Двенадцатиканальная антенна на обруче
Двенадцатиканальная антенна на обруче (рис. 4.9) предназначена для приема телесигналов в диапазоне частот от 48,5 до 230 МГц. Такую антенну можно часто увидеть в загородной местности. Радиолюбители еще называют эту антенну «паутинкой» за внешнюю схожесть Создателем антенны является К. П. Харченко.
Хорошее качество изображения и звука при применении данной антенны на садовых участках может быть достигнуто при условии, что антенна выполнена на прием всех программ на первых 12 каналах в полном соответствии с чертежами, без отклонений от основных размеров Антенна может быть использована в районах, отстоящих
от мощного ТЦ на расстоянии более 50 км в зоне прямой видимости, а также в зоне полутени. Антенна без рефлектора принимает сигналы с обеих противоположных сторон, так как ее диаграмма направленности имеет вид правильной восьмерки с глубокими провалами с боковых направлений.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления:
на 1-м канале. .................... 1,1
на 5-м ........................... 1.5
на 12-м .......................... 2.2
КБВ ............................... 0,7—0,9
КНД:
на 1—5-м каналах .................. 1,6
на 6—0-м ......................... 3,2
на 10—12-м. ....................... 3,6—4,5
входное сопротивление антенны ........ 73 Ом
волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом
рабочая частота ...................... 48,5—230 МГц
количество принимаемых программ
без перестройки .................... 12
помехозащищенность ..................— (10,5...15) дБ
диаграмма направленности
в горизонтальной плоскости .......... восьмерка
Конструктивной основой многоканальной широкополосной антенны является правильный круг, изготовленный из тонкостенной трубки диаметром 10—16 мм Лучше применить медную или латунную трубку (в крайнем случае можно использовать стальную или дюралюминиевую). Это требование объясняется тем, что к этому обручу впоследствии должны быть припаяны радиальные проводники, чтобы создать соединение без переходного сопротивления. Пайка к стальной или дюралюминиевой трубке в условиях домашней мастерской затруднена (в этом случае добиться прочного соединения можно только сваркой в среде нейтрального газа, например аргона).
Вместо тонкостенной трубки можно применить металлическую полосу, сварить ее встык и укрепить ребром жесткости.
Для изготовления антенны необходимо разместить обруч и просверлить отверстия для укрепления в. них радиальных проводников. Кольцо делится на две равные части и размечается, образуя горизонтальную диагональ. От размеченных точек Г и Д откладываются в обе стороны углы деления круга на сектора так, чтобы получилось восемь секторов с центральным углом 35° каждый Расстояние между точками Е и Ж регламентируется вы бранным каналом. Для 1-го канала расстояние между точками Е и Ж приблизительно равно 800 мм. С увеличением номера канала это расстояние уменьшается. Для 1-го канала телевидения внешний диаметр кольца равен 2992 мм. Конструктивные размеры антенны приведены и табл. 4.11.
После разметки с внутренней стороны кольца просверливаются десять отверстий диаметром 3—3,2 мм. При этом в каждой половине кольца эти отверстия располагаются на равном расстоянии друг от друга. В отверстия вставляются концы радиальных проводов, которые закручиваются и потом опаиваются. Основным элементом антенны является узел питания, который располагается точно в центре антенны. Узел питания состоит из диэлектрического основания, выполненного в виде круга диаметром D, двух накладок 8, изготовленных в виде секторов, такого же диаметра, как и основание, и двух накладок для увеличения жесткости конструкции. Основание изготавливается из диэлектрического материала, например оргстекла. Контактные накладки 8 делаются из латуни толщиной 2 мм. В каждую пластину вклепывается по пять штифтов из медного провода диаметром d. Пластины прикрепляются к основанию с помощью трех винтов с гайками М5. Радиальные проводники 6 прикрепляются к штырям и припаиваются. Перед пайкой этих проводников узел питания прикрепляется к деревянному бруску 10 высотой 100 мм с помощью двух винтов 9. Перед монтажом кольцо закрепляется на мачте в точках Б и В без изоляционных прокладок, так как в этих точках антенна имеет нулевой потенциал. Радиальные проводники б, кольцо 1 и пластины 8 узла питания образуют правый и левый сектора антенны, симметричные относительно мачты.
В этих секторах к радиальным проводникам на равном расстоянии друг от друга припаиваются по пять рядов поперечных проводников. Изготавливаются все проводники из медного провода диаметром d или из антенного канатика. Фидер изготавливается из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. От телевизора кабель снижения прокладывается по мачте, к которой он или привязывается, или закрепляется хомутиками. В точке В кабель привязывается к мачте и к кольцу, затем прокладывается по кольцу левого сектора антенны до точки Г, где его закрепляют и поворачивают к центру антенны. Для того чтобы кабель не провисал и не болтался при порывах ветра, его прикрепляют липкой лентой через каждые 150 мм. Центральная жила коаксиального кабеля прикрепляется с помощью пайки или под винт к правой пластине питания 8, а оплетка кабеля точно так же прикрепляется к левой пластине питания. Узел питания после монтажа необходимо закрыть пластмассовой крышкой. Коаксиальный кабель припаивается непосредственно к антенне без УСС, так как основные электрические параметры антенны согласованы с входными параметрами телевизора. Если мачта антенны изготовлена из деревянного бруска, то необходимо проложить провод заземления, замкнув его в точках Б и В. Следует отметить, что, несмотря на широкое распространение данной антенны на садовых участках, ее применение ограничено дальностью расстояния от ТЦ и возможностью принимать помехи и отраженные сигналы малых уровней.
Общие сведения
Для приема телесигналов в местах, находящихся от ТЦ на больших расстояниях, используются как самые простые антенны, так и сложные специальные антенны с большим числом элементов. Однако усложнять антенну, увеличивая количество ее элементов, следует лишь в случаях высокого уровня помех при приеме или когда необходим остронаправленный прием. Известно, что при увеличении числа элементов возрастает коэффициент усиления мощности, сужается лепесток диаграммы направленности и антенна становится остронаправленной. Тогда для того, чтобы вести прием сигналов с различных направлении, необходимо сделать антенну вращающейся. Это, конечно, усложняет ее конструкцию, но при этом значительно повышается пространственная избирательность антенны, позволяющая осуществлять прием передач одного ТЦ без помех со стороны другого.
Если уровень помех в месте приема невысок, то следует применять простую широконаправленную антенну. Ее надо ориентировать в пространстве так, чтобы в угол раствора главного лепестка диаграммы направленности антенны вошел ТЦ, удаленный от места приема более чем на 50 км.
Прием телепередач на садовых участках, расположенных от ТЦ на больших расстояниях и где нет ретрансляторов, сопровождается рядом специфических помех, связанных с особенностями распространения метровых и дециметровых волн, и в большинстве случаев требует значительного усиления сигнала с помощью специальных устройств. В таких антеннах применяются известные конструктивные решения, позволяющие значительно улучшить их электрические параметры. Если при дальнем
приеме сигнала использовать антенну с большим коэффициентом усиления и острой направленностью, то удастся осуществлять прием не только в те моменты, когда сигнал очень сильный, но и тогда, когда сигнал слабый и на простые антенны приема получить не удается.
Хорошие результаты при дальнем приеме дает применение многоэлементных антенн типа «волновой канал», веерных и рамочных антенн, которые имеют достаточно простую конструкцию, но металлоемки и иногда требуют налаживания.
Для уверенного приема телепередач можно использовать следующие типы антенн:
в городах и больших населенных пунктах вблизи ТЦ — встроенные, комнатные и наружные антенны, радиус действия которых ограничен 20—25 км.
При этом следует отметить, что зона действия антенны зависит в большой степени от мощности передающей станции. В городских условиях проблема качественного приема телепередач в основном решается с помощью наружных антенн коллективного пользования и реже с помощью комнатных антенн и антенн индивидуального пользования; в загородной местности, расположенной от ТЦ на расстоянии 25—50 км,— антенны типа «полуволновой вибратор», типа «петлевой вибратор», вибратор с одним рефлектором, антенны из длинных проводов, промышленные антенны типа ТАИ-12, АТУ и коллективного пользования; в садоводствах, находящихся на расстоянии свыше 50 км от ТЦ, где напряженность электромагнитного поля значительно ослаблена,— антенны типа «волновой канал», специальные антенны, антенны из длинных проводов, рамочные, зигзагообразные и некоторые другие; при расстояниях до 100 км и больше от ТЦ — многоэлементные антенны типа «волновой канал» с простыми и петлевыми вибраторами, веерообразные антенны, рамочные, ромбические и с отражателями. В пределах прямой видимости не возникает проблем с применением ТА, кроме указанных ранее при рассмотрении конкретных типов. В таких районах напряженность поля достаточно велика и стабильна для надежного приема телесигналов. Однако напряженность поля падает с увеличением расстояния, и в зоне прямой видимости на расстояниях в несколько десятков километров от ТЦ приходится применять направленные антенны. В табл. 4.1 приведены значения напряженности электромагнитного ТВ-сигнала на расстоянии до 100 км от мощного ТЦ на высоте обычного садового дома. На дальних расстояниях, например в зоне полутени, напряженность поля резко убывает, и тогда приходится использовать ТА с большим коэффициентом усиления и острой .направленностью. .Зная напряженность поля в точке приема сигнала, электрические параметры антенны, тип и длину кабеля снижения, можно определить напряжение на входе телевизора
Для приема телесигналов на больших расстояниях разработаны разные конструкции горизонтальных антенн, технология изготовления которых проще, чем вертикальных.
Эти антенны обладают направленностью действия в горизонтальной плоскости, ослабляющей отраженные сигналы и действие помех. В классификационной группе этих антенн находятся антенны типа «волновой канал» различных конструктивных исполнений и типоразмеров. Для дальнего приема используются многоэлементные антенны, антенны со сдвоенными рефлекторами, двумя вибраторами, большим количеством директоров. Многолетняя практика эксплуатации подобных антенн показывает, что на границе зоны уверенного приема и полутени антенны сложной конструкции оправдывают себя не всегда. В некоторых случаях увеличиваются шумы на экране телевизора, уменьшается четкость изображения, снижается входное сопротивление. Поэтому антенны с одним рефлектором являются предпочтительными. Антенна типа «волновой канал» относится к антеннам направленного действия с шириной пропускания рабочей полосы частот 8—10 %, но ширину полосы пропускания можно увеличить до 40 % за счет уменьшения коэффициента усиления. На практике это достигается изменением конструктивных размеров элементов антенны и расстояний между ними. Многоэлементная антенна типа «волновой канал», настроенная на максимально возможный коэффициент усиления, имеет узкую полосу пропускания. В табл. 4.2 даны значения коэффициентов усиления антенн типа «волновой канал» в зависимости от количества элементов в антенне. Нижний предел коэффициента усиления соответствует максимальной полосе пропускания частот. Верхнее значение соответствует более узкой полосе.
Антенны типа «волновой канал» могут быть изготовлены для приема как одной программы на одном канале, так и в многоканальном варианте в следующих сочетаниях каналов: 1-й и 3-й, 1-й и 4-й, 2-й и 4-й, 2-й и 5-й, 1-й и 5-й, 3-й и 5-й.
Широкополосные антенны
4.3. Широкополосные антенны
В загородной местности очень распространены широкополосные антенны веерного типа разнообразных конструктивных исполнении. Большинство таких антенн изготавливаются кустарным способом без соблюдения конструктивных требований, и поэтому они не обеспечивают контрастного изображения на телеэкранах. Как все прочие антенны, рассмотренные выше, веерные антенны требуют точности изготовления и тщательной настройки.
Некоторые антенны подключаются к фидеру без УСС простым электрическим проводом, без необходимого раствора вибраторов и правильной ориентации на ТЦ. Отличительными особенностями веерных антенн являются простота их конструкции и хорошее согласование электрических параметров с современными моделями телевизоров.
Веерные антенны применяются в тех случаях, когда необходимо вести прием телепередач с различных направлений, в тех районах, где садово-огородные участки расположены на равном удалении от передающих телестанций. Это относится в первую очередь к центральной части России, где сосредоточено наибольшее количество мощных и средних ТЦ, ретрансляторов и станций регионального назначения. Поэтому дальность приема телесигналов может лежать в пределах как прямой видимости, так и в полутени. Пользуясь классификацией распределения частот метрового диапазона волн для передачи программ телевидения, можно рекомендовать данную группу антенн для работы в III диапазоне. (Напомним, диапазон I имеет два телеканала и занимает полосу частот, лежащую в пределах 48,5—66 МГц, диапазон II занимает три канала телевидения с полосой частот от 76 до 100 МГц и диапазон III — семь каналов с полосой частот от 174 до 230 МГц.)
Двенадцатиканальная веерная антенна малой направленности (рис. 4.4) относится к многопрограммным антеннам, работающим в диапазоне частот от 48,5 до 100 МГц
и обеспечивающим прием телепрограмм на 1—5-м каналах. Использование антенны на более высоких частотах не дает положительных результатов. Электрические параметры рассчитаны на среднюю частоту — 72 МГц, при которой входное сопротивление антенны согласовано с сопротивлением нагрузки.
На более высоких частотах происходит незначительное рассогласование и изменение направленных свойств этой антенны. Техническая характеристика: коэффициент усиления ............. 1 КБВ ........................... 0,4—0,7 КНД ........................... 8—10 дБ входное сопротивление антенны ..... 90 Oм волновое сопротивление фидера ..... 75 Ом. рабочая частота .................. 48,5—230 МГц помехозащищённость ........... . . —(9...16) дБ неравномерность коэффициента усиления, не более .............. 0,5 дБ количество принимаемых каналов без перестройки ................ 12 угол раствора главного лепестка диаграммы направленности ....... 80—95 Диаграмма направленности веерной антенны на частотах 48,5—100 МГц имеет вид правильной восьмерки при растворе трубок вибратора так же, как у линейного вибратора. Для повышения качества изображения на экранах телевизоров и сохранения главного направления приема во всем диапазоне частот обе половины веерного вибратора располагаются под углом 120° и, таким образом, не лежат в одной вертикальной плоскости. Такая веерная антенна обладает малой направленностью действия во всем диапазоне принимаемых частот на первых 12 каналах. Антенна состоит из четырех металлических трубок, развернутых в двух координатах вертикальной плоскости. Антенну можно изготовить из дюралюминиевых (латунных или стальных) тонкостенных трубок диаметром 12—25 мм или из металлических полосок толщиной 3—4 мм и шириной 25—50 мм как более технологичный вариант, но с большей материалоемкостью. В качестве УСС применяется полуволновое U-образное колено или четвертьволновой короткозамкнутый мостик из трубок такого же диаметра, что и вибраторы. (Подключение УСС см. на рис. 1.7.) На рис. 4.4 показан симметрирующий мостик, который соединяет антенну с 75-омным коаксиальным кабелем через ВЧ-трансформатор, выполненный из куска коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 90 Ом. Длина мостика и трансформатора равна 1/4lдл. на частоте 68 МГц и 3/4lдл. на частоте 204 МГц. Длина трансформатора (700 мм) взята с учетом укорочения длины волны в кабеле в 1,5 раза.
В большинстве веерных антенн длина трансформатора принимается равной длине мостика до короткозамкнутой перемычки. Конструктивные размеры антенны рассчитаны по средней длине волны, основные из которых показаны на рис. 4.4. Изготавливаются вибраторы из тонкостенных трубок такого же диаметра, как и симметрирующий мостик. Все трубки антенны и мостика соединяются в узлах питания антенны с помощью накладок и резьбовых соединений. Основная деталь в узле питания — плата 9, сделанная из толстого листа оргстекла и изогнутая под углом 120°. Эта плата является несущей конструкцией антенны. Края платы 9 укреплены с обеих сторон изогнутыми металлическими полосками 2, которые свинчены между собой винтами и гайками МЗ. Трубки вибраторов попарно крепятся к плате 9 с помощью накладок 6, имеющих пазы, расположенные под углом 40°, и крепежного болта 7. Под этот же болт Мб крепится скоба 8, удерживающая трубку короткозамкнутого мостика 5 и лепесток, к которому припаивается центральная жила согласующего трансформатора. Дополнительно все трубки антенны прикреплены к плате 9 с помощью винтов М4, расположенных на расстоянии 60—70 мм от узла питания. Мачта антенны изготавливается из трубки диаметром 35—40 мм с толщиной стенки 1,5—2 мм. К мачте с помощью скоб и крепежных деталей прикрепляется плата 9 с собранными на ней платой питания и вибраторами, а также дополнительно короткозамкнутый мостик с помощью диэлектрических накладок 10 и винта Мб. Короткозамкнутая перемычка 11 закрепляется на трубках мостика таким образом, чтобы сохранялась возможность ее перестановки при настройке антенны. Внутри одной из трубок мостика проходит трансформатор 13 и соединенный с ним центральной жилой кабель снижения 12. Наиболее надежной конструкцией будет та, в которой все трубки антенны в точках нулевого потенциала соединены между собой газовой сваркой, а потом прикреплены к диэлектрической плате 9. Широкополосная веерная антенна (рис. 4.5) предназначена для установки в зоне уверенного приема телепрограмм на 1—12-м каналах, где есть возможность принимать сигнал с разных направлений в радиусе действия мощных и средних ТЦ.
Эксплуатация данной антенны на приусадебных участках дает хорошие результаты. Кстати, эта антенна имеет несколько названий: уголковая, двенадцатиканальная с малой направленностью, веерная. Широкополосная веерная антенна используется в районах, где нет сильных радиопомех, а телевизионные передающие станции расположены в разных направлениях на расстоянии до 50—80 км от ТЦ. Поворотом антенны на более мощную станцию можно добиться наибольшего уровня сигналя на входе телевизора и минимального уровня помех. Коли при этом на экране телевизора будут наблюдаться значительные повторные контуры, то антенну нужно повернуть в ту или иную сторону до положения, в котором контуры не будут существенно ухудшать качество изображения. В тех случаях, когда ослабить повторные контуры не удается, нужно применить антенну с более острой диаграммой направленности или антенну с повышенной помехозащищенностью.
Техническая характеристика: коэффициент усиления: на частоте 72 МГц. ................ 1 (0 дБ) на частоте 200 МГц. ............... 1,18 (1,5 дБ) КБВ .............................. 0,3—0,7 рабочая частота ..................... 48,5—230 МГц входное сопротивление антенны .... .... 90 Ом волновое сопротивление фидера ........ 75 Ом количество принимаемых программ ...... 12 длина вибратора (полная): на частоте 72 МГц ........... ..... 1/2lдл на частоте 200 МГц. ............... 3lдл/2 коэффициент укорочения длины вибратора 1,54 помехозащищенность ................... (9...15) дБ угол раствора главного лепестка диаграммы направленности, более ..... 75 диаграмма направленности в горизонтальной плоскости. .......... эллипс с задним лепестком Многие радиолюбители пытаются принимать программы телевидения на самодельные и кустарные антенны, изготавливаемые некоторыми кооперативами, без УСС, и, естественно, не получают контрастного изображения, а на дальних расстояниях работает только один канал. Антенна состоит из широкополосного вибратора и УСС, которые изготавливаются из металлических трубок диаметром 10—20 мм или из металлической полосы толщиной 3—5 мм.
