Для уверенного приема цифрового эфирного сигнала и показа телевизионных каналов нужна правильная антенна. Лучшим способом является покупка фабричной конструкции с усилителем. Так получится словить до 30 эфирных каналов стандарта DVB-T2 на территории РФ даже при сильной отдаленности ретранслятора.
Альтернативой выступает самодельная антенна. Можно изготовить более 10 вариантов конструкций, которые смогут принять «цифру». Одной из конструкций, которая обеспечивает хороший сигнал, является антенна Харченко.
В кругу радиолюбителей ее еще называют «биквадрат» (двойной квадрат), «восьмерка», «ромбовидная», «двойной ромб», «двойной зигзаг», «зигзагообразная».
Чтобы «биквадрат» работал на самом высоком уровне, нужно сделать антенну в соответствии с длиной волны, которая передается цифровым ретранслятором. Поэтому необходимо сделать небольшие расчеты, так как от этого зависит качество приема сигнала DVB-T2.
Понятие антенны Харченко
Это зигзагообразная антенна, которая внешне выглядит как два квадрата, скрепленные между собой. Каждый угол вибратора равняется 90°.
Прием сигнала на достаточном уровне обеспечивается из-за конструктивного исполнения, соблюдения величин, длины проволоки. Именно по этой причины важно максимально точно сделать расчет антенны под цифровое эфирное телевидение. Необходимо высчитать длину проводника.
Антенна «биквадрат» может использоваться не только для приема цифрового ТВ, но и в качестве усилителя других типов сигналов. Можно рассчитать конструкцию так, что получиться усилить сигнал мобильной связи, мобильного интернета (3G, 4G), Wi-Fi сигнала. В каждом случае при расчете потребуется в формулу подставлять разные величины.
Ромбовидная антенна, кроме большой сферы применения, имеет следующие достоинства:
- высокий коэффициент усиления;
- широкая область применения (описали абзацем ранее);
- широкополосность – способна принимать одновременно волны метровой и дециметровой длины, а значит, получится настроиться сразу на цифровые и аналоговые каналы;
- легкость и дешевизна изготовления. Получится сделать антенну Харченко своими руками для цифрового ТВ даже новичку. Нужно только сделать простой расчет под конкретные нужны, согнуть по шаблону кусок медной проволоки и подключить к конструкции антенный кабель.
Сборка антенны для DVB-T2
Тут должно быть все понятно. Берем наш отрезок ВВГ или что там у вас. Для определения примерной длины проволоки необходимой для сборки антенны, можно L1*8 и накинуть пару сантиметров. 12*8+2=98 см понадобилось для изготовления моей антенны.
Если у вас толстая проволока 4-5 мм диаметром то скорее всего без тисков будет не обойтись. Мне же хватило плоскогубцев.
Зачищаем провод от изоляции. Затем плоскогубцами гнем биквадрат. Смотрим фотки. Все углы под 90 градусов.
Потом припаиваем 75 Омный телевизионный кабель. Жилу паяем к одному квадрату, Оплетку к другому.
Сигнал на высоких частотах распространяется по поверхности проводника, поэтому антенну после сборки лучше покрасить. Я использовал остатки акриловой фасадной краски. Место пайки лучше залить термоклеем или герметиком.
Провод от места пайки крепим стяжками (ремешками) вдоль сторон квадрата, как на фото. Это обязательное действие является согласованием антенны.
Делаем биквадратную антенну своими руками
Временные затраты на сбор конструкции составляют максимум 1 ч. Если умеете управляться с инструментами, и есть хоть какая-то сноровка в сборе других конструкций, то получится уложиться в 30-40 минут. Элементы для сооружения часто можно найти в домашних условиях. В крайнем случае составляющие легко купить на радиорынке или в строительном магазине.
Материалы и инструменты
Основной перечень:
- проволока из меди с сечением 1,5-5 мм (алюминиевый проводник или другой материал лучше не использовать, так как на них сложно сделать пайку, а эти места прямо влияют на потери сигнала);
- коаксиальный кабель с сопротивлением 75 Ом (для цифрового телевизионного вещания), длиной 3-5 м (зависит от места размещения антенны, чем дальше установка от телевизора, тем длиннее будет кабель);
- плоскогубцы, чтобы согнуть проволоку в нужных местах, если материал толстый и руками сделать изгибы проблематично;
- материал для зачистки мест, с которыми будет соединяться кабель (напильник или наждачка);
- рулетка, сантиметр или линейка, чтобы точно измерить длину элемента;
- паяльник, материалы для легкой и качественной пайки (канифоль, олово);
- F-штекер, который монтируется на второй конец кабеля и вставляется в антенный разъем телевизора.
