Самодельная ДМВ антенна

Как сделать антенну ДМВ своими руками
для приема сигнала цифрового Т2.
Ответить
Аватара пользователя
ТИВ
Любопытный
Сообщения: 56
Зарегистрирован: 15 окт 2017, 21:10
Поблагодарили: 3 раза

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение ТИВ » 28 окт 2017, 20:38

7. Что получилось.

Закончил антенну, сделал впрок, поеду летом на дачу, буду устанавливать.



В принципе, ничего нового, но есть несколько нюансов. Самый главный, это изготовление трансформатора сопротивления. Был у меня кусок кабеля 75Ом, неизвестной марки. Диаметр вспенного диэлектрика 3,8мм, центральная жила состоит из 7 проволочек диаметром 0,3мм, в скрученном состоянии диаметр центральной жилы 0,9мм.



Вполне неплохо подходил для изготовления трансформатора с 75Ом на 110Ом. Сначала я снял наружную оболочку, затем сдвинул оплётку, надрезал по периметру диэлектрик и стянул его с центральной жилы. Далее стал откусывать по длине проволочки центральной жилы, получилось переменное сечение. На конце центральная жила состояла только из двух проволочек, что и должно было дать необходимое сопротивление кабеля 110Ом. Скрутил оставшиеся проволочки, получилось следующее.



Далее надел снятый диэлектрик и натянул оплётку, сверху обмотав её изолентой. Всё, трансформатор готов. В принципе, если центральная жила в кабеле монолитная, её можно заменить многопроволочной, взяв проволочки из подходящего провода. Важно, что бы диэлектрик был вспененный, он легко снимается и одевается на центральную жилу.

Размеры трансформатора относительно длинны волны, при отношением R0/R1=1,73 и КСВ=1,05. При желании эти размеры можно масштабировать под другое значение R0/R1.



Размеры трансформатора на частоту 470мГц, при отношением R0/R1=1,45, КСВ=1,05 и коэффициенте укорочения 1,16 (Е=1,35).



Размеры самой антенны, собранной из трубок диаметром 13мм и проволоки диаметром 2,7мм.



Пара незначительных конструктивных особенностей, понятных из фотографий.



По мере готовности буду выкладывать следующие материалы.
Последний раз редактировалось ТИВ 29 окт 2017, 14:39, всего редактировалось 2 раза.


Мудрость не всегда приходит с годами, иногда года приходят одни.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 29 окт 2017, 12:18

Ваша антенна имеет расчетное усиление около 8.4 dBi и полосу 450-800 МГц

40 пар элементов (2х40 = 80) длиной 3.6 метра дадут усиление 11.7 dBi в полосе 450-800 МГц

Код: Выделить всё

---------------------------------------------------
Мин. Частота:  445  МГц
Макс. Частота:  800  Мгц
Входное сопротивление антенны Z0:  75  Ом
Диаметр элемента ⌀N:  2.7  мм
Период структуры τ:  0.91
Относительный интервал σ:  0.17
---------------------------------------------------
Угол при вершине α:  15°
Число элементов антенны :  12
Прибл. макс. усиление антенны (при оптимальном σ):  8.4  dBi
Точные значения усиления и КСВ в полосе проверить пока не смог, потому что для просчета модели HFSS надо 8 или 12 Гб ОЗУ.

Крупные логопёры в телевидении невыгодны. Логопёр единственный кто может обеспечить реально низкий КСВ в очень широкой полосе частот, что необходимо для передатчиков.
Логопёр как ни удлиняй, направленность почти не растет против 3-4 элементной Яги.
Другие дизайны антенн, например если нужна траверсная компоновка то Яги, ценой повышенного КСВ в широкой полосе (до 2...2.5 приемлимо в радиоприеме, особенно если МШУ интегрирован в антенну и потерями в кабеле можно пренебречь) могут иметь выше усиление в тех же размерах

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
ТИВ
Любопытный
Сообщения: 56
Зарегистрирован: 15 окт 2017, 21:10
Поблагодарили: 3 раза

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение ТИВ » 29 окт 2017, 14:34

