После нажатия «Рассчитать» не убирайте мышку с кнопки — прокрутите скроллингом вниз, чтобы увидеть результаты.

Пояснения к расчету:

• минимальная и максимальная рабочая частота — укажите диапазон, исходя из для вашего региона;
• входное сопротивление — оставьте 75 Ом;
• диаметр элемента — укажите сечение вибраторов, которые планируете применять;
• сторона собирающей линии — калькулятор рассчитывает значения для трубок квадратного сечения, нужно указать размер одной грани.

Вибраторы укорачиваются в геометрической прогрессии со знаменателем, равным τ. Работа антенны зависит от периода структуры τ и угла при вершине треугольника α, связанного с относительным интервалом σ.

Чем меньше угол α (и больше τ), тем выше коэффициент усиления антенны. При этом увеличивается число вибраторов и общая длина конструкции. Поэтому при выборе периода структуры рекомендуем принимать значение τ 0,9.

Существует оптимальное значение относительного интервала σ для определенного τ — калькулятор посчитает его автоматически.

Полученные значения используйте при изготовлении антенны.

Изготовление проводника

Создание самодельной модели включает в себя:

1. Изготовление стержней. Подбираются две проводящие трубки нужного диаметра, поскольку изготовить их сложно.
2. Нарезка и попеременное присоединение вибраторов посчитанных размеров. Длина самых больших должна получиться около четверти (а в сумме – правый и левый – равна половине) длины волны нужного диапазона.
3. Подвод питания к передней части, если используется усилитель.
4. Проводку фидера внутри одного из стержней. В этом случае кабель играет роль четвертьволнового трансформатора.
5. Пайка кабелей, подключение и .

Подключение вибраторов производится попеременно, как показано на схеме.

Чтобы не упустить из виду важные мелочи, посмотрите эту видеоинструкцию. Лучше чем на ней объяснить невозможно — все наглядно и понятно.

Настройка

При правильной сборке и использовании фидера волновым сопротивлением 75 Ом антенна не нуждается в дополнительной настройке. Достаточно ее правильно .

Если же при сборке были допущены огрехи, то исправить их можно следующим образом:

• Укорочением или наращиванием вибраторов.
  Обрезать можно с помощью кусачек, пилки по металлу или болгарки. Удлинить же можно, надставляя на короткие вибраторы трубки из такого же материала до соответствующей расчетам длины. После того как она достигнута, трубки крепятся клеем, запаиваются, заклепываются или же зажимаются плоскогубцами так, чтобы обеспечить надежный контакт.
• Изменением расстояния между парами вибраторов.

Подключение усилителя SWA

В зоне, где прием телесигнала неуверенный, можно использовать . Наиболее популярной маркой является SWA. Платы этой линейки выпускаются с разными коэффициентами усиления и канальными диапазонами.

Подключение выполняться одним из двух способов:

• При питании по антенному кабелю.
  Здесь центральная жила кабеля зажимается одним винтом, а экран заворачивается и зачищается с помощью планки. Главное при этом – не допустить короткого замыкания экрана на центральную жилу;
• При питании от внешнего адаптера.
  Здесь требуется переходник-адаптер («краб») с подходящими параметрами (для их проверки потребуется мультиметр). Он распаивается в соответствии с конструкцией антенны и спецификой ее подключения. Здесь требуются нетривиальные знания электротехники, поскольку единого стандарта устройств производители адаптеров не поддерживают и в разных случаях нужны индивидуальные расчеты.

Вместо заключения

Сборка логопериодической антенны – нетривиальная задача, доступная не всякому телемастеру. Тем не менее сделать эту работу даже с нуля может любой, имеющий минимальные знания в электротехнике.

Вот какие экземпляры собирают радиолюбители:

Логопериодическая антенна — хороший вариант?

Круто!Отстой!

Антенна10 лучших антенн для приема эфирного цифрового ТВ

Антенна3 способа подключения усилителя к эфирной цифровой антенне

Логопериодическая антенна своими руками: конструкция и работа

Собираемся рассказать, как сделать логопериодическую антенну. Логопериодические антенны относятся к числу частотно-независимых. Агрегаты работают в широком диапазоне, перекрывая спектр вещания. Напоминают внешним видом антенны типа волновой канал, только директоры переменной длины, подчиняющейся логарифмическому закону. Впервые идея предложена в 1957 году статьей Избелла, Дюамеля. В обыденности известно три вида устройств, читатели наверняка видели один – выложенный прилавками магазинов. Логопериодическая антенна изготавливается своими руками. Размеры вызнайте, понимайте имеющее важность, осознавайте возможности поблажку дать выдерживанию точности.

Виды логопериодических антенн

Редко встретим явление: самодельная логопериодическая антенна. Конструкция… логопериодические антенны трех типов:

1. Плоские. Напоминают непонятный круг, вырезаны беспорядочно (на первый взгляд) дорожки, секторы. Получается невиданная комбинация мишени, с кольцами поршней двигателя внутреннего сгорания, непонятно чем… В результате штуковина принимает-излучает волны. 
2. Пространственная логопериодическая антенна страшная внешним видом. Навевает ассоциации фантастического фильма: космические флагманы увешаны похожими штуковинами. Не исключено, режиссеры равнялись сабжектом. Выглядит просто фантастично, работает реально.
3. Плоские однонаправленные логопериодические антенны то, что видим в магазинах. Торчащий вперед длинный стержень, по обеим сторонам усеянный, словно усами, поперечинами различной длины. Выглядит более упорядоченно, пониманию недостижимо.

Ошибочно думать, будто логопериодические антенны годятся ловить лишь телевидение. Дело в другом: конструкция изделий сложна, первые методики предлагали номограммы, руководствуясь которыми, мастерам-самоучкам много раз приходилось переделывать. Первые логопериодические антенны сложно настраивались. Вот почему интерес так и не развился до последнего времени, хотя известны свыше половины века. Конструкции для GSM, WiFi, других протоколов СВЧ имеются, давно предложены, неизвестны толком. Отказываетесь верить, попробуйте найти в интернете информацию, соотнесите результаты по биквадрату Харченко, сразу поймете ситуацию.