Ширина полосы берется равной двум диаметрам. На рисунке показан технологически совершенный вариант сварной конструкции, обеспечивающий полную унификацию при массовом производстве и возможность легкой и точной настройки и регулировки. Три трубки, образующие половину веера вибратора, привариваются встык газовой сваркой к одной из трубок короткозамкнутого мостика. Перед сваркой трубки вибратора необходимо разделать так, чтобы было плотное прилегание торца трубки к боковой поверхности, при этом между двумя крайними трубками вибратора должен быть установлен угол в 45°. После сварки и рихтовки трубок просверливаются отверстия для крепления жил коаксиального кабеля и стопорения после сборки. Вибраторы с мостиком прикрепляются к мачте антенны с помощью резьбовых соединений через диэлектрические планки 4 и скобы 8 Мачту 2 изготавливают либо из тонкостенной трубки диаметром 35—45 мм, либо из деревянного бруска и устанавливают на высоте не менее 7—10 м. К мачте при крепляются две диэлектрические планки 4 с помощью болтовых соединений. Несущая конструкция антенны должна обеспечивать достаточную жесткость и прочность, чтобы противостоять ветровым нагрузкам. Перед установкой антенны на место ее необходимо оснастить заземляющим проводом и покрасить. Все места паек также надо закрасить масляной краской и закрыть крышками. Узел питания антенны вместе с выводами коаксиального кабеля необходимо закрыть общей пластмассовой крышкой. Многопрограммная направленная двенадцатиканальная антенна, выполненная в виде развернутого веера (рис. 4.6), предназначена для приема телесигналов на одном из первых 12 каналов. Эту антенну еще называют по-другому — антенной Кузнецова, по имени ее создателя.
Техническая характеристика: коэффициент усиления: на 1-м и 2-м каналах ..... ... 1,5 на 3—5-м .................... 1,7 на 6—12-м. ................. 2,5 КБВ .................... ... 0,6—0.7 рабочая частота ............... 48,5—230 МГц входное сопротивление ............. 40 Ом (переменное) волновое сопротивление фидера .... 75 Ом количество принимаемых программ . . 12 длина основного вибратора беа учета коэффициента укорочения ........ 1/2lдл. помехозащищенность .............
—(11...16) дБ угол раствора главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, более 50 Антенна относится к многопрограммным широкополосным системам, которые работают как единый вибратор по принципу антенны бегущей волны. В качестве собирательной линии используются две трубки, расходящиеся под углом 5°, к которым на равном расстоянии друг от друга приварены по шесть трубок такого же диаметра. Длина трубок вибраторов равномерно изменяется, создавая переменное волновое сопротивление. Сварная конструкция антенны обеспечивает необходимую прочность и противостоит механическим нагрузкам. Решетка из трубок создает минимальное сопротивление ветровым нагрузкам, и антенна меньше подвергается вибрациям и раскачиванию, что особенно важно для получения четкого изображения на экране телевизора. Для согласования входного сопротивления антенны с телеприемником используется УСС типа «четвертьволновой короткозамкнутый мостик». Фидер из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом подсоединяется к точкам И и Б, расстояние между которыми 1,5—2 мм. Также можно использовать УСС, примененное в антенне, изображенной на рис. 4.4. Данная антенна редко эксплуатируется на приусадебных участках из-за своих повышенных массогабаритных характеристик и материалоемкости. При сборке антенны особое внимание необходимо обратить на точность размеров собирательной линии. Детали крепления антенны к мачте и вибраторов между собой выбираются по месту, и регламентировать их нет необходимости. Направленная веерная антенна из металлических полос (рис. 4.7) относится к группе многопрограммных антенн, работающих на одной из выбранных программ без перестройки. Используется антенна в сложных условиях приема на местности, где возможен прием с различных направлений при минимальных отраженных сигналах и помехах. Антенна позволяет вести уверенный прием на расстоянии прямой видимости и в районе полутени от мощной передающей телестанции. При эксплуатации данной антенны на приусадебном участке необходимо знать, что широкополосная и широкодиапазонная антенна восприимчива ко всякого рода помехам, имеет недостаточную пространственную избирательность и меньшее усиление, чем такие же антенны, рассчитанные для работы на одном канале Поэтому чаще всего данная антенна применяется при многопрограммном телевещании в зоне уверенного приема. Техническая характеристика: коэффициент усиления: на 1—5-м каналах .................. 1,0 (0 дБ) на 6—12-м ........................ 1,2 (1,55 дБ) КБВ ............................... 0,55—0,8 входное резистивное сопротивление антенны ........................... 60 Ом волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом средняя частота программы: на 1—5-м каналах .................. 72 МГц на 6—12-м ........................ 202 МГц полная длина вибраторов на средней частоте: на 1—5-м каналах .................. 1/2lдл.ср на 6—12-м ........................ 3/2lдл.ср тип антенны .........................
направленная количество принимаемых программ без перестройки .................... 12 помехозащищенность ..................— (12...17) дБ угол раствора диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. ......................... > 60 В антенне вместо традиционных трубок применены металлические полосы длиной 1080 мм, рассчитанные с учетом укорочения на прием первых 12 программ телевидения. Полосы раскрыты между собой под углом 45°. В вертикальной плоскости обе половины антенны развернуты под углом 120°. Точность установки указанных выше углов должна быть максимально возможной. Изготавливается антенна из металлических полос-шин (дюралюминиевых, латунных или стальных) любой толщи ны. Ширина металлических полос колеблется в пределах от 20 до 50 мм. Основным узлом конструкции является плата питания, сделанная из прочного диэлектрика, на которой собираются и монтируются лепестки ,вибраторов, фидерная линия и согласующее устройство. Металлические полосы-шины попарно укрепляются на плате 7 тремя винтами 9, к одному из которых присоединяется трансформатор 4. Схема подключения трансформатора приведена на рисунке. Кабель снижения антенны перед распайкой прикрепляется к диэлектрической плате с помощью скобы. После сборки узла питания с вибраторами он прикрепляется к мачте 3 с помощью специальной скобы 8 в верхней и нижней частях платы, еще более укрепляя ее. Если плата изготавливается из толстого оргстекла, то ее боковины можно изогнуть под углом 120°, нагревая над паром. Узел питания антенны закрыт пластмассовым корпусом 5 с крышкой 6, которая крепится двумя винтами. Антенна может быть закреплена на мачте, сделанной из любого материала. Если мачта изготавливается из деревянного бруска, то перед ее установкой на место необходимо проложить заземляющий проводник из стального или алюминиевого провода диаметром не менее 5 мм. Вибраторы, развернутые под углом 120, обеспечивают получение качественного изображения на экране телевизора не только на первых 5 каналах, но и, главным образом, на 6—12-м каналах. При установке антенны необходимо помнить, что расстояние от конька крыши до антенны должно быть не менее 2 м, а точная ориентация на ТЦ осуществлена по максимальной контрастности изображения на экране телевизора.
Перед установкой антенны ее надо покрасить масляной краской. Наружная веерная антенна с одним вибратором (рис. 4.8) относится к числу наиболее простых веерных антенн, которые очень часто встречаются в загородной местности. Такие антенны имеют очень малую металлоемкость, состоят из небольшого количества конструктивных элементов и легко устанавливаются на крышах домов. Рассматриваемая веерная антенна предназначена для приема телесигналов в диапазоне частот от 45 до 250 МГц в зоне прямой видимости, где обеспечивается уверенный прием телепрограмм на 1—12-м каналах и имеется возможность принимать радиосигналы с разных направлений в радиусе действия мощных или средних по мощности
ТЦ. При этом веерный раствор антенны направляется точно на выбранный ТЦ или ретранслятор. Следует заметить, что если в створе «антенна — ТЦ» работают другие радиоизлучатели, то их сигналы такж9 будут приниматься этой антенной и искажать изображение на экране телевизионного приемника. К достоинствам данной антенны можно отнести малую парусность и хорошее противостояние внешним воздействующим факторам — климатическим, механическим, биологическим и радиационным. Результаты практической эксплуатации одновибраторной веерной антенны на садовых участках дают основание рекомендовать ее для широкого повторения в условиях домашней мастерской. Однако следует отметить, что эта антенна требует достаточно точного изготовления деталей конструкции, соблюдения правил подключения УСС и в некоторых случаях применения специальных усилительных устройств. Последнее условие необходимо выполнять в обязательном порядке, если садовый участок расположен на границе прямой видимости или в зоне полутени. Выбор усилительного устройства зависит от марки используемого телеприемника, величины напряженности электромагнитного поля в месте приема радиосигналов и необходимого коэффициента усиления. При установки антенны следует руководствоваться общими правилами, изложенными далее в гл. 7, и условиями эксплуатации в данном макроклиматическом районе страны.
Поворотом антенны на более мощную станцию можно добиться наибольшего уровня сигнала на входе телеприемника и минимального уровня отраженных помех. При этом прием телесигналов должен производиться без применения усилителя, который подключается только после предварительной настройки. Если на экране телевизора наблюдаются повторы и отраженные сигналы в виде вторичных контуров, то антенну следует повернуть в ту или иную сторону до такого положения, в котором изображение будет наилучшим. Здесь также необходимо знать, что в тех случаях, когда ослабить повторные изображения не удается, надо применить антенну с более острой диаграммой направленности или другую антенну с улучшенными электромагнитными параметрами и повышенными техническими характеристиками. В некоторых районах прием на данную антенну не обеспечивается из-за слабого сигнала, рельефа местности, а также из-за неправильного выбора высоты установки антенны. Правильно изготовленная антенна в большинстве случаев дает хороший результат. Техническая характеристика: коэффициент усиления ................ 1,55 дБ КНД ............................... 4,5—7,8 КБВ ............................... 0,6—0,7 КСВ ............................... 1,67—1,43 входное сопротивление ................. 73 Ом волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом коэффициент укорочения длины вибратора 1,54 помехозащищенность ................... (8...12) дБ рабочая частота ...................... 48,5—230 МГц количество принимаемых программ ...... 12 диаграмма направленности в горизонтальной плоскости. .......... эллипс угол раствора главного лепестка диаграммы направленности, не менее. . . 48 угол раствора трубок вибратора ........ 120 Условия эксплуатации: температура окружающей среды, С. ... - 40...+ 40 относительная влажность воздуха при температуре 20 С, %. не более... 95 атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.): повышенное ........................ 120 (900) пониженное ........................ 26,7 (200) климатическое исполнение. ............. В ветровые нагрузки при скорости ветра до 25 м/с, кг/см , не более .......... 5 иней, роса, дождь, мокрый снег, плесневые грибы, обледеневшие при герметизации узла питания ...........
по КД Конструкция антенны включает в свои состав широкополосный вибратор, состоящий из двух трубок, УСС, детали крепления и защиты от атмосферных осадков, а. также стакан для крепления к мачте. Вибратор изготавливается из металлических трубок диаметром от 12 до 20 мм или из металлических полос, ширина которых должна быть вдвое больше выбранного диаметра трубки, а толщина может колебаться в пределах от 2,5 до 5,5 мм. На рис. 4.8 показан вариант широкополосной веерной антенны, изготавливаемой из трубок диаметром 15 мм с УСС типа ССТФ, рассчитанной для приема телесигналов на 1—5-м каналах. Если возникает необходимость принимать сигналы на 6—12-м каналах или использовать имеющиеся в наличии трубки другого диаметра, то надо выполнить новый эскизный рисунок с измененными конструктивными размерами. Как следует из основных элек тромагнитных параметров, длина вибратора определяется по среднему значению частоты выбранного телеканала или группы каналов. Например, для 8-го канала эта частота равна 194 МГц, а для указанной группы каналов — 202,2 МГц. При этом должна обеспечиваться повышенная точность сборки антенны. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет форму вытянутого эллипса, в котором ЭДС действует во всех направлениях прихода сигнала. Наибольшая ЭДС на выходе антенны развивается в том случае, если сигнал поступает с направления, перпендикулярного вибратору. Если телесигнал поступает на антенну под углом 45, то его величина уменьшается до 0,5 максимального значения и соответственно уменьшается ЭДС. В диаграмме направленности данной антенны не выделяются ни боковые, ни задний лепестки. Наличие почти круговой направленности антенны определяет ее применение в месте приема телесигналов. Рассматриваемая антенна с вибратором, расположенным в двух плоскостях, в большей степени воспринимает боковые электромагнитные сигналы, помехи и отраженные волны. Это необходимо учитывать при ориентации антенны на садовых участках. Конструкция антенны определяет ее установку и крепление на мачте.
Мачта антенны должна оканчиваться металлическим наконечником, изготовленным из отрезка трубы с наружным диаметром 30 мм. Стопорение антенны осуществляется с помощью штифта или резьбового соединения так, как показано на рис. 4.8. Конструкция антенны имеет специальную втулку, изготовленную из тонкостенной трубы с внутренним диаметром 30,5 мм и приваренную к основанию герметичной коробки антенны. Мачту антенны рекомендуется изготовить из металлической трубы. В качестве материала этой трубы могут быть использованы дюралюминий, латунь, медь, сплавы на основе меди, сталь и любые железоуглеродистые сплавы, но предпочтение следует отдать легким сплавам на основе алюминия. Мачту можно изготовить также и из деревянного бруска. УСС изготавливается в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе 1.5. Схема подключения УСС к вибраторам антенны показана на рис. 1.14 и 4.8. Уверенный прием телепрограмм обеспечивает применение в качестве УСС трансформатора типа ССТФ. В качестве ферритовых сердечников используются следующие типоразмеры колец: К7 х 4 х 2 из феррита марки М1000ВН, К7 х 4 х 2 из феррита марки М50ВЧ, К8.4 х3,2х 2 из феррита марки М100ВЧ, К16 х 104,5 из феррита марки М1000НМ-3. Необходимо отметить, что конструкции ССТФ определяется количеством применяемых ферритовых колец. В самодельных конструкциях можно использовать два ферритовых кольца, на каждом из которых наматывается по две обмотки или одно ферритовое кольца с четырьмя обмотками. Для намотки можно использовать обмоточные провода следующих марок: ПЭЛ, ПЭВ-1 ПЭВ-20,ПЭВТЛ,ЛЭШ012х0,07,ЛЭ111024х0,1, ПЭЛШО. а также другие марки литцендратов с изоляцией. Основным элементом конструкции ТЛ можно считать монтажную плату, выполненную из диэлектрического материала, на которой распаивается согласующим трансформатор. Эта монтажная плата, выполняющая роль платы питания, устанавливается в цилиндрическом пластмассовом корпусе так, как показано на рис. 4.8. Цилиндрический пластмассовый корпус устанавливается на металлическое основание, к которому, в свою очередь, крепится опорная металлическая втулка из отрезка трубы с внутренним диаметром 30,5 мм.Крепление фланца с при варенной к ней втулкой к пластмассовому корпусу осуществляется с помощью винтовых соединений. При этом необходимо обеспечить полную электрическую изоляцию трубок вибратора между собой и металлическим корпусом антенны. Это сравнительно легко достигается соблюдением технологической дисциплины при изготовлении детален конструкции, сборке и монтаже.
Универсальные антенны типа «волновой канал»
Четырехэлементная антенна типа «волновой канал»
(рис. 4.1) предназначена для приема телепередач на одном выбранном канале на расстоянии 50—60 км от ТЦ или ретранслятора. Антенна обеспечивает получение высокого качества изображения и звука при высоком уровне помех и отраженных сигналов, имеет повышенные электрические параметры и технические характеристики.
Четырехэлементная антенна имеет диаграмму направленности, расположенную в трех координатах в виде вытянутой сигары в сторону ТЦ. Такая диаграмма образуется в результате сложения полей активного вибратора, рефлектора и двух директоров. При настройке антенны путем подбора размеров деталей антенны и расстояния между ними добиваются такого соотношения фаз всех
полей, чтобы они в направлении директора складывались, а в направлении рефлектора — вычитались, как бы образуя волновой канал, вдоль которого проходит поток ЭДС. Диаграмма направленности четырехэлементной антенны значительно уже, чем у трехэлементной.
Техническая характеристика:
коэффициент усиления ................. 2,5—2,8 дБ
КБВ ............................... 0,58—0,85
входное сопротивление ................. 40 Ом
волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом
переходное сопротивление в деталях
крепления, между стрелой и
вибраторами, не более. . ............. 0,1 Ом
коэффициент затухания в кабеле
снижения на частоте 50—200 МГЦ .... 0,76—2 дБ
кпд ................................ 0,97
рабочая частота ...................... 48,5—230 МГц
неравномерность коэффициента усиления. . 0,8 дБ помехозащищенность .................. -(14...20) дБ
ширина главного лепестка диаграммы
направленности в горизонтальной
плоскости. ......................... 60
При выборе конструкции антенны типа «волновой канал» необходимо учитывать как качественные характеристики, так и обращать внимание на настройку антенны на частоту передающей телестанции. На садовых участках обычно нет необходимых измерительных приборов, и поэтому настройку производят непосредственно при приеме сигналов — по контрастности изображения на экране телевизора.
Сначала антенну точно по азимуту устанавливают в направлении передающего ТЦ или ретранслятора. Это положение фиксируют. Но ecли нет карты и компаса и по азимуту втравить антенну не представляется возможным, это делают, медленно поворачивая антенну влево до тех пор, пока на экране телевизора изображение не начнет исчезать. Затем проделывают то же самое, поворачивая антенну вправо. После этого антенну устанавливают посредине между двумя зафиксированными положениями. Подстройку и настройку производят только в том случае, если при изготовлении антенны были использованы трубки нерекомендованного диаметра и длины. При этом необходимо иметь в виду, что если вибраторы изготовлены большего диаметра, то длина их должна быть несколько меньше, а при уменьшении диаметра — больше. Настройка антенны заключается в установлении оптимальной длины рефлектора и директоров. В четырехэлементной антенне расстояние между рефлектором и активным вибратором регулируется в пределах (0,15...0,25)lдл длина рефлектора больше активного вибратора на 10—20 %; расстояние между активным вибратором и первым директором и между директорами равно (0,1...0,2)lдл. У антенн типа «волновой канал» входное сопротивление находится в пределах от 32 до 40 Ом, а это значит, что для УСС можно использовать любой коаксиальный кабель, имеющий волновое сопротивление 50 или 75 Ом. На практике необходимо длину кабеля снижения установить опытным путем. Выходное сопротивление антенн типа «волновой канал» в большой степени зависит от расстояния между первым директором и активным вибратором, а также от расстояния между активным вибратором и рефлектором. При увеличении этих расстояний выходное сопротивление антенн типа «волновой канал» возрастает. При этом необходимо иметь в виду, что входное сопротивление антенн типа «волновой канал» указано при условии применения петлевых вибраторов. Если же вместо петлевых вибраторов применяются обычные симметричные (разрезные) вибраторы, то приведенные в тексте значения входных сопротивлений антенн должны быть уменьшены в четыре раза. Коэффициент усиления антенны, состоящей из четырех элементов, выше, чем у трехэлементной антенны, почти в полтора раза и во многом зависит от конструктивных размеров вибраторов. Изготавливается антенна из металлических трубок одинакового диаметра в пределах определенной частоты телевещания.
Можно рекомендовать к применению тонкостенные трубки диаметром 18 мм для 1—5-го каналов, диаметром 12 мм — для 6—12-го и 8 мм — для 21—10-го. Конструктивные размеры данной антенны приведены в табл. 4.3.
