Самодельная ДМВ антенна

[plyrvt]

Кому все ж-таки для цифрового ТБ потрібна компактана зигзагоподібна антена, раджу звернути увагу на подвійну трикутну антену

ця тема почалася з обговорення антен на 16 dBi, тобто гігантських антенн наддальнього загоризонтного прийому

[Sefirot]

Мені потрібна була плоска антена, яку можна було б непомітно закріпити на дерев’яній рамі балкону (яка розташована прямо на передавач). Спочатку зі старого дроту зробив кілька експериментальних зразків на 2 ромби. Антена з запропонованими вище розмірами (сторона – 210 мм) гарно працювала лише на нижніх частотах, тому я зупинився на іншому розмірі (який співпав з промисловим зразком).
Після цього з нового дроту з алюмінієвого сплаву діаметром 7 мм зробив таку ж, але уже на 4 ромби.

Прийом цифрового ТБ на нижніх частотах на цю антену виявився на межі зриву, а на верхніх сигнал постійно падав до 0%. Зображення на телевізорі з’являлося на 1-2 секунди і зникало знову. Водночас хочу відмітити, що аналогове ТБ на цю ж антену працювало досить добре (краще аніж на полячку з симетризатором).
Після цього я доробив цій антені рефлектор. З ним врешті вдалося зловити стабільний цифровий сигнал, але його показники були гірші, аніж на аналогічну двохромбову антену без рефлектора.
Потім із залишків дроту виготовив подвійну трикутну антену, яка показала найкращий з-поміж попередніх результат.

Зауважу, що все це відбувалося в умовах досить слабких сигналів.

[plyrvt]

Спочатку зі старого дроту зробив кілька експериментальних зразків на 2 ромби. Антена з запропонованими вище розмірами (сторона – 210 мм) гарно працювала лише на нижніх частотах, тому я зупинився на іншому розмірі (який співпав з промисловим зразком).

Single BiQuad (2 ромби) з стороною квадрата 210 мм і зазором до рефлектора 120 мм та екраном якраз впритик (631 х 368 мм) буде мати такі параметри

Такий КСВ поганий, а для пасивної антени взагалі неприйнятний

Оскільки в цей тип антен досить вузькополосний по КСВ, то до питання вибору геометрії слід підходити дуже ретельно і лише якщо в регіоні порівняно компактно йдуть частоти МХ.
В Рівному МХ 33, 38, 40 і 42, причому МХ-5 (ДМВ-40) суттєво слабший сигнал і там треба більше підсилення ніж на 33 чи 40.
Якщо відцентрувати геометрію на ДМВ-38, то така антена отримає досить хороші параметри:
Варіант з екраном 590х491 мм з бортами 113 мм
ДМВ-33: КСВ 2.57 / G=10.54 dBi
ДМВ-38: КСВ 1.50 / G=10.94 dBi
ДМВ-40: КСВ 1.45 / G=11.14 dBi
ДМВ-42: КСВ 1.55 / G=11.23 dBi

Приблизно такі параметри на цих частотах має DIP-19/AN-19 з 10 директорами і кутниковим рефлектором.
Виготовити ж самому Харченко незрівняно простіше

Якщо до вибору розмірів Харченко ставитися "спустя рукава" - то й працювати вона буде спустя рукава.

Після цього з нового дроту з алюмінієвого сплаву діаметром 7 мм зробив таку ж, але уже на 4 ромби.

як я вже писав і посилаючись на праці самого Харченка і на результати моделювання в 4NEC - таке креслення є грубо помилковим.

[Sefirot]

plyrvt, а Ви трикутну антену не маєте бажання проаналізувати через програму?

[plyrvt]

plyrvt, а Ви трикутну антену не маєте бажання проаналізувати через програму?

маю бажання проаналізувати будь-яку антену, якщо її розміри дадуть форумчани.
в т.ч. і ту 4-поверхову BowTie

[Sefirot]

Більші сторони трикутників по 21 см, а менші по 14 см. Відстань між контактами 1,5 см. Рефлектор у мене вийшов з того, що було (відстань 9 см, довжина вібраторів 24 см, відстань між верхнім і нижнім 21,5 см, середній – посередині).