Решение задачи математически сталкивается напрямую с сонмом интегральных уравнений, по зубам редкостным ботаникам. Наиболее осведомленные авторы считают: разумно пользоваться просто готовыми конструкциями, самостоятельно разрабатывать, больше методом научного тыка. Понятно, первую задачу на бумаге решать утомительно, люди опытные рекомендуют попросту использовать различные языки программирования. Лучше всего подходят MathCAD и С++.

Конструкция логопериодической антенны

Конструкция логопериодической антенны поражает сложностью. Попробуем описать устройство. Начнем упрощенно, избегая запутать читателей.

• Стержень напоминает траверсу волнового канала, дает раздельное питание левым и правым вибраторам. Находятся симметрично в противофазе.
• Причем попеременно левый-правый ряд вибраторов меняются несущей (две, близко расположенные и параллельные). Например, первый левый вибратор принадлежит верхней несущей, первый правый – нижней. Со вторыми наоборот. Левый теперь находится на нижней, правый, – на верхней.
• Количество вибраторов зависит от конструктива, длина самых больших (вмещены задней частью) составляет (в сумме левый и правый) половину длины волны крайней нижней частоты диапазона.
• Питание подводится к передней части. Допустимо сделать проводом, проложенным внутри несущей, либо сразу присоединить симметричную линию к вершине. По первому случаю поясним: коаксиальный кабель ложится внутри одной направляющей, причем одной частью линии послужит направляющая. При выходе из носика центральная жила замыкается на вторую несущую. Получается, двухпроводная линия играет роль четвертьволнового симметрирующего трансформатора. 
• Закорачивание линии сделано позади самого длинного вибратора на расстоянии восьмой части длины волны нижней частоты диапазона. По отдельным сведениям, сделано из соображений согласования. Кстати, метод хорош тем, что вибраторы получаются замкнутыми на землю, следовательно, при ударе молнии первой сгорит оплетка кабеля (при отсутствии громоотвода).

Действие логопериодической антенны

Согласно теории, в логопериодической антенне постоянно имеется некая активная область, образованная вибраторами, где уровень тока выше 10 дБ. Частота начинает уменьшаться, зона перемещается в сторону вибраторов подлиннее. Повышение провоцирует обратный процесс. Немногие элементы линии работают равноценно. Некоторые отдыхают. Получается феноменальная широкополосность. Особенностью линии является то, что волна сначала доходит до вибраторов, имеющих размер, отличающийся от резонансного (меньший). По мере продвижения сигнала к «идеальному» вибратору часть мощности рассеивается. Удается укоротить самый длинный излучатель, снижая габариты логопериодической антенны.

Итак, читателям представляем простую вещь: дельной, простой методики расчета сегодня не придумано, любители покопаться в интегралах приглашаются к изданию Логопериодические вибраторные антенны 2005 года выпуска: подробно обмусоливаются тонкости. Несколько разделов посвящается программированию. Избегаем копать тонкости MathCAD, приводить расчет логопериодической антенны, предпочитаем С++, выводы покажем, чтобы читатели могли заняться проектированием:

1. Диапазон работы антенны 470 – 790 МГц.
2. Количество вибраторов 9 штук на сторону.
3. Коэффициент геометрической прогрессии 0,895.
4. Расстояние между вибраторами 0,17 метра.
5. Входное сопротивление 75 Ом.
6. Волновое сопротивление фидерной линии 97,143 Ом.
7. Диаметр проводников фидерной линии 8 мм.
8. Расстояние между проводниками (несущими) 10,768 мм.
9. Расстояние от самого длинного вибратора до замыкания линии 72,556 мм.

Поясняем по поводу данных: длина самого длинного вибратора (левый + правый суммарно) должна быть равна половине длины волны самой низкой частоты (теория). Найдем параметр. Длину волны вычисляем по формуле, используемой со школьной скамьи 299792458 / 470000000 = 637,85 мм. Делим на четыре, пытаясь найти длину одного (левого, правого) вибратора, получаем 159,5 мм. Каждый последующий вибратор находите, домножая число коэффициентом из данных. Все концами лежат на линии, проведенной из некоего воображаемого центра, расположенного вдоль оси антенны, впереди. Расстояния домножаются коэффициентом. Начальное составляет 17 см.

Как объясняет автор идеи, в расчете по формулам выходили разные толщины вибраторов, некоторые не получали порции энергии в ходе работы (говорилось выше), по мере создания ДМВ логопериодической антенны, было решено проволоку взять толщиной 6 мм, расстояния, длины вышли следующие:

1. Расстояние 0 мм, длина 145,1 мм.
2. Расстояние 98,7 мм, длина 128,4 мм.
3. Расстояние 186 мм, длина 113,6 мм.
4. Расстояние 263,3 мм, длина 100,5 мм.
5. Расстояние 331,7 мм, длина 89 мм.
6. Расстояние 392,2 мм, длина 78,78 мм.
7. Расстояние 445,8 мм, длина 69,7 мм.
8. Расстояние 493,2 мм, длина 61,7 мм.
9. Расстояние 535,2 мм, длина 54,6 мм.

Настраивается антенна изменением расстояния меж несущими. Варьируется удаление короткого замыкания линии от самого длинного вибратора. Берите размеры табличные, автор лучше знал, наверняка учел расстояния меж несущими и прочее. Рассматриваемая логопериодическая антенна отлично подходит цифровому мультиплексу, причем захватит все, подробнее сверяйтесь с Википедией. Для работы на прием телевидения следует расположить конструкцию, чтобы вибраторы находились в горизонтальной плоскости. В большом городе луч может прийти вовсе не с направления вышки, также под углом. Боитесь поймать – пробуйте наклонить логопериодическую антенну для достижения нужного эффекта.

Про питание рассказали, пропускайте кабель в одну из несущих, в районе носика обеспечьте соединение любой из них с оплеткой, второй — с жилой. Замыкается линия позади самого длинного вибратора. Теперь каждый читатель может самостоятельно сделать логопериодическую антенну по приведенным сведениям. Отдельной строкой идут конструкторские соображения. Ранее директор приваривали к траверсе, сегодня найдете иные методики.