Приветствую, Вас Plyrvt, согласен с вами. Так, как усиление антенны все считают по-разному, относительно идеального излучателя, штыря, диполя, вплоть до экзотических излучателей, то результаты получаются разные. Использовал программу MMANA, там все результаты, видимо, относительно идеального излучателя, виноват, надо было указать. Насколько реально считает MMANA, сказать не могу, но другого способа проверить антенну, у меня нет. Если будете считать, то расстояние между трубками собирающей линией 19мм. Согласен, что директорная антенна, при той же длине, имеет бОльший коэффициент усиления, чем ЛПА, однако, директорная антенна, более трёх элементов требует настройки, что в домашних условиях плохо реализуемо, да и КСВ 2,5 в диапазоне (470-790)мГц, великоват. Директорные антенны хороши для цифрового телевидения там узкий диапазон. Трёх элементные директорные антенны так же хороши в антенных решётках. Антенн много, много разных технических решений, не всегда однозначных. Надеюсь, ещё напишу о своём опыте, видение и использования разных антенн. Профессионально не занимался антеннами 25 лет. Этим летом на даче надо было сделать антенну, конечно, проще было купить, но решил тряхнуть стариной. Перед этим залез в интернет, «нажать кнопочку», что бы выскочило готовое решение антенны с расчётами. Но не тут-то было, «вылезло», но не совсем то, что я ожидал, или , вернее, совсем не то, что я ожидал. По этому, решил написать сам про антенны. Очень, рад, что вы, Plyrvt, уделили мне внимание, всегда приятно иметь вдумчивого оппонента. Иногда «зацикливаешся» на чём-то и не видишь других возможностей, взгляд со стороны помогает.
Мудрость не всегда приходит с годами, иногда года приходят одни.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 29 окт 2017, 18:37

ТИВ писал(а): Так, как усиление антенны все считают по-разному, относительно идеального излучателя, штыря, диполя, вплоть до экзотических излучателей, то результаты получаются разные.
Все программы на базе NEC (4NEC2, MMANA, EzNEC) и все программы по методу конечных элементов (HFSS, CST и др.) считают в dBi, относительно изотропного излучателя.
Это максимально возможная цифра. Относительно любых других излучаетелей цифра может быть ТОЛЬКО МЕНЬШЕ.
8.5 dBi относительно диполя (2.13 dBi) это 6.37 dBd (децибел относительно диполя).

Использовал программу MMANA, там все результаты, видимо, относительно идеального излучателя, виноват, надо было указать.
Там dBi. Если цифра там сильно отличается от 8 dBi, то значит считали землю, а не "открытое пространство (free space)".
Если там 15 dBi, то покажите как выглядит диаграмма направленности этих 15 dB
Вот так выглядит ДН логопериода на 8 dBi:


Вы скорее всего использовали программу LogAnt для экспорта *.maa проекта.
В этой программе усиление нарисовано.


Вы выбрали Tau=0.91 и Sigma=0.17, что по графиках этого калькулятора ~8 dBi

Как из 8 dBi получить больше в программе MMANA?
Идем в закладку Compute и вместо "Free Space" ставим "Perfect Ground" и высоту 7 метров (по умолчанию)
Считаем и получаем 15.43 dBi!

Вау-вау, что ж это за такая узколучевая антенна? А можно посмотреть как выглядит этот луч и куда он хоть направлен? Идем в последнюю вкладку


и видим более 30 сверхтонких лучей, а между ними нули.

Это такой артефакт метода NEC когда УКВ антенны пробуют считать на небольшой высоте над идеальным бесконечным проводником (километровая медная пластина)
однако, директорная антенна, более трёх элементов требует настройки, что в домашних условиях плохо реализуемо
Не требует никакой настройки. Её нет как таковой, все промышленные и самодельные Яги телевизионного диапазона не имеют никакой возможности для подстройки. Настраивают обычно Яги у которых есть СУ и которые рассчитаны не под 200/50 или 300/75 Ом.
да и КСВ 2,5 в диапазоне (470-790)мГц, великоват
для полного перекрытия 470-860, т.е. достижение КСВ<2 и на 21 и на 69 канале одновременно - для Яги (по крайней мере обычной конструкции с петлевым вибратором) в самом деле невозможно, на краях диапазона КСВ будет >2.
Поэтому если:
А) надо делать промышленную антенну которая будет продаваться в любом регионе
Б) самодельщик живёт в регионе где одновременно есть вещаение 20-ых и 60-ых каналов (редкость но бывает)

