НАПРАВЛЕННЫЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АНТЕННЫ – ЧАСТЬ 1

October 12, 2012 by admin Комментировать »

Направленные антенны используются для приема телевизионных передач на расстояниях свыше 40… 50 км от телевизионного центра, а также при значительном уровне помех и отраженных сигналов в месте приема. Основными разновидностями направленных приемных антенн являются антенны типа «волновой канал» и логопериодические. В радиолюбительской практике применяются иногда и другие типы направленных антенн — рамочные и зигзагообразные антенны с рефлектором, контурно-щелевые, уголковые и т. д.

Наиболее распространенными направленными антеннами являются антенны типа «волновой канал». Они обладают большим коэффициентом усиления и просты в изготовлении. Логопериодические антенны устроены более сложно и имеют при тех же габаритных размерах, что и антенны типа «волновой канал», меньший коэффициент усиления. Однако логопериодические антенны значительно широкополоснее, что позволяет использовать их в большем интервале частот на метровых и дециметровых волнах.

Конструкция и принцип действия антенны типа «волновой канал»

Антенна типа «волновой канал» состоит из ряда параллельных вибраторов, расположенных в одной плоскости: полуволнового линейного или петлевого вибратора, к которому подключен кабель снижения (активный вибратор)^ рефлектора и директоров (пассивные вибраторы). На рис. 33 показана для примера антенна типа «волновой канал» из пяти ваброторов — активного вибратора 1, рефлектора 2 и трех директоров 3. Каждый вибратор антенны, активный или пассивный, называют элементом. Поэтому антенна, показанная на рис. 33, называется пятиэлементной.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия антенны типа «волновой канал». Учитывая, что на основании принципа взаимности направленные свойства

антенн не зависят от того, работают они на передачу или на прием, рассмотрим для удобства работу антенны типа «волновой канал» в режиме передачи.

Если активный полуволновый вибратор 1 подключить к источнику высокочастотных колебаний, то этот вибратор, имеющий симметричную диаграмму направленности в виде «восьмерки», будет излучать электромагнитную энергию* в направлении как А (в сторону рефлектора), так и Αι (в сторону директоров). Под воздействием электромагнитной энергии, излученной активным вибратором в направлении А, в рефлекторе наводятся токи, являющиеся источником вторичного излучения. Длина рефлектора и его расстояние до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в направлении А и усиливает его в направлении Аь Таким образом, рефлектор является своеобразным отражателем, обеспечивающим формирование однонаправленной характеристики излучения (приема). Такой эффект может быть получен, если рефлектор длиной λ/2 расположить позади активного вибратора на расстоянии, равном λ/4. Однако на практике рефлектор располагают несколько ближе к активному вибратору, чтобы увеличить амплитуду тока в рефлекторе, что необходимо для возможно более полного ослабления электромагнитного поля в сторону рефлектора (в направлении А). При этом для обеспечения требуемой фазы тока в рефлекторе его нужно сделать немного длиннее,, чем λ/2. Требуемый режим работы рефлектора обеспечивается при его длинеоколо 0,6λ и расстояния между рефлектором и активным вибратором около 0,2λ.

Компенсация излучения активного вибратора в направлении А являетея неполной, так как амплитуда тока в рефлекторе несколько меньше амплитуды тока в активном вибраторе. Поэтому электромагнитная энергия, излученная активным вибратором, частично «просачивается» через рефлектор, что приводит к неполной компенсации обратного излучения и появлению задних и боковых лепестков диаграммы направленности.

Концентрация энергии в переднем направлении (направление Αι) способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием электромагнитного излучения активного вибратора. Для усиления излучения антенны в переднем направлении нужно, чтобы так в первом директоре отставал по фазе от тока в активном вибраторе, во втором директоре — от тока в первом директоре и т. д. Подбор нужных фаз токов осуществляется изменением длины директоров и их расстояний до активного’ вибратора. Наиболее благоприятные соотношения между амплитудами и фазами токов, способствующие максимальной концентрации излучения в переднем направлении, получаются обычно при постепенном уменьшении длин директоров и расстояний между ними в направлении от активного вибратора. Направленное излучение антенны типа «волновой канал» формируется, таким образом, совместным действием’ рефлектора и директоров.