Если установка антенны будет выполняться на крыше частного дома, может понадобиться деревянный, пластиковый или даже металлический длинный брусок. Он будет служить в качестве матчи, на которую закрепится конструкция Харченко.
Для защиты соединений при установке снаружи зданий лучше защитить антенну от влияния влаги. Стык и места пайки проще всего обмотать изолентой. Этот вариант простой, так как изоленту в любой момент можно содрать и получить доступ к соединениям. Вариантом, который надежно закроет соединения (но намертво), выступает заливка эпоксидной смолой, силиконовым герметиком, термоклеем или лаком.
Видео
Расчет вручную
Расчет антенны для Т2 можно не выполнять, но тогда нет уверенности, что вы вообще сможете смотреть цифровые каналы. Поэтому требуется иметь точные данные, это позволит словить минимум 20 каналов в вашем регионе. Тридцать каналов (третий мультиплекс) возможно смотреть только в Москве, области и Крыму.
Выполним расчет на примере города Санкт-Петербург.
- Сначала следует узнать частоты номеров каналов, которые вещаются в регионе. Так как антенна «биквадрат» должна работать в обоих диапазонах частот, то нужно узнать частоту канала первого и второго мультиплекса. Исходя из параметров ретрансляторов на карте ЦЭТВ, первый мультиплекс (ТВК 35) вещает на частоте 586 МГц, а второй работает на частоте 666 МГц (ТВК 45).
По этой же карте вы сами можете узнать свои частоты. В строку поиска пропишите свой точный адрес и на карте кликните по своему дому.
- Определяем среднее значение. Это даст возможность выполнить антенну в промежуточном исполнении и ловить радиосигнал сразу обоих мультиплексов. Высчитываем среднее арифметическое: (586+666)/2=626 МГц. Значение будет использовать при дальнейшем расчете.
Высчитываем длину по формуле: λ = c/F, где
- λ — искомая длина волны;
- C – скорость света (3*108 м/с, что равно 300 с);
- F – средняя частота, определенная ранее (626 МГц).
Если подставить имеющиеся значения в формулу, то получим следующее:
λ = 300/626 ≈ 0,4792 м ≈ 47,92 см.
Это цифра, которая равняется длине медного проводника для изготовления одного ромба.
На практике, при изготовлении «биквадрата», такие размеры могут стать сильно большими. Разрешается взять меньшее значение, ровно в два или четыре раза.
Имеем:
- λ = 47,92 см/2 = 23,96 см;
- или λ = 47,92 см/4 = 11,98 см.
Теперь стоит рассчитать длину каждой стороны ромба. Будем использовать первоначальное значение 47,92 см.
- Значит, сторона будет равняться L = 47,92/4 = 11,98 см ≈ 12 см.
- Общая длина, необходимой для сгиба целой антенны (двух ромбов) проволоки, равна 47,92*2 = 95,84 см ≈ 96 см.
Калькулятор антенны Харченко
Вместо расчетов руками можете узнать максималньо точные размеры цифровой антенны через онлайн калькулятор ниже. Все, что необходимо сделать, указать среднюю частоту в первое поле калькулятора. Далее нажмите на кнопку «Рассчитать» и калькулятор в мновение выдаст итоговые параметры. Достоинство калькулятора в том, что выполняется полный расчет, а не только определение размера внешней стороны вибратора.
Все размеры указываются в миллиметрах. Слева на рисунке указаны нужные величины.
Изготовление
- На проволоке, начиная с одного конца, сделайте маркером 8 равных отметок с одинаковым расстоянием между каждой. Расстояние равняется длине стороны, вычисленное ранее – 12 см.
Последнюю отметку можно сделать чуть дальше (например, 13 см), ровно, как и оставить 1 см перед первой отметкой. В конце и начале проводника останется небольшой «отросток», который можно загнуть. К нему будет проще присоединиться, припаяться. Пример отростка увидите на третьем изображении далее.
- Последовательно загните проволоку по отметкам, пока не получится «двойной квадрат».
- Если раньше вы оставили небольшие «лишние» участки медной пров-ки, тогда загните их вниз, перпендикулярно всей конструкции. Проследите, чтобы не было замыкания одного угла с другим.
- Тщательно зачистите свободные концы проволоки и рядом лежащий цельный угол. Используйте наждачку или напильник. Соедините концы между собой, примотав их пров-кой из меди малой толщины.
- Окончательную фиксацию выполните через пайку.
