10.1. Ультракороткие волны

В Республике Беларусь передача телевизионных сигналов осуществляется преимущественно в диапазоне метровых волн. Для этой цели отведено 12 каналов со спектром частот 48.5...100 и 174...230 МГц (I...III диапазоны). Этим частотам соответствуют длины волн 6,2...3,0 и 1,73,..1,30 м. В табл. 10.1 приведены частотные параметры телевизионных каналов метрового диапазона УКВ.

В большинстве случаев ультракороткие волны в отличие от коротких, средних и длинных используются только на небольших расстояниях, так как УКВ не могут огибать земную поверхность и дальность действия телевизионного передатчика ограничивается пределами «прямой видимости» между антеннами передатчика и приемника (рис. 10.1).

При определенных условиях радиоволны обладают способностью огибать препятствия (дифракция). Если размеры препятствия соизмеримы с длиной волны, то дифракция проявляется наиболее сильно. Препятствия с такими размерами являются как бы антенной, которая принимает электромагнитные колебания и тут же их переизлучает. С повышением частоты дифракция радиоволн уменьшается. С учетом дифракции радиус дальности приема можно рассчитать по формуле

R0(км)=4,12(H^0.5+h^0.5),

где R0 — расстояние, км; Н и h— соответственно высота передающей и приемной антенн, м.

Однако все чаше наблюдаются случаи, когда УКВ распространяются на расстояния, значительно превышающие дальность прямой видимости. Это связано с состоянием нижних слоев тропосферы, в которых возникают флуктуации (случайные колебания, отклонения) температуры воздуха, его

Таблица 10.1

плотности и влажности. Благодаря этому изменяются показатель преломления и связанная с ним диэлектрическая проницаемость воздуха, непрерывно меняющаяся во времени и в каждой точке пространства. Когда электромагнитная волна УКВ передатчика попадает в одну из таких неоднородных областей, создается поток рассеянной энергии, который может повысить напряженность поля в месте приема.

Особенностью распространения УКВ в тропосфере являются замирания приходящих сигналов, приводящие к нерегулярным измене-

ниям контрастности изображения, потере цветности на экране телевизора. Предположительно медленные замирания обусловлены перемещением очагов рассеяния, а быстрые — интерференцией множества волн, создаваемых этими очагами.

Дальний прием телевизионных сигналов за счет особенностей распространения волн в тропосфере позволяет намного расширить зону приема, принимать передачи одного, двух, а иногда и большего количества телецентров, благодаря чему увеличивается число принимаемых программ.

В последние годы значительно возросло количество технических средств телевизионного вещания. В таких условиях не представляется возможным охватить всю территорию страны многопрограммным телевизионным вешанием без взаимных помех между станциями, работающими в соседних каналах. Многопрограммное вещание без помех возможно лишь при наличии дополнительных каналов. Однако уже сегодня на метровых волнах очень «тесно». В связи с этим активно осваивается диапазон дециметровых волн, в котором для телевизионного вешания выделено 40 каналов в спектре частот 470...790 МГц. Этим частотам соответствуют длины волн 64...38 см (табл. 10.2).

Таблица 10.2

Зная номер канала для дециметрового диапазона, можно определить номинальную частоту несушей изображения fиз и частоту, ограничивающую полосу каждого канала снизу fн и сверху fв, по формулам

fиз = 470 + (N - 21) • 8 + 1,25 = 303,25 + 8N, МГц, fн = 470 + (N - 21) • 8 = 302 + 8N, МГц, fв = 470 + (N - 20) • 8 = 310 + 8N, МГц,

где N — порядковый номер канала ДМВ.

В табл. 10.3 показано, как основные телевизионные каналы и программы распределены на территории Республики Беларусь. БТ — Белорусское телевидение; РТР — телевидение России; OPT — общественное российское телевидение;

МТ — местное телевидение; К — программа «Культура»; НТВ — независимое телевидение; ОТ — областное телевидение; Н — горизонтальная поляризация излучаемых радиоволн; V — вертикальная поляризация.

Таблица 10.3

10.2. Особенности телевизионного приема в Минске

Большинство жилых домов столицы оснащено телевизионными антеннами коллективного пользования (ТАКП). При таком способе приема для каждого подъезда установлены две антенны. Одна типа ТВК-5/1,3 (телевизионная, «Волновой канал», пятиэлементная, для каналов 1 и 3), другая типа ТВК-7/6-12 (семиэлементная для каналов 6...12). Конструкции этих антенн представлены на рис. 10.2 и 10.3.

Через фильтр сложения сигналы от антенн по одному кабелю подаются в кабельную сеть здания и распределяются к каждой квартире, подключенной к ТАКП.

Таким образом, зрители через эфир принимают только три программы: БТ (1-й канал), РТР (3-й канал) и ОРТ (6-й канал). Практически все ТАКП принимают программу «Восьмой канал» на антенну ТВК-7/6-12. Однако в многоэтажных домах, где к системе ТАКП подключены десятки телевизоров, сигнал 8-го канала рассеивается в кабельной сети и не доходит до абонента, так как телевизионный передатчик в этом канале маломощный.

Дополнительное оснащение ТАКП антенным усилителем, который усиливает телевизионные сигналы в полосе каналов б...12, позволяет без помех принимать сигнал 8-го канала. Промышленностью такие устройства выпускаются, однако ТАКП в городе ими практически не оборудованы. В большинстве случаев прием программы «Восьмой канал» может быть обеспечен только при благоприятных условиях и на индивидуальную антенну, установленную в комнате, на балконе или лоджии, причем окно комнаты, где стоит телевизор, должно выходить в сторону пос. Колодищи (ориентируйтесь по направлению антенн коллективного пользования). На пути распространения радиоволн не должно быть препятствий в виде более высоких и близко расположенных зданий и т. п.

Условия приема программ «Культура» и НТВ через эфир в каналах 27 и 37 гораздо хуже, чем в 8-м канале, так как значительно более высокочастотные каналы ДМВ рассеиваются в кабеле в несколько раз больше, чем метровые волны. Поэтому даже ТАКП с соответствующей антенной ДМВ с

усилителем не обеспечивают телевизионный прием. Телевизионные сигналы каналов 27 и 37 рассеиваются в распределительной кабельной сети многоэтажного дома по пути к телевизору абонента.

Как и в 8-м канале, здесь можно посоветовать прием только на индивидуальную антенну при тех же условиях установки. В телевизоре должен быть установлен селектор каналов ДМВ. В торговом названии таких телевизоров обычно присутствует буква «Д» (например, «Горизонт 61TЦ 421Д»). Для телевизоров, у которых отсутствует селектор каналов ДМВ, но конструкцией предусмотрена установка блока, это сделать несложно.

В других случаях телевизор необходимо оснастить автономной приставкой-конвертером типа ПСКД-6, ПСКД-6М (торговое название «Белгород» и др.). Такие приставки не требуют вмешательства в конструкцию телевизора, питаются от сети переменного тока 220 В и преобразовывают сигнал любого канала ДМВ в 1-й или 2-й каналы метровых волн. Приставка-конвертер может работать совместно с телевизором любого типа и класса.

В системах ТАКП прием в каналах 27 и 37 возможен только при установке на каждый подъезд антенны ДМВ, конвертера-преобразователя сигналов ДМВ и MB, фильтра сложения сигналов и усилителя. А это стоит недешево. В системах кабельного телевидения СКТ обеспечение приема на ДМВ осуществить гораздо проще и дешевле: достаточно установить одну антенну ДМВ, дополнительную аппаратуру на головной станции СКТ и передавать по разветвительной кабельной сети телевизионные сигналы диапазона ДМВ совместно с сигналами диапазона MB к нескольким сотням или тысячам телевизоров собственным абонентам.

Телевизионные сигналы любого частотного канала, которые передаются через эфир с радиотелевизионного передающего центра в пос. Колодищи, на головной станции СКТ обязательно должны быть преобразованы в другие частотные каналы. При передаче по сети СКТ непреобразованного телевизионного сигнала возникают значительные помехи, потому что кабель большой длины работает как антенна. Другими словами эфирный сигнал, накладываясь на сигнал тех же частот СКТ, вызывает непредсказуемые помехи изображения и звукового сопровождения. Поэтому, например, сигнал 1-го канала конвертируется в 7-й канал, 3-го — в 10-й, 6-го — в 12-й, 27-го — в 5-й, а 37-го канала — во 2-й канал.

Дополнительно СКТ может передавать в отдельном канале свою программу, которая кодируется и с помощью индивидуального дешифратора (устанавливается в телевизор специалистами СКТ) принимается абонентом за дополнительную плату.

С 1999 г. СКТ города транслирует своим пользователям 8 или 9 программ . Это БТ, семь российских каналов и Евроспорт. Все программы не кодированы и подаются абонентам за небольшую дополнительную плату.

Через эфир из пос. Колодищи в настоящее время передается шесть различных программ в каналах 1, 3, 6, 8, 27 и 37. Пять из них, кроме 8-го канала, конвертируется в другие каналы СКТ. Программа «Восьмой канал» — коммерческое телевидение, поэтому СКТ не обязаны ее ретранслировать. Наибольший интерес для жителей Минска и его окрестностей представляет современная система индивидуального приема телевидения — так называемое «эфирно-кабельное» телевидение. Это система наземного телевизионного вещания, аналог кабельного телевидения, но без кабеля, некоторым образом сходная со спутниковой вещательной системой (только спутник-ретранслятор в этом случае находится на Земле). Система вешания называется MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System, или многоканальная многоточечная распределительная система). Она работает в специальном частотном диапазоне 2,5...2,7 ГГц и с июля 1996 г. запущена в коммерческую эксплуатацию в Минске.

Систему приемно-передаюшего тракта эфирно-кабельного телевидения по системе MMDS можно разделить на три основные функциональные части: приемно-формирующую, усиливающе-передаюшую и принимающую (рис. 10.4).

Прием спутниковых каналов на передающем центре системы MMDS осуществляется на профессиональном уровне с помощью осесимметричных параболических антенн (1) диаметром от 2 до 4,5 м. Это значительно улучшает качество изображения и звукового сопровождения по сравнению с индивидуальными приемными системами, использующими антенны диаметром не более 1,5...2,0 м. Использование антенны большого диаметра позволяет также принимать телевизионные сигналы со спутников, не доступных для владельцев индивидуальных систем спутникового телевидения.

На центральной станции семь параболических антенн (1) направлены на разные ИСЗ, работающие в диапазоне Кu. Прием девяти популярных зарубежных программ осуществляется со спутников НОТ BIRD-1, НОТ BIRD-3, ASTRA 1A, ASTRA 1E и TELECOM 2B.

Принятые с ИСЗ сверхвысокочастотные сигналы поступают на ремодулятор (2), где преобразуются в низкочастотные сигналы перед подачей на коммутатор входных сигналов (3). Сюда же поступают низкочастотные сигналы шести государственных программ и сигнал фильмового канала. Пос-

ледний создается непосредственно в студии MMDS благодаря воспроизведению записей различных фильмов с помощью профессионального видеомагнитофона.

В модуляторе (4) сигналы всех 24 программ модулируют по амплитуде «свою» промежуточную частоту 38,9 МГц (ПЧ звука 34,2 МГц). В усиливаюше-передаюшем блоке (5) осуществляется перенос сигналов в полосу частот 2,5...2,7 ГГц. Передатчик мощностью 50 Вт (на каждую программу отдельный) с помощью антенны (6) с круговой диаграммой направленности и горизонтальной поляризацией обеспечивает зону уверенного приема в радиусе 60 км. Передающая антенна установлена на телевизионной башне (176 м) в центре Минска. На телебашню на берегу реки Свислочь необходимо ориентировать индивидуальные антенны абонентских приемников системы MMDS.

Важно, чтобы в непосредственной близости от принимающей антенны в направлении на передающую не было препятствий (каких-либо сооружений или деревьев).

Аппаратура системы MMDS состоит из приемной антенны (7) в виде дугообразной решетки размером 40х50 см, в фокусе которой находятся облучатель и конвертер, и приемника (8) системы MMDS, преобразующего принятые абонентской антенной сигналы в частоты MB диапазона. Последний устанавливается рядом с бытовым телевизором.

Абонентский MMDS-приемник (8) соединяется с антенным входом бытового телевизора, настроенного на один и тот же частотный (четвертый) канал, или с низкочастотным входом. Переключение сигналов всех принимаемых каналов осуществляется с помощью ПДУ абонентского приемника. Таким образом, на выходе приемника MMDS (как и на входе телевизора) в каждый момент времени присутствует только один сигнал из всех возможных телевизионных каналов, закодированных по аналоговым системам цветного телевидения PAL или SECAM. Поэтому бытовой телевизионный приемник должен быть оборудован декодером PAL/SECAM.

Все программы системы MMDS закодированы. Абоненты ежемесячно вносят плату за просмотр передач. Чтобы они могли свободно смотреть по своему выбору любую из программ, в абонентский приемник встроен дескремблер, т. е. дешифратор принимаемых сигналов. Каждый абонентский приемник имеет индивидуальный номер, и его дескремблер управляется по эфирному каналу из передающего центра.

Это позволяет реализовать адресную систему кодирования, обеспечивающую широкий выбор услуг и возможностей для абонента и вариантов оплаты программ. Группы телевизионных каналов могут образовывать «пакеты программ» дескремблера. Используются два пакета программ, отличающихся стоимостью, объемом и содержанием: самый дорогой пакет включает в себя 24 транслируемых телевизионных канала. Более дешевый пакет позволит смотреть программы только 18 каналов. Абонент системы MMDS сможет выбрать любой пакет программ, заплатив за него. В случае задолженности по оплате приемник данного абонента может быть временно дистанционно (путем подачи соответствующих команд из передающего центра) заблокирован.