Четырехэлементная антенна состоит из активного петлевого вибратора 4, рефлектора 3, двух директоров 1 и 2, укрепленных на одной несущей стреле, и УСС. Стрела устанавливается на мачте в точке равновесия (центре тяжести). Подключение кабеля снижения 7 к активному вибратору 4 производится с помощью УСС 6. Варианты соединения элементов антенны с помощью специальных крепежных деталей и пайки см. на рис. 3.11. Но наиболее надежной конструкцией является сварная: она долго выдерживает постоянное воздействие климатических и механических нагрузок (ветра, дождя, снега, инея, росы, грибков и т. д.). Такая антенна наиболее технологична. При распайке коаксиального кабеля в монтажной коробке, а также при монтаже и разделке оплетку кабеля нельзя разрезать. Ее всегда расплетают и паяют, предварительно скрутив проволочки в одну или две косички. При разделке коаксиального кабеля необходимо следить за тем, чтобы случайно не подрезать проволочки центральной жилы и чтобы на нес не замкнулись проволочки оплетки. Токоведущие провода и жилы коаксиального кабеля к вибраторам антенны и в распределительных коробках лучше припаивать или прикреплять винтами с гайками, тщательно зачищая места соединения. В соединениях не должно быть ржавчины. Применение четырехэлементной антенны с узкой диаграммой направленности целесообразно в условиях города, поселков, вблизи высоких сооружений. Кроме того, в районах сильных помех даже при небольших расстояниях от ТЦ использование этой антенны может оказаться полезным, если только источник помех не находится со стороны ТЦ на линии, проходящей через ТЦ и приемную антенну. Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 4.2) предназначена для приема телепередач на расстояниях свыше 50 км от ТЦ в неблагоприятных условиях (при наличии помех и отраженных сигналов). Техническая характеристика: коэффициент усиления. ... ............ 6,5—7,8 дБ рабочая частота ...................... 48,5—230 МГц входное сопротивление антенны ......... 32 Ом волновое сопротивление фидера ......... 75 Ом количество принимаемых программ на один типоразмер антенны ......... 1 неравномерность коэффициента усиления. . 1 дБ КБВ ............................... 0,6—0.7 помехозащищенность .................. -(15...26) дБ оптимальное расстояние от ТЦ ......... 50—60 км угол раствора диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. .......... 50 Антенна состоит из рефлектора 1, он же основной пассивный вибратор, активного вибратора 3 и трех директоров 4, 7 и 8, которые являются пассивными элементами.
Все вибраторы расположены в одной плоскости параллельно друг другу. Закрепляются они в центре тяжести на общей стреле, в качестве которой используется тонкостенная трубка. Для соединения элементов антенны со стрелой применена деталь крепления, показанная на рис. 3.10, а. Трубки пассивных вибраторов устанавливаются в паз детали 2 и закрепляются двумя винтами М4 или Мб (их размеры определяются диаметром имеющейся трубки). К общей стреле эта сборка прикрепляется также с помощью двух винтов и гаек М4 или Мб. Эта конструкция обладает достаточной жесткостью, легко противостоит ветровым нагрузкам и удобна при сборке и настройке антенны. Узел крепления вибраторов показан на рис. 4.2. Наиболее простым и надежным вариантом пятиэлементной антенны является сварной вариант. Все вибраторы в данном случае привариваются к центральной стреле в точках, соответствующих центрам тяжести. Стрела после установки заземляется. Крепление стрелы с вибра-
торами к мачте производится в центре тяжести стрелы. Рефлектор и директоры изготавливаются из тонкостенных трубок одинакового диаметра (10—30 мм). Стрела с мачтой соединяется с помощью хомута и скобы произвольной конструкции. Для удобства настройки антенны в стреле просверливаются дополнительные отверстия, необходимые для перестановки пассивных вибраторов. После сборки вибраторы и детали крепления покрываются морозостойкой краской. В этой антенне активный вибратор, рефлектор и директоры изготавливаются из металлических трубок, наружные диаметры которых зависят от частоты принимаемого сигнала: 16—22 мм для 1—5-го каналов; 10—11 мм для 6—12-го; 8—10 мм для. 21—41-го. Оптимальная толщина этих трубок 1—1,5 мм. Основная несущая стрела антенны изготавливается из трубки наружным диаметром 35 мм для 1—5-го каналов; диаметром 18—25 мм для 6—12-го; диаметром 16—20 мм для 21—41-го и толщиной 2—2,5 мм. В качестве активного элемента антенны применяется петлевой вибратор, выполненный из коаксиального кабеля (см. гл. 1). Петлевой вибратор подключается к коаксиальному кабелю с помощью УСС типа «полуволновое U-образное колено», размеры которого зависят от частоты принимаемого канала. В табл. 4.4 даны конструктивные размеры пятиэлементной антенны, необходимые для изготовления ее в домашней мастерской.
В технической литературе приводятся сведения о размерах подобных антенн, несколько отличающиеся от приведенных в данной таблице. Это объясняется тем, что многоэлементная антенна типа «волновой канал», собранная по размерам на максимальный коэффициент усиления, всегда имеет узкую полосу пропускания частот. Поэтому при настройке и регулировке многоэлементных антенн приходится изменять размеры как самых вибраторов, так и расстоянии между ними, чтобы наилучшим образом удовлетворить достаточно противоречивые требования одновременного получения широкой полосы пропускания частот и высокого коэффициента усиления. Пятиэлементная антенна рассчитана на получение возможно большего коэффициента усиления при минимально необходимой полосе пропускания. Антенна имеет увеличенное количество пассивных вибраторов, чем обеспечивается хорошее качество изображения на экране телевизора в местах, отстоящих от ТЦ на дальних расстояниях. Как отмечалось ранее, рефлектор обеспечивает получение однолепестковой диаграммы направленности. Длина рефлектора и его расстояние от активного вибратора рассчитаны таким образом, чтобы поля, создаваемые рефлектором и активным вибратором в главном направлении, складывались. Система директоров, состоящая их трех вибраторов, значительно сужает ширину диаграммы направленности. Длины директоров и расстояния между ними и от них до активного вибратора рассчитываются с таким условием,
чтобы обеспечить сложение электромагнитных полей, создаваемых директорами и активным вибратором в главном направлении. Сложение электромагнитных полей активного вибратора, рефлектора и трех директоров образует объемную диаграмму направленности пятиэлементной антенны, которая вытянута в сторону главного направления. Чем больше количество директоров, тем уже диаграмма направленности. Для того чтобы данная антенна могла обеспечить устойчивую работу в месте приема сигналов, необходимо тщательно выдержать все основные размеры. При изготовлении антенны размеры ее элементов выбираются из указанной выше таблицы, но они могут быть и пересчитаны исходя из следующих соображений.
Пассивный вибратор (рефлектор) делается всегда длиннее активного на 10—20 %, а пассивные вибраторы (директоры) изготавливаются на 10—15 % короче активного вибратора. Расстояние между активным вибратором и реф-
лектором устанавливается в пределах (0,15...0,25)lдл.р, где lдл.p — рабочая частота принимаемого канала телевидения. Расчетное расстояние между активным вибратором и первым директором, а также между директорами устанавливается равным (0,1 ...0,2)lдл.р. Необходимо иметь в виду, что с уменьшением расстояния между активным и пассивными вибраторами входное сопротивление антенны резко уменьшается. Если надо немного расширить полосу пропускания, то можно увеличить расстояние между элементами на величину, лежащую в пределах (0,16...0,2)lдл.р, но при этом уменьшится коэффициент усиления. При определении размеров антенны в формулах учас-
твует не cpеднне значение длины волны, а только ее расчетное значение lдл.р, лежащее между двумя несущими частотами, ближе к несущей частоте сигналов изображения, чем к сигналам звукового сопровождения. Если при постройке антенны окажется, что произошло ослабление несущей частоты сигнала звука, то необходимо укоротить длину первого директора на 8- 10 %. На рис. 4.3 приведены схемы конструктивных исполнений наружных антенн типа «волновой канал, рассчитанных на прием телесигналов в диапазоне частот от 48,5 до 230 MГцi и более. Они относятся к антеннам направленного действия многоэлементной конструкции с высокими электрическими параметрами, позволяющими осуществлять прием телепередач на первых 12 каналах на границе зоны прямой видимости или в полутени, где напряженность электромагнитного поля значительно ослаблена. В радиолюбительской практике антенны сложной конструкции не изготавливаются. На первых 5 каналах к антеннам предъявляются повышенные требования к электрическим параметрам — коэффициенту усиления и отношению сигнал — шум на входе телевизора, а это, и свою очередь, вызывает необходимость применять от 5 до 11 вибраторов. Все это приводит к усложнению конструкции, увеличению массогабаритных характеристик и к резкому сужению полосы пропускания. Эти антенны наиболее эффективны на высоких частотах (от 100 МГц и выше). Различные варианты многоэлементных антенн типа «волновой канал» имеют свои положительные и отрицательные стороны, проявляющиеся в конкретных условия\ применения. Трехэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором (рис. 4.3, а). Техническая характеристика: коэффициент усиления ............ 5,3 дБ КБВ ........................... 0.55—0,8 рабочая частота .................. 48,5—66 МГц неравномерность коэффициента усиления ...................... 0,5 дБ количество принимаемых программ на один типоразмер антенны ..... 1 помехозащищенность .............. -(12...18) дБ угол раствора диаграммы направленности в горизонтальной плоскости...................... 75 Рефлектор обеспечивает значительное расширение рабочей полосы пропускания частот и коррекцию диаграммы направленности в части уменьшения боковых лепестков.
Двойной рефлектор состоит из двух параллельных трубок, симметрично размещенных в вертикальной плоскости относительно несущей стрелы. В качестве активного вибратора применяется шлейфибратор Пистолькорса, имеющий входное сопротивление 292 Ом. Применение антенны по схеме (рис. 4.3, а) на границе уверенного приема увеличивает шумы, проявляющиеся на экране телевизора, например, в виде штрихов и черточек. Используется антенна для приема телевизионных программ на 6—12-м каналах и реже на 1—5-м каналах. Конструктивные размеры антенны с двойным рефлектором приведены в табл. 4.5. При анализе размеров между элементами антенны легко увидеть, что расстояние между активным вибратором и первым директором меньше, чем у трехэлементной антенны с 6-го по 12-й канал, а это приводит к снижению входного сопротивления и требует более точного изготовления антенны и тщательного согласования ее с кабелем снижения.
На садовых участках трехэлементную антенну с двойным рефлектором можно рекомендовать только в тех случаях, когда есть необходимость значительно уменьшить влияние помех и отраженных сигналов. Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором (рис. 4.3, б). Техническая характеристика: коэффициент усиления ............ 8.0-9,0 дБ КБВ, не менее ................... 0,6 рабочая частота .................. 48.5—230 МГц входное сопротивление антенны ..... 32 Ом волноное сопротивление фидера ..... 75 Ом неравномерность коэффициента усиления, не более .............. 9,5 дБ количество принимаемых программ на один типоразмер антенны ..... 1 помехозащищенность .............. -(14...18) дБ угол раствора диаграммы направленности в горизонтальной плоскости ...................... 48-56 При настройке пятиэлементной антенны (рис. 4.2), предназначенной для эксплуатации в условиях сильных помех и отраженных сигналов, особое внимание уделяется уменьшению величины задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Применение двойного рефлектора вместо одиночного вибратора позволяет улучшить помехозащищённость антенны за счет изменения размеров задних и боковых лепестков до минус 18—24 дБ в сложных условиях приема телепередач. Подключение антенны к телевизору производится с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом через УСС, подключенное к петлевому вибратору.
Конструкция данной антенны отличается от пятиэлементной типа «волновой канал» (см. рис. 4.2) только наличием двойного рефлектора. Для крепления вибраторов к стреле и стрелы к мачте используются детали, показанные на рис. 3.10, и крепежные винты с гайками М4, М5 или Мб. Конструктивные размеры данной антенны приведены в табл. 4.6. Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным первым директором (рис. 4.3, в) предназначена для приема телесигналов в диапазоне частот 1—5-го каналов в зоне полутени на расстоянии свыше 50 км от ТЦ. Эта антенна относится к группе широкополосных многоканальных антенн с высокими электрическими параметрами. Ширину пропускания обычных пятиэлементных антенн типа «волновой канал» определяют пассивные вибраторы, их конструкция и размеры. На практике можно увеличить ширину пропускания антенны почти на 40 % за счет подбора размеров вибраторов и расстояний между ними. При этом коэффициент усиления антенны, как правило, уменьшается. Техническая характеристика: коэффициент усиления ............. 6,5—8.0 дБ КПД .......................... 10-11 КБВ, не менее ................... 0,65 рабочая частота .................. 48,5—230 МГц входное сопротивление антенны .... 292 Ом волновое сопротивление фидера ..... 50—75 Ом неравномерность коэффициента усиления, не более .............. 9 дБ количество принимаемых программ на один типоразмер антенны ..... 2 кпд ........................0.95 полоса пропускания частот ......... ± 4 % помехозащищенность ..............-( 15. .17) дБ угол раствора диаграммы направленности в горизонтальной плоскости...................... 60—66 Главный лепесток диаграммы направленности данной антенны представляет собой вытянутый вперед эллипс правильной формы с некоторым сужением в сторону директоров. Пятиэлементная антенна с двойным директором в зависимости от размеров вибраторов может принимать телесигналы в следующих сочетаниях каналов: 1-й и 3-й, 1-й и 4-й, 2-й и 4-й, 2-й и 5-и, 1-й и 5-й, 3-й и 5-й. Конструктивные размеры антенн для каждого из этих сочетаний каналов приведены в табл. 4.7. Антенна подключается к телевизору с помощью фидерной линии, изготовленной из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, и подсоединяется к петлевому вибратору через проволочный симметрирующе-согласующий трансформатор (см.
рис. 1.16). Проволочный трансформатор используется для согласования любых широкополосных антенн с входным сопротивлением 300 Ом. Четыре катушки ССТ намотаны на двух диэлектрических каркасах диаметром 8 мм двойным изолированным проводом. Каждая катушка трансформатора содержит 12 витков провода марки ПЭЛШО диаметром 0,3 мм или ПЭВ-2 диаметром 0,31 мм. Намотка рядовая — виток к витку в два провода. Оба каркаса с намотанными проводами устанавливаются на общем основании, при этом между каркасами должно быть не менее 18 мм. Активный вибратор, рефлектор и директоры изготавливаются из тонкостенных латунных (дюралюминиевых или стальных) трубок диаметром 16—22 мм Для 1—5-го каналов, 10—14 мм — .для 6—12-го. Двойной директор жестко соединяется со стрелой антенны без изоляторов и между собой отрезком трубки такого же диаметра. Наиболее прочной и надежной в эксплуатации является антенна сварной конструкции, в которой все трубки привариваются непосредственно к стреле. К мачте стрела с вибраторами крепится с помощью хомутов, скоб и крепежных соединений. На рис. 4.3, г изображена сварная пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с конструктивными размерами, обеспечивающими прием телесигналов на 3-м и 5-м каналах. Расчетные значения размеров вибраторов и расстояний между ними обеспечивают устойчивую работу телевизора на расстоянии свыше 50 км от ТЦ и в зоне полутени. Отличается данная антенна от рассмотренной ранее такой же антенны (рис. 4.3, в) только точностью изготовления ее отдельных элементов и аккуратностью сборки. Конструктивные размеры сварной пятиэлементной антенны, рассчитанной на прием передач 3-го и 5-го каналов, даны в табл. 4.6. Шестиэлементная антенна типа «волновой канал» с двумя рефлекторами и двойным первым директором (рис. 4.3, д) предназначена для установки в зоне предельной видимости радиосигнала с ослабленной напряженностью электромагнитного поля. Конструкция этой антенны отличается от ранее рассмотренных тем, что после основного активного вибратора включено два рефлектора (вместо одного), а первый директор антенны выполнен в виде двух параллельных вибраторов.
Это позволяет изменить электрические параметры антенны в части расширения полосы пропускания частот за счет некоторого снижения коэффициента усиления. Конструктивные размеры шестиэлементной антенны, рассчитанной на прием 1-го и 5-го каналов, приведены в табл. 4.6. Пятиэлементная антенна с тройным рефлектором (рис. 4.3, е) предназначена для установки в зоне за пределами прямой видимости, в условиях действия сильных помех и отраженных сигналов на расстоянии более 50 км от ТЦ. Рефлектор, выполненный из трех вибраторов, обеспечивает образование узконаправленных лепестков диа-
граммы направленности антенны и ее устойчивую работу в полосе частот 1—12-го каналов. Конструктивные размеры пятиэлементной антенны с тронным рефлектором приведены в табл. 4.8. В качестве активного вибратора применен шлейф-вибратор Пистолькорса, имеющий большое входное сопротивление — 292 Ом. Активный вибратор создает вокруг себя в плоскости, перпендикулярной к его оси, электромагнитное поле, которое наводит токи в тройном рефлекторе и директорах. В результате этого они сами излучают электромагнитные поля. Размеры вибраторов и расстояния между ними рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить сложение полей в главном направлении. Рефлекторы позволяют получить однолепестковую диаграмму направленности — однонаправленной характеристики излучения. Директоры способствуют обострению главного лепестка диаграммы направленности. Все вибраторы этой антенны образуют объемную диаграмму направленности, вытянутую в сторону главного направления, т. е. в сторону директоров. Главными условиями хорошей работы этой антенны являются высокая точность изготовления ее элементов, скрупулезная выдержка размеров при сборке и тщательная настройка. В некоторых случаях для юстировки антенны применяются подстроечные наконечники, которые после окончательной настройки жестко закрепляются. На отдаленных садово-огородных участках пятиэлемент ная антенна с тремя рефлекторами практически не используется из-за сложности ее изготовления в домашних условиях. Семиэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 4.3, ж) предназначена для приема телесигналов в радиусе действия мощной передающей станции до 100 км (оптимальное расстояние 60—70 км).
Устанавливается антенна в местности, где много индустриальных и других электромагнитных помех, а также отраженных сигналов. Техническая характеристика: коэффициент усиления ............ 8 дБ КБВ. .......................... 0,6—0,75 рабочая частота ................. 50—230 МГц входное сопротивление антенны ... 32 Ом входное сопротивление активного вибратора антенны ............. 292 Ом волновое сопротивление фидера. .... 75 Ом неравномерность коэффициента усиления...................... 1 дб номера рабочих каналов .......... 1—12-й, 6—12-и количество принимаемых программ на один типоразмер антенны. .... 1 или 6 помехозащищенность. ............. -(16...26) дБ угол раствора главного лепестка диаграммы направленности ...... 45° Антенна имеет один вибратор, расположенный на конце стрелы (рефлектор), активный вибратор Пистолькорса и пять неразрезных вибраторов (директоров). Все вибраторы укрепляются параллельно друг другу на горизонтальной стреле, создавая антенную систему «волновой канал». Петлевой вибратор Пистолькорса крепится в точке нулевого потенциала. В качестве согласующе-симметрирующей системы применен отрезок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом в виде полуволнового U-образного колена. Входное сопротивление петлевого вибратора 292 Ом. Схема подключения U-образного колена к вибратору показана на рис. 1.10. Изготавливается антенна, как правило, из металлических трубок с тонкими стенками диаметром 8—30 мм. Мачта и стрела могут быть сделаны из металлической трубки или из деревянного бруска (рейки). Сечение бруска должно обеспечивать прочность конструкции и жесткость. Наилучшее конструктивное решение достигается в сварном варианте, когда все вибраторы жестко приварены к центральной несущей стреле в точках равновесия, а стрела с вибраторами приварена к вертикальной мачте в точке тяжести. Можно рекомендовать применение этой антенны на каналах высоких частот (свыше 6-го канала). На первых пяти каналах семиэлементные антенны почти не используют из-за больших габаритных размеров и массы, но главным образом из-за недопустимо узкой полосы пропускания, ухудшающей качество изображения и звука.