[plyrvt]

Антена має 300-омний вихід, і потребує балун 4:1

Код: Виділити все

CM BiTriangle UHF 21-69 TV 
CM Reverse engineered by Yurii Pylypenko
CE
SY vibrWireRad=0.002
SY trW=0.21
SY trH=0.19
SY rW=0.24
SY rOff=0.09
SY rH=0.215
SY gap=0.015
GW	1	1	0	-gap/2	0	0	gap/2	0	vibrWireRad
GW	2	7	0	-trW/2	trH/2	0	trW/2	trH/2	vibrWireRad
GW	3	7	0	-trW/2	-trH/2	0	trW/2	-trH/2	vibrWireRad
GW	4	7	0	-trW/2	trH/2	0	-gap/2	0	vibrWireRad
GW	5	7	0	trW/2	trH/2	0	gap/2	0	vibrWireRad
GW	6	7	0	-trW/2	-trH/2	0	-gap/2	0	vibrWireRad
GW	7	7	0	trW/2	-trH/2	0	gap/2	0	vibrWireRad
GW	10	7	-rOff	-rW/2	rH/2	-rOff	rW/2	rH/2	vibrWireRad
GW	11	7	-rOff	-rW/2	0	-rOff	rW/2	0	vibrWireRad
GW	12	7	-rOff	-rW/2	-rH/2	-rOff	rW/2	-rH/2	vibrWireRad
GE	0
GN	-1
EK
EX	0	1	1	0	1	0	0
FR	0	10	0	0	623	0.1
EN

Антена дуже широкрполосна вверх, до 1000 МГц і вище, але на частотах нижче 570 МГц працює як режекторний фільтр

[Sefirot]

Дивно. У мене вона гарно працює з прямим підключенням кабеля. Канали з 26-го по 57-й. На 20-х каналах навіть значно краще від класичної зигзагоподібної антени у вигляді ромбів.

[Sefirot]

У мене мультиплекси на 43, 57, 28, 26 ТВК. 43-й канал – це 650 МГц. На цю антену він приймається з такими ж показниками сигналу, як і на пасивну ASP-8.
В літературі подвійна трикутна антена описана як 75-Омна, є методика її розрахунку під кабель 50-Ом. Звідки там 300 Ом?
Може програмні дані помилкові?

[plyrvt]

В літературі подвійна трикутна антена описана як 75-Омна, є методика її розрахунку під кабель 50-Ом. Звідки там 300 Ом?
Може програмні дані помилкові?

імпеданс нагрузки виставляю я сам будь-який довільний
КСВ на 300 Ом навів вище, ось тримайте КСВ на 75 Ом ну і залежність імпедансу антени від частоти. Можете самі собі вибрати будь-який фідер - всі будуть працювати погано

Для 75 Ом найближчий опір (синя лінія R) буде на частоті 510 МГц - 79 Ом, але на цій частоті зміщення фази струму відносно напруги -67 градусів тому повний імпеданс антени Z=205 Ом, а КСВ=7.9

Мінімум КСВ на 75 Ом буде на частоті 570 МГц, де R=124, j=-9 градуса, Z=126 Ом, КСВ=1.72

На 300 ом фідер мінімум КСВ буде на 660 МГц, де R=308, j=1 градус, Z=308 Ом, КСВ=1.03

єдина прийнятна частота по КСВ в цієї геометрії - 660 МГц, там антена може працювати на 300-омний фідер.

Повний імпеданс антени Z=R + j*X, де j=sqrt(-1) - уявне число

В ідеальної антени Z=R + 0, фаза струму і напруги повністю збігаються.

В вашої антени зміщення фази прийнятне в проміжку 570...660 МГц.
Далі воно таке велике, що переважає реальний імпеданс R.
На частоті 470, розбіжність фази струму і напруги досягає 75 градусів

Можна посилання на джерело де описаний такий тип антен?

Як я розумію це розвиток ідеї DeltaLoop антени? два DeltaLoop розвернуті зеркально і під'єднані паралельно на 1 нагрузку?
На частоті 610 МГц периметр одного deltaloop L=1 лямбда

[Sefirot]

Дещо вище я подавав посилання на книжку з описом цієї антени. В праці подано формулу для розрахунку антени без рефлектора. З рефлектором, написано, що всі сторони у трикутників мають бути однакові.
Я зробив спочатку без рефлектора. Потім до неї додав 3-елементний рефлектор і помітив суттєвий приріст сигналу.