Система MMDS позволяет реализовать новый прогрессивный тип расчетов — оплату за фактический просмотр. В этом случае абонент бесплатно смотрит лишь 5 мин выбранной программы, в течение которых он решает, смотреть программу дальше или нет. До истечения этого времени

абонент должен нажать кнопку «ОПЛАТА» на ПДУ, вычитая тем самым определенную сумму из внутреннего счетчика кредита. В противном случае изображение и звук в канале исчезнут.

Полезной функцией абонентского приемника системы MMDS является наличие ограничения просмотра для детей — так называемый «родительский ключ». Для этого каждый принимаемый канал может быть снабжен секретным кодом, вводимым с ПДУ, который известен только взрослым абонентам.

«Родительский ключ» применяется на ряде программ ИСЗ.

10.3. Фидерные линии

Фидер (в радиотехнике) — линия, предназначенная для передачи электрических колебаний высокой частоты. Поэтому любые провода, с помощью которых антенна подключается к телевизору, являются фидером, или фидерной линией. Назначение фидера состоит в передаче энергии высокой частоты от антенны к телевизионному приемнику с минимальными потерями. Фидерная линия должна удовлетворять следующим требованиям: не возбуждаться под действием электромагнитного поля (не обладать «антенным эффектом»); пропускать нужную полосу частот; иметь параметры, обеспечивающие легкость согласования ее с антенной или телевизором.

Иногда в качестве фидера используют телефонный кабель, электроосветительный шнур, сплетенные монтажные провода и т. п. (рис. 10.5, а). Качество таких самодельных фидеров невысокое.

Электромагнитное поле высокочастотных колебаний, передаваемых по такой линии, не имеет четко выраженной границы, которая отделяла бы его от окружающего поля. Часть энергии рассеивается в пространстве, причем с повышением частоты эти потери возрас-

тают. Открытая линия не только является источником помех, но и сама воспринимает их от других источников излучения. Поэтому их можно использовать в исключительных случаях, временно и только в условиях ближнего приема.

Если линию обнести металлическим экраном, то электромагнитная энергия не будет излучаться в окружающее пространство и наоборот. В линии, ограниченной экраном, можно вместо двух проводов использовать один, а в качестве второго провода будет служить экран. Такая линия называется несимметричной экранированной.

Если ось внутреннего проводника несимметричной линии, имеющего вид цилиндра, и ось экрана совпадают, такую линию называют коаксиальной. Входы всех современных телевизоров рассчитаны на подключение несимметричного коаксиального фидера (рис. 10.5, б).

Кроме полиэтилена 1 для изоляции в радиотехнических кабелях можно использовать и другие материалы: 2 — фторопласт (фторлон); 3 — полистирол; 4 — полипропилен и его смеси; 5 — резина; 6 — неорганическая изоляция. Электрические и конструктивные характеристики некоторых кабелей типа РК приведены в табл. 10.4.

Каждому кабелю присвоено условное обозначение, которое включает буквы, обозначающие марку кабеля,— РК (радиочастотный коаксиальный) и три числа. Первое число указывает на величину номинального волнового сопротивления, второе — на величину номинального диаметра по изоляции, округленную для диаметра 2 мм до ближайшего целого числа, третье число — двух- или трехзначное. Первая цифра указывает на материал изоляции кабеля, а последующие обозначают порядковый номер конструкции кабеля. Например, РК-75-4-15 обозначает: радиочастотный коаксиальный кабель с номинальным волновым сопротивлением 75 Ом, с номинальным диаметром по изоляции 4 мм, изоляция из полиэтилена (1), порядковый номер конструкции 5.

Фидерные линии характеризуются следующими параметрами: волновым сопротивлением, постоянной затухания, коэффициентом укорочения длины волны, электрической длиной.

Волновое сопротивление фидерной (или длинной) линии — это отношение напряженности электрического поля в какой-то точке поперечного сечения линии к напряженности магнитного поля в той же точке в случае, когда электромагнитная волна при распространении вдоль кабеля не испытывает отражений.

Примечание: М — медная проволока; МС — посеребренная медная проволока; БС — посеребренная бронзовая проволока; П — полиэтилен; В — поливинил-хлоридный пластикат; ОМ — оплетка медной проволокой; ОМС — оплетка посеребренной медной проволокой; ДОМ — двойная оплетка мелкой проволокой; ДОМЛ — двойная оплетка луженой медной проволокой; ОМЛ — оплетка луженой медной проволокой; ПМП — повив из медных прямоугольных проволок.

Для кабелей типа РК установлены следующие ряды номинального волнового сопротивления: 50, 75, 100 и 200 Ом.

Так как индуктивность и емкость линии зависят от ее геометрических размеров, волновое сопротивление можно вычислить, используя эти величины. Аля этого необходимо снять с конца кабеля наружную защитную оболочку, завернуть оплетку и штангенциркулем или микрометром измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем, сняв изоляцию, нужно измерить диаметр центрального проводника. Точное значение волнового сопротивления коаксиального кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией можно рассчитать по формуле

W=91lg(D/d),

где W—волновое сопротивление кабеля, Ом; D—диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции, мм; d— диаметр центрального проводника кабеля, мм.

Волновое сопротивление коаксиального кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией несложно определить с достаточной степенью точности по графику (рис. 10.6): если D/d =3,3...3,7, кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом, если D/d = 6,5...6,9, волновое сопротивление составляет 75 Ом.

Постоянная затухания кабеля характеризует снижение напряжения по мере распространения электромагнитных колебаний вдоль линии. Это происходит за счет потери энергии на активном сопротивлении проводов кабеля и потерь в диэлектрике (изоляции). Затухание в проводах зависит также от удельного сопротивления металла проводов (чем меньше их удельное сопротивление, тем меньшими в них будут потери), геометрических размеров поперечного сечения кабеля и частоты электромагнитных колебаний.

Затухание выражается в децибелах. Чтобы определить погонное затухание в фидере антенны, следует умножить

величину затухания на длину кабеля в метрах. Затухание в коаксиальном кабеле возрастает с увеличением частоты (рис 10.7).

Коэффициент укорочения длины волны характеризует уменьшение скорости радиоволны в кабеле по сравнению со скоростью в свободном пространстве при заполнении его диэлектриком с диэлектрической проницаемостью е>1. Со снижением скорости распространения радиоволны уменьшается и ее длина. Значит, длина волны в фидере, заполненном диэлектриком, меньше, чем в свободном пространстве.

Величина, показывающая, во сколько раз длина волны в линии, заполненной диэлектриком с e > 1, меньше длины волны в воздухе, называется коэффициентом укорочения длины волны. Для линий со сплошным диэлектриком, в частности для коаксиальных кабелей, коэффициент укорочения в=е^0.5 . Длину волны в кабеле Lk можно определить с помощью длины волны в воздухе Lсв по формуле

В большинстве коаксиальных кабелей в качестве изоляции между центральным и наружными проводами используется полиэтилен, диэлектрическая постоянная которого е=2,3. Коэффициент укорочения для этих кабелей составляет 1,52. В некоторых коаксиальных кабелях изоляцией служит пористый полиэтилен, включающий мельчайшие пузырьки воздуха. Коэффициент укорочения в этих кабелях равен примерно 1,25.

Электрическая длина волны кабеля определяет сдвиг фазы высокочастотного напряжения при распространении его по кабелю. При изготовлении согласующих и симметрирующих устройств телевизионных антенн, а также в соединительных линиях синфазных антенн часто нужно определить длину волны отрезка кабеля, который обеспечивает необходимый сдвиг фазы высокочастотного напряжения.

Электрическая длина фидера всегда больше геометрической. Например, если отрезок кабеля имеет длину половины волны, то его электрическая длина составляет только три четверти волны.

Отрезок длинной линии может резонировать на определенных частотах. Как и колебательный контур, он характеризуется входным сопротивлением, которое зависит от длины отрезка. В линии с бегущими волнами тока и напряжения, когда нагрузочное и волновое сопротивления линии равны, входное сопротивление на концах равно волновому независимо от ее длины. В замкнутой или разомкнутой линии входное сопротивление является реактивным и зависит от длины волны, принимая значения от нуля до бесконечности.

Так, например, у разомкнутой линии Rвx=0 при длине волны, равной L/4,L*3/4, L*5/4 и т. д., т. е. при нечетном числе четвертей волн. У короткозамкнутой линии Rвх = 0 при длине волны, равной L/2, L, L*3/2 и т. д., т. е. при четном числе четвертей волн.

Входное сопротивление равно бесконечности у разомкнутой линии, которая имеет длину, кратную четному числу четвертей волн, и у короткозамкнутой, имеющей длину, кратную нечетному числу четвертей волн.

Резонансные свойства отрезков длинной линии широко используются в приемных телевизионных антеннах, согласующих и симметрирующих устройствах, фильтрах сложения, в высокочастотных каскадах в качестве резонансных контуров для приема на дециметровых волнах и др. Широкое применение получили четвертьволновые отрезки линий в качестве широкополосных трансформаторов для согласования входных сопротивлений антенн с волновым сопротивлением фидера.

Для распайки кабеля к штекеру или к распределительной коробке ТАКП с него снимают защитную оболочку на длину 50 мм и шилом расплетают оплетку, которую затем свивают в один или два жгута (для первого случая — два жгута, для второго — один). С центрального провода на расстоянии 15 мм снимают изоляцию. При этом во избежание повреждения центрального провода изоляцию лучше снимать чистым разогретым паяльником, обведя бороздку по ее окружности. Центральный провод и оплетку коаксиального кабеля необходимо облудить припоем ПОС-40.

Фидер антенны желательно выполнить из целого куска кабеля, так как соединение из двух или нескольких отрезков, как правило, нарушает однородность волнового сопротивления, что при большой длине фидера приводит к появлению отраженных сигналов.

Для соединения кабелей типа РК существует несколько способов. Наиболее простой из них — сращивание с помощью проволочного бандажа (рис. 10.8). При этом часть изоляции кабеля не восстанавливается, что приводит к нарушению волнового сопротивления в месте пайки, кроме того, возрастают потери сигнала. Поэтому такой способ сращивания кабелей пригоден только на частотах метровых волн (до 200...300 МГц). Однако его приходится использовать при соединении синфазных антенн, сборке фильтров сложения и других устройств.

Наиболее распространенный способ сращивания отрезков кабеля — в стык (рис. 10.9). Он используется на частотах MB и ДМВ диапазонов и осуществляется в четыре этапа. На первом этапе (на рис. не показан) на каждом из составляемых концов внешнюю оболочку разрезают на две части длиной по 80 мм, которые отгибают в противоположную от конца кабеля сторону и временно закрепляют. Медную оплетку на концах кабеля расплетают на 15 мм. Прядки оплетки отгибают в противоположную соединению сторону. Нерасплетенную часть оплетки сдвигают в ту же сторону. С каждого конца кабеля с центрального провода снимают изоляцию на 30 мм.

Внутренние проводники концов кабеля соединяют в навив, если центральный провод многопроволочный. Если он однопроволочный и достаточно толстый (например, у кабеля марки РК-75-9-12 диаметр внутреннего проводника равен 1,37 мм), то оба конца центрального провода следует спилить до половины с помощью надфиля примерно на 10 мм, залудить, а при пайке наложить один на другой, чтобы не было выступающих частей.

Если центральные провода тонкие, их можно сложить внахлест на 10 мм (заходят друг за друга), а затем произвести пайку. Предварительно место пайки покрывают флюсом из раствора канифоли в спирте. Место пайки центральных проводов лучше всего поместить в ванночку с расплавленным припоем ПОС-60 на 10...15 с. Пайку с помощью кислоты использовать не следует.

Далее необходимо восстановить изоляцию. В трубке делают продольный разрез и на место пайки надевают полиэтиленовую трубку из отходов кабеля длиной около 30 мм. Швы трубки и места соединения с изоляцией нагревают до растекания полиэтилена.

На следующем этапе сращивают оплетки кабелей. Для этого их снова сдвигают к концам кабелей. Концы оплеток для большей прочности можно обмотать несколькими витками луженой голой монтажной проволоки, а затем после обработки флюсом места соединения произвести пайку.

На последнем этапе на оплетку накладывают отогнутые концы защитной оболочки. При необходимости их укорачивают. Во избежание проникновения влаги внутрь кабеля мес-

то соединения поверх защитной оболочки обматывают двумя слоями изоляционной ленты марки ПХВ.

При установке антенны важно выбрать способ присоединения к ней кабеля, так как неприкрытые контакты наружной антенны, подвергаясь воздействию коррозии, могут значительно ухудшить качество ее работы. Для защиты контактов от воздействия влаги место соединения кабеля с антенной заключают в соединительную коробку, которая одновременно используется и для крепления вибратора к несущей траверсе (стреле) антенны. Для замедления окисления места соединения кабелей в соединительной коробке заливают стеарином, воском или эпоксидной смолой.

При наружной проводке кабель укладывают вдоль мачты и крепят к ней скобами в интервале 0.5...1 м. По ближайшему гребню крыши кабель подводят к кронштейну (рис. 10.10). Это устраняет трение кабеля о выступающие острые края кровли. Один из концов деревянной планки имеет вырез с

большим закруглением, предотвращающим излом кабеля при изгибе. Второй конец крепится к кронштейну двумя винтами под гайку. Планку устанавливают под углом 15...20 к плоскости крыши, чтобы на кабель не попали талые воды. Кронштейн прикрепляют к карнизу крыши. При большой длине кабеля для предупреждения обрыва от ветровой нагрузки его подвешивают на стальном тросе.