Но в некоторых случаях с этим приходится мириться. Настройка и регулировка семиэлементной антенны является сложным делом, их не всегда удается качественно выполнить. Одновременно надо знать, что изготовление элементов антенны и ее сборка должны осуществляться с учетом повышенных требований к настройке антенны и ее ориентации на ТЦ или ретранслятор. Требования к точности подстройки антенны обусловлены теми недостатками, которые присущи в основном семиэлементным антеннам, но являются общими для всех антенн типа «волновой канал». Во-первых, эти антенны очень зависят от конструктивных размеров элементов, от точности их изготовления и настройки. Увеличение количества активных и пассивных элементов антенны, а также конструктивные ошибки приводят, как правило, к отрицательному результату. Несоблюдение требований тщательной настройки и регулировки антенны после изготовления может привести к серьезному ухудшению се направленных свойств. Во-вторых, антенны типа «волновой канал» всегда требуют подключения их к телевизору с помощью коаксиального кабеля и УСС, что значительно усложняет их конструкцию и затрудняет настройку. В-третьих, так как семиэлементные антенны узкополосные, это затрудняет их использование не только в диапазонах частот нескольких каналов, но даже для приема телесигналов по одному из первых каналов, в которых относительная полоса частот достаточно велика. Здесь необходимо заметить, что имеются и другие многоканальные антенны типа «волновой канал», однако их коэффициент усиления существенно хуже. Конструктивные размеры семиэлементной антенны типа «волновой канал» приведены в табл. 4.9. Размеры антенны рассчитаны таким образом, чтобы можно было получить достаточно широкую полосу пропускания при возможно большем коэффициенте усиления и принимать телепередачи многих каналов. Семиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором и пятью директорами (рис. 4.3, з) имеет более расширенную полосу пропускания по сравнению с предыдущей антенной (рис. 4.3, ж), высокий коэффициент усиления и поэтому применяется для приема
телепередач на всех каналах в зависимости от расстояния до ТЦ: 1—5-й каналы — 70—80 км, 6—12-й — 60—70 км, 21—41-й — 50—60 км. Конструктивные размеры семиэлементной антенны с двойным рефлектором и пятью директорами приведены в табл. 4.10 В качестве активного вибратора применен петлевой вибратор с УСС типа «полуволновое U-образное колено».
ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АНТЕННЫ ДЛЯ ПРИЕМА ТВ-СИГНАЛОВ В ДЕЦИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ
Для мастеров-радиолюбителей большой интерес представляют ТА дециметрового диапазона, которые позволяют значительно расширить возможности лампово-полупроводниковых моделей телевизоров. В данной главе предлагаются для повторения только три типа ТА ДМВ, так как автор подготовил к изданию новую книгу, полностью посвященную ТЛ для приема ДМВ и спутникового телевидения.
В соответствии с принятой классификацией прием телепередач на 21—61-м каналах обеспечивается в диапазоне ДМВ на частотах свыше 300 МГц. В большинстве случаев владельцы телевизоров, оборудованных соответствующими селекторами каналов, применяют комнатные индивидуальные малогабаритные антенны. Но на садово-огородных участках эти антенны не всегда дают положительный результат. Поэтому в большинстве случаев приходится использовать самодельные дециметровые антенны, которые рассматриваются в настоящей главе.
Каждый цветной телеприемник имеет три антенных ввода: два для подключения антенны метровых волн (MB), один из которых обеспечивает ослабление сигнала в 10 раз, и специальный ввод для подключения антенны ДМВ. Все антенные вводы рассчитаны на подключение коаксиального радиочастотного кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.
Подключение антенны к дециметровому вводу специальной конструкции должно обеспечивать такое же высокое качество основных технических характеристик телевизора, как и при приеме в диапазоне MB.
Важнейшей характеристикой, определяющей качество изображения и чистоты звукового сопровождения, является чувствительность. В диапазоне MB чувствительность канала изображения должна быть не хуже 100 мкВ,
а в диапазоне ДМВ — не хуже 500 мкВ. Для современных телевизоров чувствительность звукового сопровождения в диапазоне MB должна быть не хуже 50 мкВ. а в диапазоне ДМВ — не хуже 200 мкВ.
Не менее важным электрическим параметром является избирательность, которая характеризуется способностью ослаблять сигналы помех вне рабочей полосы частот. Избирательность при настройке от несущей частоты изображения принимаемого канала на 1,5 МГц должна быть не хуже 40 дБ (100 раз), на 3,5 МГц — 40 дБ, на +6,5 МГц — 36 дБ, на +8 МГц — 40 дБ,
От качества изготовления антенн зависят также такие параметры, как контрастность и максимальная яркость. Величина контрастности зависит от размеров взаимного удаления темных и светлых элементов изображения.
В общем случае контрастность должна быть не хуже 80:1 и выше. Максимальная яркость свечения определяется как яркость наиболее светлых крупных участков телеизображения, она может составлять до 100 кд/м^2. Диапазон воспроизводимых звуковых частот должен находиться в пределах от 80 до 12 500 Гц. При проектировании и изготовлении ТА дециметрового диапазона используются известные формулы, в основу которых входят следующие понятия: действующая длина антенны пропорциональна длине волны; коэффициенты усиления и защитного действия антенны ДМВ должны быть выше, чем у антенн метрового диапазона; с увеличением частоты возрастает затухание в коаксиальных кабелях, соединяющих антенну с входом телевизора; внутренние шумы входных цепей телевизоров в диапазоне ДМВ больше, чем в диапазоне MB. Эти электрические параметры сравнительно легко реализуются в различных типах антенн за счет увеличения числа пассивных элементов. Например, в антеннах типа «волновой канал», логопериодических антеннах и антеннах для дальнего приема телевидения. В диапазоне ДМВ все элементы антенны имеют малые конструктивные размеры, и при увеличении числа директоров габаритные размеры самой антенны остаются небольшими. (Интересное решение было опубликовано в журнале «Радио», № 2 за 1988 г.). Зона уверенного приема ДМВ радиопередающей станцией, как правило, оценивается статистическими методами, она непостоянна во времени и зависит от диэлектрической проницаемости воздуха. В диапазоне ДМВ длины волн короче 0,65 м — для работы в каналах с 21-го и выше. Минимальные потери при распространении ДМВ наблюдаются до тех пор, пока между передающей и приемной антеннами существует прямая видимость, за .пределами которой сигнал существенно уменьшается и уверенный прием становится невозможным. В теоретических исследованиях распространение ДМВ представляют в виде окружности, радиус которой равен максимальному расстоянию прямой видимости, с тем допуском, что мощность, излучаемая передающей станцией, достаточно велика для приема непосредственно на границе.
Известно, что чем выше частота радиосигнала, тем больше требуется напряженность поля в месте приема. Для первых каналов MB в месте установки приемной антенны напряженность поля находится в пределах от 300 до 700 мкВ, а для ДМВ — 3200 мкВ и выше. Напряженность поля по мере удаления от передающей станции уменьшается. Для ДМВ нельзя рассчитывать радиус зоны прямой, видимости по максимальному расстоянию прямой видимости, так как мощность станций недостаточна для приема на максимальном расстоянии прямой видимости. Например, минимальная напряженность поля для 33-го канала — 70 дБ (3200 мкВ). Радиолюбителями разработано достаточно большое число антенных усилителей несложной конструкции, предназначенных для усиления сигналов в телевизионном диапазоне ДМВ, которые решают почти в полной мере изложенные проблемы и конкретные задачи. Для приема ДМВ используются широкополосные направленные антенны, работающие без перестройки в широком диапазоне волн и для приема телепередач на расстоянии до 60—70 км от ТЦ. Для расчета такой антенны необходимо знать крайние волны рабочего диапазона частот lдл.mах и lдл.min. Сначала определяют длину наибольшего вибратора l, которая должна быть равна (с определенным допуском) 0,55 lдл.max. Затем строится равнобедренный треугольник с заданным углом а при вершине, который лежит в пределах от 30 до 45°, и основанием треугольника, равным в масштабе построения длине наибольшего вибратора l. Второй вибратор располагается на расстоянии а1, которое определяется из пределов (0,15...0,18) • lдл.max от первого (в масштабе построения). Длина второго вибратора в этом случае определяется однозначно, исходя из построения, так как он должен полностью вписываться в треугольник. Далее определяется длина третьего вибритора, который располагается на расстоянии а2=а1•t, где t — коэффициент уменьшения длины вибратора. Затем строится четвертый вибратор на расстоянии а3=а2•t от третьего и т. д. Построение продолжается до тех пор, пока длина очередного вибратора, вписанного в треугольник, не будет равна (ориентировочно) (0,14...0.45.) • lдлmin.
Этот вибратор и будет последним. Логопериодические антенны сравнительно просты по конструкции, хорошо согласуются с 75-омным коаксиальным кабелем снижения, имеют КПД от 4 до 7 дБ. Все логопериодические антенны и существующие их разновидности могут быть представлены в виде замкнутой системы вибраторов, расположенных и горизонтальной плоскости. Схема плоской вибраторной логопериодической антенны (ЛПА) представлена на рис. 5.1. Антенна состоит из двухпроводной распределительной линии длиной А, в которую включены вибраторы различной длины и различного расположения. Наибольший вибратор состоит из двух отрезков, отстоящих друг от друга на расстоянии 2 d, где d — диаметр трубки распределительной линии. Электрические параметры антенны определяются тремя основными составляющими: периодом структуры t, углом раствора а и длиной антенны L. Параметры антенны рассчитываются так, чтобы внутри каждого интервала частот элементов антенны (например, f7 — f6) характеристики антенны менялись незначительно. Первый параметр t характеризует частотную периодичность антенны, при которой каждый вибратор имеет свою резонансную частоту. На самой низкой частоте, в зависимости от выбранного канала, рабочего диапазона f1 = fmin резонирует первый вибратор 1 с длиной плеча l1, на следующей, более высокой, частоте f2 резонирует вибратор 2 с длиной плеча l2 = l1 • t и т. д. Незначительное изменение характеристик антенны при расчете параметров должно быть во всем рабочем диапазоне частот, поэтому антенна, построенная по рассматриваемому принципу, и носит название логарифмически-периодической, или логопериодической. Длина антенны L рассчитывается по формуле: L = (l1 —
т. е.зависит от угла и принимаемого диапазона частот, который определяется, в свою очередь, размерами граничных элементов антенны l1 и l9. Здесь необходимо заметить, что количество элементов в антенне не ограничивается девятью элементами и может составлять от шести до двадцати двух. Логопериодическая антенна может быть изготовлена для приема телепередач во всех диапазонах частот. Расстояние между двумя соседними вибраторами можно определить также по формуле: а6= l6(1—t)ctg(а/2).
При изготовлении антенны для приема телепередач на первых 12 каналах рекомендуется принять в расчетных формулах t = 0,84; а = 60°; L = 2285 мм; число вибраторов равно 13. Для антенны, предназначенной для приема первых 3 каналов, необходимо взять шесть вибраторов, тогда L = 1515 мм. Антенну, работающую на первых каналах телевидения в метровом диапазоне волн, рекомендуется изготавливать из трубок с тонкими стенками диаметром 20 мм. Антенну для 6—12-го каналов можно сделать из дюралевых или латунных трубок диаметром 15 мм, а антенну для приема сигналов ДМВ — из трубок диаметром 8 мм, с толщиной стенки до 1 мм. Второй вариант логопериодической антенны приведен на рис. 5.2, где проводники распределительной линии расположены в вертикальной плоскости, а вибраторы — в горизонтальной плоскости в два ряда. Все вибраторы поочередно направлены в разные стороны. Коаксиальный кабель снижения проложен внутри нижней трубки без верхней полиэтиленовой оболочки. Экран коаксиального кабеля припаян в точках б и г, а центральная жила кабеля припаивается в точке а. Проводники распределительной линии, как правило, скрепляются между собой крепежными изоляторами в двух точках. Концы трубок распределительной линии в точках виг должны быть накоротко замкнуты металлической перемычкой. К вертикальной штанге логопериодическая антенна прикрепляется с помощью крепежных деталей, расположенных в центре тяжести собранной антенны. Телевизионная антенна дециметрового диапазона для приема телепрограмм с 21-го по 40-й канал, которая по принятой классификации относится к антеннам типа «волновой канал», показана на рис. 5.3. Техническая характеристика: коэффициент усиления ............. 2,8—4 (9,2...12 дБ) КБВ, не менее ................... 0,55—0,85 КЗД, не менее ................... 14—24 . входное сопротивление активного петлевого вибратора ............. 292 Ом волновое сопротивление фидера ..... 75 Ом рабочая частота .................. 470—622 МГц неравномерность коэффициента усиления ...................... 0,8 кпд, не менее .................... 0,96 количество принимаемых программ без перестройки ................ 20 внешние нагрузки в местностях с климатом ....................
УХЛ, ХЛ, В диаграмма направленности односторонняя в горизонтальной плоскости ....... узкая, объемная ширина главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости ...................... 32—46 Как следует из рисунка, антенна имеет одиннадцать директоров, петлевой вибратор 3, рефлектор, состоящий из трех элементов 1 и 2, и несущую стрелу 4, которая изготавливается из металлической трубки диаметром 20— 22 мм. Для изготовления активного 3 и пассивного вибраторов (директоров) используется дюралюминиевая трубка диаметром не менее 8 мм. Рефлектор можно выполнить из алюминиевой полоски толщиной 5 мм, но можно применить и меньшую толщину — до 2,5 мм. Ширина пассивных элементов рефлектора равна 16—20 мм. Средний элемент рефлектора крепится непосредственно к несущей стреле с помощью специальных шайб и крепежных деталей, а два других элемента рефлектора 1 — с помощью металлической стойки, которая также жестко прикреплена к стреле. Расстояние между этими элементами равно 49 мм при проекции на горизонтальную плоскость. Петлевой вибратор выполнен из дюралюминиевой трубки диаметром 8—12 мм с толщиной стенки не менее 1 мм. Рекомендуется изготавливать петлевой вибратор из дюралюминиевой полоски толщиной 2.5 мм и шириной до 50 мм. Он может иметь фигурную конструкцию, удобную для крепления и, самое главное, обеспечивающую хорошее согласование во всем диапазоне частот принимаемых телепередач. Размеры основных элементов антенны — пассивных и активных — приведены в табл. 5.1. Длина четвертого элемента антенны рассчитывается, исходя из об-
щего количества вибраторов, и в данном случае равна 1400—1450 мм. Наилучшие результаты дает подключение коаксиального кабеля снижения к петлевому вибратору через УСС типа «проволочный трансформатор». Изготавливается это УСС на двух ферритовых кольцевых сердечниках марки 100ВЧ размерами 8,4 х 3,5 х 2 мм. на которые виток к витку вплотную наматываются обмотки в два провода марки ПЭЛШО диаметром 0,23 мм. УСС должно обеспечивать КБВ, равный 0.75, в широкой полосе частот (от 470 до 622 МГц) со стороны подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. В данной антенне можно применить другое УСС, изготовленное без ферритовых сердечников,— эквивалент кабельной петли, выполненной из отрезка спиральной полосовой линии, которая наматывается на ферритовый или
стальной стержень из электротехнической стали марки 3311, 3312, 3313. Спираль изготавливается из медной или латунной ленты толщиной до 0,1 мм, шириной до 1 мм, имеет 5,25 витка и укладывается в пазы, сделанные в диэлектрике, выполненном в виде трубки, которая устанавливается на этот стержень. Намотка спирали на стержень показана на рис. 5.4. Эту антенну можно устанавливать на одной штанге с антенной MB, но расстояние между ними должно быть не менее 1,0—1,2 м.
Антенный усилитель метровых волн
Данный антенный усилитель предназначен для высококачественного приема УКВ передающих телевизионных станций метрового диапазона. Усилитель может быть использован также для приема сигналов радиовещательных станций. Усилитель создан для работы в области частот первых 12 каналов от 45,0 до 320 МГц, при этом он значительно перекрывает всю занимаемую этими каналами полосу частот.
Антенный усилитель, предлагаемый для повторения, обладает хорошими эксплуатационными возможностями, достаточно прост в изготовлении и налаживании. Усилитель применяется в условиях низкого уровня ТВ-сигналои метровых волн на расстоянии до 100 км от передающего ТЦ или активного ретранслятора на садово-огородных участках, расположенных на равнинной местности. Усилитель обеспечивает достаточно устойчивый и надежный прием телепрограмм при низком уровне напряженности электромагнитного поля, который может быть не менее 10 мкВ/м.
Антенный усилитель рекомендуется изготавливать в исполнении УХЛ для эксплуатации в условиях воздействия температуры и влажности, не выходящих за пределы нормальных значений, которые определены ГОСТами.
Применение антенного усилителя оказывается наиболее целесообразным, когда телевизионный приемник не имеет запаса по коэффициенту усиления и чувствительности вследствие его длительной эксплуатации и в тех случаях, когда в месте приема телепередач нет ТЦ и ретрансляторов. Область применения усилителя может быть расширена за счет его подключения к ТА коллективного пользования, при подключении к одной приемной антенне нескольких телевизионных приемников. Усилитель одинаково хорошо работает как с антеннами типа «волновой канал», так и с узкополосными и остронаправленными антеннами и антенными системами, имеющими большой коэффициент усиления. При этом данный усилитель должен быть размещен на штанге или стреле антенны.
Размещение антенного усилителя на стреле ТА рядом с активным вибратором и соединение этих элементов антенны наиболее коротким коаксиальным кабелем позволяет улучшить соотношение сигнал/шум на входе телевизионного приемника.
Как следует из принципиальной электрической схемы
(рис. 6.4), усилитель не обеспечивает возможности перестройки АЧХ на один из телеканалов указанного выше диапазона частот и имеет лишь ограниченную подстройку частоты относительно средней частоты, на которую этот усилитель настроен в пределах + 2 ... -.2 МГц, что в значительной мере компенсирует температурный дрейф полосы пропускания усилителя.
