Антенна Харченко, также известная как «би-квадрат», представляет собой простую в изготовлении конструкцию, способную обеспечить устойчивый приём цифрового телевидения в диапазоне частот от 470 до 862 МГц (диапазон DVB-T2). Основу конструкции составляют два квадратных вибратора, соединённых в точке питания, причём длина каждой стороны квадрата напрямую зависит от расчётной частоты сигнала.
Для расчёта используется формула: L = 150 / f, где L – длина стороны одного квадрата в миллиметрах, f – частота приёма в мегагерцах. Например, для частоты 690 МГц длина стороны квадрата составит около 217 мм. Допустимо небольшое отклонение от расчётного значения, однако его не следует превышать ±5%, чтобы не снизить эффективность приёма.
Коаксиальный кабель подключается к точке соединения вибраторов, при этом важно соблюсти симметрию и минимизировать потери на согласовании. Рекомендуется использовать кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Для увеличения направленности антенны можно дополнительно установить отражатель – металлическую пластину, размещённую на расстоянии 20–25 мм за вибраторами.
Определение частотного диапазона и расчёт длины волны для DVB-T2
DVB-T2 в России работает преимущественно в диапазоне ультравысоких частот (УВЧ), от 470 до 862 МГц. Наиболее часто используемый частотный интервал – 470–790 МГц, так как диапазон выше 790 МГц зарезервирован под мобильную связь. Конкретный канал вещания зависит от региона, но большинство мультиплексов транслируется в пределах 21–60 ТВ канала, что соответствует частотам от 474 до 786 МГц.
Для расчёта антенны Харченко необходимо определить рабочую частоту, от которой будет зависеть длина волны. Если известна частота трансляции в вашем регионе, её используют напрямую. Если каналов несколько, выбирают среднее значение. Например, при приёме вещания на 26 и 46 каналах (514 и 674 МГц), средняя частота составит 594 МГц.
Длина волны λ рассчитывается по формуле: λ = c / f, где c = 300 000 000 м/с – скорость света, а f – частота в Гц. Для 594 МГц это: λ = 300 000 000 / 594 000 000 ≈ 0,505 м. Таким образом, длина волны составляет 50,5 см.
Антенна Харченко проектируется на половину длины волны, поэтому один вибратор (рамка) должен иметь периметр около 50,5 см, то есть длина одного плеча ромба – 12,6 см. Для надёжного приёма рекомендуется ориентироваться на рабочую частоту наиболее стабильного и мощного мультиплекса.
Выбор материала и сечения проволоки для изготовления вибраторов
Не рекомендуется использовать сталь: проводимость всего 6–10 МСм/м, существенные потери и склонность к коррозии делают её непригодной для вибраторов.
Сечение проволоки напрямую влияет на сопротивление и механическую прочность конструкции. Оптимальный диаметр для меди – от 2,5 до 4 мм. При меньшем сечении увеличиваются потери, при большем – усложняется формовка и крепление.
Жёсткая одножильная проволока предпочтительнее многожильной: она сохраняет форму и облегчает точную настройку геометрии вибратора. Проволока с изоляцией непригодна – изолирующий слой искажает характеристики антенны.
Рекомендация: отрезок медной проволоки диаметром 3 мм (примерно 10 AWG) обеспечивает оптимальное соотношение механической прочности и минимального сопротивления.
Расчёт геометрии ромбов и угла изгиба по длине волны
Основа антенны Харченко – два ромба, соединённых в точке питания. Геометрические параметры ромбов зависят от длины волны сигнала. Для цифрового телевидения (DVB-T2) в диапазоне 470–862 МГц расчёт ведётся по средней частоте.
- Выбрать частоту. Для уверенного приёма берётся середина рабочего диапазона. Например, 690 МГц.
- Вычислить длину волны: λ = c / f, где c = 300 000 000 м/с. Для 690 МГц λ ≈ 0,435 м.
