксиального фидера
к одному из входов телевизора.
В соответствии с рассмотренным принципом построе-
ния комбинированных антенн радиолюбители могут так-
же модернизировать ранее построенные зигзагообразные
антенны, приспособив их для работы в диапазоне ча-
стот не только 1—5, но и 6—12 каналов. Для этого в
состав полотна зигзагообразной антенны необходимо
ввести поперечные проводники П! (рис. 48). Длина этих
58
Рис. 45. Полотно комбини-
рованной антенны метро-
вого и дециметрового диа-
пазонов волн
Рис. 46. Зависимость КБВ ком-
бинированной антенны метрового
и дециметрового диапазонов волн
от отношения //А
Рис. 47. Схема подключения ком-
бинированной антенны метрового
и дециметрового диапазонов волн
к телевизору
59
Рис. 48. Полотно зигзагообраз-
ной антенны, работающей в
диапазонах волн 1—5 и 6—12
каналов
проводников и расстояния между ними выбираются рав-
ными 0,25 ХСр и 0,5 Лср соответственно.
Диаграммы направленности в вертикальной плоско-
сти зигзагообразной антенны без дополнительных про-
водников П1 и с этими проводниками для диапазона
частот 6—12 каналов приведены на рис. 49. Направлен-
ные свойства антенны с проводниками Пл в низкоча-
стотной части метрового диапазона волн такие же, как
и антенны без проводников.
На рис. 50 показано полотно более эффективной ком-
бинированной антенны, выполненной из металлических
полосок и состоящей из двух треугольных рамок /, зиг-
загообразной структуры 2 и двух отрезков 3 разомкну-
той двухпроводной линии. Коаксиальный фидер 4 вво-
дится в полотно антенны в точке нулевого потенциала
одной из треугольных рамок и подключается к точкам
питания в середине зигзагообразной структуры.
В низкочастотной части метрового диапазона прием
электромагнитных колебаний осуществляется треуголь-
ными рамками. В этом диапазоне частот зигзагообраз-
ная структура является участком фидерной линии и в
приеме сигналов практически не участвует. Разомкнутые
отрезки линий не ухудшают согласования антенны с фи-
дером.
Длина /л разомкнутых отрезков 3 выбирается равной
четверти длины волны диапазона частот одного или не-
скольких из 6—12 каналов. На частотах этих каналов
входное сопротивление разомкнутых линий в точках их
подключения к полотну антенны близко к нулю, поэтому
в низкочастотной части метрового диапазона волн рас-
сматриваемая комбинированная антенна работает как
обычная зигзагообразная.
60
о
Рис. 49. Диаграммы направленности в вертикальной
плоскости зигзагообразной антенны в диапазоне частот
6—12 каналов:
а — без проводников Пь б — с проводниками Щ
61
Риг. 50. Полотно ком-
fmit ированиой антенны
Рис. 51. Зависимость КБВ комбинированной антенны от от-
ношения ///о
Зависимость коэффициента бегущей волны в 75-ом-
ном фидере комбинированной антенны от отношения
f/f0 показана на рис. 51 (кривая /); здесь f0 — частота,
соответствующая Х = 4/. Диаграммы направленности ан-
тенны приведены на рис. 52.
Геометрические размеры антенны могут быть рассчи-
таны по следующим формулам:
/=0,235 %макс (19)
62
Рис. 52. Диаграммы направленности в вертикальной плоскости
комбинированной антенны без экрана
Лмакс — максимальная длина волны самого низкочастот-
ного канала (например, первого);
/, = 0,24Хср; (20)
/л = 0,25А.ср; (21)
(Аср— средняя длина волны одного или нескольких из
б—12 каналов);
Д1 = 0,09/; (22)
Д2 = 0,12Д1; (23)
Дз= 1,25 Ди (24)
Д4 = 0,4Дь (25)
fl= 1,42 / + 2 Дг, (26)
62 = 0,15/. (27)
Величина Si выбирается равной 15—20 мм.