тогда в самом деле нужны очень широкополосные антенны типа логопёра. Но самодельщик обычно живёт в регионе с меньшим разбросом частот. Перекрытия 1.5 по частоте хватает
Директорные антенны хороши для цифрового телевидения там узкий диапазон.
Для аналогового они также хороши если широкий диапазон.
У цифрового ТВ диапазон узкий только в РФ. Например в Украине везде 4 мультиплекса и есть такие регионы где один МХ работает <500 МГц, а другой работает >800 МГц.
Трёх элементные директорные антенны так же хороши в антенных решётках.
Антенные решетки крайне непрактичны для телевидения, потому что не существует широкополосных доступных сумматоров.
Все схемы решеток для телевизионных антенн рассчитаны для работы на одном единственном канале. Сумматор и трансформаторы из волноводов рассчитаны строго под одну частоту.
Директорные антенны хороши в любом количестве директоров. Могу дать размеры оптимизированные под ТВ диапазон от 5 до 15 директоров.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 29 окт 2017, 19:05

ТИВ писал(а):КСВ 2,5 в диапазоне (470-790)мГц, великоват
Насколько важен КСВ в радиоприёме.
Есть два способа телевизионного приёма:
1) МШУ расположен в антенне. Длина распространения сигнала по несогласованному кабелю равна 0.
2) Прямое соединение длинного кабеля к СУ и антенне. Длина распространения сигнала по несогласованному кабелю равна длине кабеля.

Если хочется создать антенну, которая может приемлимо работать (раскрыть заложенное в неё усиление) на кабель без МШУ, то очень важно добиться КСВ<2.

В современных условиях такое желание не имеет практического смысла:
1) Качество тюнеров T2 очень непредсказуемо. При их разработке никто не ставил цель добиться предельно высоких параметров, как например в устаревших ПТК телевизоров 3-4 поколений. Реальные современные приёмники имеют КСВ очень далекий от 1 и очень неравномерный, имеют разводку нерекомендованную производителем чипа и ухудшающую приведенный фактор шума на 5 и более децибел против заложенного в чип. Если отказываться от МШУ в антенне придется озаботиться подбором Т2 тюнера или телевизора не по критерию "качество, цена, функционал", а добавить критерий "фактор шума радиотракта и КСВ" что резко сократит покупательский выбор.

2) Высококачественные МШУ стоят копейки. PAE-65/TS в розницу стоит менее $1, что дешевле 1 метра медного провода.

3) Все тюнеры имеют прямую подачу питания +5V в антенное гнездо

Даже на хорошо согласованную антенну (которая могла бы работать с прямой подводкой кабеля), установка МШУ резко (не менее чем на 3 дБ) снижает требования к усилению антенны, что позволяет уменьшить её габариты в 2-4 раза.

При работе на МШУ (длина несогласованной линии равна 0), потери чувствительности из-за высокого КСВ оценивают по формуле:


Nf (effective) = Nf (nominal) + 10*log((2+SWR+1/SWR)/4)

КСВ=2 и КСВ=3 равноценно ухудшению фактора шума LNA на 0.5 и 1.25 dB соответственно.

Т.е. чтобы компенсировать рост КСВ из 2 до 3, достаточно увеличить усиление антенны на 1 dB.
Поэтому промышленные антенны с ужасным КСВ=2..5 работают, вопреки тому что у них зашкаливает КСВ.
Вполне неплохо подходил для изготовления трансформатора с 75Ом на 110Ом
Точно не знаю какое там выйдет сопротивление, но 99% что не 110 Ом.
Сопротивление логопериода зависит от диаметра траверс и расстояния между ними. Надо подбирать чтобы сразу было 75 Ом.
Программы основанные на "методе моментов" (MoM, Method of Moments) такие как NEC (и оболочки на его основе - 4NEC2, MMANA, EzNEC) не умеют считать траверсы.
Последний раз редактировалось plyrvt 30 окт 2017, 09:43, всего редактировалось 2 раза.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 29 окт 2017, 19:23

Диполь (2.13 dBi в теории), в открытом пространстве и над "Perfect ground" (высота подвеса 5 лямбда)

Широкополосная Яги: viewtopic.php?f=114&t=1294&start=44

Вот антенна которая покрывает весь 470-860 (21-69 каналы) и при этом на верхних каналах у неё усиление на 3..4 dB выше чем у LogoAnt, при равной общей длине. Кроме того она имеет удобное сопротивление 300 Ом, под широкорапространенные МШУ или пассивные платы симметризатора на ферритовых кольцах или патч полосах.
Если в регионе нету крайностей (одновременно вещания 470 и 860 МГц, а кратность между крайними каналами до 1.5х, то в тех же размерах ещё более простая 1R5D Яги

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 29 окт 2017, 21:14

У логопёров есть один неприятный недостаток, который нигде не описан.
При снижении частоты вниз, у логопёра очень резко растёт КСВ, т.е. он ослабляет нежелательные "помехи снизу"
А вот сверху он ничего не режет. На практике он очень широкополосный вверх. Незначительная деградация усиления выше расчетной частоты есть, но он прекрасно принимает/излучает всё что значительно выше верхней частоты.