Как правило, в антеннах типа «волновой канал» используется один рефлектор, так как применение второго рефлектора практически не улучшает направленных свойств антенны.

Иначе обстоит дело с числом директоров в антенне. Добавление каждого нового директора улучшает направленные свойства антенны и увеличивает ее коэффициент усиления. Однако чем больше директоров имеет антенна₉ тем

меньше сказывается на ее направленных свойствах добавление каждого нового .директора. Например, если к трехэлементной антенне (активный вибратор, рефлектор и один директор) добавить один директор, то ее коэффициент усиления увеличится примерно с 5 до 6,5 …7 дБ, т. е, на 18… 25% по напряжению. Если же добавить один директор к семиэлементной антенне (активный вибратор, рефлектор и шесть директоров), то ее коэффициент усиления вырастет только на 0,4 … 0,5 дБ.

Расстояния между элементами антенны и размеры элементов в долях средней длины волны рабочего диапазона показаны на рис. 33. Однако следует учитывать, что эти размеры могут служить лишь для ориентировочного определения длин вибраторов и расстояний между ними. Точные размеры антенн могут быть -определены только в результате тщательной экспериментальной настройки.

Одноканальные антенны типа «волновой канал»

Направленные одноканальные антенны типа «волновой канал» — эффективные остронаправленные антенны с высоким коэффициентом усиления и малым уровнем задних и боковых лепестков, применяемые для приема однопротраммного телевизионного вещания при малом уровне телевизионного сигнала. В то же время использование одноканальных антенн целесообразно и при многопрограммном вещании в сложных условиях приема, т. е. при значительном уровне помех и отраженных сигналов, а также при слабом и неустойчивом сигнале. Антенная система в этом случае выполняется в виде набора одноканальных антенн, подключенных к общему фидеру снижения через фильтры или „мостовые устройства. Каждая направленная одноканальная антенна обеспечивает в такой системе прием одной телевизионной программы, что позволяет существенно улучшить качество изображения не только из-за высокого коэффициента усиления антенны и ее пространственной избирательности, но также вследствие возможности независимого оптимального ориентирования каждой из .антенн. В практике телевизионного приема нередки случаи, когда прием нужно вести с различных направлений. Такая необходимость возникает обычно тогда, когда точка приема находится в зоне действия двух или большего числа ретрансляторов. В этой ситуации для приема нужно также применять антенную систему из нескольких одноканальных антенн и ориентировать их в нужных направлениях.

В современных крупных системах коллективного приема телевидения и системах кабельного телевидения, рассчитанных на обслуживание нескольких тысяч я десятков тысяч абонентов, для приема многопрограммного вещания применяются практически только антенные системы, состоящие из набора направленных одноканальных антенн.

Для приема телевизионных передач на метровых волнах чаще всего применяются следующие разновидности одноканальных антенн «волновой канал»: на каналах с 1-го по 5-й (!=48,5… 100 МГц) —трех-, четырех-, пятии семиэлементные антенны, на каналах с 6-го по 12-й (f = 174 … 230 МГц)—трех, пяти-, -семии одиннадцатиэлементные антенны. В качестве активного вибратора обычно используется петлевой, так как его можно крепить к несущей стреле без изоляторов в середине неразрезанной трубки. Рефлектор может быть как одиночным, так и сдвоенным. Сдвоенный рефлектор состоит из двух трубок, разнесенных в вертикальной плоскости симметрично относительно стрелы, и позволяет уменьшить уровень задних и боковых лепестков диаграммы направленности.

На каналах с 1-го по 5-й трехэлементные антенны используются на расстоянии 40… 60 км от телевизионного центра, четырехи пятиэлементные — 60 … 80 км, семиэлементные — 70… 90 км. На каналах с 6-го по 12-й трехэлементные антенны применяют на расстоянии 40… 50 км, пятиэлементные — 50 … 60 км, семиэлементные — 60 … 70 км, одиннадцатиэлементные — на более

Источник: Капчинский JI. М., Конструирование и изготовление телевизионных антенн.— 2-е изд., стереотип.— М.: Радио и связь, 1995.— 00 с.: ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1216).

Нравится

НАПРАВЛЕННЫЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АНТЕННЫ – ЧАСТЬ 1

Похожие посты:

Оставить комментарий