Желаем аудитории удачи в экспериментах. Теперь знаете, как изготавливается логопериодическая антенна собственноручно. Напоминаем, рассмотренная конструкция далеко не самая простоя и требуется посмотреть диапазон по всем используемым частотам. Нет необходимости – создавайте четвертьволновые вибраторы (для цифровых мультиплексов), избегая дебрей. Проще собирается волновой канал, отличающийся от логопериодической антенны равными размерами вибраторов.

Логопериодическая антенна для цифрового ТВ

Логопериодическая антенна (ЛПА) представляет собой специализированный тип высокочастотных приёмников. В отличие от всенаправленных волновых улавливателей, логопериодическая антенна принимает только в одном направлении, а в отличие от стандартных приёмников телесигнала направленного типа, часто видимых на крышах, эта антенна улавливает широкий диапазон частот. Эта модификация волновых приёмников чаще всего применяется для специализированных приборов, в частности её облюбовали радиолюбители, желающие принимать широкий спектр частот, однако это не исключает её применения в качестве УВЧ и УКВ телеантенн. Также этот тип антенн находился в центре исследований по экспериментальной передаче и приёму электроэнергии.

Их достижимая пропускная способность теоретически бесконечна, а фактическая ширина полосы пропускания зависит от габаритов наибольшего вибратора (отвечает за нижний частотный предел) и миниатюрности крайнего, наименьшего (отвечает за верхний предел частоты).

Конструкция логопериодической антенны

Как правило, эти улавливатели сконструированы из серии параллельных металлических трубок – вибраторов, более длинных у основания, и постепенно сужающихся к краю конструкции, образуя своего рода равнобедренный треугольник.

Поскольку частоты, которые может принимать антенна, базируются на физических размерах вибратора, большинство дециметровых антенн способны принимать сигналы в узком диапазоне. Логопериодические антенны преодолевают этот недостаток, используя набор дипольных элементов такого размерного ряда, в котором они различаются по длине и возможностям приёма, согласно логарифму.

Логарифмическая функция, в соответствии с которой ведётся расчёт логопериодической антенны, начинается с величины длины вибратора, необходимого для приёма волн наибольшей частоты. Одновременно она является длиной наименьших поперечных элементов ЛПА. Повторное логарифмирование определяет размер второго набора элементов, так чтобы их наименьшая принимаемая частота немного перекрывала максимальную принимаемую частоту первой пары. Эта процедура повторяется, и каждая последующая пара дипольных элементов увеличивается с каждой итерацией, пока антенна не сможет принимать все частоты, необходимые тому или иному оборудованию. Частотная периодичность характеристик и логарифмическая зависимость в расчёте этого приёмника волн и легли в основу его названия.

Ln+1/ Ln = dn+1/ dn = k,

где k – постоянная величина, а n и n+1 – порядковые номера дипольных пар.

Пары элементов ориентируются на одну ось параллельно друг другу по возрастанию, с наибольшим низкочастотным диполем в задней части антенны и самым коротким, с более высокой частотой приёма, расположенным спереди. Антенный кабель (коаксиал) с волновым сопротивлением 75 Ом проходит внутри одного из направляющих стержней ЛПА, причём их концы в месте входа фидера накоротко соединяются перемычкой из металла. Согласующее устройство в данном случае не требуется.

На практике с целью получения высокого коэффициента усиления на фоне умеренных габаритов ЛПА, значения периода принимают в пределах 0,7-0,9.

Поскольку фазы принимаемых сигналов на одной паре могут мешать другим диполям, то в конструкции применяют последовательную переполюсовку точек питания вибраторов. Благодаря ей диполи, в итоге, достигают разницы в 360 градусов, и приходят в соответствие друг с другом, что сказывается на повышении суммарного коэффициента ЛПА.

Логопериодические улавливатели также имеют некоторые проблемы с сопротивлением – суммарным электрическим сопротивлением между двумя элементами одной пары. Эти сложности отчасти решаются увеличением диаметров металлических трубок, из которых составлены поперечные элементы по мере нарастания их длины, что приводит к изменению сопротивления диполя. Другой метод, который используется для согласования сопротивления – это установка небольших согласующих трансформаторов разных значений для каждой пары поперечин, чтобы выровнять сопротивление всех активных элементов антенны.

В результате имеем принимающее устройство, способное «видеть» сигналы только в одном направлении, как антенна «волновой канал», имеющее мощность приёма, сравнимую с мощностью всенаправленной антенны, и которое принимает гораздо более широкий диапазон частот, чем любая из них.

Исходя из этой информации, можно сделать вывод, что конструкция ЛПА носит «самоподобный» характер, что присуще такому математическому явлению как фрактал. Конструктивные особенности ЛПА накладывают отпечаток на её стоимость (она выше цены на иные волновые приёмники), и также выражаются в уязвимости к повреждениям, что является недостатками этого типа устройств. Ещё одним минусом логопериодических приёмников является то, что на фоне их хороших электродинамических показателей в заданном частотном диапазоне, конструкция такой ЛПА для метрового диапазона получается громоздкой.

Виды логопериодических антенн

В большинстве волновых улавливателей, в соответствии с длиной волны, выраженно варьируются свойства усиления. ЛПА относятся к той разновидности антенн, которым присуща диаграмма направленности с неизменной формой в широком частотном диапазоне.

Виды логопериодических антенн

На сегодня можно встретить разнообразие вариантов конструктивного исполнения ЛПА, от плоских до пространственных моделей:

• щелевая;
• V-образная;
• зигзагообразная;
• трапециевидная;
• дипольная матрица.

Многообразие модификаций ЛПА обусловлено возможностями трансформирования при дизайне конструкции для достижения нужных параметров. Все же, из множества видов конструкций логопериодических улавливателей, лидируют логопериодические устройства вибраторного типа, которые ввиду своей наглядности позволяют проще рассчитать их характеристики.

Всеволновая

Логопериодическая антенна МВ-ДМВ

Развитие техники широкополосных улавливателей стало следствием тенденции к расширению полосы частот и использованию в радиолокации широкополосных сигналов. Отсюда возникла потребность во всеволновых ЛПА. Последние успешно зарекомендовали себя в решении задач, связанных с необходимостью непрерывного перекрытия широкого частотного диапазона с неизменными характеристиками улавливателя во всем рабочем диапазоне. Такие требования предъявляются к антеннам, цель которых – индустриальное использование или применение для военных нужд.