Основное преимущество рассматриваемого усилителя заключается в возможности использования любых телевизионных приемников, позволяющих производить перестройку АЧХ на различные каналы в метровом диапазоне, что позволяет получить высокий коэффициент усиления на требуемом канале при сравнительно несложном схемно-техническом решении. Электропитание усилителя осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц или от автономного источника питания, например от аккумуляторной батареи или другого ХИТ с выходным напряжением + 12 В. Анализируя принципиальную схему усилителя, можно выделить следующие функциональные узлы, которые оформляются в виде самостоятельных сборочных единиц: СИП и собственно усилитель. В свою очередь, СИП включает в свой состав входные и выходные цепи, индикатор, сетевой понижающий трансформатор питания, выпрямительное устройство и стабилизатор напряжения. СИП включается в сеть переменного тока с помощью унифицированного электрического соединителя XI, а в работу — с помощью двухполюсного переключателя SBI. На выходе СИП устанавливаются плавкие предохранители FU1 и FU2, которые предназначены для защиты СИП от коротких замыканий и перегрузок, часто возникающих из-за ошибок при монтаже и использования непроверенных комплектующих ЭРЭ и ЭРИ. Плавкие предохранители FU1 и FU2 рассчитаны на максимальный ток срабатывания 0,5 А. Сигнальная неоновая лампа HLI загорается сразу же после подачи напряжения на СИП. На входе СИП установлены бумажные конденсаторы С1 и С2, обеспечивающие защиту усилителя В от электромагнитных помех, которые проникают в электрическую сеть переменного тока. В блоке питания применен самодельный сетевой понижающий трансформатор питания Т1, который обеспечивает гальваническую развязку вторичных цепей СИП и нагрузки от высокого напряжения сети переменного тока, необходимую электрическую безопасность работы с низким напряжением, действующим на вторичной обмотке сетевого трансформатора, а также расчетный уровень напряжения переменного тока, которое поступает на выпрямительное устройство и затем на стабилизатор напряжения. Выпрямительное устройство с емкостным фильтром собрано на четырех выпрямительных диодах VD1-VD4 по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая имеет значительные преимущества перед другими схемами выпрямления.
В частности, мостовая схема обеспечивает на выходе повышенную частоту пульсации выпрямленного напряжения, хорошие технико-экономические показатели, пониженный уровень обратного напряжения на комплекте выпрямительных диодов, отличается простотой сборки и повышенной надежностью эксплуатации. Выпрямительные диоды VD1—VD4 устанавливаются на металлическую монтажную плату с применением диэлектрических прокладок. Работает двухполупериодный выпрямитель на емкостный фильтр, собранный на электрическом конденсаторе СЗ. Выпрямленное напряжение постоянного тока поступает на стабилизатор напряжения, выполненный на четырех транзисторах. Стабилизатор непрерывного действия собран по схеме с регулируемым выходным напряжением и последовательным включением нагрузки. Стабилизатор относится к числу компенсационных стабилизаторов, регулирующим элементом которого является составной транзистор VT1 и VT2, а управляющим — транзистор VT3. Отличительной особенностью ПП-стабилизатора является его работоспособность при пониженном входном напряжении и очень малое потребление энергии в режиме холостого хода. Этим объясняется возможность применения данного стабилизатора в схеме питания усилителя метровых волн, который может работать с автономным источником напряжения. Выходное напряжение СИП можно регулировать переменным резистором R5 в пределах от + 5 до + 12 В. Выбранная схема и примененные полевые транзисторы позволяют получить высокие технические характеристики: коэффициент стабилизации напряжения более 250, выходное сопротивление порядка 1 Ом при максимальном токе нагрузки до 100 мА, амплитуду пульсации, не превышающую 0,6 мВ. На полевом транзисторе с изолированным затвором обеденного типа с N-каналом VT4 собран стабилизатор тока, играющий роль экономичного источника образцового напряжения. Оптимальный ток нагрузки, ток, потребляемый усилителем, не превышает 30 мА при напряжении + 12 В. Минимально допустимое падение напряжения на регулирующем транзисторе VT2 равно 1,5 В. Максимальный рабочий нагрузочный ток при выбранной схеме не превышает 80 мА.
но его можно увеличить, если заменить транзистор VT2 на более мощный, с радиатором большой теплоотдачи. Усилитель метровых волн выполнен на ВЧ-траизисторах VT5—-VT8, собранных по схеме с общим эмиттером. Важной особенностью схемы усилителя является использование в качестве коллекторных нагрузок транзисторов VT6—VT8 катушек индуктивности L1—L3, что уменьшает завал АЧХ усилителя на высших частотах. Важно отметить, что усилитель одинаково устойчиво работает как при номинальном напряжении электропитания + 12 В, так и при пониженном напряжении + 6 В. При этом коэффициент усиления во всем частотном диапазоне метровых волн не имеет заметного уменьшения. Однако если мастер-радиолюбитель выбрал для питания пониженное напряжение + 5 В постоянно, то необходимо в схеме установить стабилитрон КС147А вместо стабилитрона Д814А, применяющегося при питании напряжением + 12 В. Максимальный ток, потребляемый в рабочем режиме, не превышает 30 мА, а при пониженном напряжении питания ток потребления снижается. Основные параметры, технические характеристики и условия эксплуатации антенного усилителя метровых волн и СИП: номинальное напряжение питающей сети переменного тока....................... 220 В номинальная частота питающей сети переменного тока....................... 50 Гц номинальное напряжение питания антенного усилителя ............................. + 12 В пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока .................. 187...242 В пределы изменения частоты питающей сети переменного тока....................... 49...51 Гц коэффициент нелинейных искажении питаю-шей сети переменного тока, не более ...... 123 % пределы регулирования выходного стабилизированного напряжения постоянного тока. . . . 5...12 В коэффициент стабилизации, не менее ....... 250 выходное сопротивление стабилизатора напряжения ........................... 0,3...1,5 Ом максимальный ток нагрузки. .............. 30 мА максимальное падение напряжения на регулирующем транзисторе VT1. .......... 1,5 В номинальное напряжение на клеммах аккумуляторной батареи ................. 12В максимальная мощность СИП при максимальной нагрузке. ................. 15 Вт мощность, потребляемая устройством от сети переменного тика в режиме холостого хода, не более ......................... 10 мВт амплитуда пульсации выходного стабилизированного напряжения, не более. ......... 6 мВ переменная составляющая напряжения на выходе стабилизатора напряжения, не более 0,1 Вэфф изменение напряжения на выходе стабилизатора при изменении напряжения сети переменного тока от 187 до 242 В, не более 0,5 В полоса усиливаемых частот ............... 48,5—350 МГц принимаемые каналы .................... 1—12-й коэффициент усиления по напряжению при входном сигнале 5 мкВ на частоте: 48,5 МГц ............................ 35 дБ 230 МГц ............................ 40 дБ уровень собственных шумов на выходе усилительного устройства, не более. ....... 3.5 дБ входное сопротивление усилителя. .......... 75 Ом номинальное сопротивление нагрузки ....... 75 Ом неравномерность АЧХ.................... 5 дБ кпд СИП, не менее ..................... 0,9 % максимальная длина кабеля снижения. ..... 30 м Условия эксплуатации: при работе усилительного устройства на открытом воздухе: температура окружающей среды: повышенная ......................... 45 °С пониженная .........................
— 40 °С относительная влажность воздуха при температуре 20 °С, не более ........... 92 % при работе усилительного устройства в отапливаемом помещении: температура окружающей среды: повышенная......................... 30 °С пониженная ......................... 5 °С относительная влажность воздуха при температуре 20 °С, не более ........... 85 % атмосферное давление: повышенное ......................... 120 (900) кПа (мм рт. ст.) пониженное ......................... 26,7 (200) кПа (мм рт. ст.) ветровые нагрузки при скорости ветра до 25 м/с, не более .................. 5 кг/см^2 синусоидальные вибрационные нагрузки с ускорением, не более. ............... 98.1 (10) м/с^2 (д) Конструкция и размеры. Антенный усилитель состоит из двух самостоятельных сборочных единиц, которые могут быть изготовлены с достаточной степенью точности по эскизной документации, разрабатываемой в соответствии с требованиями государственных стандартов ЕСКД. Соединяются обе сборочные единицы между собой и антенной с помощью отрезков коаксиального кабеля марки РК-75 и двухпроводной линии питания, если усилитель устанавливается на штанге антенны. Источник питания изготавливается в виде БП с входными и выходными цепями. Электрорадиоэлементы СИП собираются на монтажной плате, которую располагают рядом с сетевым понижающим трансформатором питания. Габаритные размеры СИП зависят от типоразмера сетевого трансформатора питания и от общей компоновки ЭРЭ. Монтажную плату рекомендуется выполнить из двухстороннего стеклотекстолита толщиной 2 мм, которая закрепляется в корпусе СИП с помощью крепежных деталей. Корпус источника питания рекомендуется сделать прямоугольной формы, с учетом места его установки в жилом помещении и вблизи от телевизора. При изготовлении СИП использованы следующие комплектующие ЭРЭ: самодельный сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа Ш или ШЛ; транзисторы VT1 типа КТ608Б, VT2 — КП303Г, VT3 — КТ312В, VT4 — КП305Г; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа КД105Б; конденсатор С1 типа МБМ-11-750В-0.05 мкф, С2 — МБМ-11-750В-0.05 мкФ, СЗ — К50-6-25В-500 мкФ: резисторы RI типа МЛТ-2-820 кОм, R2 — МЛТ-0,125-100 кОм, R3 — МЛТ-0,125-6,2 кОм, R4 — МЛТ-0,125-6,2 кОм, R5 — СПЗ-4Ма-0,25Вт-А-6,8 кОм; электрические соединители X1 типа «вилка» с кабелем в двойной изоляции, ХЗ и Х4 — «вилка» соединителя КМЗ-1; предохранители FU1 и FU2 типа ПМ0,5; индикаторная лампа HLI типа ТН-0,2-1; переключатель SBI типа П2Т-1-1. При изготовлении СИП можно произвести замену некоторых ЭРЭ с целью увеличения его выходной мощности, при этом он незначительно проигрывает в экономических показателях.
Так, вместо транзистора VT1 типа КТ608Б можно использовать другой, более мощный транзистор. Полевой транзистор VT4 типа КП305Г можно заменить на постоянный резистор типа МЛТ сопротивлением 5 кОм, а переменный резистор R5 — на стабилитрон типа КС133А, резистор R3 сопротивлением 6,2 кОм — на резистор сопротивлением 1 кОм, резистор R4 — на переменный резистор сопротивлением 12 кОм. Такая замена комплектующих ЭРЭ ведет по существу к изменению схемы стабилизатора тока в сторону классического параметрического стабилизатора напряжения. Если в рассматриваемой схеме использовать постоянные резисторы R3, R4 и R5 с более высокими значениями сопротивлений, то выходное стабилизированное напряжение питания будет увеличиваться. Конструкция усилителя метровых волн состоит из прямоугольного корпуса, имеющего верхнюю и нижнюю крышки, устанавливаемые после окончательной регулировки и настройки. Комплектующие ЭРЭ усилителя устанавливаются на печатной или монтажной плате, которую рекомендуется выполнить из двухстороннего стеклотекстолита толщиной 2 мм. При этом наружный фольгированный слой печатной платы используется как экран. Можно все ЭРЭ усилителя смонтировать на четырех отдельных платах небольших размеров, обозначенных на схеме 2—1. 2—2, 2—3 и 2-4. Корпус усилителя можно изготовить из заранее подготовленных заготовок, выполненных из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Внутренний фольгированный слой стеклотекстолита полностью используется для соединения заготовок между собой при изготовлении корпуса усилителя. Наружный фольгированный слой является дополнительным экраном, обеспечивающим защиту усилительных каскадов от влияния внешних электромагнитных полей и наводок. Соединения заготовок между собой рекомендуется производить пайкой сплошными швами по периметрам припоем марки ПОС-61. Пайка должна производиться низковольтным паяльником мощностью до 100 Вт. Применение кислотных флюсов не рекомендуется. В усилителе метровых волн применяются самодельные катушки индуктивности L1—L4. которые являются важнейшими элементами схемы, определяющими качество изображения и звука на экране телевизионного приемника. Катушка индуктивности L1 изготавливается из медного посеребренного провода диаметром 1 мм на деревянном шаблоне.
Наружный диаметр намотки катушки L1 равен 20 мм. Катушка содержит 2,5 витка с шагом 8 мм. Отвод от витков катушки индуктивности производится при настройке усилителя по данным измерительных приборов Х1-19А, X1-1, TR-0813 или любого другого типа получения требуемой полосы пропускания. Катушка индуктивности L2 изготавливается также из медного посеребренного провода диаметром 1 мм или из обмоточного провода марки ПЭЛ с диаметром по меди 1 мм. Наматывается катушка индуктивности на круглом деревянном шаблоне с наружным диаметром 12 мм и шагом 8 мм. Шаг намотки должен быть равным 8 мм. Отвод от катушки индуктивности L2 производится при настройке усилителя по показаниям измерительных приборов и после установки номинальных режимов работы транзисторов. Если катушка индуктивности изготавливается из обмоточного провода марки ПЭЛ или ПЭВ-2, то необходимо произвести его зачистку тонкой шлифовальной шкуркой с последующей полировкой. Катушка индуктивности L3 изготавливается из медного посеребренного провода диаметром 1 мм, содержит 2,5 витка с отводом от середины. Шаг намотки 8 мм. Внутренний диаметр катушки равен 12 мм. Так же как и в предыдущем случае, место отвода от катушки определяется при настройке усилителя до получения требуемой полосы пропускания. На принципиальной электрической схеме условно показаны границы устанавливаемых экранов и перегородок в корпусе усилителя, которые определяют кроме габаритных размеров расположение основных комплектующих элементов в каскадах усилителя. При монтаже, регулировке и настройке усилителя использованы следующие комплектующие ЭРЭ и ЭРИ: транзисторы VT! типа ГТ329Б, VT2 — ГТ329Б, VT3 — ГТ329Б, VT4 — ГТ329А; самодельные катушки индуктивности L1—L4: конденсаторы С4типа К10П-4-Н70-2200пФ, С5 — КД-1-100В-М1500-82 пФ, С6 — КД-1-160В-Н70-2200 пФ, С7 — КД-1-160В-Н70-2200 пФ, С8 — К10П-4-Н70-2200 пФ, С9 — КД-1-100В-М1500-82 пФ, С10 — КД-1-160В-Н70-2200 пФ, С11 — КД-1-160В-Н70-2200 пФ, С12 — К10П-4-Н70-2200 пФ, С13 — К Д-1-100В-М 1500-82 пФ, С14 — КД-1-160В-Н70-2200 пФ, С15 — КД-1-160В-Н70-2200 пФ, С16 — КД-1-100В-М1500-82 пФ.
С17 — К10П-4-Н70-2200 пФ, С18 — КД-1-100В-М1500- 82 пФ: резисторы R6 типа МЛТ-0,25-110 Ом, R7 — МЛТ-0,25-10 кОм, R8 - МЛТ-0,25-2,7 кОм, R9 — МЛТ-0,25-240 Ом, R10 — МЛТ-0,25-110 Ом, R.11 — МЛТ-0,25-200 Ом, R 12 — МЛТ-0,25-10 кОм, R13 — МЛТ-0,25-2,7 кОм, R14 — МЛТ-0,25-240 Ом, R15 — МЛТ-0,25-110 Ом, R16 — МЛТ-0,25-10 кОм, R17 — МЛТ-0,25-2,7 кОм, R18 — МЛТ-0,25-240 Ом, R 19 — МЛТ-0,25-560 Ом, R20 — МЛТ — 0,25-11 кОм, R21 — МЛТ-0,25-5,6 кОм, R22 — МЛТ-0,25-820 Ом; аккумуляторная батарея GB1 типа 10НКГ-10Д; электрические соединители ХЗ типа «розетка» КМЗ-1, Х4 — «розетка» КМЗ-1, Х2 — САТ-Г, Х5 — САТ-Г; коаксиальный кабель снижения марки РК 75. Настройка и регулировка. Следует еще раз напомнить о необходимости проведения входного контроля всех покупных комплектующих ЭРЭ на соответствие требованиям ТУ и нормам, определяемым государственными стандартами. Такая проверка позволит избежать досадных ошибок при изготовлении антенного усилителя и гарантирует его работоспособность. Проверку работы усилителя метровых волн начинают с измерения выходного напряжения на вторичных обмотках сетевого понижающего трансформатора питания Т1, изготовленного в домашней мастерской или приобретенного в радиомагазине. В соответствии с моточными данными сетевого трансформатора, приведенными в табл. 6.2, на вторичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода должно действовать переменное напряжение в пределах от 12 до 14 В. Затем проверяется выходное напряжение выпрямительного устройства при отключенной нагрузке. Это напряжение постоянного тока должно быть не более 14 В. Далее подключают измерительный прибор к выходу стабилизатора напряжения (к соединителям ХЗ и Х4) и измеряют напряжение при верхнем (по схеме) и нижнем положении ротора переменного резистора R5. Стабилизированное напряжение должно изменяться в пределах от 5 до 12 В с высокой степенью стабилизации постоянного тока. Правильно собранный источник питания начинает работать сразу же после сборки и дополнительной регулировки не требует. Для проверки работы усилителя метровых волн желательно иметь в радиолюбительской лаборатории такие приборы, как ВК2-20, В3-42, радиолюбительские конструкции приборов для измерения сопротивлений или М127, Е6-5 для измерения емкостей и индуктивности, или ЕЗ-3, Е8-5, измеритель RLC «Спутник радиолюбителя», частотомер типа Ч3-7, осциллограф любого типа и генератор радиочастот любого типа. Наладку усилителя метровых волн необходимо начать с установки режимов работы транзисторов VT5—VT8 по постоянному току.
После полной сборки и включения усилителя в рабочий режим на эмиттерном переходе тран-
зистора VT5 должно действовать напряжение постоянного тока + 1,64 ... + 1,72 В, на его коллекторном переходе — полное напряжение питания, поступающее со стабилизатора напряжения + 12 В, на эмиттерном переходе транзистора VT6 — напряжение + 1,7 В, а на его коллекторном переходе — напряжение + 12 В, на эмиттерном переходе транзистора VT7 — напряжение + 1,68 ... + 1,72 В, на его коллекторном переходе — постоянное напряжение + 7,5 В, на эмиттерном переходе транзистора VT8 — напряжение + 1,95 ... + 2,05 В, на коллекторном переходе — + 4,3 В. Падение напряжения на резисторе R11 составляет 4,5 В. При полной нагрузке максимальный ток, потребляемый усилителем, составляет 30 мА при напряжении питания + 12 В. После проверки указанных выше напряжений приступают к регулировке АЧХ. Па генераторе частоты устанавливают выбранный диапазон рабочих частот при максимальной полосе качания. При этом на вход усилителя подается напряжение, равное 5 мкВ, оно соответствует ослаблению сигнала на 50 дБ. После этого настройка усилителя сводится к выбору мест отводов от катушек индуктивности L1—L4 до получения необходимой полосы пропускания.
Общие сведения
Очень часто радиолюбители, изготовившие ТА по рисункам, которые приведены в справочнике, не могут получить качественное изображение на экране телевизора, несмотря на то что антенна выполнена в полном соответствии с данными рекомендациями. Причины этого кроются в следующем: антенна установлена в таком месте, где очень маленькая напряженность электромагнитного поля и действует очень слабый ТВ-сигнал; используемый телевизионный приемник не обладает необходимым коэффициентом усиления; примененный тип антенны имеет слишком узкую диаграмму направленности и не соответствует реальным условиям приема телепередач в данной местности.
В настоящее время, несмотря на существенное увеличение количества передаваемых телепрограмм, основные передачи осуществляются в диапазоне метровых волн на первых 12 каналах, а это обеспечивает постоянный интерес телезрителей к их приему. Здесь необходимо напомнить, что прием частот в диапазоне 1—12-го телеканалов связан с трудностями из-за того, что между 5-м и 6-м каналами существует разрыв.
