Простейшие телевизионные антенны

     Простейшей телевизионной антенной является разрезной полуволновой вибратор, или диполь. Ее называют также полуволновым линейным вибратором, симметричным полуволновым вибратором.

Разрезной полуволноеый вибратор: 1 - плечи вибратора; 2 - диэлектрическая площадка с элементами крепления трубок; 3 - мачта

     Антенна состоит из двух одинаковых по длине и диаметру металлических трубок 7, укрепленных на одной прямой на расстоянии 50...60 мм друг от друга. Это расстояние принято для любого из 12 каналов. Диаметр трубок выбирается в пределах 8...20 мм, Вместо трубок можно использовать металлические стержни, угольники 10x10 или 15x15 мм, а также полоски шириной 20...30 мм любой толщины. Концы трубок необходимо сплющить или вложить внутрь заглушки из дерева для предотвращения попадания влаги.
     Геометрические размеры линейного вибратора метровых волн в зависимости от диаметра трубок приведены в таблице. Подключение антенны к фидеру осуществляется с помощью U-колена.

     Коэффициент усиления разрезного полуволнового вибратора равен единице (0 дБ), диаграмма направленности имеет вид восьмерки в горизонтальной плоскости (то есть вибратор одинаково принимает сигнал и спереди и сзади) и форму окружности в вертикальной плоскости (то есть вибратор одинаково принимает сигнал с любых углов).
     Полуволновый петлевой вибратор (или шлейф-вибратор Пистолькорса) подобно полуволновому линейному является самой распространенной антенной.
     Конструкция петлевого вибратора представлена на рисунке.

Конструкция петлевого вибратора: I - петлевой вибратор; 2 - пластмассовая коробка; 3-мачта

     Он состоит из двух линейных вибраторов, расположенных параллельно и образующих петлю 1, Пластмассовая коробка 2 служит для защиты соединений вибратора с фидером от влаги и механических повреждений. Нижний вибратор в центре имеет разрез, к которому подсоединяется фидер. Середина верхней неразрезной части вибратора является точкой нулевого потенциала 0, что позволяет в этой точке крепить вибратор к металлической мачте без изоляции.
     Петлевой вибратор выполняют из тех же материалов, что и разрезной. Радиус закругления концов петлевого вибратора не имеет значения, поэтому его можно сделать прямоугольным. В точках питания концы трубок можно расплющить. Расстояние между ними в пределах 60...100 мм.
     Коэффициент укорочения полуволнового петлевого вибратора значительно меньше зависит от диаметра трубок, чем коэффициент укорочения разрезного вибратора. Поэтому длина петлевого вибратора, выполненного из трубок диаметром 10...20 мм, практически остается неизменной. В таблице приведены геометрические размеры полуволнового петлевого вибратора для диапазона метровых волн.

     С точки зрения электрических параметров обе рассмотренные антенны (полуволновые разрезной и петлевой вибраторы) примерно равноценны. Обе антенны обладают одинаковым коэффициентом усиления, равным единице, и имеют одинаковую диаграмму направленности. Однако если оба вибратора выполнить из трубок одинакового диаметра, то полоса пропускания петлевого вибратора окажется несколько шире (приблизительно в 1,5 раза). Обе антенны ориентируются на передатчик так, чтобы "они располагались в плоскости, перпендикулярной, этому направлению. Практически ориентирование необходимо контролировать по изображению на экране телевизора, которое должно иметь максимальную четкость по горизонтали и устойчивую синхронизацию. При выборе типа антенны следует учитывать, что петлевой вибратор лег че укреплять на мачте, так как при этом не нужны изоляторы.
     Простейшие антенны в диапазоне дециметровых волн обычно не применяют из-за низкого коэффициента усиления. Однако при сильном сигнале в месте приема и прямой видимости на ДМВ применяют полуволновой вибратор в виде окружности (в переносных телевизорах).

Антенны типа "Волновой канал" диапазона метровых волн

     Антенны типа "Волновой канал" получили наибольшее распространение как в системах коллективного приема, так и в 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 - по имени впервые описавших ее японских изобретателей.
     Антенны типа "Волновой канал" состоят из активного вибратора (обычно это петлевой вибратор), рефлектора и ряда директоров, расположенных на общей несущей стреле параллельно друг другу. На рисунке показана трехэлементная антенна этого типа, а в таблице приведены ее геометрические размеры.

     Если активный петлевой вибратор 1 подключить к источнику высокочастотных колебаний, то этот вибратор, имеющий симметричную диаграмму направленности в виде восьмерки, будет излучать электромагнитную энергию как в направлении рефлектора 2, так и в сторону директоров 3. Под воздействием электромагнитной энергии в рефлекторе наведутся токи, являющиеся источниками вторичного излучения. Длина рефлектора и его расстояние 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, усиливающим излучение в одном направлении за счет его ослабления в другом. Для получения эффекта экранирования необходимо, чтобы ток, текущий по рефлектору, опережал по фазе ток, текущий по активному вибратору. Это достигается путем регулировки активной составляющей сопротивления рефлектора, которая производится обычно подбором длины последнего и расстояния до активного вибратора, Требуемая длина рефлектора на 5...10% превышает половину длины волны.

     Амплитуда тока в рефлекторе несколько меньшая, чем в активном вибраторе. Поэтому излучение в направлении рефлектора компенсируется не полностью. Часть энергии, излученной активным вибратором, "просачивается" через рефлектор, что является причиной появления задних и Боковых лепестков диаграммы направленности. Кроме того, эти лепестки появляются и оттого, что практически трудно обеспечить точную фазировку токов в рефлекторе и активном вибраторе.      С целью уменьшения задних и боковых лепестков диаграммы направленности, то есть увеличения КЗД всей антенны, рефлектор выполняют из двух-трех и более элементов.
     На рисунке приведена конструкция семиэлементной антенны типа "Волновой канал" с двойным рефлектором, а в таблице - ее геометрические размеры. Расстояние А между элементами рефлектора по вертикали необходимо выбирать следующим: для каналов 1...5 - 800 мм, для каналов 6…12 - 550мм.

     Усилению излучения антенны в главном направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием электромагнитного поля, наводимого активным вибратором. 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, что также достигается соответствующим подбором расстоянии 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, что и послужило основанием для ее названия - "Волновой канал".