- Каждое плечо ромба должно быть длиной λ/4. В данном примере: 0,435 / 4 ≈ 0,108 м.
- Одна сторона ромба – это одно плечо, значит, вся рамка состоит из 8 плечей по 0,108 м.
- Общая длина одного ромба – 4 × 0,108 = 0,432 м.
Оптимальный угол изгиба между плечами ромба составляет 90–120 градусов. На практике часто применяют угол 110°, так как он обеспечивает согласование с сопротивлением коаксиального кабеля 75 Ом.
- Меньший угол увеличивает усиление, но ухудшает согласование.
- Больший угол уменьшает направленность и усиление.
Длина стороны ромба от центра до вершины при угле 110° будет немного отличаться от прямолинейного значения. Для точного расчёта используют формулу: L = (λ/4) / cos(θ/2), где θ – угол между сторонами. При θ = 110°: cos(55°) ≈ 0,5736, тогда L ≈ 0,108 / 0,5736 ≈ 0,188 м – это длина прямого отрезка от центра до вершины ромба.
Все размеры необходимо соблюдать с точностью до миллиметра. Неровности, неправильный угол или отклонения по длине снижают эффективность приёма и нарушают симметрию диаграммы направленности.
Расстояние между вибраторами и подключение симметрирующего кабеля
Оптимальное расстояние между центрами изгибов двух вибраторов антенны Харченко определяется длиной волны принимаемого сигнала. Для диапазона частот цифрового телевидения (470–862 МГц) наиболее стабильный приём достигается при расстоянии 10–20 мм между вершинами ромбов. Конкретное значение зависит от геометрии конструкции и точной частоты: для приёма на частоте 650 МГц длина волны составляет примерно 461 мм, и расстояние между вибраторами должно быть в пределах 12–15 мм.
Симметрирующий кабель подключается в точках соединения плеч вибраторов. Обязательна установка симметрирующего элемента – так называемого «балуна» на основе отрезка коаксиального кабеля, соответствующего четверти длины волны (λ/4). Для частоты 650 МГц это около 115 мм с учётом коэффициента укорочения (например, 0,66 для RG-6). Один конец балуна припаивается к точкам подключения вибраторов, второй – к центральной жиле и оплётке основного фидера. Такое решение обеспечивает согласование волнового сопротивления антенны с кабелем 75 Ом и устраняет токи на внешней оболочке.
Расчёт и изготовление отражателя для усиления приёма
Отражатель в антенне Харченко выполняет функцию фокусировки сигнала, увеличивая коэффициент усиления. Для расчёта его параметров исходят из длины волны принимаемого цифрового ТВ сигнала, находящегося в диапазоне 470–862 МГц (ДМВ и УКВ). Длина волны λ рассчитывается по формуле λ = c / f, где c – скорость света (3·108 м/с), f – частота сигнала.
Оптимальный размер отражателя определяется как окружность с диаметром примерно 0,6–0,8 λ. Для частоты 650 МГц (λ ≈ 0,46 м) отражатель должен иметь диаметр около 28–37 см. Глубина параболической части отражателя составляет примерно 0,1–0,15 диаметра, что обеспечивает фокусировку на излучателе.
Материал отражателя должен обладать хорошей электропроводностью – алюминий толщиной 0,5–1 мм или стальная сетка с ячейками не более 5 мм. Края отражателя следует обработать, чтобы избежать искажений сигнала и минимизировать потери.
Изготовление производится из листового металла или сварной сетки, при этом поверхность необходимо тщательно выровнять и отполировать. Для фиксации излучателя оптимальное расстояние от фокуса отражателя – около 0,1 диаметра отражателя, что позволяет максимально сконцентрировать отражённый сигнал.
Установка отражателя требует точного закрепления для исключения смещения при ветре или вибрациях, что снизит эффективность приёма. Рекомендуется дополнительно покрыть отражатель антикоррозийным слоем для долговечности и стабильности параметров.