Для улучшения направленных свойств рассматривае-
мой комбинированной антенны ее конструкцию можно
дополнить двумя экранами (рис. 53), расположенными
на различном расстоянии от полотна (малый экран бли-
же к полотну). Большой экран формирует в основном
диаграмму направленности антенны в низкочастотной
части метрового диапазона, а малый — в высокочастот-
ной части. Согласование антенны с фидером улучшается
при подключении к боковым сторонам рамок попереч-
63
Рис. 54. Диаграммы направ-
ленности в вертикальной пло-
скости комбинированной ан-
тенны с двумя экранами
Рис. 53. Общий вид комбинированной антенны с двумя
экранами
вых проводников П, расположенных «внутри» полотна
(см. рис. 51).
Зависимость КБВ в фидере такой антенны от отно-
шения f/fo показана на рис. 51 (кривая 2), а диаграммы
направленности — на рис. 54.
Из рис. 51 видно, что антенна может работать в диа-
пазоне волн трех смежных из первых пяти каналов
(1—3, 2—4, 3—5) и в диапазоне 6—12 каналов.
Для определения конструктивных размеров антенны
с двумя экранами кроме формул (20—27) необходимо
воспользоваться следующими расчетными соотношения-
ми:
/=0,21Лмакс; (28)
(29)
h2 = hi—Q,25 лср; (30)
64
b^3l; (31)
b2 = 2l‘ (32)
Cr = 0,7/; (33)
c2 —0,57/. (34)
Возможна также более простая конструкция антен-
ны с одним экраном без проводников П. Согласование
такой антенны с фидером в низкочастотной части мет-
рового диапазона несколько ухудшается (см. кривую 3
на рис. 51), однако антенна обеспечивает прием телеви-
зионных программ по любому из первых пяти каналов
и по 6—12 каналам.
Геометрические размеры полотна этой антенны мож-
но также рассчитать по формулам (19—27), а размеры
экрана — по формулам (31—32).
Расстояние между экраном и полотном необходимо
выбрать равным 0,085 Лмакс.
2.6. Логопериодические антенны
Радиолюбительские конструкции логопериодических
антенн (ЛПА) описаны в журналах «Радио» (№ 3 и 8
за 1960 г., № 2 — 1961 г., № 5— 1963 г., № 4 — 1972г.),
а также в [6, 8, 17].
ЛПА сравнительно просты по конструкции, широко-
диапазонны (перекрытие по частоте до 10:1 и более),
хорошо согласуются с 75-омным коаксиальным фидером,
имеют коэффициент направленного действия 4—7 дБ.
Существует много разновидностей ЛПА, однако лю-
бая из них может быть представлена в виде системы
вибраторов. Схема плоской вибраторной ЛПА представ-
лена на рис. 55. Антенна состоит из двухпроводной рас-
пределительной линии длиной L, в которую включены
вибраторы различной длины. Длина плеча наибольшего
вибратора , длина плеча наименьшего виб-
ратора (с номером А/)
lN < 2^.
4
Нижние и верхние плечи соседних вибраторов при-
соединяются к различным проводникам двухпроводной
линии, что обеспечивает однонаправленное излучение с
65
максимумом в направлении коротких вибраторов. Фидер
подключается к клеммам аб антенны.
Один из конструктивных вариантов подобной антен-
ны показан на рис. 56. Проводники (трубки) распреде-
лительной двухпроводной линии располагаются в вер-
тикальной плоскости, а вибраторы — в горизонтальной,
причем так, чтобы каждый соседний вибратор был на-
Рис. 65. Полотно плоской вибраторной логопериодической
антенны
Рис. 56. Конструктивный вариант вибраторной ЛПА
правлен в противоположную сторону. Коаксиальный фи-
дер проложен внутри нижней трубки и на входных клем-
мах аб распаян экранной оболочкой на нижнюю, а
центральной жилой — на верхнюю трубку. Для прида-
ния жесткости в точках аб и в середине антенны целесо-
образно поставить крепежные изоляторы. Концы вг тру-
бок можно замкнуть накоротко металлической пере-
мычкой.