- Снимите примерно 2 см верхней изоляции кабеля. Экранирующий слой скрутите. Удалите также немного внутренней изоляции, которая покрывает центральную медную жилу. По возможности для облегчения пайки зачистите также сердечник и экран кабеля. Припаяйте сердечник к одному центральному углу, а экран присоедините к другому сгибу. Не допустите замыкания изгибов, иначе «биквадрат» не будет работать.
Чтобы кабель не шатался, тем самым не «расшатывал» соединение, закрепите его к одной из прилегающих сторон пластиковым хомутом или изолентой. Первый вариант предпочтительнее.
Фиксация кабеля - Покройте пропаянные участки изоляционным средством. Например, лаком, силиконом, клеем расплавом, эпоксидкой. На крайний случай перемотайте изолентой.
Варианты исполнения (фото)
Монтаж штекера
Подключение антенны к телеприемнику осуществляется посредством переходника (штекера). Деталь монтируется на второй свободный конец антенного провода.
Переходник состоит из двух частей – самого разъема и штекера. Последний перед монтажом на кабель необходимо выкрутить, а после вкрутить обратно.
- Снимите 10-12 мм верхнего ПВХ-слоя кабеля. Надрезайте материал аккуратно, чтобы не надрезать внутренний изолирующий слой.
- Загните весь экран (оплетку с фольгированным слоем, если есть) назад.
- Зачистите кабель от внутренней изоляции так, чтобы осталось примерно 2 мм материала.
- Накрутите F-разъем на кабель сверху экрана. Вкручивать требуется до тех пор, пока в разъем не войдет небольшая часть центральной изоляции и не выступить кабельный сердечник с разъема. Если надевание разъема идет с трудом, можно аккуратно зажать деталь в плоскогубцы и продолжить вкручивание. Сжимать сильно разъем не следует, так как часто металл не самого хорошего качества, может треснуть.
- В разъем вкрутите F-переходник и вставьте кабель в антенное гнездо («RF IN», «ANT IN») на задней панели телевизора. Если телевизор повешен на стену и сзади практически нет свободного пространства, то грамотнее будет использовать угловой переходник, а не прямой.
Подключение
Один конец кабеля с сопротивлением 50-75 Ом припаивают к готовой антенне, другой – к штекеру. Кабель лучше подключать к верхней части основания, а нижнюю использовать как крепёж.
Качество изображения и звука при цифровом телевещании не будет зависеть от того, на каком расстоянии будет передача, в отличие от аналогового вещания. При правильном изготовлении антенны передача сигнала к приёмнику будет происходить в нормальном качестве и сложностей возникнуть не должно.
Однако, при возникновении сбоя произойдёт полное исчезновение сигнала (пропадёт звук и картинка). В отличие от аналогового телевидения, цифровое качество картинки по всем каналам одинаковое и различий быть не может.
Настройка антенны
Антенна в собранном виде по инструкции выше уже может ловить DVB-T2 каналы.
- После установки устройства Харченко на улице или внутри квартиры, дома, настройте цифровые каналы на телевизоре. Можете как выполнить сразу автоматический поиск каналов, так и проверить поступление сигнала через меню ручной настройки.
- Если автопоиск не дал результатов, то сначала нужно убедиться, что сигнал вообще поступает на телевизор. Зайдите в ручной поиск на вашем ТВ и посмотрите на шкалу уровня сигнала. Иногда называется «Качество сигнала».
Чтобы увидеть хоть какой-то результат, если он конено есть, необходимо выбрать номер ТВК (узнавали ранее на интерактивной карте ЦЭТВ). Если выбран произвольный канал, то на его частоте с большей долей вероятности не будет вещания в вашей местности, поэтому и сигнал не появится.
Как и куда необходимо заходить, чтобы увидеть необходимые разделы и настройки, читайте по предыдущей ссылке. Если показатель равняется полному нулю, то проблема явно в антенне, кабеле, или местах соединений. При соблюдении всех расчетов, скорее всего, что причина заключается в соединениях. Возможно замыкание в центральной части антенны. Также допускается возможность совсем плохого размещения антенного приемника. Если он расположен внутри квартиры вдали от окна, то сигнал может просто не дойти до антенны. Как минимум лучше разместить конструкцию у окна или на балконе. - Если сигнал есть, но шкала показывает слабое значение, то требуется более точная настройка. Попробуйте поиграться с антенной, расположить ее ближе к окну. Не спеша повращайте приемник в горизонтальной и вертикальной плоскости. Параллельно подсматривайте на шкалу в настройках ТВ. Если значение изменяется, то экспериментальным путем можно добиться наивысшего уровня телесигнала. При достижении максимального сигнала прочно закрепите антенну в наиболее удачном положении и выполните настройку еще раз.