Вот на примере промышленной антенны Logo-20-2





Антенна не только принимает всё вплоть до декларируемых 862 МГц (включая нежелательные CDMA-800 или LTE-800), и всё что выше, включая GSM-900 (как от базовых станций так и близких мобилок)

Вплоть до 1170 МГц КСВ<2, а G>7 dBi

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
ТИВ
Любопытный
Сообщения: 56
Зарегистрирован: 15 окт 2017, 21:10
Поблагодарили: 3 раза

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение ТИВ » 30 окт 2017, 20:48

Рад Вас приветствовать, Plyrvt, конечно вы правы, всё должно быть целесообразно и КСВ, не самоцель. Начну с того, что аналоговое телевидение у меня идёт с 21 по 60 канал, цифровое на трёх каналах 24, 30, 34.
По поводу широкополосности антенн. Я, наверное, отстал от жизни, но в моё время широкополосных директорных антенн не было (наверно, правильнее её называть антенной Яги, буду её теперь так называть). Не могу понять, как получили широкую полосу и большой коэффициент усиления? Вы эту антенну считали? Ещё пару слов про КСВ. Наличие КСВ больше 1 это всегда наличие реактивного сопротивления, и чем больше КСВ, тем больше реактивность. Присоединяя антенну к кабелю (да ещё на другом конце ТВ со своим КСВ) или к не согласованному усилителю, мы будем вносить дополнительную реактивность, расстраивая антенну. И для каждого подключения не согласованной нагрузки рассогласование будет своё. Проблема в этом, наверное, есть, но в зоне уверенного приёма она не актуальна, а в зоне не уверенного приёма она может быть незаметна на фоне общего плохого приёма.
Считал антенну так, как вы и предполагали. По поводу усиления ЛПА, конечно, я не прав, извиняюсь, какое-то помутнение нашло, вписал, то, что программа посчитала, не задумываясь, хотя знал, что такого усиления у ЛПА не бывает. По поводу готовых усилителей и излишней полосы антенны ЛПА напишу попозже, а пока продолжу начатое.
Мудрость не всегда приходит с годами, иногда года приходят одни.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
ТИВ
Любопытный
Сообщения: 56
Зарегистрирован: 15 окт 2017, 21:10
Поблагодарили: 3 раза

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение ТИВ » 30 окт 2017, 20:51

8. Антенна «Дельта» своими руками.

Богатые на деньги, а инженеры на выдумку хитры. В принципе, ничего принципиально нового я не сделал. Просто, немного, изменил конструкцию комбинированной антенны «Дельта». «Диполь» на метровый диапазон я сделал следующим образом, сварил металлоконструкцию с металлическими штырями, примерно, 250мм длины, под углом 120 градусов (центральный штырь для крепления логопериодической антенны ЛПА).




На эти штыри одел трубки ПВХ, диаметром 20мм и длинной 1,5м. На каждой трубке закрепил провод 1,5мм2, длинной, чуть более длины трубок, 1,6м. Через симметрирующий трансформатор 1:4, соединил с суммирующим фильтром антенн МВ и ДМВ.



Отличие от антенны «Дельта» в размерах. В МВ они больше, что позволяет уверенно, без усилителя, принимать первый канал телевидения (49,5мГц) и все другие МВ каналы на расстоянии 75км от Останкинской телебашни. Крепление трубок несколько надежнее, чем в антенне «Дельта», да и сами трубки несколько прочнее, что и позволило сделать их длиннее. Трансформатор и фильтры аналогичны антенне «Дельта».



Опять, кинулся я в интернет, посчитать суммирующий фильтр и не нашёл ничего лучше чем старая добрая программа RFSim99, разработанная нашими соотечественниками ещё в 89 году (правда версия 1.05 1999г, испытал ностальгию).
Ну, антенна, как антенна много раз повторенная многими, ничего, казалось бы интересного, но V-образный диполь, заслуживает внимания. О нём и пойдёт речь позже.
Мудрость не всегда приходит с годами, иногда года приходят одни.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 30 окт 2017, 21:18

ТИВ писал(а): Ещё пару слов про КСВ. Наличие КСВ больше 1 это всегда наличие реактивного сопротивления, и чем больше КСВ, тем больше реактивность.