Варианты крепления вибраторов на трубках распре-
делительной линии (штангах) показаны на рис. 57. Если
вибраторы закреплены внутри штанги (рис. 57,6), то в
этом случае коаксиальный фидер можно располагать
вдоль нижней штанги с ее наружной стороны.
Размеры антенны и ее электрические характеристики
определяются тремя основными параметрами: периодом
структуры т, углом полотна а и длиной L.
Параметр т определяет частотную периодичность ха-
рактеристик ЛПА. Каждый вибратор имеет свою резо-
нансную частоту. На самой низкой частоте рабочего
диапазона = резонирует вибратор 1 с длиной пле-
ча /1, на следующей, более высокой, частоте f2 резони-
рует вибратор 2 с длиной плеча /2 = т/1 и т. д., причем
(т<1). Резонансные частоты любых двух эле-
ментов (вибраторов) ЛПА связаны соотношением
f„ = xfn+1(n= 1,2...А).
При изображении на логарифмической шкале резо-
нансные частоты повторяются через одинаковые интер-
валы, равные постоянной величине 1п~. так как
In,— ^fn — — — const.
I и T
Параметры ЛПА выбираются так, чтобы внутри од-
ного (любого) интервала частот fn+\—fn характери-
стики антенны менялись незначительно. Это малое изме-
нение свойств будет иметь место во всем рабочем диапа-
зоне частот, поэтому антенны, построенные по указан-
ному принципу, и носят название логарифмически-пе-
риодических, или логопериодических антенн.
Длина антенны равна Ь = (4— /Ar)ctg-^-, т. е. зави-
сит от угла полотна и принимаемого диапазона частот,
который определяется размерами граничных элементов
/1 и In. Длина плеча наименьшего вибратора In, а сле-
67
PUC' 57. Крепление вибраторов к трубкам распредели-
тельной линии ЛПА.
Рис. 58. Зависимость
числа элементов ЛПА
от параметра т
довательно, и длина L выбирается с таким расчетом,
чтобы между клеммами аб антенны и вибратором с дли-
ной плеча, близкой к размещалось еще 2—3
вибратора.
Расстояние dn (см. рис. 55) между двумя вибратора-
ми с номерами п и «4-1 равно
Число элементов N и размеры плоской вибраторной
ЛПА на 1—3 и 1—8 телевизионные каналы можно вы-
G8
брать с помощью графиков, представленных на рис. 58
и 59. На другие диапазоны все размеры антенны могут
быть определены по приведенным выше формулам.
В табл. 17 указаны размеры антенны с параметрами
т=0,84 и а = 60°, предназначенной для работы на всех
12 каналах. Длина антенны в этом случае составляет
£ = 2285 мм, число вибраторов М=13.
Таблица 17
Номера вибраторов Длина плеча вибратора, мм Длина d, 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 73
12 222 61
13 187
Геометрические размеры более узкополосных ЛПА
могут быть также выбраны с помощью табл. 17. В соот-
ветствии с приведенными в этой таблице данными для
антенны 1—3 телевизионных каналов необходимо взять
7V = 6, L— 1515 мм; для 1—5 ТВК выбираем антенну,
имеющую Af = 8, £=1837 мм; антенну 6—12 ТВК необ-
ходимо выполнить из вибраторов с номерами 8—13, при
этом ее длина составит 448 мм.
Логопериодическую антенну, работающую в низко-
частотной части метрового диапазона волн, рекоменду-
ется выполнить из дюралевых трубок (штангу — диаме-
тром 20—25 мм, а вибраторы — 20—10 мм). Антенну
6—12 каналов можно изготовить из трубок меньшего
диаметра.
Возможен также вариант выполнения антенны из от-
резков коаксиального кабеля, укрепленных на деревян-
ных брусках. В качестве вибраторов антенны в этом
случае используются экранные оболочки отрезков ка-
беля.
69
Рис. 60. Диаграммы на-
правленности ЛПА
Типичные диаграммы направленности ЛПА приведе-
ны на рис. 60.
