Комбинированная телевизионная антенна

Для приема телевизионных передач в метровом диапазоне (I—XII каналы) в журнале Радио, 1972, № 8 была рекомендована сравнительно простая и малогабаритная антенна. В публикуемой статье рассказывается о такой же широкодиапазонной антенне с меньшими размерами (примерно вдвое), которые получены без ущерба для. ее электрических параметров.

Общий вид антенны показан на рис. 1 1-й стр. вкладки. Она представляет собой комбинацию двух известных антенн: шунтового вибратора и трехэлементной вибраторной лого-периодической антенны (ЛПА). К точкам питания шунтового вибратора а—б подключают собирательную линию ЛПА.

Фидер к точкам питания в-г, которые являются точками питания ЛПА и одновременно всей комбинированной антенны, подводят по мачте до точки П (точки нулевого потенциала) шунта вибратора, по проводникам вибратора до точки а и по проводнику а—в собирательной линии ЛПА.

В длинноволновом участке рабочего диапазона электромагнитные волны принимает шунтовон вибратор. ЛПА при этом играет роль двухпроводной линии, по которой высокочастотная энергия от точек а—б шунтового вибратора передается к точкам гв —г, к которым подключен фидер. В коротковолновом же участке диапазона работает только ЛПА. Шунтовой вибратор в этом участке диапазона волн практически в приеме не участвует.

Расчеты показывают, что весь диапазон воли удобно разбить на два поддиапазона (I—V и VI—XII) телевизионных каналов. При этом неиспользуемый для телепередач интервал волн между V и VI каналами удачно способствует разделению функций шунтового вибратора и ЛПА.

Теория и практическое применение шунтовых вибраторов, как известно, широко разработаны Г. 3. Айзенбергом. Шунт, добавленный к симметричному вибратору, позволил получить ряд новых положительных качеств. Основными из них являются: расширение рабочего диапазона волн (в сторону более длинных) за счет компенсации реактивной составляющей входных сопротивлений; уменьшение размеров вибратора; наличие точки нулевого потенциала, позволяющей осуществить питание антенны коаксиальным кабелем без применения специальных симметрирующих устройств; большая механическая прочность антенны; возможность ее надежного закрепления на мачте и осуществления грозозащиты антенны.

Кроме того, как вибратор V-образной формы с длинной перемычкой проводников на конце, он имеет еще И емкостное укорочение, что позволяет также получить хорошее согласование его с 75-омным фидером. Вибратор не имеет осевой симметрии. Он — плоский. Поэтому Е-плоскости поляризации у него две: плоскость, в которой лежат все проводники шунтового виоратора, и плоскость, перпендикулярная первой и проходящая через обе половины вибратора. Диаграммы направленности в обеих плоскостях имеют вид восьмерок, как у симметричного вибратора. Они приведены на рис. 1, а в тексте для первого и пятого телевизионных каналов. Что касается Н-плоскости поляризации, то диаграмма направленности в ней несколько отличается от диаграммы классического симметричного вибратора. При увеличении частоты диаграмма направленности все больше отличается от круговой, за счет сжатия под углами ±90° (за нулевое принято направление перпендикуляра, восстановленного из центра вибратора к плоскости, в которой расположены его проводники). Зависимость коэффициента бегущей волны (КБВ) от относительной частоты показана на рис. 4, а вкладки (значения частот отнесены к минимальной частоте f_мин диапазона).

К достоинствам ЛПА, принимающей на VI—XII каналах, относится то, что ее не нужно настраивать, в отличие, например, от антенны волновой канал. Вибраторы ЛПА возбуждаются с переменной фазой симметричной собирательной линией. В пределах диапазона волн максимум диаграммы направленности ЛПА направлен в сторону более коротких Вибраторов. Токи на участке собирательной линии достигают максимума у резонансного вибратора, длина которого близка к λ /2. Приближенно можно считать, что резонансный и два соседних с ним вибратора образуют активную область антенны. При изменении частоты резонансным становится другой вибратор и, следовательно, активная область перемещается вдоль антенны. Около крайних вибраторов ЛПА активная область деформируется, то есть размеры этих вибраторов определяют границы рабочего диапазона волн. ЛПА выполнена так, что в диапазоне VI— VII каналов центр активной области практически совпадает со средним вибратором.

Диаграммы направленности ЛПА в диапазоне VI—XII телевизионных каналов изображены на рис. 2 в тексте. Как видно из диаграммы, ЛПА в 2—2,5 раза эффективнее по сравнению с шунтовым вибратором, что компенсирует рост ослабления на трассе телевизионных сигналов по мере увеличения номера канала. Зависимость КБВ от относительной частоты для ЛПА показана на рис. 4, б вкладки.

Конструктивно комбинированную антенну выполняют из металлических проводников, имеющих в точках пересечения надежный электрический Контакт. В качестве проводников удобно применить металлические уголки с полками 20—25 мм. Уголки соединяют между собой, накладывая их полками друг на друга, болтом с гайкой и шайбами. В тех местах, где.

соединить проводники таким образом не удается, применяют металлические вкладыши. П-образный шунт вибратора антенны является ее основой. В трех точках шунта всю антенну крепят к Т-образной диэлектрической вершине мачты. Однако при соответствующей прочности шунта антенну можно закрепить и в одной точке "П". При этом вся мачта может быть металлической.

Размеры и конструктивное выполнение шунтового вибратора и ЛПА показаны на рис. 2 и 3 вкладки. Концы а - б соединительной линии ЛПА закрепляют к шунтовому вибратору так, как показано па рис. 2. Между проводниками двухпроводной собирательной линии вставляют Н-образные пенопластовые изоляторы, фиксируя их клеем. Изоляторы у верхнего проводника линии подрезают под сечение фидера и закрепляют ими фидер к верхней полке уголка собирательной линии. Фидером служит любой коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом.

В точках питания в—г фидер необходимо подготовить так, как показано на рис. 3. Для этого на конце кабеля удаляют наружную изоляцию по кольцу шириной 10—15 мм. Сдвинув оплетку кабеля, срезают внутреннюю изоляцию. Затем оплетку с центральным проводником тщательно припаивают к контактному лепестку с отверстием под болтовой зажим. На расстоянии 5—6 диаметров кабеля от конца удаляют наружную изоляцию по кольцу шириной три диаметра кабеля. Оплетку кабеля на этом участке аккуратно облуживают, чтобы не нарушить целостности внутренней изоляции. Затем, оставив по краям оловянные ободки шириной 0,5 диаметра кабеля, срезают остальную оплетку. Предварительное облуживание ее способствует получению более аккуратного среза.

При подключении фидера в точке в питания ЛПА оплетку кабеля прижимают металлической скобой и прикрепляют двумя болтами к уголку собирательной линии. В точке г контактный лепесток, припаянный на конце фидера, подкладывают под болт, крепящий один из крайних вибраторов ЛПА. Кабель дольше прослужит, если все открытые участки обмотать изоляционной лентой, препятствующей попаданию влаги на оплетку.

Такое подключение кабеля обеспечивает симметрию питания и уменьшает вероятность обрыва центрального проводника. Короткозамкнутый конец кабеля образует индуктивность, включенную последовательно с входным сопротивлением антенны. Величина индуктивности очень мала.