Настройка и проверка антенны с помощью цифрового приёмника
Для эффективного приёма цифрового телевидения антенну Харченко необходимо точно настроить на оптимальный угол и направление. Подключите коаксиальный кабель от антенны к цифровому приёмнику и включите телевизор в режим поиска каналов DVB-T2.
Первичный этап – определить направление максимального сигнала. Плавно поворачивайте антенну в горизонтальной плоскости, фиксируя изменения уровня сигнала на экране приёмника. Оптимальное направление соответствует максимальному уровню сигнала и минимальному показателю ошибки (BER или MER).
Рекомендуемый уровень сигнала для устойчивого приёма – не ниже 45–50 dBμV. MER (модуляционная ошибка) должен быть не ниже 30 dB, а BER (битовая ошибка) – стремиться к нулю. Если значения не соответствуют этим параметрам, следует скорректировать положение антенны или проверить качество кабеля и разъёмов.
Для точной настройки используйте функцию детального анализа сигнала, доступную в большинстве современных цифровых приёмников. Отслеживайте динамику изменения параметров при малых поворотах антенны, чтобы выбрать направление с максимальным запасом качества.
После определения оптимального направления закрепите антенну, избегая вибраций и смещений. Дополнительно проверьте наличие помех, отключая соседние электронные устройства и оценивая стабильность сигнала.
Если в вашем регионе сигнал слабый, попробуйте увеличить высоту установки антенны. Каждый метр подъёма может повысить уровень сигнала на 3–5 dBμV, что существенно улучшит качество приёма.
Регулярная проверка параметров приёмника и антенны позволит своевременно выявить ухудшение качества и сохранить стабильный доступ к цифровому телевидению.
Вопрос-ответ:
Каковы основные параметры для расчёта антенны Харченко для приёма цифрового ТВ?
При расчёте антенны Харченко главным образом учитываются длина и расположение вибраторов, а также расстояния между ними. Важна точность определения длины каждого вибратора, так как она зависит от частоты вещания. Также учитывается расстояние между вибраторами и их ориентация, что влияет на направленность и усиление антенны. Правильный подбор этих параметров позволяет получить качественный сигнал и минимизировать помехи.
Как меняется КПД антенны Харченко при изменении длины вибраторов относительно расчетной?
Если длина вибраторов отличается от расчетной, эффективность антенны снижается. Слишком короткие вибраторы принимают сигнал слабее, а слишком длинные вызывают искажения и появление боковых лепестков диаграммы направленности. В итоге качество приёма ухудшается — возможны прерывания и потеря сигнала. Поэтому рекомендуется точно соблюдать параметры, указанные в расчётах, или корректировать их на основе конкретных условий эксплуатации.
Можно ли использовать антенну Харченко для приёма цифрового ТВ в условиях городской застройки?
Антенна Харченко может работать в городской среде, однако её эффективность зависит от наличия препятствий и отражающих поверхностей, которые могут создавать многолучевые помехи. Для улучшения приёма в таких условиях важно правильно выбрать место установки — предпочтительно на крыше или на высоком участке с минимальными преградами. Кроме того, направление антенны должно быть точно ориентировано на передающую станцию, чтобы обеспечить максимально чистый сигнал.
Как правильно настроить антенну Харченко после её сборки для приёма цифрового ТВ?
После сборки антенны необходимо установить её в месте с хорошей видимостью передающей вышки. Затем следует ориентировать антенну по азимуту и углу наклона, чтобы добиться максимальной силы сигнала. Для этого можно использовать специальные приборы — измерители уровня сигнала, либо проверить качество приёма на телевизоре. При необходимости небольшие изменения положения антенны помогут повысить стабильность и качество цифрового сигнала. Кроме того, важно обеспечить надёжное заземление и правильное подключение кабеля, чтобы избежать потерь.
Загрузка...