Як би там не було в теорії, але на практиці ось ця антена

показала значно кращий результат аніж, наприклад, ось ця

[plyrvt]

Дещо вище я подавав посилання на книжку з описом цієї антени. В праці подано формулу для розрахунку антени без рефлектора.

дайте ссилку, бо кілька разів гортав цю тему і не найшов

Если посмотреть теорию, то одиночный (т.е. без рефлектора и директоров) петлевой вибратор имеет волновое сопротивление 292 Ом, Четырёхэлементная антенна "волновой канал" (т.е рефлектор, вибратор, 2 директора) имеет волновое сопротивление 75 Ом. Чем больше директоров, тем меньше волновое сопротивление антенны. Многоэлементные ДМВ-антенны имеют соротивление всего лишь несколько ом.

Неправда. Волновое сопротивление антенны волновой канал в первом приближении равно волновому сопротивлению вибратора независимо от количества паразитных элементов. Для петлевого это ~300 Ом, для разрезного 75 или 50 Ом

Добавление паразитных элементов изменяет сопротивление излучения, но очень незначительно. По крайней мере проектирование антенн Уда-Яги направлено на поиск таких размеров и положения паразитных элементов, чтобы сопротивление излучения по сравнению с голым вибратором изменилось как можно меньше. Для узкополосного волнового канала всегда можно рассчитать паразитные элементы чтобы получить КСВ~1 на центральной частоте.

Во втором приближении даже незначительное изменение сопротивления при добавлении паразитных элементов приходится учитывать если стоит задача получить очень хороший КСВ<1.5

Вот характеристика импеданса петлевого диполя периметром 210+50+50+210 = 520 мм диаметром проволоки 8 мм

На частоте 610 МГц его активное сопротивление R=300 Ом и полное сопротивление излучения Z=300 Ом. Угол фазы тока относительно фазы напряжения почти ноль. КСВ=1.04 (почти идеальный)
До частоты 510 МГц активное сопротивление плавно падает до 200 Ом, а на 700 МГц растёт до 400 Ом.
Но кроме изменения сопротивления R на других частотах растёт задержка фазы тока от фазы напряжения. На частоте 500 МГц сдвиг достигает 45 градусов.
На частоте 510 МГц сдвиг фазы 38 градусов, реальное сопротивление 197 Ом, мнимое 156.
Полное сопротивление Z = 197 -j 156 = 252 Ом, КСВ=2.11

Посмотрим что изменится если к этому же вибратору длиной 520 мм добавить 1 рефлектор и 2 директора (размеры от антенны Волна-01)

На частоте 610 МГц активное сопротивление R в самом деле уменьшилось с 300 до 287 Ом (на 4.3% ). При желании это можно легко компенсировать увеличением длины вибратор. При неизменном периметре вибратора точка минимального КСВ сместилась с 610 до 620 Мгц, при желании её можно вернуть вниз на 10 МГц. Теория именно это и имеет ввиду - от добавление паразитов, происходит незначительное смещение импеданса, что надо компенсировать небольшими коэффициентами удлинения или укорочения. Но это речь идет не о разы или порядки, а о процентах.

В целом, характеристика импеданса в полосе частот тоже сместилась вниз. На частоте 510 МГц, R упало с 200 до 174 Ом, но и вырасло мнимое сопротивление, поэтому полное Z упало с 252 до 204 Ом. КСВ=2.03

Конечное что нас интересует это КСВ. На частоте 510 он даже чуток улучшился с 2.11 до 2.03

Кривая КСВ как для вибратора так и для 1R2D волнового канала почти идентична и по форме и по абсолютному значению.
Многоэлементные волновые каналы имеют в первом приближении то же сопротивление что и голый вибратор.

Как будет меняться КСВ и сопротивление излучения в широкой полосе частот в первую очередь зависит от целей проектирование Уда-Яги и выбора геометрии. Есть узкополосные дизайны, когда достигается 300 Ом лишь на центральной частоте и в очень узкой полосе (все радиолюбительские схемы), а на других частотах КСВ резко растёт и это считается хорошо, антенна имеет частотную избирательность и подавляет внеполосные излучения.
Есть широкополосные дизайны, КСВ у которых в широкой полосе частот лучше чем у голого вибратора.