Не обязательно. Z = R +j X, где R сопротивление излучения, X реактивность.
КСВ>1 если сопротивление источника/нагрузки и линии к ней не равно R+jX.
Если реактивность равна 0, а сопротивление излучения антенны 150 Ом, а сопротивление источника 75 Ом, то КСВ=2, хоть и реактивности нет.
Присоединяя антенну к кабелю (да ещё на другом конце ТВ со своим КСВ) или к не согласованному усилителю, мы будем вносить дополнительную реактивность, расстраивая антенну.
Да, так и есть. Несогласовання с источником линия действует как трансформатор сопротивлений. Коэффициент трансформации связан с длиной линии, её собственным импедансом и импедансом источника. При длине линии кратной 1/2 лямбда она не вносит изменения, а при длине кратной 1/4 - коэффициент максимальный
в зоне не уверенного приёма она может быть незаметна на фоне общего плохого приёма.
В случае если применяется антенный МШУ, то дополнительные эффекты волновода можно пренебречь. Погонные потери в кабеле, дополнительные потери в кабеле из-за повышенного КСВ, дополнительный рост КСВ после кабеля - этим можно пренебречь установив МШУ прямо в антенную коробку.
В таком случае есть простая количественная модель оценки штрафных санкций от КСВ>1

От роста КСВ (за счет того что часть принятой антенной энергии обратно излучается в пространство), эквивалентный фактор шума приведенный ко входу растёт.

Nf (effective) = Nf (nominal) + 10*log((2+SWR+1/SWR)/4)

КСВ=2 и КСВ=3 равноценно ухудшению фактора шума LNA на 0.5 и 1.25 dB соответственно.

Антенна с КСВ=3 и G=11.25 dBi нагруженная непосредственно на МШУ даст такое же соотношение сигнал/шума на демодуляторе приемника как и антенна G=10 dBi с КСВ=1

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
ТИВ
Любопытный
Сообщения: 56
Зарегистрирован: 15 окт 2017, 21:10
Поблагодарили: 3 раза

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение ТИВ » 31 окт 2017, 17:14

Добрый вечер, Plyrvt. Продолжим нашу беседу.
Реактивность при КСВ более 1 всегда есть, просто мы говорим немного не понимая друг друга. Говоря о КСВ, всегда подразумевают длинную линию, иначе нет смысла о нём говорить. Нет линии, негде стоять волне. Естественно, спаянные вместе два резистора 50 и 75 Ом КСВ не образуют, а образуют эквивалентное сопротивление 30Ом. Диорамой Смита я пользовался, про пересчёт сопротивлений знаю. Ну да бог с этим, я не об этом. Я о том, что же будет если мы к антенне присоединим Z=R+jx (вход усилителя или ТВ)?
Вы совершенно правы, уменьшив усиление антенны мы ухудшим соотношение сигнал/шум, но только усилитель никак это положение не исправит. Если воспользоваться формулой для определения коэффициента шума каскадного устройства и принять коэффициент шума антенны равным нулю (это близко к истине), то коэффициент шума усилителя надо разделить на усиление антенны и добавить этот шум к входному сигналу. Как может усилитель улучшить соотношение сигал-шум в связке антенна-усилитель?
И ещё, рассогласованный по входу усилитель шумит сильнее согласованного, а также, в рассогласованных цепях плохо работают симметрирующие устройства. Как любят говорить появится синфазная составляющая антенного тока, ну да, об этом ещё поговорим если силы и желание будет.
Нашёл характеристики предложенного вами усилителя, нашёл характеристики транзистора, и используемого в данном усилителе, а там и S параметры. Теперь если вы представите характеристики широкополосной антенны Яги, можно будет прикинуть, как она будет работать с усилителем.
Тут надо сделать отступление. Я не против любого технического решения, пусть даже антенн из пивных банок. Тоже имеет право на жизнь. Людей это устраивает. Просто и не дорого. Хотите лучше, потратьте немного усилий или денег, хотите само совершенство – раскошельтесь или вникнете в суть вопроса. Мне делать из пивных банок антенну не хочется, обсуждать тоже. Делать идеальную антенну, усилитель, смеситель, генератор - нет возможностей, обсудить – почему бы и нет? Но лучше сделать простую антенну, с хорошейповторяемостью, дешёвую, что бы большинству людей пригодилась, правда боюсь одной антенной на все случаи жизни не обойдёшься.
Никак не доделаю усилитель, не влезаю в те габариты, которые бы хотелось. Продолжу про антенны.
Мудрость не всегда приходит с годами, иногда года приходят одни.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
ТИВ
Любопытный
Сообщения: 56
Зарегистрирован: 15 окт 2017, 21:10
Поблагодарили: 3 раза