При пересечении с проводами электросети кабель прокладывают под ними в полутвердых изоляционных трубках. Расстояние между кабелем и проводами электросети, газовыми и водопроводными трубами должно быть не менее 200 мм.

К деревянной стене фидер присоединяют однолапчатыми скобами под шуруп, на бетонных или кирпичных стенах — дюбелями с волокнистым наполнителем. На прямолинейных участках проводки кабель крепится каждые 500 мм, на поворотах и изгибах — через 50...60 мм в зависимости от радиуса. Лапки скобок на углах должны быть повернуты внутрь угла.

Фидер заводится в комнату через отверстие в раме, просверленное под углом, чтобы дождевые капли не стекали внутрь рамы. Перед вводом в оконную раму кабель необходимо немного ослабить.

В жилых помещениях кабель прокладывают параллельно архитектурным линиям. При этом следует избегать резких перегибов кабеля и сжатия его скобками. Радиус изгиба не должен быть меньше, чем пятикратный диаметр кабеля. В комнатах и коридорах кабель прокладывают по напольным плинтусам. Конец кабеля длиной не менее 2 м оставляют свободным для включения в телевизор.

10.4. Согласующие и симметрирующие устройства

Под согласованием понимают обеспечение равенства волнового сопротивления фидера входным сопротивлениям антенны и телевизора. Особое значение для повышения качества изображения имеет согласование фидера со входом телевизора.

У современных телевизоров вход несимметричный, 75-омный, поэтому при использовании в качестве фидера коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом согласование на входе телевизора обеспечивается автоматически. Что касается точности согласования фидера с антенной, то оно играет роль преимущественно при приеме слабых сигналов.

Симметрирование — это подключение симметричной антенны (имеется в виду «электрическая» симметрия) к несимметричному фидеру (коаксиальный кабель), при котором исключаются протекание токов по внешнему проводнику (оплетке) фидера и его антенный эффект. Антенный эффект может возникнуть в любом фидере при неправильном подключении его к антенне, что приводит к искажению диаграммы направленности антенны и приему помех.

Если фидерная линия возбуждается под действием электромагнитного поля, при приеме сигналов от близко расположенного передатчика на вход телевизора будут поступать два сигнала — от антенны и фидера. Более слабый сигнал, принятый фидерной линией, достигнет входа первым. В результате на экране могут появиться менее контрастные изображения, сдвинутые влево от основного. Если сдвиг между основным и повторным изображениями невелик, основное изображение получается нечетким, а его контуры — утолщенными. В условиях дальнего приема антенный эффект приводит к уменьшению соотношения сигнал/шум на входе телевизионного приемника.

Симметрирующее устройство должно выполнять роль перехода, который позволяет соединить симметричные относительно земли антенны с несимметричным фидером. Согласующее устройство должно преобразовать входное сопротивление антенны до уровня волнового сопротивления фидера, благодаря чему обеспечивается максимальный сигнал на входе телевизора.

Симметрирующий мостик (рис. 10.11) представляет собой две металлические трубки (1), которые прикрепляются к концам активного вибратора (2) антенны путем сварки, болтовыми соединениями и другими способами в точках А и Б, и закороченные на расстоянии четверти длины волны в свободном пространстве металлической перемычкой (3) произвольной ширины. Важно обеспечить надежный контакт с трубками мостика, особенно если предусмотрена возможность небольшого передвижения перемычки. Путем незначительного изменения длины М мостика с помощью короткозамыкающей перемычки можно добиться

наибольшей контрастности изображения на экране телевизора, особенно при слабом принимаемом сигнале.

Расстояние между трубками мостика не критично, в основном оно определяется разрывом между концами вибратора антенны. На метровых волнах оно может быть 50...100 мм, на дециметровых — 10...30 мм. Диаметр трубок мостика любой, но он должен быть одинаковым для обеих трубок. Обычно его выбирают таким же, как и диаметр трубок вибратора антенны. Практически на метровых волнах диаметр равняется 10...20 мм, а на дециметровых — 5...10 мм.

Фидер (4) (кабель марки РК с волновым сопротивлением 75 Ом) протягивают внутри одной из трубок — левой или правой. Если кабель протягивают через правую трубку, то и оплетку кабеля припаивают к точке Б, а центральный проводник — к точке А и наоборот. Если кабель невозможно протянуть в трубке, то его прикрепляют к ней в нескольких местах. Если кабель прокладывают к точкам А и Б, нельзя снимать защитную оболочку, так как не будет обеспечено симметрирование антенны.

Симметрируюший короткозамкнутый шлейф (рис. 10.12) представляет собой четвертьволновый мостик на отрезках коаксиального кабеля. Роль трубок мостика играют оплетки кабелей. Оплетку фидера и центральный проводник припаивают к вибратору антенны аналогично мостику. Нижний конец шлейфа (2) соединяют с оплеткой фидера (4) с помощью жесткой металлической перемычки (3), которая одновременно фиксирует расстояние между кабелями. Для перемычки можно использовать оплетку шлейфа. Оплетки кабелей (1) и (2) припаивают друг к другу легкоплавким припоем во избежание оплавления изоляции. Отрезок шлейфа выполняют из кабеля, который идет для изготовления фидера.

Оба конца центрального провода кабеля можно срезать заподлицо и оставить разомкнутыми или спаять с оплетками, так как он не участвует в работе шлейфа. Для обеспечения параллельности кабелей необходимо установить между ними

изоляционные распорки (5). Вместо них можно закрепить кабели параллельно друг другу на изоляционной пластине.

Размеры описанных выше устройств для метровых волн приведены в табл. 10.5, а для дециметровых — в табл. 10.6. В верхних каналах диапазона ДМВ длины волн относительно короткие, поэтому трудно установить шлейф длиной 10...15 см. В таких случаях длину шлейфа (мостика) можно увеличить в нечетное количество раз. Принцип работы этих устройств такой же.

Мостик и шлейф имеют одинаковые параметры и диапазонные свойства. Механически более прочен и надежен четвертьволновый мостик, но изготовить его несколько сложнее, чем шлейф.

Оба симметрирующих устройства используют в антеннах, входное сопротивление которых близко к 75 Ом (например, линейный полуволновый вибратор, рамочные антенны, многоэлементные антенны типа «Волновой канал», широкополосные и др.). Мостик и шлейф широко применяются при подключении коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом к синфазным антеннам, когда сумма входных сопротивлений отдельных антенн близка к 75 Ом.

В этих случаях симметрирующие устройства типа мостика и шлейфа обеспечивают согласование входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением 75-омного фидера, так как они являются устройствами трансформаторного типа с коэффициентом трансформации, равным единице.

Согласующие четвертьволновые трансформаторы часто применяются в сложных многоэтажных антеннах, а также если нужно трансформировать активное сопротивление нагрузки.

При отсутствии гибких коаксиальных кабелей с необходимым волновым сопротивлением необходимое волновое сопротивление можно получить, включив параллельно несколько одинаковых по длине отрезков кабелей. Например, три параллельно включенных отрезка кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом (или два с 50 Ом) образуют линию с волновым сопротивлением 25 Ом.

Полуволновая согласуюше-симметрирующая петля используется для подключения несимметричного фидера к антенне, входное сопротивление которой больше волнового сопротивления фидера (например, к петлевому вибратору антенн типа «Волновой канал»).

Симметрирование петлевого вибратора с помощью отрезка кабеля, длина которого составляет половину длины волны в кабеле, достигается сдвигом фазы сигнала на 180°. Поэтому напряжения на входных зажимах А и Б петлевого вибратора относительно точки нулевого потенциала 0 имеют противоположные фазы, что обеспечивает симметрию токов в левой и правой частях вибратора (рис. 10.13). На внешнюю поверхность оплетки кабеля токи не затекают, так как оплетка изолирована от вибратора.

Согласование с помощью полуволновой петли. При равных диаметрах трубок петлевого вибратора, настроенного

в резонанс с принимаемым сигналом, его входное сопротивление составляет 292 Ом. Следовательно, сопротивление каждой половины петлевого вибратора между любым из входных зажимов (А или Б) и точкой нулевого потенциала 0 составляет 146 Ом (292: 2). Известно, что входное сопротивление кабеля, длина которого равна половине длины волны (в кабеле), равно сопротивлению, на которое он нагружен. Следовательно,полуволновая петля передает без изменений сопротивление из точки А в точку

Б, которое в каждой из них составляет 146 Ом. В точке Б происходит сложение двух активных параллельно включенных сопротивлений. Общее сопротивление на конце кабеля составляет 73 Ом, что обеспечивает хорошее согласование фидера с петлевым вибратором. Оплетки кабелей фидера и петли необходимо спаять друг с другом.

В табл. 10.5, 10.6 приведена геометрическая длина полуволновой согласующе-симметрируюшей петли частотных каналов MB и ДМВ диапазонов с учетом укорочения длины волны в кабеле.

10.5. Антенны типа «Волновой канал» диапазона метровых волн

Антенны типа «Волновой канал» широко используются в системах коллективного приема и при индивидуальном приеме. Это связано с тем, что они обеспечивают получение большого коэффициента усиления при сравнительно небольших габаритах. В зарубежной литературе антенну «Волновой канал» называют антенной Уда-Яги (имена впервые описавших ее японских изобретателей).

Антенны типа «Волновой канал» состоят из активного вибратора (обычно это петлевой вибратор), рефлектора и ряда директоров, расположенных на обшей несушей стреле параллельно друг другу (рис. 10.14; табл. 10.7).

Рис. 10.15. 5-элементная антенна типа «Волновой канал»:

1—активный петлевой вибратор; 2—рефлектор;

3 — пассивные директоры

Принцип действия антенны пятиэлементной (рис. 10.15;

табл. 10.8). Если активный полуволновый вибратор (1), имеющий симметричную диаграмму направленности в виде восьмерки, подключить к источнику высокочастотных колебаний, то он будет излучать электромагнитную энергию как в направлении рефлектора (2), так и в сторону директоров (3). Под воздействием электромагнитной энергии в рефлекторе наведутся токи, которые будут источником вторичного излучения. Длина рефлектора и расстояние от него до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в его сторону и усиливает в направлении директоров. Таким образом, рефлектор служит экраном, который усиливает излучение в одном направлении за счет его ослабления в другом. Для получения эффекта экранирования необходимо, чтобы ток, который течет по рефлектору, опережал по фазе ток, текущий по активному вибратору. Необходимая длина рефлектора на 5...10% превышает половину длины волны.

Таблица 10.8

Таблица 10.9

Амплитуда тока в рефлекторе несколько меньше, чем в активном вибраторе. Поэтому излучение в направлении рефлектора компенсируется не полностью. Часть энергии, которую излучает активный вибратор, «просачивается» через рефлектор, что является причиной появления задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Кроме того, эти лепестки появляются в связи с неточной фазировкой токов в рефлекторе и активном вибраторе.

Для уменьшения задних и боковых лепестков диаграммы направленности, т. е. увеличения коэффициента защитного действия (КЗД) всей антенны, рефлектор выполняют из двух-трех и более элементов (рис. 10.16; табл. 10.9). Расстояние между элементами рефлектора по вертикали для каналов 1...5 равняется 800 мм, для каналов 6...12 — 550 мм.

Усилению излучения антенны в главном направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием электромагнитного поля, которое наводит активный вибратор. Для сложения полей директоров необходимо, чтобы в каждом последующем вибраторе ток отставал по фазе на такой же угол, на какой отстает волна, распространяющаяся в пространстве (это достигается подбором расстояний между директорами и их

размеров). Максимальная концентрация излучения в главном направлении получается обычно при постепенном уменьшении длин директоров в направлении от активного вибратора.

Такое расположение директоров и их конструкция способствуют тому, что электромагнитная волна, возбуждаемая активным вибратором, распространяется главным образом вдоль оси антенны, благодаря чему она и получила название «Волновой канал».

Увеличение числа директоров приводит к уменьшению полосы пропускания антенны. Если считать допустимым снижение коэффициента усиления на краях полосы на 1,5...2,0 дБ по сравнению с коэффициентом усиления на средней частоте, то рабочая полоса антенны, имеющей 5...7 директоров, составляет 10...15% от средней частоты. При числе директоров, равном 9...11, рабочая полоса частот уменьшится до ±5...6% от средней частоты. Сужение полосы пропускания приводит к потере четкости, цветности сигнала изображения и ослаблению звукового сопровождения. Поэтому в частотных каналах 1...5 нельзя применять антенны типа «Волновой канал» с числом директоров более 5...7, а в каналах 6...12 — более 9...12. Например, в частотных каналах 1...5 не рекомендуется использовать 7-элементную антенну типа «Волновой канал» (рис. 10.16; табл. 10.9). В каналах 1...5 не используются 11-элементные антенны типа «Волновой канал» (рис. 10.17; табл. 10.10, 10.11).

Таблица 10.10

Таблица 10.11

Вибратор антенны представляет собой проводник, открытый на концах, поэтому его можно рассматривать как открытый колебательный контур, резонансная частота которого зависит от индуктивности L и емкости С, определяемых геометрическими размерами. Добротность (качество контура в основном определяется отношением L/C. При большом отношении (большая самоиндукция при малой емкости получается узкополосный контур с острым резонансом (рис. 10.18, а), при малом (небольшая самоиндукция при большой емкости) —широкополосный контур с менее выраженным резонансом (рис. 10.18, б).