Более сложные конструкции пространственных ЛПА
и их характеристики описаны в журнале «Радио» (№8,
1960 г.), а также в [8, 17].
2.7. Помехи, проникающие через антенно-фидерное
устройство
Телевизионный прием вследствие воздействия радио-
помех часто сопровождается искажениями изображения
и звука. Помехи не только снижают качество воспроиз-
ведения телевизионных передач, но в ряде случаев де-
лают прием практически невозможным.
Если помехи возникают вне телевизора, то их обычно
называют внешними. Эти помехи в телевизионный при-
емник могут проникать по трем путям: через антенно-
фидерное устройство, через питающую электрическую
сеть, путем непосредственного воздействия на элементы
и узлы телевизора.
Рассмотрим некоторые виды внешних помех, прони-
кающих на вход телевизора через антенно-фидерное
устройство.
Помехи от радиостанций различного назначения (ве-
щательных, связных, радиолюбительских) диапазонов
КВ и УКВ создают на экране кинескопа движущуюся
сетку, иногда переходящую в широкие вертикальные
или мелькающие горизонтальные полосы. При доста-
точно интенсивных помехах возможно частичное нару-
шение строчной синхронизации. Помехи от радиостанций
покрывают все поле изображения. В некоторых случаях
в громкоговорителе прослушивается искаженная пере-
дача мешающей радиостанции. Частотный диапазон этих
помех определяется рабочей частотой радиостанции.
Наиболее опасны те станции, частоты которых лежат
7»
ниже частоты принимаемого телевизионного канала и,
в первую очередь, коротковолновые радиостанции. Даль-
ность действия этого вида помех зависит ог мощности
передатчика мешающей радиостанции, типа применен-
ных фильтров гармоник и других факторов.
Помехи от электромедицинской аппаратуры (рентге-
новских установок, установок КВ-диатсрмии, УВЧ и т.п.)
создают на экране кинескопа темные и светлые горизон-
тальные полосы с мелким или крупным муаром, через
которые просматривается изображение. Очень часто на
экране кинескопа появляются чередующиеся светлые и
темные волнистые линии (вертикальные или наклон-
ные), расположенные на одной-двух широких горизон-
тальных полосах. Часть поля изображения в промежут-
ках между горизонтальными полосами, как правило,
свободна от помех. В громкоговорителе прослушивается
характерное гудение. При нахождении источника помех
вблизи места приема изображение может полностью ис-
чезнуть. Частотный диапазон этого вида помех зависит
от типа работающей электромедицинской аппаратуры:
дальность действия обычно менее 1 км. Наибольшую
опасность могут представлять лечебные УВЧ установки,
рабочие частоты которых находятся в непосредственной
близости к границе радиоспектра одного из телевизион-
ных каналов.
Помехи от транспортных средств (трамваи, троллей-
бусы, автомобили, мотоциклы, мопеды и т. д.) создают
на изображении перемещающиеся в горизонтальном на-
правлении светлые и черные точки и черточки, часто
сопровождающиеся треском или шорохом в громкогово-
рителе. При просмотре телевизионных передач в непо-
средственной близости к источнику помех происходит
частичное нарушение синхронизации по строкам. При
сильных помехах нарушается и кадровая синхрониза-
ция. Причиной появления этого вида помех является
резкое изменение силы тока в электрических цепях,
вследствие чего возникают электромагнитные колебания
в широком спектре радиочастот. Чем резче изменение
тока, тем шире частотный спектр помех.
Резкие скачки силы тока возникают, например, при
работе коллекторного электродвигателя в момент пере-
хода щетки с одной пластины коллектора на другую, в
системах зажигания — при периодическом пробое искро-
вого промежутка, в трамваях, троллейбусах или элек-
71
тровозах —в момент отрыва пантографа от контактной
сети и т. д.