В сельской местности, на садовых участках можно значительно улучшить прием телепередач с помощью достаточно простых самодельных или покупных усилителей различных конструкций.
Как отмечалось ранее, пригодность промышленного телевизора для качественного приема метровых волн определяется в основном его чувствительностью и устойчивостью синхронизации изображения при приеме слабого ТВ-сигнала. Надо признать, что старые марки телевизоров, ранее выпускаемые промышленностью, имеют срав
нительно низкую чувствительность по каналам изображения и звука, не превышающую 200 мкВ.
Рассматриваемые в настоящей главе антенные усилители предназначены для улучшения чувствительности телевизионных приемников, принимающих передачи в метровом диапазоне электромагнитных волн.
В гл. 1 справочника приведены основные параметры телеантенн, определяющие их свойства и позволяющие сделать выбор антенны для конкретных условий эксплуатации. При рассмотрении технических характеристик антенных усилителей необходимо в первую очередь обратить внимание на КНД, который принято обозначать буквой D. КНД — параметр, показывающий, во сколько раз мощность, которую может отдать в нагрузку согласованная антенна при приеме со стороны максимума главного лепестка диаграммы направленности, больше мощности, которую может отдать в нагрузку согласованная эталонная антенна.
В данном определении за эталонную антенну принимаются простейшие полностью ненаправленный излучатель или полуволновой вибратор. КНД полностью ненаправленного (изотропного) излучателя в 1,64 раза (или на 2,15 дб) больше КНД относительно полуволнового вибратора. Например, если выбранная радиолюбителем антенна имеет КНД относительно изотропного излучателя равным 5, то КНД той же антенны относительно полуволнового вибратора составляет 5/1,64, то есть 3,05. КНД характеризует предельно возможный выигрыш по мощности, который может дать антенна благодаря своим направленным свойствам с учетом возможных потерь. Реальный выигрыш антенны по мощности определяется коэффициентом усиления Кр по мощности. Для ТА, применяющихся на садовых участках, этот коэффициент лежит в пределах от 0,3 до 0,5 х D. Второй важный коэффициент усиления по напряжению определяется по формуле: Кн = Кр^0.5. Если выбранная для изготовления антенна имеет недостаточный коэффициент усиления, то применение усилительного устройства позволит использовать ее и получить устойчивое и качественное изображение.
Широкополосный конвертер
Предлагаемый к повторению простой по своему схемно-техническому решению конвертер предназначен для применения на удаленных от ТЦ садово-огородных и приусадебных участках в сельской местности вместе с самодельными зигзагообразными антеннами, устанавливаемыми на одной опоре вместе с другими антеннами метровых волн. Такая антенна должна быть изготовлена с учетом ее эксплуатации с данным конвертером в условиях воздействия на них различных механических и климатических нагрузок во всех макроклиматических зонах страны с умеренно-холодным или холодным климатом. Конвертер устойчиво работает при воздействии пониженной и повышенной температуры окружающего воздуха, пониженном атмосферном давлении и при воздействии синусоидальных нагрузок в диапазоне частот от 50 до 100 Гц с ускорением до 20 g (196,2 м/с^2).
Конвертер применяется в тех случаях, когда в телевизионных приемниках ранних выпусков отсутствует селектор каналов ДМВ и он может работать только на первых 12 каналах метрового диапазона.
Конвертер обеспечивает в этом случае прием любого канала ДМВ, начиная с 21-го канала. Конвертер устанавливается рядом с активным вибратором на стреле антенны вместе с автономным источником питания.
Рассматриваемый конвертер применяется с различными типами ТА, обеспечивающих прием дециметровых волн на садовых участках, находящихся в зоне прямой видимости, и очень редко — в зонах тени и полутени. Расположение конвертера на стреле ТА позволяет уменьшить потери в кабеле снижения за счет уменьшения длины отрезка кабеля, соединяющего антенну с конвертером, и на вход телевизора будут передаваться ТВ-сигналы метрового диапазона.
Основные параметры и технические характеристики:
номинальное напряжение автономного
источника питания постоянного тока ....... 9В
допускаемые пределы изменения питающего
напряжения, при которых обеспечивается
устойчивая работа конвертера ............ 8—9,5 В
номинальный ток, потребляемый конвертером
в рабочем режиме эксплуатации.......... 3,2 мА
пределы регулирования тока нагрузки ...... 2.4—4,5 мА
волновое сопротивление коаксиального кабеля
снижения ............................. 75 Ом
диапазон каналов, принимаемых конвертором 21—40-й рабочая частота, действующая на входе.
конвертера ..................... . . . . 470—630 МГц
рабочий диапазон телеканалов ..... . . . . 1—12-й
неравномерность АЧХ. ............ . . . . 3,8 дБ
коэффициент усиления ............ . ... 15 дБ
входное сопротивление ........... . ... 75 Ом
потребляемый ток ................ . ... 12 мА
расчетный коэффициент шума на частоте 400 МГц. .................6,5 дБ
полоса рабочих частот, действующих
на выходе конвертера ........... . . . . 48,5—230 МГц
Условия эксплуатации:
температура окружающей среды:
повышенная ................ ...40 °С
пониженная .................. ...— 45 °С
относительная влажность воздуха при
температуре 20 °С, не более . . . .... 95 %
атмосферное давление, кПа (мм pi г.) . . 26,7—120 (200-900)
Конвертер настраивается на любой свободный канал метровых волн (например, на 4-й. 5-й или с 6-го по 12-й).
В этом случае для подачи напряжения питания на конвертер используется кабель снижения. Если-переместить конвертер ближе к телевизионному приемнику, то придется применить двухпроводную линию, и тогда электропитание конверуера можно осуществлять от сетевого стабилизированного БП напряжением + 9 В. Принципиальная электрическая схема широкополосного конвертера, преобразующего дециметровые волны в метровые, приведена на рис. 6.5. Необходимо еще раз напомнить, что схема данного конвертера специально разработана для использования с телевизионными приемниками, у которых в структурной схеме нет селектора каналов ДМВ. Конвертер, выполненный в соответствии с рассматриваемой принципиальной схемой, характеризуется высокой степенью технико-экономических показателей при его постоянной эксплуатации, так как ток, потребляемый от автономного источника питания GB1, не превышает 5 мА. Данный конвертер включает в свой состав два основных функциональных узла: гетеродин и смеситель. Напомним, что гетеродином в радиоэлектронике называется маломощный генератор сигналов, используемый как источник колебании вспомогательной частоты при преобразовании ВЧ-сигналов. Гетеродин выполнен на планарном германиевом транзисторе системы п—р—п с че-
тырьмя выводами, один из которых соединен с корпусом. Гетеродин собран по схеме емкостной трехточки с обратной связью, включенной через универсальный выпрямительный диод VD1. В свою очередь, этот диод включен по схеме обратного смещения и предназначен одновременно для настройки конвертера. При изменении сопротивления переменного резистора R7 изменяется ток, протекающий через транзистор VT1, а следовательно, изменяется обратное напряжение на диоде VD1 и частота настройки резонансного контура гетеродина. Заметим, что в качестве резонансного контура применена несимметричная полосковая линия L1, изготовленная из полоски фольги, вырезанной непосредственно на печатной плате шириной 3 мм. Основные размеры полосковой линии L1 приведены на рис. 6.6. Действующую длину полосковой линии можно изменять при настройке конвертера с помощью установки шунтирующей перемычки, перемещаемой вдоль длинной стороны полосковой линии. Смеситель конвертера выполнен также на ВЧ-транзисторе VT2 системы п—р—п, который имеет планарные выводы.
Сигнал гетеродина через сопротивление резистора R1 поступает непосредственно на базу транзистора VT2 смесителя. Такая схема включения транзистора позволяет избежать изготовления дополнительных полосковых линий связи, обеспечивает устойчивость работы смесителя и исключает самовозбуждение. Как следует из схемы, на базу транзистора VT2 поступает одновременно и сигнал ДМВ, принимаемый ТА. Создается напряжение разностной частоты, которое усиливается транзистором VT2. Это напряжение выделяется специальным согласующим контуром, собранным на элементах L2, СЗ и R4, и по отрезку коаксиального кабеля, на конце которого смонтирован антенный соединитель Х4, подводится к входу телевизионного приемника, работающего на одном из каналов метровых волн. В данной схеме напряжение питания конвертера + 9 В с аккумуляторной батареи или другого ХИТ поступает на конвертер через коаксиальный кабель, например кабель марки РК-75-3-31, и далее на выходной согласующий резистор, имеющийся в телевизионном приемнике, сопротивление которого равно 75 Ом. После включения штекера, смонтированного на выходе конвертера в гнездо, расположенное на телевизионном приемнике, должен загореться индикаторный светодиод HL1. Для его выключения достаточно вынуть штекер из антенного входа телевизионного приемника. Конструкция и размеры. Корпус конвертера выполнен в виде равностороннего прямоугольника, детали конструкции которого определяются при эскизном проектировании и показаны на рис. 6.6. Сверху и снизу корпус конвертера закрыт крышками (поз. 9), выполненными из латуни или другого немагнитного материала толщиной 0,4—0,6 мм.
На основании монтажной платы ( ширина 36 мм, длина 106 мм) в верхнем фольгированном слое сделана П-образная прорезь, образующая несимметричную полосковую линию L1. Планки (поз. 10 и 11) припаиваются фольгированными слоями к основанию монтажной платы с помощью мягкого припоя марки ПОС-61 по периметру с обеих сторон. Перед установкой плиты (поз. 10) на основание в ней просверливают два отверстия диаметром 5,5 мм, через которые проходят при монтаже отрезки коаксиальных кабелей, а также делают паз шириной, несколько превышающей ширину полосковой линии. Эта планка выполняет роль ребра жесткости, в которую упирается верхняя крышка конвертера. Планка (поз. 11) является экраном, устанавливаемым между двумя транзисторами VT1 и VT2. В этой планке просверлено два технологических отверстия диаметром 2-2,5 мм на произвольном расстоянии от основания, а также такой же паз, как и в первой планке. В основании монтажной платы необходимо просверлить два отверстия для установки транзисторов диаметром 6 мм, 12 отверстий диаметром 1 мм для установки резисторов и конденсаторов, а также проходные отверстия для крепежных винтов диаметром 3—3,5 мм. Расстояния между отверстиями определяются при разработке эскизной документации или при макетировании. Две боковые стенки корпуса усилителя (поз. 4) без каких-либо отверстий изготавливаются из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, они обращены фольгой в обе стороны и спаяны между собой через промежуточные детали по периметрам по всей длине припоем марки ПОС-61. Два упорных угольника (поз. 5) устанавливаются на торцевых стенках корпуса конвертера на расстоянии от верхнего среза корпуса, равном высоте планок (поз. 10 и 11). Изготавливаются эти угольники из латуни или из бронзовых сплавов, ширина полок которых равна 5 мм, а длина 20 мм. На расстоянии 12 мм от нижней кромки корпуса устанавливается перегородка (поз. 6) с отверстием диаметром 10 мм, на которой монтируется переменный резистор R7. Горизонтально расположенная перегородка (поз. 6) припаивается после установки ребра жесткости (поз. 7), с помощью которого образуется отсек для автономного источника питания GB1. Для подключения этого источника питания к конвертеру используется унифицированный электрический соединитель, состоящий из двух контактов, которые жестко закрепляются винтом с гайкой на вертикальной перегородке (поз. 7). В качестве электрического соединителя могут быть применены оба контакта от использованных ХИТ типа «Корунд», «Крона», 7Д-0.115Д. Покупные ЭРЭ и самодельные ЭРИ устанавливаются на монтажной плате, соединения вывело» осуществляются с помощью мягкою припоя ПОС-61 или ПOC-40, мощность которых при пайке низковольтным паяльником не превышает 60 Вт. При изготовлении, монтаже и регулировке конвертера использованы следующие комплектующие элементы: ВЧ-транзисторы VT1 типа ГТ330Б, VT2 — ГТЗ0ЗБ: ПП-диод VD1 типа КД503Л; светодиод HL1 типа АЛ102А: аккумуляторная батарея GB1 типа 7Д-0.115Д-IV.1 с номинальным напряжением 8,4 В; конденсаторы C1 типа КЛ-1-100В-М750-10 пф, С2 — КМ-6-50В-М1500-1500 пФ, C3 — КПК-М11-350В-(2 ... 20) пф, С4 — КМ-6-50В-М 1500-1500 пФ, C5 — КМ-6-50В-М 1500-1500 пф, С6 — КМ-6-50В-М1500 1500 пФ, резисторы R1 типа ВСа-0,125-91 Ом, R2 — ВСа-0,125-10 кОм, R3 — ВСа-0,125-1,2 кОм, R4 — ВСа-2Вт-75 кОм, R5 — ВСа-0,125-12 кОм, R6 — ВСа-0,125-4,7 кОм, R7 — СП-МВт-А-1,5 кОм; индуктивность L1 — П-образная прорезь в монтажной плате, L2 — самодельная катушка индуктивности изготовлена на резисторе R4 и содержит 12 витков обмоточного провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,27 мм с отводом от 6-го витка; электрические соединители XI типа АС или САТ-Г телевизионные, Х2 и ХЗ — КМЗ-1, Х4 — САТ-Г. Светодиод HL1 устанавливается в отверстие боковой стенки корпуса и герметизируется резиновой прокладкой.
Корпусы транзисторов VT1 и VT2 заземлены. После проведения монтажно- сборочных работ конвертер необходимо настроить на определенный заранее канал телевидения метрового диапазона. Регулировку начинают с проверки работоспособности гетеродина. Для этого к электрическому соединителю Х4 подключают измерительный прибор, работающий в режиме измерения тока по I классу точности. Сначала измеряют потребляемый конвертером ток при плавном изменении сопротивления резистора R7. В верхнем по схеме положении движка резистора R7 потребляемый ток должен иметь максимальное значение, не более 2,4 мА, а в нижнем положении движка ток должен находиться в пределах 4,4—5 мА. Если указанные значения токов обеспечиваются при нормальных климатических условиях, то конвертер собран без ошибок и из совершенно исправных комплектующих элементов. Нормальная работа гетеродина проверяется измерением пределов изменения тока при касании жалом отвертки коллектора транзистора VT1 при любом положении движка переменного резистора R7. Подключив конвертер к антенне и к телевизионному приемнику, иыбирают один из свободных каналов метрового диапазона и устанавливают движок переменного резистора R7 в среднее положение. Предварительная грубая настройка конвертера на выбранный телеканал осуществляется с помощью установки контактной перемычки (на схеме не показана), которую можно изготовить в виде скобы, шунтирующей определенную часть полосковой линии при перемещении ее вдоль всей длины этой линии. Металлическая скоба-перемычка должна надежно контактировать как с поверхностью полосковой линии, так и с поверхностью монтажной платы. Для этого край монтажной платы и поверхность полосковой платы L1 зачищают от лакового покрытия до фольги. Окончательную настройку конвертера на принимаемый канал осуществляют с помощью регулировочного резистора R7 и в некоторых случаях подстройкой контуров переключателя телевизионных каналов (ПВК). При монтаже, регулировке и ремонте конвертера могут быть использованы другие комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие основные электромагнитные параметры конвертера.Например, могут быть использованы любые керамические конденсаторы, имеющие группу ТКЕ, равную М750 или М1500. Можно применить любые постоянные типы резисторов, номинальная точность сопротивлений которых не превышает 10 %. Конструкции зигзагообразных антенн, рекомендуемых для совместной работы с данным конвертером, приведены в предыдущих разделах настоящего справочника.
Узкополосный антенный усилитель на двух транзисторах
Рассматриваемый антенный усилитель разработан для применения в условиях сельской местности и предназначен
для улучшения чувствительности телевизионных приемников, принимающих телепередачи в метровом диапазоне волн. Он обеспечивает наилучшие результаты в тех случаях, когда телевизионный приемник не обладает необходимым запасом коэффициента усиления для устойчивого приема телепередач на границе зоны уверенного приема или в зоне полутени. Усилитель целесообразно использовать для улучшения чувствительности, ограниченной усилением, при приеме передач на телевизоры старых марок, которые эксплуатируются длительное время. Усилитель рассчитан на индивидуальный прием, то есть когда не используются приемные коллективные антенны.
Он одинаково хорошо работает как с узкополосными и остронаправленными антеннами, так и с антенными системами, имеющими большой коэффициент усиления, которые устанавливаются за зоной уверенного приема на расстоянии свыше 100 км от ТЦ или активного ретранслятора на равнинной местности. При этом обязательным условием, обеспечивающим уверенный прием телепередач, является размещение усилителя на стреле ТА, чтобы максимально уменьшить потери полезного сигнала в коаксиальном кабеле снижения, а также улучшить очень важное соотношение сигнал/шум на входе телевизионного приемника.
При установке усилителя на мачте ТА необходимо выполнить полную герметизацию входа и выхода коаксиальных кабелей, соединяющих активный вибратор ТА с телевизионным приемником.Усилитель должен изготавливаться во всеклиматическом исполнении для эксплуатации при повышенной и пониженной температурах от + 40 до — 40 °С, относительной влажности воздуха до 95 % при температуре 20 °С без конденсации влаги, а также при пониженном и повышенном атмосферном давлении от 200 мм рт. ст. (26,7 кПа) до 900 мм рт. ст. (120 кПа).
Усилитель характеризуется высокими технико-эксплуатационными характеристиками, простотой схемного решения и несложной конструкцией.
Основные параметры, технические характеристики и условия эксплуатации:
полоса усиливаемых:
первого поддиапазона .................. 48,5—100 МГц
второго поддиапазона ................. 174—230 МГц
номера принимаемых каналов:
первого поддиапазона .................. 1—5-й
второго поддиапазона .................. 6—12-й
коэффициент усиления усилителя .......... 22—24 дБ
ширина полосы пропускания частот ........ 8 МГц
неравномерность АЧХ.................... 3 дБ
входное сопротивление ................... 75 Ом
выходное сопротивление .................. 75 Ом
напряжение питания усилителя постоянным
током ................................ + 12 В
частота среза:
первого поддиапазона .................. 48,5 МГц
второго поддиапазона .................. 160 МГц
максимальный коэффициент шума входного высокочастотного транзистора на частоте
400 МГц.............................. 4,5 дБ
максимальный коэффициент усиления
сигнала первого каскада ................ 15 дБ
максимальный ток, потребляемый усилителем в рабочем режиме эксплуатации .... 10 мА
максимальный уровень пульсации напряжения питания усилителя, не более. . . 10 мВ кпд, не менее .......................... 95 %
масса усилителя без коаксиальных кабелей.. 105 г габаритные размеры усилителя (ширина, длина и высота)....................... 51 х 81 х 21 мм
максимальная длина кабеля снижения. ..... 20 м
максимальная длина отрезка коаксиального кабеля, соединяющего усилитель с активным вибратором ТА .............. 0,8—1 м
Условия эксплуатации:
температура окружающей среды:
повышенная......................... 40 °С
пониженная ......................... - 45 °С
относительная влажность воздуха при температуре 20С без конденсации влаги, не более ...................... 98 %
атмосферное давление:
повышенное ......................... 120 (900) кПа
(мм рт.