Таким образом, ширина полосы пропускания вибратора (F) определяется отношением L/C, которое зависит от отношения l/d (длина волны канала к диаметру вибратора). Так, при одинаковой длине вибратор большего диаметра имеет большую емкость

и полосу пропускания, так как его поверхность больше, и, следовательно, меньшее отношение L/C, чем у вибратора с меньшим диаметром проводника.

Для изготовления антенн типа «Волновой канал» диапазона MB рекомендуется использовать трубки следующих диаметров: а — несущая стрела (30...35 мм — в каналах 1...5, 18...22 мм — в каналах 6...12); 6 — вибраторы (18...22 мм — в каналах 1...5, 10...16 мм — в каналах 6...12).

Радиус изгиба трубок петлевого вибратора произвольный, поэтому для его изготовления можно использовать прямые трубки, соединенные болтовыми креплениями или с помощью сварки.

Чем лучше металл проводит электрический ток, тем меньше сопротивление и потери будут в нем при высокочастотных колебаниях тока. Поэтому для вибраторов антенн предпочтительнее использовать металлы с высокой электропроводностью (медь, латунь, алюминий, дюралюминий). Однако из-за высокой стоимости цветных металлов промышленностью выпускаются антенны из стали со специальным антикоррозийным покрытием.

На параметры антенны не влияет профиль используемого материала, так как токи высокой частоты протекают только по поверхностям вибраторов. Сплошные стержни не рекомендуется применять из-за увеличения массы антенны.

Антенну можно изготовить также из металлических уголков, квадратных брусков, полосок и других профилей. Если используются полоски, их ширина должна быть равна удвоенному диаметру трубок, который необходим для данного диапазона УKB. В практике широко применяются вибраторы из деревянных брусков, обернутых медной фольгой, из отрезков коаксиального кабеля (используется медная оплетка),

из деревянных реек круглого сечения диаметром 15 мм или квадратного (15 х 15 мм) с оплеткой из тонкого медного провода диаметром 0,5...2 мм, который располагается равномерно и симметрично.

Коэффициент усиления антенн, вибраторы которых выполнены из подручных материалов, будет несколько ниже, чем у антенн из трубок необходимого диаметра. Поэтому суррогатные вибраторы для антенн следует использовать только в зоне уверенного приема.

Коэффициент усиления — величина, показывающая, во сколько раз напряжение или мощность, развиваемые в антенне принимаемыми сигналами, при прочих равных условиях больше напряжения или мощности, развиваемых полуволновым вибратором (эталонная антенна).

Различают коэффициенты усиления по напряжению (полю) и мощности. Коэффициент усиления по мощности численно равен квадрату коэффициента усиления по напряжению. Обычно коэффициент усиления антенны выражается в децибелах (дБ) и зависит от конструкции антенны. Например, у антенны типа «Волновой канал» коэффициент усиления (Кu) почти линейно зависит от количества директоров nд, приблизительно его можно определить по формуле

Кu = (2,5 • nд)^0.5 (раз).

В табл. 10.12 приведены значения Кu антенн типа «Волновой канал» в зависимости от числа вибраторов.

Для защиты наружных антенн типа «Волновой канал» от коррозии их необходимо тщательно красить. Чтобы покрытия были прочными, металл зачищают и грунтуют (каждому типу красок соответствует определенная грунтовка). Перед окраской элементы антенны из стали (железа) на длительное время погружают в керосин или протирают рыбьим жиром (слой жира оставляют на 1.5...2 ч). Рыбий жир, пропитывая ржавчину, образует под ней пленку, препятствующую дальнейшей коррозии детали. Детали промывают (несколько минут) в насыщенном растворе хлорного олова, споласкивают в теплой воде и просушивают. На сухую поверхность вначале наносят грунтовку, а затем — краску.

Используются такие краски, которые являются хорошим диэлектриком и выдерживают климатические условия (например, синтетическая автоэмаль, нитроэмаль, глифталевые или масляные краски).

Антенны из меди или латуни также необходимо окрашивать, так как под воздействием кислорода воздуха и сернистых газов в атмосфере на поверхности этих металлов образуется слой сернистой меди, который обладает значительным сопротивлением и ухудшает работу антенны. На

качество работы антенны влияет также покрытие ее бронзовой или алюминиевой краской. Потери в антенне при низком уровне сигнала возрастают настолько, что прием может прекратиться.

Детали антенн из алюминия или его сплавов окрашивать не следует, так как оксидный слой на поверхности этих металлов обладает высоким сопротивлением и приближается по своим свойствам к диэлектрику. Оксидный слой защищает поверхность металла от дальнейшего окисления, а под тончайшей оксидной пленкой сохраняется металлическая поверхность с хорошей проводимостью для электрического тока.

Высокочастотные токи протекают только по поверхности металла, которая не должна представлять для токов сигнала, принятого антенной, большого сопротивления. Это предъявляет определенные требования к ее состоянию. Чтобы токи сигнала, принятого антенной, не встречали большого сопротивления, поверхности элементов антенны должны быть ровными и гладкими без поперечных прорезей или глубоких царапин, а у антенн дециметровых волн даже полированными.

10.6. Рамочные антенны диапазона метровых волн

Простейшая рамочная антенна представляет собой провод (трубку и другие профили), согнутый в виде квадрата, сторона которого приблизительно равна четверти длины волны. Такой рамочный вибратор можно рассматривать как систему, состоящую из двух простых синфазных вибраторов, согнутых по краям. Радиус закругления произвольный, но он не должен превышать 1/10 стороны квадрата.

В практике применяются двух- и трехэлементные рамочные антенны («Двойной квадрат» и «Тройной квадрат») (рис. 10.19, 10.20; табл. 10.13 и 10.14). В таблицах размер Н обозначает разнос между антеннами в синфазной решетке по горизонтали и вертикали, равный средней длине волны канала. При необходимости с целью уменьшения габаритов антенны для каналов 1...5 разнос антенн Н можно уменьшить вдвое.

Таблица 10.13

Таблица 10.14

Рамки выполняют из металлических трубок диаметром 10...20 мм для антенн каналов 1...5 и 8...15 мм для антенн каналов 6...12. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок и может быть металлической, нижняя изготовлена из изоляционного материала. Концы активной вибраторной рамки крепятся к пластине размером 30 х 60 мм, изготовленной из гетинакса, текстолита или оргстекла толщиной 6...8 мм

и расплющиваются.

Мачта должна быть деревянной, по крайней мере ее верхняя часть. Металлическая часть мачты должна заканчиваться на 1,5 м ниже антенны. Антенна крепится к мачте в центре тяжести. Рамки антенны должны быть расположены одна относительно другой так, чтобы их воображаемые центры (точки пересечения диагоналей квадратов) находились на горизонтальной прямой, направленной на

передатчик.

Активная рамка подключается к фидеру с помощью четвертьволнового короткозамкнутого шлейфа (мостика). Схемы подключения к фидеру показаны на рис. 10.11 и 10.12.

Коэффициент усиления рамочных антенн примерно такой же, как и у 5-элементной антенны типа «Волновой канал». Это объясняется тем, что активной приемной частью каждой рамки являются ее верхняя и нижняя горизонтальные части (при приеме радиоволн с Н поляризацией).

10.7. Двухэлементная Швейцарская антенна

Швейцарская антенна (рис. 10.21) состоит из двух вибраторов различной длины: рефлектора (большая длина) и директора (меньшая длина), расположенных в горизонтальной плоскости. Длина вибраторов подобрана таким образом, что индуктивная составляющая тока рефлектора и емкостная составляющая тока директора в точках питания взаимно компенсируются.

Оба вибратора имеют Т-образную схему согласования и соединены между собой перекрещивающейся линией, которая изготавливается из медных проводов диаметром 1...3 мм. Расстояние между проводами линии не критично и колеблется в пределах 10...20 мм. В точке пересечения проводов линии необходима вставка из изоляционного материала.

Для укрепления вибраторов между собой в их центре устанавливают несущую стрелу, которая может быть изготовлена как из металлической трубки, так и из изоляционного материала. Элементы Т-образного согласования виб-

раторов располагаются в той же плоскости, что и сами вибраторы. Однако допускается перпендикулярное расположение к плоскости антенны, т. е. нужно повернуть ее на 90°. (Элементы Т-образного согласования находятся с верху или с низу антенны.) В таком случае удлиняются провода, которые соединяют вибраторы между собой.

Филер из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом подключают к точкам питания Х — Х через согласующе-симметрируюшую петлю (см. рис. 10.13, табл. 10.5).

Таблица 10.15

Коэффициент усиления Швейцарской антенны 5,0...5,5 дБ. Основные параметры ее примерно такие же, как и у 3-элементной антенны типа «Волновой канал». Однако эта антенна компактнее и для ее изготовления требуется меньше материала, чем для 3-элементной. В табл. 10.15 приведены геометрические размеры элементов Швейцарской антенны для диапазона MB.

10.8. Двойная треугольная антенна

Двойную треугольную антенну легко сделать из проволоки диаметром 1...3 мм или антенного канатика (рис. 10.22).

Полотно антенны крепится на деревянных брусках без изоляторов и состоит из параллельно соединенных и рас-

положенных в одной плоскости треугольных рамок. В углах треугольников полотна антенны проводники должны быть спаяны. Расстояние между пластинами питания во всех 12 каналах составляет 20 мм.

Фидер из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывают по одному из внутренних проводов полотна антенны до платы питания. Оплетку кабеля припаивают к пластине, соединенной с проводом, по которому проложен фидер. Центральный проводник кабеля припаивают к противоположной пластине. Дополнительные согласующе-симметрируюшие устройства при подключении фидера к двойной треугольной антенне не нужны. К середине нижней стороны треугольника может быть подсоединен провод заземления к точке нулевого потенциала 0. В табл. 10.16 приведены размеры элементов и расстояния между ними для двойной треугольной антенны метрового диапазона.

Таблица 10.16

10.9. Широкополосные антенны метровых волн

Малогабаритная 5-элементная антенна типа «Волновой канал» (рис. 10.23) предназначена для установки в зоне уверенного приема (см. рис. 10.1). Антенна может принимать телевизионные сигналы в группах каналов, указанных в табл. 10.17. Длина несушей стрелы для всех групп каналов составляет 660 мм. Расстояние D между центрами трубок активного петлевого вибратора равно 52...56 мм, расстояние S между его торцами — 26...30 мм. Диаметр трубок для изготовления вибраторов равняется 6...10 мм. Элементы антенны крепятся к несушей стреле в виде металлической трубки диаметром 20...28 мм или к деревянному бруску сечением 20 х 20 мм.

Таблица 10.17

Активный петлевой вибратор подключают к фидеру с помощью согласующе-симметрируюшей петли (см. рис. 10.13). Длину ее вычисляют как среднеарифметическую для данной группы каналов.

Коэффициент усиления малогабаритной 5-элементной антенны — 6,5 дБ. КЗД широкополосной антенны как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях более 20 дБ.

11-элементная широкополосная антенна типа «Волновой канал» с укороченной несушей стрелой показана на рис. 10.24, в табл. 10.18 приведены ее геометрические размеры для групп каналов.

Таблица 10.18

Расстояние между определенными элементами антенны одинаковое, поэтому несущая стрела для всех групп каналов равна 2680 мм. Высокое входное сопротивление антенны обеспечивается близким расположением первого директора к петлевому вибратору. Поэтому антенну подключают к фидеру с помощью полуволновой согласующе-симметрирующей петли (см. рис. 10.13), длина которой равна средней величине для этого сочетания каналов (см. табл. 10.1).

Коэффициент усиления антенны для каждой группы каналов равен 10,5 дБ. Угол раствора главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости должен быть не менее 20°, а в вертикальной — не менее 12°. На рис. 10.25 показана конструкция широкополосной антенны типа «Волновой канал» для работы в полосе частот каналов 6...12. Коэффициент усиления такой антенны 9 дБ. Углы раствора диаграммы направленности такие же, как и у антенны, представленной на рис. 10.24.

Широкополосный веерный вибратор. Для расширения рабочей полосы частот линейный полуволновой вибратор изготавливают из трубы большого диаметра. Недостатком «толстых» вибраторов являются значительная масса, сложность крепления и установки. Этого можно избежать, если вместо такой трубы использовать несколько тонких трубок, расположенных в одной плоскости параллельно друг другу. Такие вибраторы изготавливают из двух конусов, обращенных вершинами друг к другу. Они называются биконическими.

Простейшая разновидность биконического вибратора — веерный вибратор (рис. 10.26), каждая половина которого состоит из нескольких трубок, расположенных в одной плоскости и расходящихся под некоторым углом друг к другу. Веерный вибратор работает в полосе частот 48,5...100 и 174...230 МГц, т. е. во всех 12 каналах метрового диапазона УКВ. Алина вибратора составляет примерно l/2 на средней частоте каналов 1...5 и 3*l/2 на средней частоте каналов 6...12.

Из рис. 10.26,б видно, что угол между плоскостями, в.которых расположены трубки вибратора, составляет 120° (наклон в сторону телевизионного передатчика), и это не случайно. Диаграмма направленности линейного вибратора в горизонтальной плоскости при длине вибратора, равной l/2, имеет форму цифры восемь. В каналах 6...12 при длине вибратора 3*l/2 диаграмма направленности искажается: основной лепесток раздваивается и в направлении на телевизионный передатчик появляется провал. Для исправления диаграммы направленности, т. е. устранения провала, делают наклон плоскостей, в которых расположены трубки

вибратора. При этом не только устраняется провал в переднем лепестке «восьмерки», но и снижается уровень ее заднего лепестка, в результате вибратор в каналах 6...12 становится более направленным, чем в каналах 1...5.