Помехи от промышленных и бытовых электроуста*
новок (светорекламы, электросварка, электрозвонки
и др.), в которых происходит периодическое замыкание
и размыкание электрических цепей, создают на экране
кинескопа яркие вспышки или серию ярких горизон-
тальных «рваных» полос, бегущих по изображению
вверх или вниз. Помехи могут сопровождаться треском
в громкоговорителе. Указанный вид помех может иметь
широкий частотный спектр. Интенсивность таких помех
уменьшается с повышением частоты, поэтому их дей-
ствие наиболее сильно проявляется на первом телевизи-
онном канале, а с увеличением номера канала помехи
ослабевают.
Весьма специфичным и опасным видом помех явля-
ются отраженные сигналы. Ранее указывалось, что уль-
тракороткие волны совершенно беспрепятственно могут
распространяться лишь в свободном пространстве, в дру-
гих условиях они в значительной мере отражаются все-
ми телами, размеры которых превышают длину распро-
страняющейся волны. Примером отражающих поверх-
ностей являются поверхность Земли, высотные промыш-
ленные и жилые сооружения и др.
Всякая отраженная волна проходит больший путь и
поэтому приходит к месту приема позже, чем прямая
волна. За это время электронный луч, вычерчивающий
изображение на экране телевизора, передвинется на
некоторое расстояние. Следовательно, при поступлении
в антенну прямой и отраженной волн на экране наблю-
даются два, сдвинутых друг относительно друга, изобра-
жения. Изображение, полученное за счет отраженной
волны, обычно называют повторным.
Поскольку развертка электронного луча в кинескопе
осуществляется слева направо, все повторные изобра-
жения, запаздывающие по времени, окажутся правее
основного (рис. 61). Заметим, что с увеличением числа
отраженных волн, принимаемых антенной, число повтор-
ных изображений также возрастает.
Иногда (при малых расстояниях до телецентра) по-
вторные изображения могут возникать на экране кине-
скопа и слева от основного. Это может произойти в
случае, если прием ведется на низкорасположенную ан-
тенну, «затененную» от телецентра высотным жилым или
промышленным строением (рис. 62). При этом отражен-
72
Рис. 61. Основное и по-
вторное изображение за
счет отражения радио-
волн
пая волна, проходя несколько больший путь, может тем
не менее создать в антенне сигнал, превышающий по
уровню сигнал, создаваемый прямой волной. Следова-
тельно, изображение, полученное за счет отраженной
волны, окажется более контрастным и будет восприни-
маться как основное, в то время как более слабое изо-
бражение от прямой волны, расположенное левее, будет
расцениваться как повторное.
Повторные изображения могут быть вызваны не
только отражением радиоволн от местных предметов, но
и неточностью согласования различных элементов ан-
тенно-фидерной системы. Как упоминалось ранее, энер-
гия, передаваемая от антенны к телевизору, будет пол-
ностью поглощаться на его входе лишь в случае, если
волновое сопротивление фидера равно входному сопро-
тивлению телевизионного приемника. В противном слу-
чае часть энергии будет отражаться от приемника
обратно к антенне. Если входное сопротивление антен-
-Рис. 62. К пояснению возникновения повторного изображения
слева от основного
73
пы не равно волновому сопротивлению фидера, то также
происходит повторное отражение энергии, но от антен-
ны к телевизору. При этом на входе телевизора может
появиться ряд последовательных, сдвинутых по времени
сигналов, которые при большой длине фидера приводят
к появлению на экране кинескопа повторных изобра-
жений, а при коротком фидере—к уменьшению четкости
изображения. Если фидер согласован хотя бы с одной
стороны (со входом телевизора или антенной), т.о по-
вторные изображения отсутствуют. Следует иметь в ви-
ду, что если расстояние между повторными изображе-
ниями превышает 1—1,5 мм, то причиной их появления
является отражение электромагнитных волн от местных
предметов.