Вот согласующий трансформатор и предназначен для хоть какого-то согласования низкоомного выхода антенны с 75-омным кабелем.

Согласующий трансформатор 4:1 нужен потому, что волновое сопротивление антенн волновых канал с петлевым вибратором равно примерно 300 Ом. 300 / 4 = 75.
Если бы у антенны был низкоомный выход "всего лишь несколько Ом", то если его ещё разделить на 4 трансформатором 4:1, рассогласование бы ухудшилось ещё в 4 раза.

Кроме того трансформатор для таких антенн, выполняет две независимых функции: балун + понижающий трансформатор.
Балун = Balanced->Unbalanced. Преобразование симметричного выхода в несимметричную линию. Балун не обязательно бывает 4:1, можно сделать и 1:1 и 2:1 и 1:2 - любой нужный коэффициент трансформации.

Усилитель, установленный на антенне, предназначен только для компенсации затухания сигнала в кабеле. И это тоже классика. Улучшить сигнал он не способен.

Способен, если это МШУ.
Не МШУ предназначен только для компенсации затухания в кабеле и/или разветвителе на несколько приёмников, если такие имеются.

МШУ же предназначен для улучшения соотношения S/N за счет снижения фактора шума приведенного ко входу.
Если приёмник имеет фактор шума Nf=5 dB, то применение МШУ с Nf=1 dB улучшает соотношение сигнал/шум на 4 дБ, а значит позволяет применить антенну с собственным усилением на 4 дБ меньше для достижения того же S/N на демодуляторе.

Является ли ваш усилитель МШУ или СШУ (сильношумящим) зависит от модели приёмника и от модели усилителя.

[plyrvt]

Вопрос к знатокам антенностроения!!! Как должен крепится петлевой вибратор в антеннах "Волновой канал" типа DIPOL 19/21-69, петлевой вибратор должен быть прикручен к стреле как и директора или он должен быть изолирован от антенны? А то просматривая фотографии разных конструкций волнового канала так и не понял, на одних антенах петлевой вибратор прикручен к стреле в месте с директорами а на других изолирован пластмассовой пркладкой.

можно и так и так, только учитывать два фактора:

1) Геометрия антенн волновой канал рассчитывается по разному для изолированной траверсы и для токопроводящей траверсы. Для токопроводящей траверсы есть поправочные коэффициенты в зависимости от её ширины и типа (круглое или квадратное сечение). У оригинальной польской антенны DIP-19 петлевой крепится к пластмассовой коробке, а коробка крепится к траверсе.
Кроме того антенну можно рассчитать как на вертикальное положение петлевого диполя, так и на лежачее вдоль траверсы.

2) независимо от типа крепления требуется обеспечить центровку мнимой прямой по центрах директоров с центром петлевого вибратора. В львовской копии польского DIP-19 диполь чтобы прикрутить болтом к траверсе - сместили вниз относительно центра. Это неправильно, а сделано для удешевления. На коротких антеннах пенальти очень несущественный и на это можно забить. Для больших антенн и для антенн где требуется достичь очень хорошего КСВ (передающие любительские антенны) требуется принимать меры для точной центровки. У широкополосных же антенн (все ТВ антенны) КСВ и так очень высокий, а усиление намного ниже теоретического предела для данной длины, поэтому смещение вибратора практически ничего не меняет, чуть чуть искривляется вертикальная диаграмма направленности.

В советских антеннах КАППА/ГАММА центровку обеспечили специально конструкцией вибратора с прогибом для точки крепления

[Sefirot]

дайте ссилку, бо кілька разів гортав цю тему і не найшов

Назаров В.И., Рыженко В.И. Все об антеннах, – 2008, – с. 80-83. http://mexalib.com/download/15321
Всередині Квант-Эфир ARU-01 (02) та ж сама конструкція

[Sefirot]

В советских антеннах КАППА/ГАММА центровку обеспечили специально конструкцией вибратора с прогибом для точки крепления

Тут питання швидше у тому, що саме повинно знаходитись на одній лінії з директорами: нерозрізна частина петлевого вібратора чи його центральна геометрична частина?