Для всеволновых ЛПА характерны:

• широкий диапазон частот;
• умеренные габариты, относительно других ЛПА;
• высокая чувствительность.

Дециметровая

Логопериодическая антенна ДМВ

ДМВ логопериодическая антенна является достойной альтернативой антенне «волновой канал», которая хоть и демонстрирует приемлемое соотношение сигнал-шум, но нуждается в согласующем устройстве, искажающем крайние фазовые характеристики в полосе пропускания либо излишне поглощающем сигнал. В этом ракурсе ЛПА для ДМВ диапазона выигрывает благодаря относительной простоте конструкции и хорошему согласованию с кабелем по всей ширине диапазона. Относительно помехоустойчивости – ЛПА, подобно рыбацкому неводу, «вылавливает» только полезный сигнал, пропуская через себя «мелочь» – ненужные сигналы. Очень рекомендуется для «цифры» на дачах.

Похожие статьи

Логопериодическая антенна для DVB T2: сборка, настройка

Логопериодические антенны — это приемные устройства, работающие в любом частотном диапазоне. Их также называют частотно-независимыми по причине их возможностей. По конструкции они схожи с антеннами волнового типа, но работают по логарифмическому закону, отсюда и их название. Такую антенну для качественного приема цифрового телевидения можно собрать самостоятельно, но сначала лучше ознакомиться с их видами.

Виды логарифмических антенн

Разновидность устройства не меняет его функциональность, а лишь указывает на конструктивные особенности пространственный охват:

1. Плоские однонаправленные. Они же активные направленные логопериодические антенны, представлены обычным стержнем, на котором симметрично в противофазе закреплены «усики» (проводники). Являются простой и дешевой конструкцией, однако работают только в конкретном направлении.
2. Плоские. Их конструкция схожа с однополярными антеннами. Усики более длинные и в выпуклой форме. Они работают только в горизонтальной плоскости, но независимы от направления.
3. Пространственные. Из названия можно сделать вывод — она принимает сигнал в обеих плоскостях. Она представлена комплексом более широких версий плоских однонаправленных антенн.

Рассмотрев виды можно заметить, что по конструкции они не отличаются, разница лишь в архитектуре. Поэтому перед изучением конструкции логопериодической антенны можно сразу выбрать, какая из них больше подойдет для использования.

Вариантов не много:

• Если в районе присутствует только одна вышка, к ней есть уверенный доступ, а строительство второй не предвидится — выбор плоской однонаправленной антенны станет выгодным решением. Другие тоже подойдут, но они не дадут большего эффекта, но потребуют больше затрат.
• Когда в округе есть несколько ретрансляторов, а аналоговое и цифровое ТВ поступает с разных — поможет только плоская антенна.
• В горной местности принимать хороший сигнал можно только с помощью пространственной логопериодической антенны, т.к. другая не справится из-за рельефа.

Конструкция логопериодической антенны

Готовая к эксплуатации логопериодическая антенна внешне напоминает целый комплекс устройств и по сложности в разы превосходит обычный эфирный приемник, которые продаются в телемагазинах:

• Осевой стержень (он же несущий трубчатый элемент, который задает расположение начального директорного антенного полотна) дает раздельное питание правым и левым усикам. Это необходимо для синхронного приема (излучения) сигнала усиками, размещенными в противофазе.
• В качестве проводника сигнала к телевизору используется коаксиальный кабель, который подсоединяется к началу стержня (вершина устройства).
• Усики от вершины до основания на каждом шаге соблюдают строгую синхронность удлинения. Длина каждого из последней пары усиков должна соответствовать общей длине первой пары (Ln = ½ L1).

Изготовление проводника

Основу можно изготовить самостоятельно или купить готовую. В последнем случае наиболее удачным вариантом станет использование устройств типа «дельта» в форме «елочки», которая заменяет плоскость рефлекторной решетки. Чтобы собрать своими руками, можно использовать два способа:

• Спайка. Если под рукой есть сварочный аппарат, лучше сварить такую конструкцию. Здесь все просто, разве что только лучше спаять стержни, и только потом их срезать по нужной длине.
• Сборка. Усики можно заранее заготовить и скрепить медной проволокой. Для прочного их прикрепления к стержню потребуется зафиксировать всю конструкцию к дощечке. От этого пострадает эстетичность готового приемника, но повысится надежность при дожде или мокром снеге.

По меньшей мере используется один рефлекторный вибратор, лежащий в плоскости. Но  практичнее брать два — на каждую сторону проводников по стержню. Питание подводится к вершине (со стороны коротких проводников).

Сборка антенны

Ниже представлены параметры для логопериодической антенны с мощностью 10 дБ. В дальнейшем она будет служить в качестве стандарта для сборки более других типов устройств:

• длина стержней (несущих) 160 см;
• количество усиков — 9 пар;
• коэффициент сокращения длины следующей пары усиков от основания (он же коэффициент геометрической прогрессии) 16 см;
• разница входного и выходного сопротивления ~20 Ом (обычно 98 и 75 Ом соответственно).

На выходе получится логопериодическая антенна ДМВ 460 — 790 МГц. Также существуют всеволновые, которые относятся к телевизионным антеннам метрового и дециметрового лиапазона.

Несущие между собой нужно зафиксировать (не закрепить!) и выполнить последний этап сборки — заземление. В качестве него подходит обычный медный провод 2 мм. Перед подключением нужно учесть, чтобы заземление не конфликтовало с кабелем. Стержни будут связаны общим контактом, и кабель с заземлением развести между ними.

Настройка сборной конструкции

Логопериодическая антенна готова и осталось выполнить ее настройку. Для этого нужно взять оба несущих трубчатых элемента и передвигать в непосредственной близости друг к другу. При этом усики должны быть точно параллельны друг к другу. Суть в том, что при большом расстоянии между ними (более 2 см), охват расширяется, но одновременно и слабеет, поэтому изначально изображения может и не быть.