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение ТИВ » 31 окт 2017, 17:20

9. V-образная антенна, кто её мама?

Большинство антенн имеют прародителей, тут, как в эволюции живых существ от простого - к сложному. Многие мне не поверят, но в основе всех рамочных антенн лежит простой диполь. Итальянцы в 30-ых годах объединили два полуволновых диполя и получили петлевой вибратор. Но сейчас речь не о нём.
Откуда взялась V-образная антенна? На первый взгляд из обычного диполя, только немного сблизили вибраторы. Сблизили вибраторы, емкость между ними возросла, следовательно, волновое сопротивление антенны должно уменьшиться. Но это не так, оно с десятков Ом возросло до нескольких сот Ом. Всё дело в электромагнитном поле у диполя оно симметричное, а у V-образной антенны оно, в основном, сосредоточенно в углу 120 градусов между вибраторами.



Похожее поле имеет рупорно-щелевая антенна.



По этому признаку V-образные антенны относят к рупорно-щелевым. Реализовать экспоненциальную форму проводников для МВ диапазона, затруднительно, ограничиваются прямыми проводниками.
Мудрость не всегда приходит с годами, иногда года приходят одни.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 31 окт 2017, 18:14

ТИВ писал(а):Реактивность при КСВ более 1 всегда есть, просто мы говорим немного не понимая друг друга.
Если говорить о системе "антенна - кабель", то да. После прохождения сигнала от источника без реактивности по несогласованной линии - результирующее волновое сопротивление трансформируется, и в нём появляется реактивная компонента. Кроме частных случаев когда длина волновода кратна 1/2 лямбда, тогда может быть КСВ=2 и реактивность 0.

Если интересно, то вот я раньше создал Excel калькулятор для такой трансформации: https://goo.gl/w8z9U2
Если например сопротивление источника Z=150+j0, а сопротивление волновода Z=75+j0, то после прохождения 0.1 лямбда (или 0.6, 1.1 и т.д. со сдвигом 1/2) 150+j0 превращается в 74-j52

Я говорил о КСВ антенны. Без учета влияния кабеля. Для телевизионного приёма сегодня очень выгодно использовать МШУ (по розничной цене хорошего МШУ можно купить лишь 0.5 метра медного кабеля диаметром 3 мм). При нулевой длине волновода меня интересует прежде всего КСВ и реактивность антенны-СУ, а не системы антенна-СУ-фидер.

Если же проектировать ТВ антенну способную оправдать свои габариты/вес без МШУ, то КСВ приходится уделять намного более пристальное внимание.

Говоря о КСВ, всегда подразумевают длинную линию, иначе нет смысла о нём говорить
В телевидении появилась возможность отказаться от длинных линий и принять её длину равной 0. Есть смысл говорить о КСВ голой антенны (и её СУ если есть)
Нет линии, негде стоять волне
Стоячие волны есть в проводниках самой антенны.
Если антенна работает на передачу, то на передатчик включенный непосредственно в антенну, будет возвращаться стоячая волна отбитая от конца вибратора (например диполя) и пиковая амплитуда напряжения на коллекторе/аноде УМ резко возрастет.
Если антенна работает на приём, то часть энергии собранной вибратором (например диполем) при достижении клемм антенны (до СУ ил после СУ) уйдет не в входной тракт приёмника, а возвратится назад и пойдет повторно гулять по вибратору, излучаясь назад в пространство