Коэффициент усиления широкополосного веерного вибратора по полю (напряжению) равен 1 (0 дБ) в каналах 1...5 и 1,15 (1,3 дБ) в каналах 6...12. Длина симметрирующего короткозамкнутого мостика равна l/4 на средней частоте каналов 1...5 и 3*l/4 в каналах 6...12.

Антенна бегушей волны (АБВ) — это направленная антенна, вдоль геометрической оси которой распространяется бегущая волна принимаемого сигнала. Обычно АБВ (рис. 10.27) состоит из собирательной линии (1) и вибраторов (2). Наведенные электромагнитным полем ЭДС в вибраторах складываются в собирательной линии в фазе и поступают в фидер. В отличие от антенн типа «Волновой канал» у АБВ

все вибраторы активные, широкополосные и не нуждаются в настройке.

Собирательную линию АБВ образуют две трубки диаметром 22...30 мм, расходящиеся под небольшим углом. Она представляет собой двухпроводную линию переменного волнового сопротивления. К каждой трубке собирательной линии под углом 60° на одинаковом расстоянии друг от друга присоединены шесть трубок (вибраторов) такого же диаметра, согнутых под углом 120°. Такие вибраторы обеспечивают значительное уменьшение заднего лепестка диаграммы направленности антенны, благодаря чему в большей части рабочего диапазона КЗД антенны оказывается не менее 14 дБ. Трубки собирательной линии скреплены между собой расположенными сверху и снизу пластинами из изоляционного материала. Средняя пластина используется для укрепления антенны на мачте в центре тяжести.

Фидер подключается к антенне с помощью короткозамкнутого мостика, который образован двумя металлическими трубками (5) с металлической перемычкой в нижней части. Фидер с

волновым сопротивлением 750м входит внутрь трубки мостика, которая находится справа. К его концу подключен трансформатор из кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом (длина трансформатора 700... 750 мм). Другой конец отрезка кабеля выходит через верхний конец правой трубки. Здесь оплетка кабеля припаивается к правой трубке мостика, а центральный проводник — к левой. Алина мостика (1100мм) и трансформатора (700...750 мм) выбрана так, что в диапазоне каналов 1...5 она соответствует примерно 1/4 средней длины волны, а для каналов 6...12 — 3/4 средней длины волны. Это обеспечивает приемлемое согласование антенны с фидером. На

практике иногда обходятся без согласующего устройства (при ближнем приеме). В этих случаях используют симметрирующий шлейф из отрезков коаксиального кабеля (см. рис. 10.12). Точки А и В мостика могут быть защищены крышкой (4). Коэффициент усиления антенны бегущей волны в каналах 1 и 2 составляет 3,5 дБ, в 3...5 — 4,6, в каналах 6...12 — 8 дБ.

Таблица 10.19

Зигзагообразная антенна диапазона метровых волн. Конструкция антенны сравнительно проста и отклонения в ту или иную сторону от номинальных размеров, неизбежные при ее изготовлении, практически не влияют на параметры. В качестве телевизионной зигзагообразная антенна (рис. 10.28;

табл. 10.19) может быть выполнена для работы в каналах 1...5 (50...100 МГц) или 6...12 (174...230 МГц).

Устройство зигзагообразной антенны. К деревянному бруску (1) сечением примерно 60 х 60 мм под углом 90° прикреплены две горизонтальные рейки (2) сечением 40 х 40 мм. К концам бруска крепятся две металлические пластины

(3), к концам реек — такие же металлические пластины

(4), но через диэлектрические прокладки (5). Плата питания (7) состоит из двух металлических пластин, собранных на изоляционной прокладке. Толщину материала пластин и их размеры выбирают произвольно, но расстояние между пластинами должно равняться 10...15 мм для каналов 1...5 и 7...10 мм — для каналов 6...12. На подготовленную конструкцию натягивают полотно антенны из трех параллельных проводов (6) диаметром 2...3 мм или из антенного канатика. В местах перегиба провода припаивают к пластинам (3), (4), (7).

Фидер (8) из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывают по одному из внутренних проводов полотна антенны до платы питания. Оплетку кабеля припаивают к пластине (7). Центральный проводник кабеля припаивают к противоположной пластине (3). Дополнительные согласуюше-симметрирующие устройства при подключении фидера к зигзагообразной антенне не нужны. Нижнюю пластину (3) при необходимости можно заземлить, так как она является точкой нулевого потенциала.

Зигзагообразная антенна имеет два одинаковых лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, максимумы которых ориентированы перпендикулярно плоскости полотна антенны. Таким образом, эти антенны принимают сигналы спереди и сзади, подобно линейному или петлевому полуволновому вибраторам, что создает опасность

приема помех с обратного направления. Значительно улучшить работ/зигзагообразной антенны можно за счет ее усложнения, используя рефлектор (рис. 10.29). Рефлектор образован горизонтальными проводниками, которые закреплены на деревянной или металлической раме. Полотно антенны отодвинуто от плоскости рефлектора на некоторое расстояние Е (табл. 10.19).

Диаграмма направленности этой антенны имеет один главный лепесток, а задний практически отсутствует. Наличие рефлектора повышает коэффициент усиления в 1,5...2 раза. В каналах 1...5 коэффициент усиления зигзагообразной антенны плавно возрастает от 7,8 дБ в первом канале до 14 дБ в пятом, а в каналах 6...12 — от 7,8 до 10 дБ.

10.10. Антенны дециметровых волн

В диапазоне АМВ из-за уменьшения действующей длины приемной антенны при повышении частоты на входе антенны развивается меньшее напряжение, чем при тех же условиях в метровом диапазоне. Поэтому возникает необходимость устанавливать антенны с большим коэффициентом усиления. В антеннах типа «Волновой канал» это достигается при увеличении числа директоров, создании синфазных решеток из многоэлементных антенн (рис. 10.30). Так как размеры элементов антенн соседних каналов отличаются незначительно, обычно их приводят для группы каналов (табл. 10.20).

Т а б л и и а 10.20

13-элементная антенна типа «Волновой канал» состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 9 директоров. Расстояния между торцами петлевого вибратора А равняется 10...20 мм. Диаметр вибраторов антенны — 4...8 мм. Коэффициент усиления антенны равен 11,5 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях 40°.

19-элементная антенна типа Волновой канал для диапазона ДМВ (рис. 10.31) состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 15 директоров. Вибраторы изготовлены из проволоки и трубок диаметром 4 мм. Они крепятся любым способом к несущей стреле диаметром 20 мм. Длина стрелы для любой группы каналов составляет 2145 мм (табл. 10.21). Коэффициент усиления антенны составляет 14...15 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях равен 30...32.

Широкополосная антенна типа «Волновой канал» для приема в каналах 21...41 (рис. 10.32).

В зависимости от расстояния до телевизионного передатчика и зоны уверенного приема его сигналов количество элементов (директоров) антенны можно уменьшать до 8,11 или 15.

В случае когда предпочтение отдано приему в одном телевизионном канале (например, прием программы НТВ из пос. Колодищи), размеры элементов антенны и расстояния между ними можно пересчитать на этот канал.

Таблица 10.21

Наибольший коэффициент усиления (13 дБ) широкополосная антенна ДМВ имеет в 28-м канале, средняя частота которого составляет 500 МГц. Коэффициент пересчета (Кп) в этом случае определяется по формуле

Кп=530/fcp

где fcp — средняя частота канала ДМВ, МГц. Для 37-го канала, средняя частота которого 562 МГц, Кп равен:

Кп=530/562=0,943.

Умножив размеры элементов и расстояния между ними на 0,943, получим размеры антенны для 37-го канала (рис. 10.33). Так же можно пересчитать широкополосную антенну на любой канал (или группу каналов) ДМВ. Средняя частота канала (группы каналов) приведена в табл. 10.2, длина полуволновой петли — в табл. 10.1. При использовании металлической несущей стрелы (траверсы) полученные при пересчете размеры элементов увеличивают на половину ее диаметра.

Коэффициент усиления канальной антенны возрастает до 14...15 дБ. Антенну из восьми элементов используют на расстоянии до 20...30 км от пос. Колодищи, из 11 — до 30...40, из 15 элементов — до 50...60 км. За зоной уверенного приема на расстоянии до 70...90 км используют антенну из 24 элементов. Для обеспечения хорошего качества принимаемого изображения непосредственно на мачте устанавливают антенный усилитель.

Антенна мало подвержена влиянию близко расположенных предметов и имеет хорошую повторяемость. Допустимы отклонения до 2 мм от расчетных размеров практически без ухудшения параметров антенны.

Антенна типа «Волновой канал» со сложным пассивным рефлектором (рис. 10.34; табл. 10.22...10.24) состоит из решетчатого рефлектора (рис. 10.35, а), два полотна которого установлены под углом 90° на конце несушей стрелы, активного петлевого вибратора (рис. 10.35, б) и 18 директоров.

При этом два первых директора (А1 и Д2) являются двухэтажными и разнесены по вертикали на толщину несущей стрелы (табл. 10.23).

Таблица 10.22

Главным достоинством такой антенны является надежная экранировка задней полусферы благодаря увеличению КЗД при установке сложного рефлектора. Последний концентрирует энергию полезного сигнала в направлении активного вибратора, что способствует повышению коэффициента усиления антенны.

Таблица 10.23

Таблица 10.24

На рис. 10.36 показан вид сбоку описанной выше антенны. 6-элементная антенна предназначена для ближнего приема на расстоянии до 10...15 км от телевизионного передатчика:

10-элементная — 15...25; 15-элементная — 25...40; 20-элементная — на расстоянии 40...60 км и более.

В диапазоне ДМВ широко используются рамочные антенные Тройной квадрат, рамки которых выполнены из цельного куска медного, латунного провода диаметром 2...3 мм. При размерах дециметрового диапазона (табл. 10.25) антенна обладает достаточной жесткостью. Провод необходимо изогнуть определенным образом (рис. 10.37). В точках А, Б и В провода необходимо зачистить и спаять. В этой конструкции вместо шлейфа (см. рис. 10.12), изготовленного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновой корот-

козамкнутый мостик (см. рис. 10.11) той же длины, что и шлейф (см. табл. 10.5). Расстояние между проводами мостика остается прежним (30 мм). Конструкция такой антенны достаточно жесткая, и нижняя стрела здесь не нужна.

Фидер подвязывают к правому проводу мостика с наружной стороны. При подходе фидера к вибраторной рамке оплетку кабеля припаивают к точке X' центральный проводник — к точке X. Левый провод мостика закрепляют на диэлектрической стойке или в случае наружной антенны — на мачте. Важно, чтобы в пространстве между проводами мостика не находились фидер и стойка мачты.

При наличии медных, латунных или алюминиевых полосок

можно сделать ромбовидную антенну (рис. 10.38). Полоски (1) скрепляют внахлест винтами и гайками. В точке соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Толщина полосок произвольная.

Ромбовидная антенна может работать в полосе частот каналов 21...60, коэффициент усиления ее равен 6...8 дБ. Для его повышения антенну можно снабдить рефлектором (рис. 10.39).

Простейший рефлектор представляет собой плоский экран, изготовленный из трубок или отрезков толстого провода. Диаметр элементов рефлектора некритичен (3...10 мм). Полотно рефлектора (2) крепится с помощью стоек-опор (3)

Таблица 10.25

к металлической или деревянной мачте (4). Точки 0 имеют нулевой потенциал, относительно земли, поэтому стойки (2) могут быть металлическими.

Фидер (5) — кабель типа РК с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывают к точкам питания А и Б. Оплетку кабеля припаивают к точке Б, а центральный проводник — к точке А. При дальнем приеме ромбовидная антенна может быть оснащена широкополосным усилителем (6).

2-элементная Швейцарская антенна (см. рис. 10.21) также может использоваться в диапазоне ДМВ (табл. 10.26).

Таблица 10.26

10. 11. Универсальная всеволновая антенна для диапазонов

MB и ДМВ

В тех случаях, когда местная передающая станция осуществляет многопрограммное телевизионное вещание (например, в Минске передачи идут в каналах 1, 3, 6, 8, 27 и 37), целесообразно использовать одну антенну, обеспечивающую в зоне уверенного приема и с одного направления прием всех программ. Особенно удобна такая антенна, когда телевизор имеет один антенный вход. Данным требованиям отвечает универсальная всеволновая телевизионная антенна (УВТА), конструкция которой предложена автором книги (рис. 10. 40). Коэффициент усиления в каналах 1... 5 равен 0 дБ, в каналах 6... 12—1, 3, в каналах 21... 41—10... 12 дБ.

УВТА перекрывает весь диапазон частот метровых волн (каналы 1... 5 и 6... 12) и дециметровых в полосе частот каналов 21... 41. Антенна не имеет каких-либо согласующе-симметрирующих устройств, фильтров сложения сигналов разных диапазонов УKB и подключается к телевизору одним кабелем снижения. В диапазоне метровых волн УВТА может принимать сигналы с горизонтальной и вертикальной поляризациями радиоволн.

УВТА состоит из двух антенн: метровой и дециметровой, параллельно соединенных в точках В и Г и подключенных к общему фидеру. При этом одна антенна не влияет на другую. Сигналы, принятые антенной метровых волн, поступают в фидер и не ответвляются в цепь дециметровой антенны, а

сигналы, принятые дециметровой антенной, поступают в фидер и не ответвляются в цепь метровой антенны.