- Если никак не получается добиться приемлемого уровня телевизионного сигнала, вынесите антенну на улицу. Лучший вариант размещения – как можно выше и когда нет преград для приема сигнала. Преградами выступают плотные высокие домовые постройки, холмы.
Усилить антенну можно, если оборудовать ее рефлектором.
Теоретическая часть
действительно, если слегка погрешить против истины и использовать то, что антенна в пределах одного диапазона и правда очень широкополосна, то она вполне приемлимо работает с кабелем 50 или 75 ом без специальных мер согласования и настройки. Но, если рассмотреть всё детально, то выясниться, что сопротивление антенны очень сильно зависит от формы рамок и, конечно, от их размера. Например на графике справа кривые импеданса биквадрата в зависимости от физического размера рамок. А мы уже знаем, что антенна очень широкополосная и успешно может работать не только на резонансной частоте но и вблизи неё. Поэтому иногда биквадраты называют не резонансной антенной, а диапазонной. Угол “a” – физический угол между вертикалью и элементами рамок.
Будет интересно➡ Собираем повышающий трансформатор собственными руками
В этом конкретном случае угол 45 грудусов, тоесть по форме рамки представляют собой идеальные квадраты. На графиках можно увидеть, что при точном соответствии периметра рамок длинне волны (сторона квадрата равна 0,25 периметра) их импеданс лежит в пределах 50-60 ом. Если же сторону квадрата увеличить до 0,33, то сопротивление вырастает до 120 ом. При этом просчитанно, что максимальный коэффициент усиления биквадрата и наилучшие направленные свойства будут при длинне стороны квадрата равной 0,375. Конечно, сопротивление при этом возрастает многократно – до 600-700 ом, что конечно же много даже для нашей идеи. На втором графике, слева, зависимоcти сопротивления от угла “а”. Если рассмотреть график сопротивления при длине стороны квадрата равной 0,25 периметра – пряморезонансной, но при угле стороны к вертикали равном 60 градусов, то мы обнаружим, что сопротивление биквадрата, или антенны Харченко, составит не 50 ом, а 100!
Антенна Харченко большого размера.
Таким образом мы получаем антенну круговой диаграммы направленности с минимальными сложностями в изготовении и настройке. Если одну антенну повернуть на 90 градусов не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскости, то получаем антенну круговой поляризации и круговой диаграммы направленности. Простейший расчёт покажет вам, что для образования угла в 60 градусов между вертикалью и полотнами сторон ромба (при периметре равном длине волны, в нашем случае 2000 мм) высота биквадрата должна быть 1000 мм, а расстояние между крайними точками 866 мм.
Сопротивление одной такой “биквадратины” составит 100 ом. Для получения круговой диаграммы направленности два биквадрата размещаются под углом 90 градусов между собой и соединяются между собой с помощью четвертьволнового трансфоматора-фазовращателя из кабеля сопротивлением 50 Ом. С учётом коэффициента укорочения (для RG-58) это отрезок 34,2 см. Вы, наверное, уже успели заметить мою любовь к медному проводу и канализационным трубам? Так вот и правда, я не знаю материала лучше для моделирования и практического изготовления антенн УКВ диапазона.
Хотя конечно всё описанное ниже можно заменить на вашу собственную конструкцию из дерева, например или другого имеющегося в наличии изоляционного материала, а провода на трубы или полоски жести или оцинковки. не забудьте, что есть простой способ оценить качество материала для диэлектрика антенны .
Если бы я не был в юности радиотехником, я бы просто повторил почти повсеместно повторяемую фразу, что усиление антенны Харченко составляет 6-8 дБ. Но посколько я в вопросе разбирался, то могу заявить, что усиление одной антенны Харченко (когда она 50-ти омная) не будет более 4 дБ. В нашем случае, когда сопротивление одной антенны выше и КНД лучше, может чуточку больше. Выигрыша в усилении от двух антенн формирующих круговую диаграмму направленности не будет, но можно смело заявить что в этой антенне, назовём её условно “два бриллианта” (по внешнему виду) усиление будет не менее 4 дБ во всех направлениях.
Итак, переходим к конструкции. В связи с тем, что пластиковые трубки-палочки от воздушных шариков из “Макдоналдс”а уже не годятся, в голову пришла мысль использовать пластиковые палки от детских лыж из которых старший внук уже вырос, а младшая уже не захочет красного цвета. Длина и диаметр подходят, только цвет подкачал…