Вы совершенно правы, уменьшив усиление антенны мы ухудшим соотношение сигнал/шум, но только усилитель никак это положение не исправит.
Не исправляет. Усилитель ТОЛЬКО помогает избежать дополнительных потерь в длинной линии, связанной с:
- погонным затуханием этой линии в согласованном состоянии (грубо говоря аналог омических потерь)
- дополнительным затуханием сверх погонного из-за высокого КСВ (отбитая волна многократно проходит тепловые потери из п.1.)
- дополнительным рассогласованием системы "антенна-СУ-фидер" из-за влияния волнового сопротивления длинного волновода (если например при подключении 300 Ом источника к антенне 150+j0 получим КСВ=2 при прямом непосредственном включении, то после длинной несогласованной лини КСВ может быть и 3 и 5 и 10).
Как может усилитель улучшить соотношение сигал-шум в связке антенна-усилитель?
Никак. Только на величину затухания в кабеле.
Причем при высоких КСВ это затухание может быть многократно выше чем погонное затухание этой марки кабеля.
И ещё, рассогласованный по входу усилитель шумит сильнее согласованного, а также, в рассогласованных цепях плохо работают симметрирующие устройства. Как любят говорить появится синфазная составляющая антенного тока, ну да, об этом ещё поговорим если силы и желание будет.
Именно это явление и описывает количественно формула выше.

Но лучше сделать простую антенну, с хорошейповторяемостью, дешёвую, что бы большинству людей пригодилась, правда боюсь одной антенной на все случаи жизни не обойдёшься.
Медный логопёр на 24 элемента это не простая антенна. Это крупная, дорогая и непростая в изготовлении и креплении антенна.
Простая антенна это Волна-01 с усилителем за $1. Которая даст как минимум на 5 дБ лучше сигнал/шум на демодуляторе тюнера, несмотря на то что она в 3 раза меньше и в 6 раз легче. Причем она обеспечит то же соотношение сигнал/шум даже если несколько тюнеров будут подключены через сплиттер, а у вашей антенны SNR упадет на 4 дБ при раздвоении.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
ТИВ
Любопытный
Сообщения: 56
Зарегистрирован: 15 окт 2017, 21:10
Поблагодарили: 3 раза

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение ТИВ » 31 окт 2017, 20:49

Приветствую Вас, Plyrvt. То, что вы пишете не вызывает сомнений. Отложим на время рассмотрение антенны без усилителей, антенны ЛПА (да, а что скрывается под аббревиатурой СУ?). Рассмотрим следующий вариант: есть антенный усилитель (естественно, подключенный ко входу антенны), который имеет входной КСВ=2,5 и широкополосная антенна с КСВ=2,5. Имеющаяся реактивность усилителя расстроит антенну, симметрирующее устройство, снизит коэффициент усиления, одновременно повысив КСВ антенны и шумы усилителя (можно, конечно сказать, что реактивность усилителя компенсирует реактивность антенны, но на практике такого не бывает, особенно в широкополосных антеннах). Переизлучение тоже не простая штука, может влиять на параметры антенны. И никаким усилением это не исправишь. Однако, здесь мы не спорим, усилитель с небольшим запасом должен покрывать потери в кабеле, и если есть необходимость, во входных цепях приёмника. Большинство же покупных усилителей имеют избыточный коэффициент усиления.
Это я не к тому, что всё плохо и надо только логопериодические антенны строить, и только самому усилители делать, можно использовать любые, но надо знать, что ты делаешь, и что из этого получится. Сколько бы, я тут не рассуждал, в телевидение усилитель в 1$ «перетянет» любой «хороший» усилитель за 10$. Согласитесь, это не значит, что «хорошие» усилители не надо делать.
Мудрость не всегда приходит с годами, иногда года приходят одни.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Аватара пользователя
plyrvt
Знающий
Знающий
Сообщения: 967
Зарегистрирован: 10 дек 2016, 16:20
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 107 раз

Re: Самодельная ДМВ антенна

Сообщение plyrvt » 31 окт 2017, 21:56

ТИВ писал(а):да, а что скрывается под аббревиатурой СУ?
согласующее (и симметрирующее обычно) устройство.

Рассмотрим следующий вариант: есть антенный усилитель (естественно, подключенный ко входу антенны), который имеет входной КСВ=2,5 и широкополосная антенна с КСВ=2,5.
Антенна имеет волновое сопротивление. Например Z=100 +j40. Устройство (например усилитель) имеет волновое сопротивление. Например Z=50 +j0.
Само по себе устройство или антенна КСВ не имеют. Стоячие волны возникают если сопротивление источника не равно сопротивлению нагрузки. Т.е. пока мы не подсоединим к чему то эти устройства мы не можем узнать будет или нет стоячая волна. Т.е. говорить об КСВ=2.5 можно только для этой пары антенны<->источник/нагрузка.