Проникновение помех через антенно-фидерное
устройство возможно также за счет паразитного излуче-
ния гетеродинов соседних телевизоров или радиовеща-
тельных приемников, работающих в КВ диапазоне, ко-
торые через антенну излучают в окружающее простран-
ство паразитные электромагнитные колебания. Излуче-
ние это связано с большим уровнем напряжения гетеро-
дина на антенном входе при плохой экранировке
некоторых элементов схемы, неправильно выбранных
режимах или недостаточной фильтрации генерируемых
частот. Если частоты гетеродинов (или их гармоники)
лежат в пределах спектра телевизионных сигналов, то
они принимаются близко расположенными антеннами
соседних телевизоров. На изображении такие помехи со-
здают вертикальные, горизонтальные или наклонные по-
лосы значительной интенсивности.
К современным телевизорам и радиоприемникам
предъявляются очень жесткие требования в отношении
допустимого уровня напряжения гетеродина на антен-
ном входе. Если эти требования выполняются, то меша-
ющее действие возможных паразитных излучений не
отражается на качестве телевизионного приема. Однако
в настоящее время еще находятся в эксплуатации теле-
визоры старого парка, для которых уровень напряжения
гетеродина на антенном входе не нормировался.
Какие же существуют методы борьбы с помехами,
проникающими через антенно-фидерное устройство? Луч-
шим методом устранения влияния помех является по-
давление их в месте возникновения. С этой целью про-
изводится экранирование источников помех, установка
специальных защитных фильтров, искрогасительных
74
приспособлений и т. п. Однако в большинстве случаев
борьбу с помехами приходится все же вести в месте при-
ема сигнала. При этом наилучшие результаты дают пра-
вильный выбор типа антенны, места ее установки и пра-
вильная ее ориентация в пространстве.
2.8. Выбор места установки и ориентация приемных
телевизионных антенн
Приемная телевизионная антенна должна устанавли-
ваться так, чтобы опа обеспечивала прием полезных сиг-
налов, приходящих от телецентра, и максимально ослаб-
ляла действие внешних помех.
Выбор места установки и ориентации приемной те-
левизионной антенны определяются многими факторами.
Среди них первостепенное значение имеют характер
окружающей местности, вид и уровень внешних помех,
преобладающих в районе приема, удаление от теле-
L. центра.
j Например, при расположении телевизора в нижних
| этажах зданий вблизи улиц с оживленным движением
; транспорта телевизионный прием целесообразно вести
на наружную антенну. При этом для уменьшения уровня
помех на входе телевизора следует применять антенны
с узкой диаграммой направленности в вертикальной
плоскости и размещать их по возможности дальше от
наружной стены здания. Если же вблизи от места прие-
ма находится источник интенсивных внешних помех
(например, мощная радиостанция), а движение улично-
го транспорта невелико, то комнатная антенна может
обеспечить более качественный прием.
Наружные антенны во всех случаях необходимо раз-
i мещать подальше от воздушных проводных линий. Та-
кие линии обычно не создают помех, по могут служить
каналом, по которому возможно распространение пара-
зитных сигналов от других источников. Кроме того, про-'
водные линии могут находиться под высоким напряже-
нием и при случайном падении антенны на провода этих
линий телевизор окажется под опасным напряжением.
Поэтому расстояние от телевизионной антенны до любой
проводной линии должно быть не менее удвоенной вы-
соты антенной мачты.
; Производя установку наружной антенны, не следует
забывать о возможности появления помех за счет сигна-
лов, отраженных от местных высотных сооружений, Как
75
упоминалось выше, такие сигналы создают на экране
телевизора повторные изображения. Борьбу с такого ви-
да помехами невозможно вести с помощью оперативных
органов управления телевизионным приемником. Един-
ственным способом устранения повторных изобра-
жений является использование направленных свойств
приемной антенны, так как отраженные волны имеют
чаще всего различные направления прихода к месту
приема.
Для выбора наиболее подходящего места установки
антенны с целью максимального ослабления отражен-
ных сигналов необходимо прежде всего знать направле-
ние на отражающий объект. Это направление находится
путем вращения направленной антенны в горизонталь-
ной плоскости. Вращая антенну, можно обнаружить не
один, а несколько отражающих объектов, причем интен-
сивность отраженных сигналов может быть различной.