ст.) пониженное ......................... 26,7 (200) кПа (мм рт. ст.) ветровые нагрузки: максимальное ветровое давление, не более ........................... 5 кг/см максимальная скорость ветра .......... 25 м/с синусоидальные вибрационные нагрузки с ускорением, не более. ............... 49,05 (5) м/с^2 (д) одиночные ударные нагрузки: с ускорением, не более ............... 98,1 (10) м/с^2 (д) при длительности ударов, не менее ..... 5 м/с Принципиальная электрическая схема узкополосного антенного усилителя приведена на рис. 6.1. Усилитель собран на двух транзисторах, которые образуют два каскада усиления сигнала. Первый транзистор VTI включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 включен
по схеме с общей базой, что обеспечивает максимальное снижение коэффициента шума всего усилителя. Схема усилителя позволяет производить плавную перестройку АЧХ на один из телеканалов. Плавную перестройку усилителя осуществляют с помощью регулировочного конденсатора С8, установленного во втором каскаде усиления и имеющего номинальную емкость до 20 пФ. Это основное отличие рассматриваемого усилителя от многих промышленных конструкций, где подстройку частоты можно осуществлять в пределах + 3 ... - 3 МГц. АЧХ первого каскада усиления рассчитана на широкий диапазон рабочих частот, которые разделены на два под-диапазона: 48,5—100 МГц и 174—230 МГц, что соответствует 1—5-му и 5—12-му каналам. Перестройка частоты осуществляется в узком диапазоне, ширина которого не превышает 8 МГц. На входе усилителя собран индуктивно-емкостный контур, состоящий из двух катушек индуктивности LI и L2, а также конденсаторов С1 и С2. Этот контур является фильтром верхних частот с частотой среза первого под-диапазона, равного 49,5 МГц, и с частотой среза 160 МГц второго поддиапазона. Важное место в установке режимов работы транзистора VT1 играют резисторы R1 и R2, с помощью которых выставляют напряжение на его коллекторе, равное 5 В, при токе коллектора 5 мА. Выбранный режим работы транзистора VT1 типа КТ371А обеспечивает минимальный коэффициент шума, не превышающий. 4,5дБ на частоте 400 МГц.
Заметим, что с повышением частоты собственный шум транзистора уменьшается. Постоянный конденсатор С4, включенный в цепь базы первого транзистора вместе с его собственной емкостью, ограничивает усиление первого каскада на высшей частоте выбранного поддиапазона частот. При этом обеспечивается коэффициент усиления до 15 на всех каналах. Индуктивность 1.3 и конденсаторы С5 и С6 образуют контур, выполняющий функции входного фильтра верхних частот второго каскада усиления, и обеспечивают подавление сигналов нижних частот. На элементах 1.4, С8 и транзисторе VT2 собран резонансный усилитель, параметры которого определяют суженную АЧХ второго каскада, а их изменение в заданных пределах обеспечивает возможность перестройки АЧХ в выбранном диапазоне частот. Маломощный транзистор р—п—p-структуры относительно к группе сверхвысокочастотных транзисторов имеет небольшую проходную емкость, что обеспечивает устойчивую работу в схеме с общей базой. Расчетные значения сопротивлений резисторов R3—R5 позволяют получить на коллекторе транзистора VT2 напряжение постоянного тока 10 В и ток эмиттера 1мА. Выбранный транзистор должен иметь коэффициент собственного шума не более 3,5—4 дБ. Коэффициент усиления второго каскада усилителя лежит в пределах от 12 до 14 дБ при полосе пропускания 8 МГц. Коэффициент усиления первого и второго каскадов усиления в первом поддиапазоне частот с 1-го по 5-й канал составляет 15—17 дБ и зависит от неравномерности АЧХ. После сборки и монтажа конструкции усилителя необходимо проверить режимы работы транзисторов VT1 и VT2. На коллекторе транзистора VT1 должно действовать постоянное напряжение 5 В, на базе транзистора VT2 — напряжение 10 В. Максимальное отклонение значений основных параметров усилителя и функциональных узлов не превышает 10 %. Точное изготовление конструкции антенного усилителя, соблюдение технологии, применение заведомо исправных комплектующих ЭРЭ, правильная сборка обеспечивают коэффициент усиления в пределах от 22 до 25 дБ при полосе пропускания частот 8 МГц. Большое влияние на стабильность работы усилителя оказывает правильный подбор и входной контроль транзисторов VTI и VT2. При монтаже и регулировке усилителя номинальные значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов должны находиться в пределах + 5 ... - 5 %. Электропитание усилителя осуществляется от СИП постоянного тока напряжением + 12 В, принципиальная электрическая схема которого показана на рис. 6.2.
Усилитель может работать и от другого источника, если последний обеспечивает указанные ниже основные электрические параметры и технические характеристики. К таким источникам постоянного напряжения относятся также и ХИТ — аккумуляторные батареи средней емкости, например 10НКГ-10Д. Источник питания усилителя является самостоятельной сборочной единицей, конструкция, масса и габаритные размеры которого зависят от примененных комплектующих ЭРЭ, и в первую очередь от выбранного сетевого трансформатора. В некоторых случаях опытные мастера-радиолюбители могут воспользоваться рекомендациями, приведенными в технической литературе [3 и 5], где в качестве источника питания с выходным напряжением постоянного тока + 12 В используется вывод, предусмотренный в конструкции селектора ТВ-сигналов типа СКД или СКД-1. Здесь напряжение питания + 12 В подается на усилитель по специальному кабелю и БП, имеющий соответствующие параметры. Блок питания лучше изготовить как готовое изделие, которое можно широко использовать в радиолюбительской
практике для питания различной РЭА и приборов. В этом случае конструкцию БП рекомендуется изготавливать по эскизной конструкторской документации, выполненной в соответствии с требованиями государственных стандартов ЕСКД. В соответствии с принципиальной электрической схемой (рис.6.2) БП состоит из следующих функциональных элементов: входных и выходных электрических цепей, сетевого понижающего трансформатора питания Т1, нерегулируемого выпрямительного устройства, предохранительного устройства и стабилизатора напряжения. СИП с выходным напряжением + 12 В непрерывного действия, регулируемым в пределах + 10 ... - 10 %, предназначен для электропитания усилителя метровых волн, а также для применения и качестве самостоятельного изделия, изготовленного в виде законченной конструктивно-сборочной единицы или как функциональный узел, встроенный в общую конструкцию РЭА или в самодельные измерительные приборы. Рассматриваемый источник питания характеризуется простотой схемно-технического решения и конструктивно-технологического исполнения, малым количеством примененных комплектующих ЭРЭ и достаточно высокими параметрами и эксплуатационными характеристиками, что делает его доступным для начинающих радиолюбителей и юных техников, несложным для повторения в производствах малых предприятий и весьма перспективным для широкого применения в домашнем хозяйстве.
БП может быть использован для электропитания изготавливаемой отечественной промышленностью радиоприемной и звуковоспроизводящей электронной аппаратуры и приборов. Источник питания в виде встроенного функционального узла может быть дополнительно использован для электропитания бытовых электронных изделий, изготавливаемых в радиолюбительских мастерских и в кружках юных техников. К числу таких изделий относятся кодовые электронные замки, устройства охраны и сигнализации, музыкальные звонки, устройства терморегулирования, термостаты и многие другие. СИП в авторском варианте изготовлен в пластмассовом корпусе с внутренним металлическим экраном от настольной ЭКВМ. СИП может быть выполнен в прямоугольном корпусе, конструкция которого определяется при эскизном проектировании. ЭРЭ, за исключением сетевого понижающего трансформатора питания, монтируются на печатной плате, изготавливаемой из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Основные параметры, технические характеристики и условия эксплуатации: номинальное напряжение питающей сети переменного тока....................... 220 В номинальное напряжение постоянного тока для питания усилителя .................. + 12 В номинальная частота питающей сети переменного тока....................... 50 Гц пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, при которых сохраняется устойчивая работа СИП ...... 187—242 В пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, не более .......... 1 % выходное напряжение: стабилизированное постоянного тока ...... + 12 В нестабилизированное переменного тока .... 0,3 В на выходе выпрямителя ................ + 12 ... + 14 И коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, не более . 12 % ток нагрузки: номинальный ......................... 0,8 А максимальный ........................ 1,2 А максимальный в импульсе .............. 0,7 А максимальная мощность СИП при полной внешней нагрузке ...................... 26 Вт мощность, потребляемая СИП от сети переменного тока в режиме холостого хода, не более.............................. 0,022 мВт коэффициент стабилизации выходного напряжения постоянного тока, не менее .... 250 амплитуда пульсации выходного стабилизированного напряжения, не более .......... 12 мВ переменная составляющая напряжения на выходе, не более .................... 0,18 Вэфф Изменение напряжения на выходе СИП при изменении напряжения сети переменного тока от 187 до 242 В, не более ...... 0,6 В помехозащищенность СИП при напряженности внешнего электромагнитного поля, не менее. ............................. 120 дБ кпд, не менее .......................... 83 % Условия эксплуатации СИП: температура окружающей среды: повышенная ......................... 35 °С пониженная ......................... 5 °С максимальная температура перегрева обмоток сетевого трансформатора ....... 55 °С относительная влажность воздуха при температуре + 20 °С без конденсации влаги, не более. ................ 85 % атмосферное давление: повышенное ......................... 120 (900) кПа (мм рт.
ст.) пониженное ......................... 26,7 (200) кПа (мм рт. ст.) климатическое исполнение .............. УХЛ На выходе СИП установлен сетевой фильтр, собранный на конденсаторах С1 и С2, защищающий устройство от электромагнитных помех, которые проникают в сеть электропитания переменного тока, два основных предохранителя FU1 и FU2. а также предохранитель FU3 и случае подключения устройства к сети переменного тока напряжением 127 В. На входе СИП собрано устройство ограничения тока включения (броска тока). Индикаторная лампа HL1 тлеющего разряда загорается сразу же после включения электрического соединителя X1 в розетку сети. Для устранения явления резкого нарастания напряжения на транзисторах, которое наблюдается всякий раз при включении СИП с помощью переключателя S1, когда режимы выходных каскадов еще полностью не установились, используется мощный постоянный резистор R1, который работает только в момент включения, гася напряжение, поступающее на первичную обмотку сетевого понижающего трансформатора. Выключается этот резистор из работы с некоторой задержкой времени после срабатывания электромагнитного реле К1 и замыкания его контактов К.1.1. Для того чтобы исключить повышение напряжения на транзисторах при изменении напряжения сети, которое в загородной местности может превышать максимально допустимые значения, стабилизатор напряжения используется одновременно как транзисторный фильтр. Выпрямительное устройство СИП состоит из понижающего сетевого трансформатора питания Т1, полупроводникового нерегулируемого выпрямителя и емкостного фильтра. Важное место в рассматриваемом источнике питания занимает сетевой понижающий трансформатор питания Т1, который изготавливается на броневом шихтованном магнитопроводе с площадью поперечного сечения стали не менее 4,5 см^2. Трансформатор имеет одну катушку с тремя обмотками, изолированными друг от друга лакотканью и пропитанными лаками. Первичная обмотка трансформатора рассчитана на подключение к сети переменного тока напряжением 220 В к выводам 1 и 3 и напряжением 127 В к выводам 2 и 3. На вторичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода действует напряжение 17,3 и 6,3 В.
В СИП можно использовать покупной трансформатор серии ТС, ТА, Т или ТПП. Например, можно использовать трансформаторы следующих типоразмеров: ТА88-127/220-50. ТН8-127/220-50, ТАН15-127/220-50. ТПП265-127/220-50, ТС-20-5 или стержневой трансформатор типа ТС-40-5. Моточные данные самодельного сетевого понижающего трансформатора питания Т1 приведены и табл. 6.1. Для изготовления трансформатора можно использовать магнитопровод витой ленточный типа ШЛ 16 х 25. Выпрямитель собран по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на выпрямительных диодах VD1 VD4. Такой выпрямитель характеризуется хорошим использованием габаритной мощности трансформатора, повышенной частотой пульсации на выходе выпрямителя. низким обратным напряжением на комплекте полупроводниковых выпрямительных диодов, повышенным падением напряжения на диодах, невозможностью установки однотипных диодов на одном радиаторе без изоляционных прокладок. Сглаживающий фильтр, установленный между выпрямителем и стабилизатором напряжения, уменьшает пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока. Компенсационный стабилизатор напряжения является электронным устройством непрерывного действия с автоматическим регулированием, которое с заданной точностью поддерживает напряжение на нагрузке независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. В стабилизаторе напряжения транзисторы VT1 и VT2 выполняют роль регулирующего элемента, а управляющим элементом является биполярный транзистор VT3, опорное напряжение которого осуществляется стабилитроном VD6. Регулирование напряжения в стабилизаторе осуществляется следующим образом. При возрастании напряжения на выходе СИП растет ток базы транзистора VT3, в результате чего увеличивается падение напряжения на резисторах R3 и R4, одновременно уменьшается ток базы составного транзистора VT1, VT2 и увеличивается сопротивление перехода между эмиттером и коллектором транзитора VT1, а также увеличивается напряжение на этом участке. В результате выходное напряжение уменьшается. Величину значения выходного напряжения можно регулировать подстроечным резистором R8. Конденсатор С6 является составной частью емкостного фильтра, сглаживающего пульсации постоянного тока. Конструкция и размеры. Самодельный корпус усилителя метровых волн изготавливается из заготовок фольгированного диэлектрика или из размерных полосок немагнитного материала (меди, бронзы, латуни и других сплавов на основе меди), толщина которых должна быть не менее 0,5 мм.
Полоски и детали конструкции выреза-
ются по размерам так, чтобы ширина, длина и высота корпуса усилителя составляли габаритные размеры, указанные на рис. 6.3. Все детали конструкции пропаиваются сплошными швами припоем ПОС-61, обеспечивая полную герметичность конструкции. Комплектующие ЭРЭ, установочные детали и ЭРИ размещаются на печатной плате, изготавливаемой из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Габаритные размеры печатной платы выполняются по внутренним размерам корпуса так, чтобы зазор между боковыми стенками и печатной платой был не более 0,2 мм. Транзисторы VT1 и VT2 усилителя устанавливаются в гнезда, высверленные в плате по диаметру корпуса этих транзисторов. В боковых стенках корпуса усилителя изготавливаются три отверстия: два для ввода коаксиального кабеля и один для кабеля питания. В тех случаях, когда усилитель устанавливается на стреле ТА рядом с активным вибратором или на штанге антенны, один отрезок коаксиального кабеля небольшой длины припаивается внутренней жилой к началу катушки индуктивности L1 и к конденсатору С1, а оплетка кабеля, как показано на рис. 6.1, заземляется (припаивается к корпусу усилителя). Из боковой стенки корпуса выводится коаксиальный кабель снижения антенны, внутренняя жила которого припаивается к отводу катушки индуктивности L4. На втором конце кабеля снижения устанавливается унифицированный соединитель, подключаемый к телевизионному приемнику.
Конструкция корпуса источника питания определяется мастером-радиолюбителем при эскизном проектировании и теми условиями эксплуатации, в которых прибор будет работать. При изготовлении усилителя и источника питания применяются самодельные элементы, которые необходимо выполнить в радиолюбительской лаборатории. К таким ЭРИ относятся катушки индуктивности L1—L4, работающие в схеме усилителя, и понижающий трансформатор питания Т1. Катушки индуктивности 0,5—0,7 мм. Катушку индуктивности L1 изготавливают на деревянном шаблоне, наружный диаметр которого равен 8 мм.
Диаметр намоточного провода выбирается равным 0,7 мм. Всего должно быть намотано 5 витков с шагом 3 мм для усилителя, рассчитанного на 1—5-й каналы, или 3 витка с таким же шагом для 6—12-го каналов. Катушка индуктивности L2 без сердечника наматывается на этом же деревянном шаблоне с наружным диаметром 8 мм. Для 1—5-го каналов катушка индуктивности L2 имеет 3 нитка с шагом 3 мм, а для 6—12-го каналов необходимо намотать 3 витка. Диаметр обмоточного провода в обоих случаях выбирается равным 0,7 мм. Катушка индуктивности L3 должна иметь внутренний диаметр, равный 3 мм, она не имеет сердечника, наматывается также из посеребренного провода диаметром 0,5 мм. В усилитель, рассчитанный на работу во всем диапазоне метровых волн, с 1-го по 12-й канал включительно, ставится одна и та же катушка индуктивности, число витков которой равно 5 с шагом 1,5 мм. Катушка индуктивности L4 наматывается на шаблоне с наружным диаметром 5 мм посеребренным проводом диаметром 0,5 мм, она тоже не имеет сердечника. Для первого поддиапазона частот с 1-го по 5-й канал включительно необходимо намотать 12 витков с шагом 5 мм и сделать отвод от второго витка, считая от заземленного конца. Для второго поддиапазона частот с 6-го по 12-й канал включительно необходимо намотать 7 витков с шагом 5 мм. При изготовлении трансформатора необходимо особое внимание уделить межвитковой и межслойной изоляции, обеспечивающей расчетные значения сопротивления изоляции обмоток между собой и обмоток и металлических частей. Следует заметить, что сетевой трансформатор кроме основной функции трансформировать высокое напряжение сети переменного тока 220 В в расчетное напряжение на вторичной обмотке выполняет функцию гальванической развязки первичной питающей сети и вторичных цепей нагрузки и обеспечивает дополнительную электробезопасность при эксплуатации стабилизатора напряжения в различных условиях. При изготовлении СИП применены следующие комплектующие ЭРЭ и ЭРИ: сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа Ш броневой конструкции; транзисторы VT1 типа КТ315Г, VT2 — КТ603В, VT3 — КТ315Г; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д226; стабилитроны VD5 типа Д814А, VD6 — Д814А: конденсаторы С1 типа МБМ-11-750В-0 22 мкФ С2 — МБМ-11-750В-0.22 мкФ, СЗ — К50-3-25В-400 мкФ С4 — ЭТО-7-0,05 мкФ, С5 — К50-3-16В-20 мкФ, С6 — К50-3-16В-500 мкФ: резисторы R1 типа ПЭВ-7,5-200 Ом, R2 — ВСа-2-300 к0м, R3 — ВСа-0,25-560 Ом, R4 — ВСа-0,25-5,6 кОм R5 — ВСа-0,25-560 Ом, R6 — ВСа-0,25,-5,6 к0м, R7 , — ВСа-0,5-820 Ом R8 — СПЗ-4Ма-470 Ом. R9 — ВСа-0,5-220 Ом, R10 — ВСа-2-4,7 кОм; предохранители FU1, FU2.