Сигналы, принятые петлевым вибратором части ДМВ, поступают по двухпроводной линии к точкам В—Г и далее в фидер. Два следующих отрезка двухпроводной соединительной линии (первый между точками В—Г и А—Б, второй — между А—В и Ж—3) препятствуют ответвлению дециметровых сигналов в цепь веерного вибратора. Длина каждого отрезка равна 1/4 средней длины волны дециметрового диапазона. Второй отрезок относительно точек А—Б представляет собой разомкнутую на конце четвертьволновую линию, входное сопротивление которой близко к нулю. Поэтому первый отрезок в точках А—Б замкнут накоротко и не пропускает сигналы ДМВ.

Метровая часть антенны в развернутом виде показана на рис. 10.41. Роль короткозамыкаюшей перемычки выполняет петлевой вибратор антенны ДМВ. Длина двухпроводной линии соответствует 1/4 длины волны на средней частоте диапазона каналов 1...5 и 3/4 длины волны на средней частоте каналов 6...12. Благодаря этому мостик для сигналов метрового диапазона имеет очень большое сопротивление.

Фидер (коаксиальный кабель типа РК с волновым сопротивлением 75 Ом) вводят в отверстие петлевого вибратора в точке нулевого потенциала 0, пропускают внутри трубки правой части петлевого вибратора и правой трубки двухпроводной линии до отверстия в точке В. Для распайки в

точках В—Г кабель разделывают после протяжки в трубках. Защитную оболочку с кабеля не снимают. Оплетку кабеля припаивают в точке В, а центральный проводник — в точке Г на другой трубке линии. Если кабель невозможно протянуть в трубке, его прокладывают так же поверх трубок и закрепляют в нескольких местах.

Дециметровая часть антенны показана на рис. 10.42. Элементы антенны крепятся на несушей стреле, изготовленной из металлической трубки диаметром 20 мм (можно использовать и деревянный брусок сечением 40 х 40 мм). Петлевой вибратор дециметровой антенны и двухпроводную линию выполняют из целого куска трубки точно по размерам (см. рис. 10.41). Форма изгиба двухпроводной линии произвольная, однако между центрами ее трубок необходимо выдерживать расстояние 50 мм. Для жесткости делают распорки из материала с низкими потерями на высоких частотах и небольшой диэлектрической проницаемостью (полистирол, фторопласт, оргстекло).

Рефлектор и директоры дециметровой антенны изготавливают из трубок диаметром 8...12 мм. Расстояние между осями трубок сдвоенного рефлектора по вертикали составляет 240 мм. Веерный вибратор в точках А—В приваривают или припаивают твердым припоем к двухпроводной линии и крепят к изоляционной пластине с помощью болтовых соединений. Форма, размеры и толщина пластины значения не

имеют. Необходимо, чтобы она выдержала необходимые нагрузки. К ней же крепится и конец стрелы.

Стойка сдвоенного рефлектора может быть металлической или деревянной. Стойка и вибраторы крепятся к несушей стреле любым доступным способом, важно лишь обеспечить параллельность всех вибраторов относительно поверхности земли. Стрелу антенны устанавливают на металлической мачте в центре тяжести, но при приеме сигналов с вертикальной поляризацией верхняя часть мачты длиной 1, 3... 1, 5 м должна быть неметаллической.

В зависимости от уровня полезного сигнала в месте приема количество директоров в дециметровой части антенны может варьироваться от 7 до 20. В этих случаях следует использовать размеры широкополосной антенны типа «Волновой канал» (см. рис. 10. 32).

10. 12. Синфазные антенны

Синфазными называются комбинированные антенны, составленные из нескольких антенн типа «Волновой канал» с небольшим количеством элементов, что позволяет антенной решетке сохранить необходимую полосу пропускания частот.

11-элементные антенны имеют узкую полосу пропускаемых частот, поэтому их нельзя составлять в синфазную решетку.

В синфазной решетке одинаковые по размерам антенны разносятся по вертикали (рис. 10. 43) или горизонтали и подключаются к общему фидеру. При разносе антенн по вертикали диаграмма направленности сужается в вер

тикальной плоскости, а при разносе по горизонтали — в горизонтальной. Антенны часто разносятся и по горизонтали, и по вертикали (рис. 10. 44), тогда диаграмма направленности сужается в обеих плоскостях.

В вертикальной плоскости антенны располагаются одна над другой (рис. 10. 45) на расстоянии от половины длины волны до полной ее длины в плоскости, перпендикулярной приходящей электромагнитной волне. При этом приходящая волна достигает всех вибраторов одновременно и возбуждает в них токи одной и той же фазы. Соблюдение определенного расстояния между этажами антенны делает ее нечувствительной к волнам, приходящим с вертикальных направлений. Если волна приходит, например, снизу, то она достигает вначале нижнего вибратора, а затем, пройдя расстояние в полволны,— верхнего. Таким образом, оба вибратора оказываются возбужденными противофазно, и токи отдельных вибраторов на входе фидера взаимно уничтожаются. Это способствует значительному снижению помех

приходящих снизу. Число этажей антенны должно быть четным, в противном случае появится прием снизу.

Использование двухэтажной синфазной антенны позволяет при неизменной напряженности поля в месте приема повысить напряжение на входе телевизионного приемника не в 2 раза, а только в 2^0.5 раз (3 дБ). При использовании четырех антенн коэффициент усиления синфазной решетки возрастает на 6 дБ, при восьми — на 9 дБ и т. д. по отношению к коэффициенту усиления одиночной антенны.

Максимальное усиление синфазная антенна имеет тогда, когда расстояние между отдельными антеннами равно длине волны. Если расстояние между отдельными антеннами равно половине длины волны, коэффициент усиления снижается примерно на 20%. Выбирать расстояние между этажами больше длины волны не следует, так как это может привести не к повышению, а к снижению коэффициента усиления из-за увеличения боковых лепестков диаграммы направленности.

Для получения максимального уровня сигнала от синфазной антенны необходимо соединить вибраторы так, чтобы токи их на входе фидера складывались синфазно. При сборке таких антенн важно, чтобы активные вибраторы (рамка, петлевой вибратор) были соединены синфазно, что достигается подключением отрезков кабелей к тем же точкам активных вибраторов, которые находятся с одной стороны (с правой или левой в обоих этажах). Например, если в рамочной антенне оплетка шлейфа и центральный проводник кабеля подключены к левому концу вибратора, то такое же подключение необходимо сделать и к нижней рамке. Нижнюю антенну при этом переворачивать не нужно.

Если в антеннах типа «Волновой канал» центральные про

водники петли и фидера подключены к правому концу вибратора, то такое же подключение делают и к нижнему вибратору антенны, которую следует перевернуть на 180° по отношению к верхней.

При монтаже кабельных соединений в антенне нужно следить за тем, чтобы центральный провод кабеля не был надрезан и проволочки медной оплетки кабеля не могли случайно его коснуться.

Используя для соединения этажей антенн типа «Волновой канал» двухпроводные симметричные линии, выполненные из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, можно обойтись без согласуюше-симметрируюших устройств у активных вибраторов.

На рис. 10. 46 приведена схема соединения двухэтажной трехэлементной антенны с использованием симметричных линий. Если входное сопротивление каждого этажа антенны составляет примерно 150 Ом, то соединительные линии с волновым сопротивлением 150 Ом хорошо согласуются с ними. В точках А—А два таких сопротивления соединены параллельно. При этом полное входное сопротивление антенны в этих точках будет равно 75 Ом.

В случае, когда входное сопротивление каждого этажа больше 150 Ом, четвертьволновые отрезки соединительных линий Т трансформируют его в точках А—А до значения, которое меньше 150 Ом. Входное сопротивление всей антенны в точках А—А при этом будет немного меньше 75 Ом.

Если входное сопротивление каждого этажа меньше 150 Ом, четвертьволновые отрезки соединительных линий трансформируют его в точках А—А до значения, превышающего 150 Ом. Входное сопротивление всей антенны в точках А—А будет больше 75 Ом. Однако во всех случаях антенна удовлетворительно согласуется с фидером из кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Такой способ соединения этажей можно рекомендовать для многоэлементных антенн типа «Волновой канал». Фидер присоединяется к точкам А—А через короткозамкнутый шлейф Ш (размеры отрезков Т и Ш приведены в табл. 10. 5, 10. 6).

Если разнос между этажами антенны удвоить и сделать равным 2Т (расстояние от точек а—б до точек А—А равно половине длины волны в кабеле), коэффициент усиления антенны возрастет примерно на 20%. В этом случае полуволновые отрезки соединительных линий не трансформируют в точках А—А входное сопротивление каждого из этажей. Оба сопротивления соединяются в точках А—А параллельно, при этом входное сопротивление всей антенны равно примерно 75 Ом и хорошо согласуется с фидером Расстояние между точками Л—А составляет 60... 80 мм.

Для подключения двухэтажной двухрядной 5-элементной антенны типа «Волновой канал» к 75-омному фидеру можно рекомендовать схему на рис. 10. 47, где соединения между этажами выполнены с помощью симметричных линий.

Для получения необходимого входного сопротивления и улучшения согласования антенны с фидером в этой схеме использованы трансформирующие свойства линий, соединяющих этажи. Входное сопротивление этажей в точках 1—2 равно примерно 75 Ом и в каждом вертикальном ряду трансформируется в точках 3—4 четвертьволновыми отрезками соединительных линий Т до 300 Ом. Эти два сопротивления соединены параллельно, поэтому входное сопротивление одного вертикального ряда в точках 3—4 составляет приблизительно 150 Ом.

К точкам 3—4 подключены симметричные линии с волновым сопротивлением 75 Ом, составленные из отрезков коаксиального кабеля. Входные сопротивления двух таких линий от каждого из вертикальных рядов, соединенных в точках 5—6 параллельно, определяют входное сопротивление всей антенны. Это сопротивление равно примерно 75 Ом, поэтому фидер из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом следует присоединять к точкам 5—6 через симметрирующий короткозамкнутый шлейф Ш. Оплетки кабелей в точках О необходимо спаять (длины отрезков Т и Ш приведены в табл. 10. 5, 10. 6).

В ряде случаев удобно и целесообразно размещать антенны типа «Волновой канал» в четыре этажа по вертикали. Такое построение значительно сужает диаграмму направленности в вертикальной плоскости и позволяет прижать ее главный лепесток к земле. Это очень важно в условиях дальнего приема, когда сигнал приходит с линии горизонта.

На рис. 10. 48 приведена схема соединения четырех антенн, установленных на мачте по вертикали. Согласование антенн осуществляется следующим образом. Первый (нижний) этаж соединяется со вторым соединительной линией с волновым сопротивлением 75 Ом, образованной двумя отрезками 75-омного коаксиального кабеля. Алина линий, которыми соединены первый этаж со вторым и третий с четвертым, должна быть равна половине длины волны в кабеле. В связи с тем, что сигнал, проходя по линиям такой длины, задерживается на половину периода, т. е. его фаза меняется на обратную, для компенсации отрезки кабеля в линиях следует перекрещивать.

В точках А—А питания второго и третьего этажей два сопротивления по 150 Ом соединены параллельно, образуя 75 Ом. К этим точкам подключены трансформаторы, образованные отрезками 50-омного кабеля длиной Т с волновым сопротивлением 100 Ом. Поэтому в точках А—А входные сопротивления двух нижних и двух верхних этажей оказываются равными 150 Ом. Они соединены параллельно и образуют 75 Ом. К этим точкам и подключают фидер с помощью четвертьволнового симметрирующего шлейфа длиной Ш (см. рис. 10. 46). (Размеры трансформаторов Т и шлейфа Ш приведены в табл. 10. 5, 10. 6). На концах линий и трансформаторов оплетки кабелей соединяют между собой. Центральный проводник фидера, соединенный с центральным проводником и оплеткой шлейфа, подключают к левой точке А, а оплетку фидера — к правой точке А. С оплетками трансформаторов оплетку фидера не соединяют.

Схема соединения двухэтажной двухрядной рамочной синфазной антенны представлена на рис. 10. 49 (она одна для 2-элементных и 3-элементных антенн). В схеме все соединения выполнены из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. В данном случае, как и при соединении этажей двухэтажной антенны, в качестве симметрирующих устройств могут быть использованы короткозам-кнутые шлейфы или мостики. Два верхних и два нижних этажа соединяются отрезками линий одинаковой длины. При этом входное сопротивление каждой пары равно 37, 5 Ом. Отрезки кабеля длиной Т трансформируют эти сопротивления до 150 Ом и соединяются параллельно. Входное сопротивление антенны равно 75 Ом и хорошо согласуется с

фидером из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.

Повышение коэффициента защитного действия способствует ослаблению помехи, которая приходит к антенне с противоположного направления от передатчика, работающего на таких же или близких к ним частотах передатчика основного направления.

Повышенный КЗД синфазной антенны достигается следующим образом. При установке антенн на мачте верхнюю антенну необходимо сдвинуть вперед на 1/4 средней длины волны принимаемого канала. Дополнительно следует также на 1/4 длины волны в кабеле (она в 1, 52 раза меньше, чем в свободном пространстве) увеличить длину верхних отрезков «Линия» (рис. 10. 49) по сравнению с нижними отрезками, длину которых выбирают произвольно.

Сигнал, приходящий с основного направления, попадает на верхнюю антенну на четверть периода раньше, чем сигнал,

принятый нижними антеннами. Однако за счет более длинных отрезков линии сигнал от верхних антенн будет задержан также на 1/4 периода. В результате сигналы от верхних и нижних антенн попадут в точку подключения трансформатора Т одновременно в фазе и сложатся.

Сигнал помехи, которая приходит от передатчика с противоположного направления, попадет к верхним антеннам с опозданием на 1/4 периода по сравнению с помехой, которая принята нижними антеннами. Дополнительно сигнал помехи,

принятый верхними антеннами, будет задержан верхними линиями еще на 1/4 периода. Таким образом, сигнал помехи, принятый верхними антеннами, к точке подключения трансформатора Т попадает на полпериода позже, чем принятый верхними антеннами. Поэтому они окажутся в противофазе, и их сигналы будут вычитаться один из другого.