Когда вышка удалена на 20+ км, нужна антенна мощностью 15+ дБ. В этом случае расстояние между несущими будет менее 0.8 см. В большинстве случаев антенну достаточно проверять на высоте 2 м и в горизонтальном положении. В условиях плотной застройки сигнал не обязательно поступит именно с вышки, нужно пробовать искать под углом. Когда найдено удачное соотношение, несущие стержни нужно закрепить. Сделанная своими руками логопериодическая плоская однонаправленная антенна готова.

Изготовление плоской и пространственной антенны на основе однонаправленной

Чтобы получить обычную плоскую антенну, работающую по всему радиусу горизонта, нужно изготовить аналогичную конструкцию, которая повторит готовую. Они устанавливаются симметрично друг к другу основанием. Провод питания раздваивается и подключается к обеим конструкциям, а кабель к одной из них по умолчанию (но обязательно к несущей, к которой не подключено питание).

Если же нужна пространственная антенна, она также может быть выполнена согласно готовому изобретению, с пересчетом их количества. Потребуется уже три конструкции, которые нужно собрать в форме треугольной пирамиды с основанием из вершин антенны. Она устанавливается только на крыше в вертикальном положении. От каждой из них отводится медный кабель, который собирается в единый комплекс и подключается к электрической сети.

Выводы

Самодельные телевизионные ДМВ антенны работают по тому же принципу, что и заводские. В частности, ее можно усилить, уменьшив укорочение каждой следующей пары проводников. Однако для выполнения условия Ln = ½ L1 потребуется больше пар усиков, а сама конструкция в несколько раз увеличится по длине. Но самое главное — с увеличением дальности приема сигнала будет смещаться и частотный диапазон, в результате чего приемник сможет принимать только метровые волны. Поэтому самостоятельно можно изготовить только уличную логопериодическую антенну, а в случае сильной удаленности от вышки потребуется купить усилитель.

В целом, при нахождении в пределах 50 км от ретранслятора, с такой антенной можно принимать уверенный сигнал цифрового и аналогового вещания.

характеристика, принцип работы, изготовление компактных моделей своими руками

Несмотря на то что кабельное и спутниковое телевидение развивается стремительными темпами, приём эфирного вещания по-прежнему остаётся актуальным. Для их функционирования вовсе не обязательно покупать специализированное изделие, качественную логопериодическую антенну ДМВ можно собрать своими руками. Сам процесс изготовления должен проходить в соответствии с элементарными требованиями и правилами, которые призваны уберечь мастера от серьёзных ошибок.

Краткая характеристика

Каждый мастер знает, что практически весь объем телевизионного вещания происходит в диапазоне ДМВ. Такая тенденция обусловлена экономической стороной, так как существенно упрощается антенно-фидерное хозяйство транслирующих станций, а также снижается потребность в регулярном высококвалифицированном обслуживании. Помимо этого, многофункциональные телепередатчики покрывают своим мощным сигналом практически все населённые пункты, а хорошо развитая сеть обеспечивает подачу программы в самые отдалённые уголки страны.

Инновационные системы повлияли на то, что метод транслирования радиоволн в крупных городах существенно изменился. На качественную антенну ДМВ дециметрового диапазона распространённые помехи влияют достаточно слабо, но вот многоэтажки из железобетона выступают в качестве специфических зеркал, которые в несколько раз преображают сигнал и даже вызывает его преждевременное затухание. Несмотря на возможные сложности, в эфире присутствует множество разнообразных телевизионных программ, что не может не радовать конечного пользователя.

Отдельно стоит отметить тот факт, что специалисты разработали универсальное цифровое вещание. Сигнал DVB — T2 относится к особой категории. К помехам цифровое телевещание практически не чувствительно, но вот при фазовых искажениях или рассогласовании с кабелем, итоговая картинка может рассыпаться в маленькие квадратики даже при чистом сигнале.

Сложности выбора

Многие думают, что правильно выбрать антенну дециметрового диапазона достаточно просто, но на практике все обстоит иначе. Основные сложности связаны с тем, что тестировать такое изделие лучше всего в тех условиях, в которых оно будет эксплуатироваться. Это связано с тем, что для каждой местности характерно индивидуальное прохождение радиосигнала.

Специалисты утверждают, что в лабораторных условиях ТВ-антенны показывают одни результаты, а вот в быту — совсем другие. Среди опытных мастеров существует определённая схема, благодаря которой можно с точностью определить качество работы как метровых, так и дециметровых изделий.

Конечно, ни один продавец не согласится дать несколько моделей антенн для испытания их работоспособности в домашних условиях. В таком случае на помощь приходят те характеристики, которые указываются производителем в сопроводительной документации. Что касается дециметровой антенны — она предназначена для диаграммной направленности. В качестве основных параметров выступают вспомогательные (боковые) лепестки, а также их ширина. Параметры диаграммы определяются как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости на уровне 0.7 от максимального показателя.

Потребитель может протестировать различные конструкции приёмных устройств, но для этого им нужно создать равные условия:

• Тот кабель, который соединяет телевизор и антенну, должен отличаться одинаковым уровнем сопротивления и длиной. Желательно использовать один провод, менять можно только приёмники.
• Мастер должен выдерживать направление на основной источник транслируемого сигнала с высокой точностью. Для этого можно нанести метку на трубу крепления.
• Большую роль играет место монтажа антенны. Для этих целей может быть задействован балкон, крыша или же крыша. Главное, чтобы высота и место установки были идентичными для всех изделий.
• Все измерения должны фиксироваться при одинаковых погодных условиях.

В зависимости от ширины основного лепестка, антенна ДВМ может быть направленной или же ненаправленной. Определяется этот параметр отношением выделяемой мощности, при условии согласования нагрузки в момент приёма сигнала с главного источника. Форма диаграммы во многом зависит от конструкции антенны и количества директоров.

Основные параметры

Как уличная, так и комнатная антенна ДМВ должна соответствовать ряду характеристик. Только высококачественное изделие сможет обеспечить конечного потребителя чётким ТВ-сигналом.