Имеющаяся реактивность усилителя расстроит антенну, симметрирующее устройство, снизит коэффициент усиления, одновременно повысив КСВ антенны
Если не вдаваться в точности формулировок, а как общую идею - то всё правильно.
и шумы усилителя
Эквивалетный приведенный ко входу фактор шума. Ухудшит. Количественную формулу я привел выше.
(можно, конечно сказать, что реактивность усилителя компенсирует реактивность антенны, но на практике такого не бывает, особенно в широкополосных антеннах).
На практике такое бывает. Усилители обычно имеют отрицательную реактивность, например вместо Z=75 +j0 на практике может быть Z =75 -j30. За счет нежелательных паразитных ёмкостей по входу - ёмкости монтажа, ёмкости защитных диодов, ёмкости затвора/базы/сетки. Ёмкостная реактивность в усилителей обычно превышает индуктивную и общая реактивность отрицательная.
Антенна в широкой полосе имеет как положительную реактивность (индуктивная составляющая преобладает) так и отрицательную.
Например полуволновый диполь на резонансной частоте имеет Z=73 +j0, а на +5% имеет Z= 83 +j38, а на -5% имеет Z=86 -j 137.
На +5% частоты наш усилитель скомпенсирует +j38 и там даже КСВ окажется ниже чем на резонансной частоте.

Переизлучение тоже не простая штука, может влиять на параметры антенны. И никаким усилением это не исправишь.
Да. При росте реактивности изменяется диаграмма направленности, форма главного и нежелательных лепестков изменяются.
Но этот эффект уже учтён при расчете характеристик антенны в широкой полосе частот.
Однако, здесь мы не спорим, усилитель с небольшим запасом должен покрывать потери в кабеле, и если есть необходимость, во входных цепях приёмника. Большинство же покупных усилителей имеют избыточный коэффициент усиления.
Нет. Неправда. Ваше утверждение справедливо только для просто усилителей. Для МШУ это утверждение несправедливо.
До 1990 года МШУ не были доступны в ширпотребе. Все рекомендации в советских книгах по телевидению базируются на допущении, что элементная база антенного усилителя такая же или хуже чем в ПТК телевизора. Усилители производились на таких же транзисторах (ГТ346) и таких же или худших лампах (6Ж9П хуже чем 6Н23П в ПТК).

Кардинально по другому дело обстоит с МШУ. По определению, МШУ это усилитель который обладает меньшим фактором шума чем последующие каскады. Если посмотреть даташиты на современные тюнеры радиотракта применяемые в телевизорах LG, Samsung, Sony после 2003 года, то почти у всех у них Nf=7 dB. Европейский стандарт EIST для DVB-T2 регламентирует, что DVB-T2 тюнер обязан иметь Nf не хуже 7 dB.

По определению, фактор шума всего тракта приведенный ко входу, равен шуму первого каскада ПЛЮС фактору шума второго каскада РАЗДЕЛИТЬ на усиление первого каскада. Чтобы фактором шума второго и последующих каскадов можно было пренебречь, усиление первого каскада должно быть хотя бы 10 dB.

Мой любимый антенный усилитель ALN-187 имеет усиление 13 dB (собран на 1 транзисторе-микросборке Infineon BFP420)


Зачем шарашкины кооперативы клепают двухкаскадные усилители? (20 и более децибел)? Наверно потому что не могут создать схемотехнику из 2 биполярных транзисторов, чтобы по входу и выходу было 75 Ом без навесных элементов, которые удорожают стоимость. Режим малого шума и режим выхода на 75 Ом это разные режимы одного и того же транзистора. Чтобы заменить второй транзистор (с нежелательным усилением) надо применять узкополосные и дорогие схемы согласования. Поэтому избыточное усиление 20-25 дБ - это расплата за дешевизну.

Сколько бы, я тут не рассуждал, в телевидение усилитель в 1$ «перетянет» любой «хороший» усилитель за 10$. Согласитесь, это не значит, что «хорошие» усилители не надо делать.
К сожаление в последние годы эфирное наземное телевидение по стоимости часто проигрывает конкуренцию спутниковому.
Если делать на ДМВ всё по совести, то это выйдет и дороже и непривлекательнее для домохозяйства чем дешевая и изящная спутниковая антенна.
Кроме энтузиастов, таких как Вы или я, изящние и дорогие решения мало кому интересны. Эфирное телевидение скатывается в сферу нищебродства.

Зарегистрируйся и читай форум без рекламы! Вход через Соцсети занимает 5 секунд.
Ответить

Вернуться в «Антенна своими руками»