Такой способ увеличения КЗД синфазной решетки можно использовать не только для рамочных антенн, но и для антенн типа «Волновой канал». Он позволяет увеличить КЗД антенны примерно на 20 дБ, если направления на источник сигнала и помехи противоположны. Это означает, что угол между этими направлениями составляет 180°. Однако и при меньших углах (почти до 150°) целесообразно использовать такой способ увеличения КЗД антенны.

10. 13. Антенны вертикальной поляризации

Практически любая антенна для приема радиоволн с горизонтальной поляризацией может осуществлять прием радиоволн с вертикальной поляризацией. Для этого ее следует повернуть по отношению к поверхности земли из обычного положения на 90°. Например, вибраторы антенн типа «Волновой канал» необходимо установить перпендикулярно поверхности земли. Однако существует ряд особенностей установки антенн на мачте в случае приема радиоволн с вертикальной поляризацией.

В связи с тем что фидер приемной антенны, провод заземления и металлическая мачта, на которой она установлена, расположены обычно перпендикулярно поверхности земли, в них наводятся токи от приходящей вертикально поляризованной волны. Эти токи создают вторичное электромагнитное излучение (поле), которое изменяет электромагнитное поле, наведенное в точке приема вертикально поляризованной антенной телевизионного передатчика. Это может привести к искажению диаграммы направленности приемной антенны, изменению ее входного сопротивления и другим нежелательным явлениям. Установка приемной антенны на мачте, прокладка фидера и провода заземления требуют принятия мер, устраняющих или снижающих влияние металлических частей на поле антенны, которая принимает вертикально поляризованные волны.

Если мачта антенны деревянная, несущую стрелу можно крепить к ней в центре тяжести антенны. Однако фидер и провод заземления нельзя прокладывать по мачте, подводя их непосредственно к активному вибратору. Для прокладки

фидера и провода заземления необходим так называемый «хвостовик», который отдалит вертикальные части фидера и заземления от антенны (рис. 10. 50). Длина «хвостовика» должна выступать за рефлектор антенны на расстояние не менее 1/10 средней длины волны принимаемого канала.

Если мачта металлическая, стрелу антенны необходимо отдалить от мачты с помощью деревянной вставки на расстояние не менее 1/3 средней длины волны канала (рис. 10. 51). Прикрепить металлическую стрелу антенны к металлической мачте можно в центре тяжести, отстранив антенну от нее на расстояние не менее 1/3 средней длины волны канала (рис. 10. 52). Такой способ крепления используется для многоэлементных антенн типа «Волновой канал».

10. 14. Настройка антенн типа «Волновой канал»

При дальнем приеме телевидения очень важно получить от антенны максимальный коэффициент усиления. Для этого многоэлементные антенны типа «Волновой канал» необходимо настраивать, изменяя в небольших пределах длину вибраторов и расстояние между ними. Изменение линейных размеров элементов и расстояния между ними всего на 10% от оптимальных приводит к изменению коэффициента усиления у 2-элементной антенны на 8... 12%, у 3-элементной — на 20... 30, у 5-элементной — на 40... 60%. Если антенна изготовлена по расчетным данным и не настроена, коэффициент ее усиления тем значительнее отличается от максимально возможного, чем больше элементов в антенне.

Если при настройке многоэлементной антенны стараются получить максимально возможный коэффициент усиления, антенна будет иметь узкую полосу пропускания. Вследствие этого, настраивая многоэлементные антенны, необходимо искать компромиссное решение, чтобы получить высокий коэффициент усиления и широкую полосу пропускания. Эту задачу можно решить экспериментально подбором длин пассивных вибраторов и расстояний между вибраторами антенны. Различные способы изменения длины вибраторов показаны на рис. 10. 53.

Настройку и ориентировку телевизионных антенн можно осуществлять с помощью простого портативного переносного прибора, состоящего из измерительного блока и детекторной головки (рис. 10. 54 и 10. 55).

Для переноски прибора используют пластмассовую коробку. В коробке находится усилитель постоянного тока на одном транзисторе типа КТ209 и установлен стрелочный прибор (микроамперметр на 500 мкА). С помощью переменного резистора R2 4, 7 кОм прибор устанавливают на отметку 0. Потенциометр R1 1, 5 МОм предназначен для плавной регулировки чувствительности прибора. Резистор R4 предохраняет прибор от перегрузки (ограничивает ток). Для питания прибора используется один элемент «Сириус» 3 ФМЦ-0, 25 напряжением 1, 5 В. Включается батарейка выключателем резистора R1 типа ТК1500 А-0, 5.

Для связи между лицами, проводящими настройку и ориентировку антенны, установлен тумблер, переключающий

линию на измерение, или телефон. Детекторная головка смонтирована в пластмассовом ящике размером 90 х 45 х 25 мм. В качестве детектора используется точечный диод Д2Е. Для осуществления связи или измерений служат кнопочный переключатель и клеммы, к которым подключается телефонная трубка.

Для подключения детекторной головки к телевизору предназначены два вывода с однополосными вилками и зажимами типа «крокодил». Белый провод подключается к катоду кинескопа, а синий — к шасси телевизора. Детекторная головка соединяется с измерительной коробкой двухпроводным изолированным кабелем длиной 40... 50 м (например, ТРВК 2 х 0, 5). На концах провода вмонтированы штепсельные вилки, концы которых окрашены в белый и синий цвета для соблюдения полярности при включении в гнезда измерительной коробки и детекторной головки, окрашенных так же. Эта соединительная линия используется одновременно для измерения уровня телевизионного сигнала, принимаемого антенной, и телефонной связи между лицами, которые осуществляют настройку и ориентировку антенны.

Для телефонной связи используют миниатюрные телефонные трубки с одним капсулем, который служит телефоном и микрофоном. (Трубки не требуют специальной батареи питания.) Для этого можно использовать трубки от детских телефонных аппаратов.

При настройке и регулировке антенных головок настройщик, находящийся на крыше, включает, соблюдая полярность, соединительный шнур, предварительно переключив тумблер измерительной коробки на телефон. Второй конец шнура он пропускает через окно к телевизору. Другой настройшик, находящийся у телевизора, подключает конец кабеля к гнездам детекторной головки, также соблюдая полярность. Выводы детекторной головки, которые оканчиваются вилками, подключают так: белый провод — к катоду кинескопа, синий — к шасси (корпусу) телевизора. Кнопка детекторной головки также переключается для работы на телефон.

После опробования телефонной связи соединительная линия переключается на измерение. Затем приступают к ориентировке или настройке антенных головок. Для этого настройщик, находящийся у телевизора, подключает кабель от антенны к телевизору и настраивает телевизор на прием нужного канала. Настройщик, находящийся на крыше, поворотом вправо ручки резистора R1 измерительной коробки включает питание прибора и, вращая ручку переменного резистора R2, устанавливает стрелку прибора на 0 (при отключенной соединительной линии).

Если после включения соединительной линии стрелка прибора будет резко отклоняться вправо до упора, нужно снизить чувствительность прибора поворотом влево ручки переменного резистора R1. При недостаточном угле отклонения стрелки прибора следует повысить его чувствительность поворотом ручки R1 вправо.

Ориентировку и настройку антенн следует осуществлять при передаче тест-таблицы, так как при этом напряженность поля сигнала изображения не изменяется. При передаче движушихся изображений и смене кадров будут изменяться показания прибора, поэтому произвести точную ориентировку или настройку телевизионных антенн сложно.

Находящийся на крыше настройщик поворачивает антенную головку и, следя за показаниями прибора, добивается максимального отклонения стрелки. При этом, периодически переключаясь на телефон, он справляется у находящегося возле телевизора о качестве изображения. Ориентация антенны на максимальный сигнал считается законченной при наибольшем отклонении стрелки прибора и улучшении качества изображения на экране телевизора.

Нельзя считать правильной ориентировку антенны только по показаниям прибора, так как он реагирует на частоты не только принимаемого канала, но и помех от различных установок, которые иногда превышают принимаемый сигнал по силе напряженности поля. Это может ввести настройщика в заблуждение, и антенна будет ориентирована не на максимальный прием телевизионного сигнала, а на прием помехи.

Для настройки и согласования телевизионных антенн нужно изменять расстояние между директорами, их длину, а также расстояние и длину рефлектора антенн типа «Волновой канал». При этом следует добиваться максимального отклонения стрелки прибора и улучшения качества изображения. Для согласования волнового сопротивления антенны и кабеля с входом телевизора необходимо изменять размеры согласующей петли и фильтра сложения, добиваясь улучшения качества изображения на экране телевизора.

Прибор позволяет довольно точно сориентировать и настроить телевизионную антенну, так как его стрелочный индикатор реагирует на малейшие изменения уровня телевизионного сигнала, которые нельзя заметить на экране телевизора. Прибор можно использовать и для связи между ориентировщиком спутниковой антенны и наблюдателем у телевизионного приемника.

Подстройка антенны производится путем укорочения или удлинения пассивных вибраторов до получения максимального отклонения стрелки прибора и повышения контрастности изображения. Для этого на концы трубок рефлектора и директоров надевают отрезки трубок большего диаметра (рис. 10. 53, а), передвигая которые можно изменять длину пассивных вибраторов.

Для уменьшения длины настраиваемых вибраторов их размеры предварительно делают короче по сравнению с указанными на чертежах. Надставку вибраторов можно осуществить так, как показано на рис. 10. 53, бив.

В каждом случае необходимо обеспечить надежный контакт надставленной части с основным вибратором. После

подстройки следует закрепить надставки наглухо или заменить вибратор с надставками новым, нужной длины.

Последовательность настройки. Настраивают рефлектор, изменяя его длину. Таким образом добиваются максимального отклонения стрелки прибора и увеличения контрастности изображения. Затем подбирают длину директора, ближайшего к активному вибратору,— также до наибольшего отклонения стрелки прибора и увеличения контрастности изображения. После этого регулируют длину других директоров.

Следует иметь в виду, что вследствие наличия сильной связи между элементами антенны при настройке одного из них изменяется настройка другого. Поэтому необходима повторная подстройка настроенных элементов.

Если настраивают синфазную антенну, то при подстройке изменение длины элементов должно быть одинаковым для всех этажей.

Расстройка антенны происходит в основном за счет отклонений диаметров используемых труб от размеров, указанных на чертежах. При использовании труб большего диаметра вибраторы при настройке антенны нужно несколько укоротить, а меньшего — удлинить.

При подстройке активного вибратора изменить его длину можно передвижением перемычек (рис. 10. 53, г).

10. 15. Грозозащита приемных телевизионных антенн

Комнатные телевизионные антенны в грозозащите не нуждаются. Что касается наружных антенн, то необходимость в защите определяется местом их установки. Если наружная антенна находится вблизи высоких зданий и сооружений, оборудованных молниеотводом (например, возле фабричной трубы, высокого дома, мачты передающей радиостанции и т. п.), устройство грозозащиты устанавливать не обязательно. Если антенна установлена на крыше отдельно стоящего (даже одноэтажного) дома или на здании, которое выше окружающих домов, Грозозащита необходима.

Лучшая грозозащита — металлический заостренный штырь, установленный на вершине мачты (острие штыря должно хотя бы на 1, 5 м быть выше антенны).

Грозозащита петлевого вибратора осуществляется сравнительно просто (рис. 10. 56). Среднюю точку 0 (нулевой потенциал) и оплетки кабелей спаивают с металлической мачтой антенны и соединяют с железной крышей (при условии, что крыша дома имеет заземление). При использовании

деревянной мачты заземле ние осуществляется с по мощью проволоки диамет ром 4... 6 мм или металли ческой полоски шириной 10... 15 мм, которую уклады вают вдоль мачты.

Если кровля дома неме таллическая или не имеет грозозащиты, к антенне не обходимо сделать специаль ный заземлитель. Для этой цели подойдет металличес кая труба длиной не менее 1, 5 м или лист оцинкованно го железа, который зарыва ют в землю на глубину не менее 1, 5... 2 м (рис. 10. 57). Предварительно поверх ность заземлителя тщатель но очищают от краски, ржавчины и других изолирующих веществ. К верхнему концу трубы заземлителя или посередине листа приваривают стальной или медный провод диаметром 4... 6 мм или металлическую полосу толщиной не менее 2 мм и шириной 10 мм. Если запайка или сварка невозможны, плотный электрический контакт осуществляется с помощью болтового или иного соединения. Место пайки или сварки заливают смолой или покрывают асфальтовым лаком. После этого в траншею засыпают несколько килограммов поваренной соли и наливают ведро воды. При песчаном грунте для улучшения качества заземления в яму насыпают 2... 3 ведра древесного угля.

Аналогично производится грозозащита антенны типа «Волновой канал». Если антенна монтируется на металлической стреле и устанавливается на металлической мачте, необходимо хоро-

шо заземлить нижний конец мачты, соединив его с забитыми в землю двумя-тремя соединенными между собой заземлителями, которые располагаются один за другим по прямой линии на расстоянии 1, 5... 2 м друг от друга.

Если антенна устанавливается на деревянной мачте или стреле, под вибраторами следует проложить металлическую ленту. Последнюю соединяют с серединами активного и пассивных вибраторов путем пайки или с помощью болтовых соединений, а также с заземлителем антенны.