К тому же современные требования к телевизионным антеннам существенно изменились:

• Специалисты утверждают, что в большинстве случаев наиболее подходящим считается именно диапазонный тип изделия, все необходимые настройки должны сохраняться исключительно в автоматическом режиме. Всё должно зависеть исключительно от территории расположения, а не от инженерных ухищрений.
• Коэффициенты направленного и защитного действия не должны иметь определяющих значений. Такое правило возникло на фоне того, что в современном эфире присутствует много лишнего, из-за чего по боковому лепестку используемой диаграммы может пройти какая-либо помеха. Бороться с такими проблемами можно только с помощью электроники.
• Амплитудно-частотная характеристика должна быть более ровной и стабильной. Это правило основано на том, что резкие скачки и провалы непременно приведут к фазовым искажениям.
• Особую роль играет коэффициент усиления антенны. Опытные мастера хорошо знают, что изделие, которое может охватить весь эфир, даёт отличный запас мощности принятого ранее сигнала. Помимо этого, оборудование сможет устранить все сигналы и шумы.
• Приобретённая ТВ-антенна должна совмещаться с кабелем во всех его рабочих диапазонах без использования дополнительных агрегатов для симметрирования и согласования.

Все эти пункты актуальны как для аналогового, так и для цифрового телевидения.

Функциональные возможности

Что касается пассивных элементов, на них воздействует электромагнитное поле, которое приводит к образованию (ЭДС). Благодаря этому они самостоятельно излучают вторичные электромагнитные поля. Именно они наводят на активный элемент дополнительную электродвижущую силу. Все размеры пассивных деталей и их расстояние до вибратора должны быть подобраны таким образом, чтобы наводимая ими ЭДС была в одной фазе с первичным электромагнитным фоном.

Чтобы рефлектор правильно функционировал, его длина должна быть больше вибратора на 15%. Такая антенна будет отличаться односторонней направленной диаграммой в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Благодаря этому мастеру удастся снизить уровень приёма отражённых сигналов и полей, которые всегда проходят с толстой стороны антенны. Если устройство используется для работы на дальних расстояниях или в сложных условиях, где присутствует множество специфических помех, тогда нужно задействовать трехэлементную антенну. В состав такого изделия должен входить рефлектор, активный вибратор и минимум два директора.

Варианты самодельных антенн

Несмотря на то что современный рынок предлагает всем потребителям огромный ассортимент различных изделий для приёма ТВ-сигнала, многие мастера предпочитают изготавливать их своими руками. Такая тенденция возникла на фоне того, что готовые самодельные антенны обладают всеми необходимыми эксплуатационными и техническими характеристиками. Помимо этого, мастер существенно экономит свои финансовые сбережения.

Оригинальное изделие из медной проволоки. В арсенале опытных мастеров присутствует качественный и в то же время очень простой вариант ТВ-антенны, для изготовления которого необходимо подготовить всего лишь кусок проволоки и паяльник. Речь идёт о рамочном петлевом изделии узкого диапазона. У такой антенны есть весомое преимущество — она выступает в качестве мощного селективного фильтра, который снижает помехи. Благодаря этому устройство может получать качественный сигнал.

Чтобы не допустить распространённых ошибок, нужно правильно определить длину петли. Сделать это можно благодаря цифровым данным, которые для каждого региона индивидуальны. К примеру: в Питере трансляция происходит на частоте 666 и 586 МГц. Но, в независимости от региона проживания, расчётная формула всегда одна и та же: lr = 300/f. Длина рабочей петли в метрах обозначается как lr, а вот средний частотный диапазон — это f. Установить последнее значение для Санкт-Петербурга можно следующим образом (666+586)/2=626.

Когда все данные в наличии, можно смело определять оптимальную длину: lr 300/626 = 0.48, а это значит, что мастеру понадобится 48 сантиметров проволоки. Чтобы готовое изделие получилось более качественным и долговечным для его изготовления можно взять мощный кабель RG -6, где в оплётке присутствует специальная фольга.

Изготовление такой антенны должно соответствовать следующей схеме:

• Изначально, мастер должен отрезать кусок проволоки или же кабеля RG -6, длина которого должна полностью соответствовать полученным данным lr.
• Аккуратно сворачивается рабочая петля подходящего диаметра, а уже после этого к ней припаивается кабель, который идёт к ресиверу. Если же мастер решил использовать более прочный RG -6, то перед его использованием с обоих концов нужно снять изоляцию (примерно на 2 сантиметра). Стоит отметить, что центральную жилу нет необходимости очищать, так как она не используется в припаивании.
• Готовый приёмник устанавливается на специальную подставку.
• На сам кабель, который ведёт к ресиверу, накручивается специальный штекер (F -разъем).

Важным фактом считается то, что, несмотря на всю простоту конструкции, именно эта разновидность антенны является одной из самых эффективных для приёма цифрового сигнала. Но, при условии, что все расчёты были произведены максимально правильно.

Компактная модель

Несмотря на необычную конструкцию этой антенны, она вполне работоспособна, так как представлена в виде самой обычной диполи. Огромное преимущество в том, что размеры стандартной пивной банки идеально подходят для плеч активного вибратора дециметрового диапазона. Когда готовое изделие устанавливается в помещении, то мастеру вовсе не нужно согласовывать конструкцию с кабелем (если его длина не превышает двух метров).

Опытные мастера отмечают, что плечи столь экзотического диполя всегда нужно закреплять на держателе, который может быть изготовлен из любого изоляционного материала. В этом случае домашние мастера часто используют различные подручные вещи (к примеру: перекладину от швабры, пластиковую вешалку для одежды, деревянный брусок). Расстояние между плечами должно составлять от 1 до 9 см (подбирается исключительно эмпирическим путём). К основным преимуществам конструкции можно отнести скорость её изготовления — максимум 25 минут, а также отличное качество трансляций.

Универсальный ромбообразный приёмник сигнала

Это одна из самых простых, но в то же время долговечных и надёжных антенн, которая была очень востребована в эпоху создания эфирного телевещания. Само устройство представлено в виде упрощённой модели классического зигзага.

Специалистами было установлено, что для увеличения чувствительности, агрегат необходимо доукомплектовывать ёмкостными вставками, а также мощным рефлектором. Если же уровень приёма находится на высоком уровне, то оснащать изделие дополнительными элементами вовсе не нужно.