FU3 типа ПМ1-1-2 А; электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем и двойной изоляции, Х2 и X3, типа КМЗ-1: индикаторные лампы Н1.1 типа MH-6.3B-0.22A, HL2—ТН-0,3-1; электромагнитное реле постоянного тока К1 типа РЭС-32 (паспорт РП4.500.341). При изготовлении усилителя метровых волн использованы следующие комплектующие ЭРЭ и ЭРИ: транзисторы VT1 типа КТ371А. VT2 — ГТ346Л; конденсаторы С1 типа КД-1-100В-М75-18 пФ (для усилителя, рассчитанного на работу с 1-го по 5-й канал) и С1 — Кд-1-100В-М75-6.8 пФ (для каналов с 6-го по 12-й), С2 — КД-1-100В-М75-24 пФ (для 1—5-го каналов) и С2 — КД-1-100В-М75-8,2пФ(для 6—12-го каналов), СЗ — КМ-5-100В-М75-47 пф(для каналов с 1-го по 5-й) и СЗ — КМ-5-100В-ПЗЗ-24 пФ (для 6—12-го каналов), С4 — КД-1-100В-М75-24 пФ (для каналов с 1-го по 5-й) и С4 — КД-1-100В-10 пФ (для 6—12-го каналов), С5 — КД-1-160В-Н70-680 пФ, С6 — КД-1-160В-680 пФ, С7 — КД-1-160В-Н70-100 пФ, С8 — КТ4-23-200В-(2,2 ... 15) пФ, С9 — КМ-5-50В-Н90-0.01 мкФ, С10 — К10-51-350В-Н30-2200 пФ: резисторы R1 типа ВСа-0,125-1,2 кОм, R2 — ВСа-0,125-130 кОм, R3 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R4 — ВСа-0,125-1,5 кОм, R5 — ВСа-0,125-10 кОм; электрические соединители X1 типа САТ-Г (при прямом входе коаксиального кабеля от антенны может не устанавливаться), Х2 — КМЗ-1, ХЗ — САТ-Г. При монтаже, регулировке и ремонте СИП и усилителя метровых волн могут быть применены другие аналогичные комплектующие ЭРЭ, имеющиеся в наличии у радиолюбителя и не ухудшающие их основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. Например, в СИП сетевой трансформатор питания Т1 самодельной конструкции может быть заменен на трансформатор типа ШЛ унифицированной конструкции; конденсаторы типа К50-3 можно заменить на конденсаторы типов К50-6, К50-12, К50-16, К.50-20, конденсатор типа ЭТО-7 — на конденсаторы типов К.10-7В, КМ-6, КЛГ-6, КЛС; резисторы типа ВСа — на резисторы типов МЛТ, ОМЛТ, УЛИ, МТ, C1-4, C2-6, МОП; стабилитроны типа Д814А — на стабилитроны типа Д818А, а также можно применить любые установочные ЭРИ. В усилителе метровых волн вместо транзистора КТ371А можно использовать транзисторы типов КТ367А, КТ382А, КТ382Б, КТ372А, КТ310А, КТ3115А, КТ3115Б, КТ3132А, транзистор типа ГТ346А можно заменить транзистором типа ГТ346Б; резисторы типа ВСа — на резисторы типа МЛТ. Настройка и регулировка. Для настройки электронных блоков необходимо использовать прибор комплексного измерения типа авометр, позволяющий измерять последовательно все основные электрические параметры ПП-транзисторов, выпрямительных диодов, стабилитронов, конденсаторов и резисторов.
Следует заметить, что в обязательном порядке перед установкой покупных комплектующих ЭРЭ и ЭРИ в монтажную плату их необходимо подвергнуть входному контролю с проверкой на соответствие основным параметрам и требованиям ТУ. Все элементы, входящие в схему, должны быть качественными и заведомо исправными. Проверку работоспособности БП начинают с измерения напряжений, действующих на вторичных обмотках сетевого трансформатора Т1 и на выходе выпрямительного устройства и стабилизатора напряжения. В режиме холостого хода напряжение на выходе выпрямительного устройства должно быть в пределах 12—14 В, а на выходе стабилизатора — 12 В. Для точной настройки усилителя метровых волн необходимо использовать осциллограф. Входной контур усилителя, собранный из элементов L1, C1, L2, С2, настраивается на частоту среза первого поддиапазона частот (с1-го по 5-й канал) 48,5 МГц и на частоту 160 МГц — для второго поддиапазона частот (с 6-го по 12-й канал). Предварительная настройка усилителя начинается с проверки режимов работы транзисторов VT1 и VT2 по постоянному току. Необходимо обеспечить минимальное отклонение напряжений на выводах транзисторов, которое должно находиться в пределах 2—5 % от номинальных значений. На коллекторе транзистора VT1 должно действовать напряжение + 5 В, а на базе транзистора VT2 — напряжение + 10 В. Далее переменным конденсатором С8 настраивается усилитель на один из телеканалов метровых волн по максимальной контрастности и устойчивости изображения на экране телевизионного приемника. Изменяя шаг намотки индуктивных элементов L1—L4, добиваются более четкого изображения, подстраивая таким образом частоты среза фильтров нижних и верхних частот. Окончательную настройку усилителя метровых волн рекомендуется производить после того, как будут установлены обе крышки с помощью отвертки, выполненной из диэлектрического материала.
Молниезащита
На садовых участках вопросу грозозащиты должно быть уделено особое внимание. Все ТА нуждаются в грозозащите, если они не расположены в зоне действия молниеотвода. Металлические мачты, на которых устанавливаются антенны, обязательно заземляются.
Способ выполнения грозозащиты зависит от конструкции мачты антенны, места ее установки и кровли дома. Если антенна располагается на заземленной металлической кровле, то ее заземление обеспечивается соединением нижней части металлической мачты с кровлей. Так как в антеннах наиболее часто применяется в качестве УСС петлевой вибратор, который в своей средней точке соединен с металлической стрелой, а стрела с металлической мачтой, то необходимо заземлить мачту.
В общем случае система грозозащиты состоит из токоотвода и заземляющего устройства, которая не должна нарушать нормальную работу антенны. Поэтому провод токоотвода подключается к точке нулевого потенциала. Точкой нулевого потенциала антенны могут быть середина неразрезанной трубки петлевого вибратора, середина шунта диапазонного шунтового вибратора, короткозамыкающая перемычка четвертьволнового мостика разрезного линейного вибратора, металлическая стрела и т. д. При отсутствии точки нулевого потенциала в схему антенны включается дроссель большой индуктивности, который подсоединяется к специальным клеммам антенны. Здесь середина отвода дросселя будет точкой нулевого потенциала.
Если мачта антенны деревянная, то по ней необходимо проложить толстый медный или стальной провод токоотвода диаметром не менее 5 мм. Вместо провода можно использовать металлическую шину такого же поперечного сечения. Экран кабеля снижения также соединяется с точкой нулевого потенциала антенны. К мачте кабель
снижения крепится с помощью скоб и бандажей. Второй конец провода заземления должен быть соединен с заземлителем, в качестве которого может быть использован как сам провод или шина, так и специально закопанные в землю металлические детали.
Если антенна устанавливается на неметаллическую кровлю, то металлическую мачту нужно соединить в ее верхней части с экранами кабелей и с точкой нулевого потенциала антенны.
К нижней части мачты подключить провод токоотвода, проложив его вдоль стены дома, и
заземлить, уложив по дну траншеи на глубине 1 м. При этом длина горизонтального заземляющего отвода должна быть: для глинистой почвы — не менее 2 м, для суглинка — 4м, для чернозема — не менее 6 м, для каменистой почвы — 10 м, для песчаной почвы — 12 м. На рис. 7.2 приведены варианты заземления антенн, наиболее часто применяющиеся в загородной местности. Здесь следует отметить, что заземлять необходимо только металлические части антенны. Нельзя заземлять электроприборы и электроизделия, у которых шасси соединено с одним из проводов питающей сети переменного тока. Если такое изделие окажется соединенным с незаземленным проводом сети. то присоединение внешнего заземления приведет к короткому замыканию. Простейшими заземлителями могут быть металлические листы, предметы, использовавшийся в хозяйстве (тазы, ведра и.т. д.), трубы, толстый металлический провод и др. Для устройства заземления вблизи дома или места, где установлена антенна, вырывается яма глубиной до 2 м, в нее помещается заземлитель, к которому предварительно уже приварен стальной проводник диаметром не менее 5 MM. Если в качестве заземлителя используется стальной провод, то необходимо закопать его в виде мотка диаметром 1 м на глубину 2 м. Длина провода в мотке должна быть не менее 20—25 м. Лучшим заземлителем можно считать отрезок толстостенной трубы длиной 1,5—2 м, закопанный на глубину 2—3 м. Во всех случаях конец проводника от заземлителя, закопанного в землю, можно укрепить на стене дома с помощью скоб, к нему в дальнейшем присоединяется провод заземления от антенны. Все соединения в системе грозозащиты необходимо выполнять максимально надежно: с помощью сварки, пайки или в крайнем случае с помощью резьбовых соединений.
Основные материалы для изготовления антенн
Активные и пассивные вибраторы, полотна, мачты, симметрирующие мостики, рамки, платы питания и другие элементы антенн изготавливаются из стальных, медных и алюминиевых сплавов. Наилучшими материалами являются сплавы из меди: латунь марки ЛС59-1, ЛС58-10, Л-63, из алюминиевых — АМг2 и АМгб, которые обладают наилучшими характеристиками и наиболее устойчивы к воздействию механических и климатических нагрузок.
Некоторые детали и элементы изготавливаются из диэлектрических материалов, которые необходимы для изоляции токоведущих проводников и частей антенн. В качестве изоляционных материалов используются плексиглас, полистирол, гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, ударопрочные пластмассы, дерево, органическое стекло, капролон, фторопласт и керамика.
Применять изделия из различных пород дерева в качестве изоляционного материала можно лишь в крайних случаях, предварительно обработав их изоляционными лаками или парафином. Необходимо иметь в виду, что из всех перечисленных изоляционных материалов наилучшими диэлектрическими параметрами обладает полистирол, но он, правда, недостаточно прочен при ударных нагрузках. Изоляционные детали из стеклотекстолита требуют осторожности при их механической обработке. Надо соблюдать меры предосторожности, исключающие попадание мелких частиц материала в дыхательные пути.
Материалы из алюминиевых сплавов марок АМг2 и АМгб обладают высокой механической прочностью, пластичны, хорошо поддаются гибке и сварке.
Учитывая, что все наружные антенны эксплуатируются на открытом воздухе и постоянно подвергаются воздействию атмосферных явлений, необходимо после сборки антенны и в процессе изготовления деталей принять
меры по защите от коррозии и старения. Защита металлических деталей от коррозии производится гальваническим покрытием и окрашиванием. Деревянные детали антенны защищаются специальным покрытием типа «Сенеж» от гниения и возгорания. При сборке антенны следует избегать контактирования разнородных металлов и гальванических покрытий, образующих недопустимые гальванические пары.
Устранение помех, возникающих на экране телевизора при установке антенны
Разнообразные помехи создают искажения изображения и звукового сопровождения, забивая основной сигнал, и иногда делают прием всех программ невозможным в данной местности.
Электромагнитные помехи классифицируются на внутренние и внешние.
Неисправности схемы из-за отказов в работе отдельных элементов телевизора приводят к возникновению внутренних помех, которые целиком зависят от отклонения параметров от номинальных значений. В данном случае ремонт телевизора позволяет устранить эти помехи и улучшить качество его работы.
Внешние помехи зависят от расположения антенны и ее ориентации на главный сигнал. Выбранная для использования антенна на садовом участке должна быть настроена на частоту принимаемой телестанции, исключив проникновение помех как через антенно-фидерное устройство, так и через питающую сеть переменного тока. Схемно-технические решения современных моделей телевизоров практически исключают возможность появления помех через каскады и элементы схемы.
За городом могут быть весьма специфичные помехи отраженных сигналов, которые на экранах телевизоров создают повторное изображение справа или слева от основного.
Внешние помехи, проникающие через антенно-фидерное устройство и провода питающей электросети, возникают в результате непрерывно происходящих различных электрических процессов в атмосфере: электризации облаков, грозовых разрядов и т. п. Распространяясь в атмосфере и достигая приемных ТА, они возбуждают токи различных частот, в результате чего на экранах телевизоров появляются помехи. Помните, что грозовые разряды, происходящие вблизи приемной антенны, могут вызвать очень большие токи, способные повредить телевизор. Поэтому при приближении грозы всегда надо обеспечивать грозозащиту или выдернуть вилку питания телевизора из сети переменного тока.
Большинство внешних помех, различных по силе на волнах разной длины, в разнообразных местностях, во всякое время года и даже суток, при любой погоде, не воспринимаются антеннами на УКВ. Устранение помех при радиоприеме длинных и средних волн принципиально невозможно, достигается лишь их ослабление.
Индустриальные помехи создаются бытовыми электроприборами, сварочными аппаратами, электрическими звонками, системами зажигания автомобилей, мотоциклов, тракторов и т.
п. и проявляют себя на экранах телевизоров в виде штрихов, полос, повторов и искажений. Промышленные помехи возникают в электроустановках, электроприборах, электронных системах, возникают, в частности, и в том случае, если в них есть контактные соединения. Помехи возникают, как правило, в моменты включения и выключения электрических соединителей, если имеются неплотные контакты между гнездами разъемов, например розеткой и вилкой электроприбора, или в самой электроустановке. Сильные помехи телеприему создаются искре нием коллекторов электроинструментов: электропил, электрорубанков, электродвигателей коллекторного типа и др. Все электроискрения образуют токи высокой частоты, большая часть которых поступает в провода сети переменного тока и распространяется по ним на десятки километров. Воздушные линии электроэнергии, в которых действуют токи различных помех, являются излучающими антеннами, передающими в окружающую их сроду электромагнитные волны. Больше всего мешают приему помехи, создаваемые электросварочными аппаратами. Если антенна расположена близко от автомагистрали или параллельно ей, то из-за помех от систем зажигания двигателей внутреннего сгорания прием телепередач иногда становится невозможн ы м. Очень существенны помехи от радиостанций различного назначения, они создают на экране движущую сетку — вертикальные или мелькающие горизонтальные полосы — и нарушение строчной синхронизации. Помехи от близлежащих радиостанций и особенно радиостанций радиолюбительских конструкций создают на экране телевизора искажение, покрывающее все поле. Особенно мешают те станции, частоты которых лежат в пределах частоты принимаемого телеканала (иногда в громкоговорителях прослушивается искаженная по частоте передача этой радиостанции). Случается, что на экране появляются темные и светлые полосы с мелким муаром, через которые просматривается нужное изображение, или чередующиеся волнистые темные и светлые линии, расположенные в разных частях экрана. Наибольшую опасность представляют УВЧ-излучения и рабочие частоты, вырабатываемые приборами, которые находятся в непосредственной близости к границе радиоспектра одного из телеканалов. Помехи от бытовых электроустановок, в которых происходит периодическое замыкание и размыкание электрических цепей, например электропил, создают на экране телевизора яркие вспышки, рваные горизонтальные полосы, штрихи и черточки.
При этом помехи сопровождаются треском в громкоговорителях. Замечено, что интенсивность таких помех уменьшается с повышением частоты, и их действие поэтому наиболее сильно проявляется на 1-м и 2-м телеканалах и далее они постепенно убывают. Если приемная антенна расположена очень близко к линиям электропередач высокого напряжения, в громко- говорителях телевизора может возникнуть непрерывный гул электромагнитном индукции переменного тока. Это низкочастотная помеха. Чтобы ослабить влияние индустриальных помех, надо частично устранить искрение коллектора электродвигателя, заменить плохие контакты, включить помехоподавляющие фильтры, преградив ими путь токам высокой частоты. Такими простейшими фильтрами могут быть конденсаторы большой емкости, включаемые между цепями электроинструмента и его корпусом. А соединение корпуса электроинструмента с землей способствует дальнейшему уменьшению помех. И жестко, что конденсаторы обладают малым сопротивлением для токов ВЧ, а возникшие в приборах эти токи почти полностью проходят через конденсаторы, и только небольшая их часть ответвляется в электросеть. Помехоподавляющие устройства предусматриваются в большинстве типов и моделей электроприводов и электроинструментов. Включение конденсаторов на входе телевизора с питанием от сети переменного тока между подводящими ток проводами и землей также способствует уменьшению индустриальных помех. Индустриальные помехи можно значительно ослабить, если удалить приемную антенну как можно дальше от проводов электросети и расположить ее перпендикулярно этим проводам. Большое ослабление различных помех дает применение антишумовой или антимагнитной антенны. Индустриальные помехи наиболее сильно воздействуют на кабель снижения. Следовательно, чтобы антенна была менее чувствительной к этим помехам, его надо надежно защищать. Такая антенна называется антишумовой. Однако антишумовая антенна значительно снижает уровень полезного сигнала на входе телевизора по сравнению с обычной антенной таких же размеров и такой же конструкции. Фидер антишумовой антенны всегда должен изготавливаться из коаксиального кабеля с двойной оплеткой. Большинство телеприемников имеют в своих входных устройствах фильтры, ослабляющие в десятки раз как атмосферные, так и индустриальные помехи.
Фильтры, как правило, представляют собой резонансный контур, настраиваемый на промежуточную частоту. Эти фильтры также позволяют ослабить действие местной мощной станции, когда избирательность телевизора оказывается недостаточной. Необходимо сказать несколько слов о помехах, возникающих от отраженных сигналов. Эти помехи носят специфичный характер и зависят от окружающей среды. Известно, что радиоволны отражаются от поверхности земли, различных слоев атмосферы, предметов, превышающих длину волны. Отраженная волна приходит от передающей станции до места приема всегда дольше, чем прямая волна, проходящая в свободном пространстве. При поступлении на антенну прямой и отраженной волн на экране телевизора будут наблюдаться два изображения, сдвинутых относительно друг друга. На рис. 7.1 показан путь прямого и отраженного лучей. Все повторные изображения на экране телевизора находятся всегда справа от основного, вследствие того что развертка электронного луча в кинескопе осуществляется слева направо, и таким образом все повторные изображения, запаздывающие по времени, оказываются правее основного. И одновременно с увеличением числа отраженных лучей (волн), принимаемых антенной, число повторных изображений также увеличивается. Изображение отраженной волны на экране может быть более контрастным, чем основное, и тогда оно будет более четким, если основная волна проходит к антенне через препятствие, а сама антенна расположена очень низко над уровнем земли. В этом случае отраженная волна будет восприниматься за основную. Повторы изображения на экране могут возникать также из-за рассогласования антенно-фидерной системы и неточности изготовления отдельных деталей антенны. При рассмотрении конкретных ТА приводились варианты УСС, обеспечивающих полное согласование волнового сопротивления кабеля снижения с входным сопротивлением телеприемника, в противном случае часть энергии отражается от приемника к антенне и вновь от антенны к телевизору. При этом на входе телевизора появляются последовательно сдвинутые по времени сигналы, которые при большой длине кабеля снижения приводят к появлению на экране повторных изображений, а при очень коротком фидере происходит уменьшение четкости изображения.
Если кабель снижения согласован с входом телевизора, повторные изображения на экране отсутствуют. Если на экране телевизора наблюдаются повторные изображения, расстояние между которыми превышает 2 мм, то причина их появления — отражение электромагнитных волн от близлежащих предметов.
Еще одной причиной некачественного изображения — перемежающихся вертикальных, наклонных или ломаных горизонтальных полос — может быть проникновение помех от гетеродинов соседних телевизоров и радиоприемников, работающих в диапазоне метровых волн, которые через антенну излучают паразитные электромагнитные колебания. Это связано с большим уровнем напряжения гетеродина при неправильно выбранных режимах или недостаточной фильтрации генерируемых частот. Правильный выбор типа антенны и места ее установки, точная ориентация антенны на ТЦ существенно ослабят воздействие разнообразных помех на прием телесигнала.