На рис. 10. 58 показана грозозащита приемных антенн, у которых симметрирование осуществляется с помощью короткозамкнутого мостика. Провод токоотвода подключается к короткозамыкаюшей перемычке и соединяется с заземлителем. Дополнительно можно надрезать защитную оболочку кабеля и соединить его оплетку с короткозамыкаюшей перемычкой. Таким способом можно осуществить грозозащиту любых антенн, которые используют симметрирующий мостик (шлейф).

Провод грозозащиты прокладывают по мачте (или по стене и крыше здания) и закрепляют на ней с помощью скобок. Если мачта составная (из металла и дерева), то заземляющий провод прокладывается по деревянной части, а в месте соединения дерева с металлом надежно прикрепляют к металлической части мачты.

Сопротивление заземления не должно превышать 30... 60 Ом. В зависимости от грунта выбирают количество труб, необходимых для устройства контура заземления (табл. 10. 27). В процессе эксплуатации необходимо периодически проверять целостность заземления и величину его сопротивления.

Во время грозы телевизор лучше выключить, особенно при эксплуатации индивидуальной и незаземленной антенны, а фидер отключить от антенного гнезда телевизора (фидер выносить наружу необязательно).

Таблица 10. 27

10. 16. Делители телевизионных сигналов

Многие телезрители имеют несколько телевизоров, установленных в разных комнатах. От ТАКП или СКТ в квартиру от распределительной телевизионной коробки, которая находится на лестничной площадке каждого этажа, обычно подводится один абонентский кабель к антенному входу одного телевизора. Для обеспечения телевизионного приема такого же качества у другого телевизора целесообразно проложить к нему второй фидер.

В случаях когда в распределительной коробке все отводы

заняты или нет возможности проложить дополнительный фидер, можно использовать делитель сигналов на два или три отвода (рис. 10. 59).

Некоторые владельцы двух телевизоров находят, на первый взгляд, довольно простое решение: в удобном месте абонентский фидер разрезается и к нему параллельно припаивается дополнительный кабель, по которому сигнал подается на второй телевизор в другую комнату. Однако такое подключение двух телевизоров к одному фидеру приводит к потерям принимаемого сигнала, нарушению согласования фидера со входами телевизора и другим нежелательным явлениям.

При делении сигналов по предложенным схемам уровень сигнала на входе каждого телевизора ослабляется во столько раз, на сколько телевизоров приходится делать разводку. По этому способу рекомендуется подключать телевизоры с минимальным излучением высокочастотного напряжения гетеродина (местный высокочастотный генератор, который находится в блоке селектора каналов каждого телевизора) на вход приемника.

Два телевизора к одному фидеру можно подключить с помощью разветвителя (рис. 10. 60). Это устройство обеспечивает согласование фидера с нагрузкой независимо от того, подключены ли к обоим выходам телевизоры, и незначитель-

но ослабляет сигнал на выходах 1 и 2 относительно сигнала на входе устройства.

Катушки индуктивности 11 и 12 идентичны. Они наматываются голым посеребренным проводом диаметром 4 мм и имеют по три витка. После намотки катушки снимают с оправки и растягивают в спираль с интервалом 1 мм между витками.

В случаях когда по одному фидеру поступают сигналы метрового и дециметрового диапазонов, а телевизионный приемник имеет два раздельных входа «MB» и «ДМВ», целесообразно использовать другое устройство (рис. 10. 61).

В таком разветвителе потери полезного сигнала незначительны, нет необходимости дополнительно осуществлять ручную коммутацию диапазонов на входе телевизора, чем обеспечивается длительная эксплуатация антенных гнезд.

Катушки 11 и 13 устройства разветвления сигналов имеют индуктивность 0, 03 мкГн, а катушка L2 — 0, 05 мкГн. Они наматываются на оправке диаметром 4 мм проводом ПЭТВ-0, 47. Намотка рядовая. Катушки L1 и L3 имеют два витка, а катушка L2 — три витка. Конденсаторы С1... СЗ типа КД или КТ.

10. 17. Антенный коммутатор

Современные телевизоры имеют один антенный вход, так как в них вмонтированы всеволновые селекторы каналов. В то же время аппарат можно дополнить отдельными антеннами метровых и дециметровых волн. Как же в таком случае подключить антенны разных диапазонов к одному входу телевизора? Если телевизионный прием ведется с одного направления, то наиболее оптимальным вариантом является установка универсальной всеволновой телевизионной антенны (см. параграф 10. 11). Однако телевизионный прием может осуществляться с разных направлений и антенн диапазонов MB и ДМВ.

Во время просмотра телевизионных передач при каждом переходе с диапазона MB на диапазон ДМВ зритель должен подойти к переключателю и вручную произвести нужную коммутацию. Избежать этого неудобства, а также «сократить» один фидер можно следующим образом. На рис. 10. 62 показана схема коммутации двух антенн на общий фидер. Реле Р находится на мачте, вблизи антенны, и дистанционно управляется напряжением от телевизора с помощью тумблера В1. Питание реле осуществляется от выпрямителя телевизора и подается по фидеру.

Резистор R1 предназначен для погашения излишнего напряжения, а конденсаторы С1 и С2 (емкость 100... 1000 пФ) препятствуют замыканию постоянного напряжения питания реле антеннами и входной цепью телевизора, пропуская без потерь высокочастотный телевизионный сигнал.

Резистор R1 имеет сопротивление 10 кОм при использовании реле типа РЭС-15 (паспорт реле РС4. 591. 001П2 или РС4. 591. 08П2). Сопротивление обмотки такого реле составляет 2200 Ом. В сумме с 10 кОм резистора R1 общее сопротивление будет 12, 2 кОм. Таким образом, если от блока питания взять+ 150 В, то ток в обмотке реле станет 150: 12, 2 = 12, 3 мА. Ток срабатывания реле не более 8, 5 мА. Реле надежно сработает при включении тумблера В1. Дополнительный расход тока в 12, 3 мА является несущественным.

При ином типе или паспорте реле сопротивление резистора R1 должно быть рассчитано иначе. Например, если используется реле типа РЭС-10 (паспорта РС4. 524. 301П2 или РС4. 524. 313П2), то сопротивление резистора R1 необходимо уменьшить до 6, 8 кОм. Например, на субмодуль радиоканала

СМРК-Т-5 телевизоров 4-го поколения («Горизонт 61ТЦ421Д» и др.), на контакт 8 соединителя Х1 (А1. 1) подается напряжение+ 12 В. От этого источника можно питать реле Р. В этом случае из устройства коммутации антенн необходимо убрать гасящий резистор R1 и оставить дроссель высокой частоты Лр1, который препятствует замыканию телевизионного сигнала на «землю» через блок питания телевизора. С другой стороны реле Р препятствует замыканию телевизионного сигнала на оплетку кабеля в верхней части фидера. Индуктивность дросселя Др1, например типа ДМ-0, 1, может быть в пределах 25... 40 мкГн.

Такое устройство коммутации позволяет подключить к одному фидеру две отдельные антенны ДМВ или по одной антенне MB и ДМВ. Если дополнительно используется фильтр сложения сигналов на MB, то при определенном сочетании каналов к общему фидеру можно подключить три антенны MB или две антенны MB и одну ДМВ. При этом пара антенн MB подключается ко входам фильтра сложения, а его выход — к устройству коммутации. В результате принятые несколькими антеннами сигналы будут по одному фидеру поступать на вход телевизора. Тумблер для переключения сигналов от антенн различных каналов целесообразно устанавливать вблизи места постоянного просмотра телевизионных передач.

10. 18. Устройства сложения телевизионных сигналов

В практике телевизионного приема часто возникает необходимость установки двух или нескольких отдельных антенн для разных направлений, каналов и диапазонов. Устройство сложения сигналов MB и ДМВ диапазонов (рис. 10. 63) обеспечивает поступление сигналов от обеих антенн к телевизору практически без их ослабления и не допускает

проникновения сигнала от одной антенны в фидер другой. Для этого в устройстве имеются фильтр нижних частот (ФНЧ) L2, L3, СЗ и фильтр верхних частот (ФВЧ) С1, L1, С2.

Катушки L1 и L3 идентичны, они наматываются на каркасах диаметром 4 мм и содержат по два витка провода ПЭТВМ диаметром 0, 475 мм. Индуктивность каждой катушки 0, 03 мкГн. Катушка L2 наматывается на такой же каркас тем же проводом, но содержит три витка, а ее индуктивность составляет 0, 056 мкГн. Намотка всех катушек рядовая, виток к витку. Оси катушек должны быть взаимно перпендикулярны, все соединительные проводники — минимальной длины. Устройство находится в металлической коробочке, к которой припаиваются оплетки кабелей.

Назначение фильтра сложения сигналов метрового диапазона состоит в том, чтобы сигнал, принятый антенной 1 нижнего канала, полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 2 верхнего канала, а сигнал, принятый антенной 2, полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 1 (рис. 10. 64). Эта задача решается при использовании двух фильтров.

Фильтр, образованный элементами L1, С1, L2, С2 и С5, представляет собой ФНЧ, а фильтр, образованный элементами L3, СЗ, L4, С4 и L5,— ФВЧ. Если антенна 1 рассчитана на прием сигнала с меньшим номером канала, т. е. с меньшей частотой, чем антенна 2, то сигнал от антенны 1 свободно проходит через ФНЧ и Поступает в фидер, не ответвляясь в цепь антенны 2, так как ФВЧ представляют для него большое сопротивление. Аналогично сигнал, принятый антенной 2, беспрепятственно проходит через ФВЧ и поступает в фидер, а ФНЧ, имеющий для этого сигнала большое сопротивление, не пропускает его к антенне 1. Во избежание отражения сигналов, принятых антеннами, от ФСС характеристические сопротивления обоих фильтров должны составлять приблизительно 75 Ом.

Катушки индуктивности фильтра наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 0, 6 мм виток к витку на каркасах из полистирола или оргстекла диаметром 5 мм. В качестве оправки можно использовать изоляцию коаксиального кабеля соответствующего диаметра. Катушки L1... L4 располагаются на одном общем каркасе, расстояние между ними должно быть 8... 10 мм. Катушку L5 наматывают на отдельный каркас и размещают так, чтобы ее ось была перпендикулярна оси других катушек. Количество витков катушек и емкости конденсаторов для разных комбинаций каналов приведены в табл. 10. 28.

Таблица 10. 28

Фильтр сложения сигналов на рис. 10. 64 построен на сосредоточенных постоянных — катушках индуктивности и конденсаторах. Однако для определенного сочетания каналов можно построить фильтр на распределенный постоянных, т. е. на отрезках коаксиального кабеля (рис. 10. 65).

Работа этого фильтра основана на трех важнейших выводах теории длинных линий:

1) входное сопротивление линии длиной 1/4 длины волны, короткозамкнутой на конце, бесконечно велико;

2) входное сопротивление линии длиной 1/2 длины волны, короткозамкнутой на конце, равно нулю;

3) входное сопротивление линии длиной, равной целому числу полуволн, короткозамкнутой на обоих концах относительно точек, находящихся внутри линии, бесконечно велико.

Фильтр рассчитан на подключение двух антенн: антенны с меньшим номером канала («а») и с большим («6»). Алина отрезка 2 равна 1/2 длины волны в кабеле для канала «б», длина отрезка 3 — 1/4 длины волны в кабеле для канала «б», длина отрезка 4 — 1/4 длины волны в кабеле для канала «а», а длина отрезка 6 — 1/2 длины волны в кабеле для канала «а». Длину отрезков 1 и 5 подбирают так, чтобы суммарная длина отрезков 1 и 2 составляла 1/2 длины волны в кабеле для канала «а», а суммарная длина отрезков 5 и 6 — несколько полуволн в кабеле для канала «б».

Поступая по фидеру к точке соединения отрезков 1 и 2, сигнал от антенны канала свободно проходит через отрезок 3 и далее в фидер к телевизору, так как отрезки 1 и 2 в сумме имеют длину, равную 1/2 волны для этого канала, и их сопротивление бесконечно велико. Сигнал не ответвляется в отрезок 4 благодаря тому, что отрезок 6 для него равен 1/2 длины волны и замыкает накоротко конец отрезка 4. Алина этого отрезка составляет 1/4 длины волны для канала «а», так что входное сопротивление отрезка 4 бесконечно велико. Аналогично проходит сигнал от антенны канала «б» с тем различием, что в сумме длина отрезков 5 и 6 равна нескольким половинам длины волны для канала «б». Размеры отрезков 2, 3, 4 и 6 для разных каналов приведены в табл. 10. 29, а размеры отрезков 1 и 5 — в табл. 10. 30. Здесь выше диагонали приводятся размеры В, а ниже диагонали — Г.

Таблица 10. 29

Таблица 10. 30

Приведем пример определения длин отрезков кабелей фильтра сложения для подключения антенн 1 и 3 каналов к общему фидеру. Индекс «а» в этом случае соответствует каналу 1, а индекс «б» — каналу 3. По табл. 10. 29 находим размеры отрезков: 2 — 1226 мм, 3 — 6613 мм, 4 — 933 мм, 6 — 1866 мм. Из табл. 10. 30 в строке для канала 1 и столбце для канала 3 находим длину отрезка 1 (В) — 638 мм, а в строке для канала 3 и столбце для канала 1 — длину отрезка 5 (Г) — 589 мм.

В диапазоне каналов 6... 12 антенны соседних каналов соединять с помощью такого фильтра сложения нельзя, но в случаях, когда номера каналов различаются на два, длина некоторых отрезков оказывается незначительной (меньше 50 мм). Такой фильтр будет работать хуже обычного, так как погрешность длины отрезка составит значительный процент от его длины. По той же причине не удается создать фильтры сложения для дециметровых каналов или для сочетания метрового и дециметрового каналов.