В качестве основного материала можно смело использовать латунные, алюминиевые или же медные трубки/полосы шириной 15 миллиметров. Если мастер будет устанавливать готовую конструкцию на улице, то от алюминиевых изделий лучше отказаться, так как они больше всего подвержены негативному воздействию коррозии. Специальные ёмкостные вставки изготавливаются из прочной жести, обычной фольги или же металлической сетки. После установки, они обязательно пропаиваются по всему контуру. Профессиональная укладка кабеля тоже имеет свои нюансы: провод не должен иметь каких-либо изгибов, а также он не должен покидать пределов боковой вставки.

Сделать самостоятельно качественную логопериодическую антенну ДМВ не так уж и сложно, главное, придерживаться элементарных рекомендаций специалистов. Тем более что установка готовой конструкций может происходить как в доме, так и на крыше. Но, важно помнить, что чем выше расположена антенна, тем лучше будет качество принимаемого сигнала.

4.7. ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ | Техническая библиотека lib.qrz.ru

4.7. ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ

Направленные свойства большинства антенн изменяются при изменении длины волны принимаемого сигнала. У узкополосных антенн резко падает коэффициент усиления, а у широкополосных его изменение носит монотонный характер. Один из типов антенн с неизменной формой диаграммы направленности в широком диапазоне частот — антенны с логарифмической периодичностью структуры ЛПА. Эти антенны отличаются широким диапазоном: отношение максимальной длины волны принимаемого сигнала к минимальной превосходит десять. Во всем диапазоне обеспечивается хорошее согласование антенны с фидером, а коэффициент усиления практически остается постоянным.

Внешний вид ЛПА показан на рис. 4.11,а. Она образована собирательной линией в виде двух труб, расположенных одна над другой, к которым крепятся плечи вибраторов поочередно через один. Схематически такая антенна показана на рис. 4.11,6. Сплошными линиями изображены плечи вибраторов, соединенные с верхней трубой собирательной линии, а штриховой линией — соединенные с нижней трубой. Рабочая полоса частот антенны со стороны наибольших длин волн зависит от размеров наиболее длинного вибратора В1, а со стороны наименьших длин волн — от размера, наиболее короткого вибратора. Вибраторы вписаны в равнобедренный треугольник с углом при вершине а и основанием, равным наибольшему вибратору. Для логарифмической структуры полотна антенны должно быть выполнено определенное соотношение между длинами соседних вибраторов, а также между расстояниями от них до вершины структуры. Это соотношение носит название периода структуры т:

Таким образом, размеры вибраторов и расстояния до них от вершины треугольника уменьшаются в геометрической прогрессии. Характеристики антенны определяются периодом структуры и углом при вершине описанного треугольника. Чем меньше угол а и чем больше период структуры т (который всегда остается меньше единицы), тем больше коэффициент усиления антенны и меньше уровень заднего и боковых лепестков диаграммы направленности. Однако при этом увеличивается число вибраторов структуры, растут габариты и масса антенны. Поэтому при выборе угла и периода структуры приходится принимать компромиссное решение. Наиболее часто угол а выбирают в пределах 30… 60°, а период структуры т -в пределах 0, 7… 0, 9.

Подключение фидера к ЛПА, показанной на рис. 4. 11, а, производится без специального симметрирующего и согласующего устройства следующим образом. Кабель с волновым сопротивлением 75 Ом вводится внутрь нижней трубы с конца А и выходит у конца Б. Здесь оплетка кабеля припаивается к концу нижней трубы, а центральная жила — концу верхней трубы. В зависимости от длины волны принимаемого сигнала в структуре антенны возбуждаются несколько вибраторов, размеры которых наиболее близки к половине длины волны сигнала. Поэтому ЛПА по принципу действия напоминает несколько антенн «Волновой канал», соединенных вместе, каждая из которых содержит вибратор, рефлектор и директор. На данной длине волны сигнала возбуждается только одна тройка вибраторов, а остальные настолько расстроены, что не оказывают влияния на работу антенны. Это приводит к тому, что коэффициент усиления ЛПА оказывается меньше, чем коэффициент усиления антенны «Волновой канал» с таким же числом элементов, но зато полоса пропускания получается значительно шире.

Как видно из приведенных конструкций антенн бегущей волны и логопериодических, для достижения широкополосности используется принцип взаимной расстройки элементов антенны подобно тому, как в широкополосных усилителях расширение полосы пропускания достигается взаимной расстройкой контуров. Как для усилителей, так и для антенн можно считать общим принципом постоянство для данной конструкции произведения коэффициента усиления на полосу пропускания. Чем шире полоса пропускания, тем меньше коэффициент усиления при данных габаритах антенны.

В радиолюбительской литературе проводилось много различных вариантов ЛПА. Здесь можно предложить конструкцию ЛПА, рассчитанной на работу в диапазоне 12-метровых каналов, размеры которой сведены в табл. 4. 8.

Таблица 4. 8 Размеры 12-канальной ЛПА, мм

В таблице приводится длина В каждого вибратора в соответствии с рис. 4. 11, 6, а также расстояние от данного вибратора до следующего — А. Собирательная линия образована двумя трубами диаметром 30 мм при расстоянии между осевыми линиями труб 45 мм. Антенна содержит 10 вибраторов (20 половинок), которые выполнены из трубок диаметром 8… 15 мм. Расчет антенны проведен, исходя из значении угла при вершине описанного треугольника а = 45° и периода структуры т = 0, 84. Расчетный коэффициент усиления антенны составляет 6 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала на выходе этой антенны в 2 раза по сравнению с полуволновым вибратором. Коэффициент усиления практически не изменяется по диапазону. Длина труб собирательной линий составляет 2900 мм. Трубы немного выступают за точки установки самых коротких полувибраторов. Для обеспечения параллельности труб собирательной линии и их стяжки используют три пары брусков из оргстекла высотой 120 мм, шириной 50 мм и толщиной 25 мм, в которых делаются полуцилиндрические проточки глубиной 14 мм на расстоянии, соответствующем расстоянию между трубами. Каждая пара брусков стягивается винтами с гайками. Среднюю пару этих брусков устанавливают в центре тяжести антенны и крепят к мачте.