Уровень отраженных сигналов будет зависеть от разме-
ров и свойств отражающих объектов, а также от их рас-
положения относительно направления на телецентр.
Борьбу с интенсивными помехами, направление при-
хода которых отличается от направления прихода полез-
ного сигнала, производят путем соответствующей ориен-
тации приемной антенны. В таких случаях антенну не-
обходимо ориентировать на телецентр или ретранслятор
не максимумом диаграммы направленности, а, напри-
мер, так, как показано на рис. 63. При этом, хотя абсо-
лютная величина полезного сигнала и уменьшится, отно-
шение сигнал/помеха на входе телевизора увеличивает-
ся, что значительно повышает качество телевизионного
приема.
Таким образом, для борьбы с помехами, проникаю-
щими через антенно-фидерное устройство, а также для
обеспечения качественного приема телевизионных пере-
дач на значительных расстояниях от телецентра прихо-
дится применять сложные направленные антенны. Чем
выше пространственная избирательность таких антенн,
тем более высокие требования предъявляются к точно-
сти их ориентации. В процессе ориентации приемной ан-
тенны приходится много раз менять ее положение и без
применения хотя бы простых индикаторных приборов
точная установка антенны в требуемом направлении
затруднена.
Ниже приводится описание двух простейших радио-
любительских приборов, применение которых значитель-
76
Передающая
телевизионная
антенна
Приемные телевизионные
антенны
Рис. 63. Ориентация антенны при различных направлениях
прихода сигнала и помехи
но повышает точность ориентации приемных телевизион-
ных антенн. С помощью описываемых приборов можно
также производить подстройку антенн.
На рис. 64 изображена принципиальная схема при-
бора и способ его подключения к активному вибратору.
Собственно прибор включает в себя фильтр (R2, R3,
Селектор R2
выполнен на М
С2 сз
[мкф] [м/ар]
лампе 56 62 91 0,1 0,1
транзисторе 27 36 07 0,05 0,05
Рис, 64. Принципиальная схема простейшего прибора для ориен-
тации и подстройки приемных телевизионных антенн
77
R4, С2, СЗ) и индикатор, в качестве которого можно
использовать обычный комбинированный измерительный
прибор типа Ц-435, Ц-4312, Ц-4313 и др. Точная ориен-
тация антенны производится по максимальному откло-
нению стрелки индикатора. Для этого один из выводов
индикатора через резистор R1 подключают к вибратору
(как показано на рис. 64), а другой — непосредственно
к оплетке антенного фидера. Вывод 1 фильтра подклю-
чают к центральной жиле антенного фидера, а вывод 2—
к управляющей сетке лампы или базе транзистора ам-
плитудного, селектора телевизионного приемника. В раз-
рыв между центральной жилой фидера и антенным гнез-
дом включают разделительный конденсатор С1, через
который высокочастотный сигнал из антенны поступает
на вход телевизора.
При приеме телевизионного сигнала на сетке лампы
(базе транзистора) амплитудного селектора образуется
постоянное напряжение, величина которого оказывается4
пропорциональной уровню принимаемого сигнала.
Вращая телевизионную антенну в горизонтальной
плоскости, добиваются максимального отклонения стрел-
ки индикатора, что должно соответствовать максималь-
ной контрастности изображения.
При отклонении стрелки индикатора в противопо-
ложную сторону необходимо поменять местами выводы
а и б. Если стрелка индикатора будет выходить за пре-
делы шкалы, то следует с помощью соответствующего
переключателя изменить пределы измерения, после чего
добиться максимальных показаний. Достоинством опи-
санного прибора является его простота. Кроме того,
гальваническая связь между фильтром и индикатором
Рис, 65. Принципиальная схема прибора для ориентации и
подстройки приемных телевизионных антенн
78
осуществляется через антенный фильтр, что исключает
необходимость применения для этой цели дополнитель-
ной соединительной линии. Однако подключение инди-
катора непосредственно к вибратору в некоторых слу-
чаях может быть затруднительным, а иногда и вообще
невозможным, что является недостатком этой схемы.
На рис. 65 изображена принципиальная схема друго-
го прибора. Он состоит из детекторной головки, соеди-
нительной линии и индикатора. Детекторная головка
(Cl, R1, Д1, С2) смонтирована на отдельной плате и
размещается непосредственно у телевизора. Вывод 1 со-
единяется с катодом кинескопа, вывод 2 — с корпусом
телевизора. Выпрямленное напряжение с выводов 3—4
через соединительную линию подается к индикатору, ко-
торый располагается около телевизионной антенны. Ин-
дикатор включает в себя усилитель постоянного тока,
выполненный на транзисторе Т1 типа МП42, МП41 и др.,
и стрелочный прибор (микроамперметр на 506—
1000 мкА). Переменный резистор R2 служит для плав-
ной регулировки чувствительности индикатора, a R3—
для установки стрелки микроамперметра на нуль перед
началом работы. Ограничивающий резистор R5 пред-
охраняет стрелочный прибор от перегрузки. В качестве
соединительной линии можно использовать любой изо-
лированный двухжильный провод. Для предотвращения
возможных паразитных наводок желательно, чтобы про-
вода линии были экранированными. Питание прибора
осуществляется от одного гальванического элемента на-
пряжением 1,5 В (например, типа 343, 373 «Марс» и др.).
Ориентацию антенны путем ее вращения в горизон-
тальной плоскости целесообразно производить при пере-
даче тест-таблицы по максимальному отклонению стрел-
ки микроамперметра и наибольшей контрастности изо-
бражения.
Для подстройки, например, телевизионной антенны
типа волновой канал, нужно изменять в небольших пре-
делах расстояния между директорами, а также расстоя-
ние между рефлектором и вибратором. Кроме того, мож-
но укорачивать или удлинять пассивные вибраторы и
рефлектор. При этом следует добиваться максимального
отклонения стрелки прибора и лучшего качества изо-
бражения.
Литература
1. Авербух С. X. и др. Индустриальные помехи телевидению
и методы их подавления. М., «Связь», 1960.
2. Бекетов В. И, Антенны сверхвысоких частот. М., Воениздат,
1957.
3. Дедюкин Г., Модестов Л. Охота за дальними телецентрами.
М., «Знание», 1964.
4. Загик С. Е., Капчинский Л. М. Приемные телевизионные ан-
тенны. М., Госэнергоиздат, 1962.
5. Костыков Ю. В., Крыжановский В. Д. Телевидение. М.,
«Связь», 1972
6. Кузинец Л. М. и др. Телевизионные приемники и антенны.
Справочник. М., «Связь», 1974.
7. Ломозова И. 3., Сорокина Г. М. Прием телевидения в де-
циметровом диапазоне волн. М., «Связь», 1971.
8. Метузалем Е. В., Рыманов Е. А. Приемные телевизионные
антенны. М., «Энергия», 1968.
9. Островский В. И., Ренард В. Б. Общесоюзный телевизион-
ный центр. М., «Знание», 1968.
10. Пономарев Л. Р. Излучение и распространение радиоволн.
М., «Знание», 1970.
11. Пясецкий В. В. Антенны для индивидуального приема теле-
видения. Минск, «Беларусь», 1971.
12. Ротхаммель К. Антенны. М., «Энергия», 1969.
13. Самойлов Г. П. Приемные телевизионные антенны. М.,
«Связь», 1963.
14. Сотников С. К. Дальний прием телевидения. М., «Энергия»,
1964.
15. Токарев П. Д. Эксплуатация и ремонт телевизоров. Л.,
Лениздат, 1959.
16. Фабранц А. Антенные устройства для приема телевидения
и радиовещания. М., «Связь», 1964.
17. Харченко К. П. УКВ антенны. М., ДОСААФ, 1969.
СОД ЕРЖА Н И Е
Глава I. Телевидение и УКВ......................... 3
Глава II. Антенны..................................20
Литература
80