Антенна приведенной выше конструкции является плоской. Существуют также объемные конструкции логопериодических антенн, которые характеризуются тем, что трубы собирательной линии не параллельны, а разведены под некоторым углом. Вместо жестких вибраторов полотно антенны может быть выполнено из провода или антенного канатика. Описание конструкций двух таких антенн приводилось в журнале «Радио», 1960 г., № 8, а описание плоской упрощенной проволочной ЛПА — в журнале «Радио», 1963 г., № 5.

Но самая простая логопериодическая антенна может быть быстро выполнена из подручных материалов. Такая антенна показана на рис. 4. 12 и рассчитана на прием телевизионных передач дециметрового диапазона с 24-го по 51-й канал. Несущая конструкция треугольной формы собирается из деревянных брусков квадратного сечения 15х15 мм. Бруски скрепляются между собой треугольными фанерными косынками, прибитыми к брускам с одной стороны треугольника гвоздиками. С другой стороны в бруски 1 и 2 вбиваются гвоздики на расстояниях от точки А, указанных на рисунке. Полотно антенны образуют два куска медного провода 6 диаметром 1-1, 5 мм. Один кусок прямой формы прокладывается по бруску 4 до точки А, а второй, огибая гвоздики зигзагом, припаивается к прямому проводу в точке А и на пересечениях с ним. К вершине треугольника гвоздиками прибивается диск 5 из белой жести диаметром 40 мм с маленьким отверстием в центре. Антенна крепится к мачте из дерева или металла в центре тяжести, лежит в горизонтальной плоскости и вершиной треуголь-

Рис. 4. 12. Логопериодическая антенна ДМВ

ника направлена на передатчик. Полотно антенны располагается на верхней поверхности треугольника. Телевизионный кабель поднимается по мачте, подходит к середине бруска 3, подвязывается к бруску 4 по его нижней поверхности капроновой леской. В вершине треугольника оплетка кабеля припаивается к точке А, а центральная жила — к центру диска.

Антенну можно выполнить комнатной или наружной. В комнатном варианте вместо мачты применяется вертикальная стойка на тяжелой подставке. Антенну в комнате необходимо тщательно ориентировать и подобрать место установки, так как часто, сдвигая антенну, удается значительно улучшить изображение. На равнинной местности такая наружная антенна обеспечивает уверенный прием телепередач на расстоянии до 30 км от телецентра, хотя имеются сообщения телезрителей, принимающих этой антенной дециметровые программы Останкинского телецентра на расстоянии 80 км при хорошем качестве изображения.

Онлайн расчет логопериодической антенны — 3G-aerial

Обновленный калькулятор логарифмической антенны использует классический алгоритм расчета в котором в качестве входных данных принимаются границы полосы пропускания и входное сопротивление антенны.

Для логарифмической структуры полотна антенны должно соблюдаться одинаковое соотношение между длинами соседних вибраторов и между расстояниями от них до вершины структуры. Это соотношение носит название периода структуры τ.

Таким образом, размеры вибраторов и их расстояния от вершины треугольника уменьшаются по закону убывающей геометрической прогрессии со знаменателем, равным τ. Характеристики антенны определяются периодом структуры и углом при вершине описанного треугольника α, который связан с параметром антенны σ — относительным интервалом. Чем меньше угол α (и чем больше период структуры τ (который всегда остается меньше единицы), тем больше коэффициент усиления антенны и меньше уровень заднего и боковых лепестков диаграммы направленности. Однако при этом увеличивается количество вибраторов структуры и длина антенны. Поэтому при выборе периода структуры приходится принимать компромиссное решение: τ — от 0,8 до 0,98. Существует оптимальное значение относительного интервала σ для определенного τ, его калькулятор определяет автоматически. При желании его можно изменить, но это не рекомендуется.

Особенности и возможные варианты конструкции этой антенны описаны здесь. Калькулятор обновлен 27.01.2017. Не забудьте обновить кэш браузера Ctrl+F5!

Схематическое изображение антенны:

Исходный код Javascript:
Copyright ©2015 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн

Калькулятор рассчитывает параметры собирающей линии, состоящей из двух квадратных трубок. Если вы используете другой тип симметричной линии (например, из круглых трубок или полосок из фольгированного материала), то ее необходимо рассчитать отдельно, взяв за исходный параметр волновое сопротивление собирающей линии из этого калькулятора. Этот параметр не является входным сопротивлением антенны, а характеризует «пустую» линию, на которую впоследствии «навешиваются вибраторы», вследствии чего ее сопротивление понижается до необходимого входного. Антенна не требует специальных согласующих устройств. Фидер по возможности пропускается внутри нижней штанги собирающей линии (см. рисунок). Оплетка подключается к нижней штанге, центральная жила — к верхней. Позади первого элемента на расстоянии λ_max/8 на собирающей линии устанавливается короткозамыкающая перемычка.

Предлагаем, написанное одним из анонимов, небольшое Windows-приложение, которое осуществляет расчет логопериодической антенны. У приложения есть одна приятная фича — после создания модели в программе, все данные можно вывести в файл .maa для дальнейшего моделирования в программе MMANA. Однако, в этом случае необходимо быть внимательным и проверять модели. Иногда программа выдает расстояние между осями трубок собирающей линии меньше чем диаметры трубок, что является нонсенсом. В принципе MMANA малопригодна для расчета логопериодической антенны с низким волновым сопротивлением собирающей линии, подробнее об этом в обсуждении LPDA на нашем форуме. Диаметры вибраторов при их укорочении также убывают в геометрической прогрессии, однако вполне допустимо использовать один диаметр. Ориентир — механическая прочность антенны.

Для владельцев смартфонов и планшетов на операционной системе Android в магазине Google Play доступно бесплатное приложение LPDA дизайнер. Приложение позволяет рассчитать логопериодическую антенну. Вы его можете загрузить на свое мобильное устройство, нажав на кнопку ниже или по QR-коду. Не забудьте оценить приложение…

Ссылка на формулы расчета и прототип этого калькулятора: http://www.stroobandt.com/lpda/en/index.html.  Подробно метод расчета изложен в первом томе Ротхаммеля: §18.2 (со стр. 341)