| |
КОЛЛЕКТИВНЫЕ
ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АНТЕННЫ.
В системах коллективного приема
телевидения, обслуживающих несколько десятков
или сотен абонентов, антенна является одним из
важнейших элементов. Правильный выбор типа
антенны, применительно к конкретным
обстоятельствам, является обязательным условием
обеспечения высокого качества приема у всех
абонентов сети. Научно-исследовательским
институтом Радио для использования в системах
коллективного приема телевидения на метровых
волнах разработаны и внедрены антенны типа АТВК
(антенны телевизионные, типа волновой канал). Эти
антенны могут быть одноканальными,
двухканальными при различных сочетаниях номеров
каналов или работать в полоса семи верхних
каналов. Цифры, образующие дробь, которая обычно
пишется после букв АТВК, обозначают: числитель -
число элементов, составляющих антенну (вибратор +
рефлекторы + директоры), а знаменатель - номера
каналов, на частотах которых данная антенна
работает.
Число элементов в антенне, ее
конфигурация и размеры зависят как от того, на
какой канал или сочетание каналов рассчитана
антенна, так и от величины коэффициента усиления,
который должна обеспечивать антенна. Так,
антенны высокочастотных каналов имеют, как
правило, большее число элементов, чем антенны для
каналов с более низкими частотами. Это
объясняется тем, что, чем выше частота, на которой
работает антенна, тем больший коэффициент
усиления она должна иметь, чтобы при прочих
равных условиях обеспечить одну и ту же э.д.с. на
входе телевизора.
Все антенны типа АТВК рассчитаны для
наружной установки па типовых мачтах трубчатой
конструкции с наружным диаметром от 51 до 95 мм и
могут работать во всех ветровых и гололедных
районах Советского Союза. С целью снижения веса
антенны и с учетом необходимости длительной
эксплуатации па открытом воздухе для вибраторов
и стрел антенн применяются трубки из механически
прочного антикоррозийного алюминиевого сплава
АМГ-Н. Все крепежные детали - стальные
оцинкованные.
Антенна типа АТВК не имеет каких-либо
частей или узлов, изолированных по низкой
частоте (и по постоянному току), и, будучи
укрепленной па мачте представляет собой единую
металлическую конструкцию, грозозащита которой
в соответствии с требованиями техники
безопасности, не представляет никакой трудности
и осуществляется путем заземления мачты у места
крепления к крыше здания.
В табл. 1 приводятся электрические
характеристики разработанных антенн:
Тип антенны. |
Номер канала. |
Частота,
МГц |
Коэфф.
усиления,
ДБ |
Неравно-
мерность коэфф.усил.
ДБ |
Помехо-
защищен-
ность,
ДБ |
Шорина
диограммы
направлен-
ности,
гродусов |
Коэфф.
бегущей
волны,
не менее |
АТВК_3/1
АТВК_3/2
АТВК_6/3
АТВК_6/4
АТВК_4/5
АТВК_5/6
АТВК_5/7
АТВК_5/8
АТВК_5/9
АТВК_5/10
АТВК_5/11
АТВК_5/12
АТВК_4/1.3
АТВК_4/2.3
АТВК_5/1.3
АТВК_5/1.4
АТВК_5/2.4
АТВК_5/2.5
АТВК_5/3.5
АТВК_6/1.5
АТВК_7/6;12 |
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1и3
2и3
1и3
1и4
2и4
2и5
3и5
1и5
с6по12 |
48.5_56.5
58_66
76_84
84_92
92_100
174_182
182_190
190_198
198_206
206_214
214_222
222_230
48.5_56.5
76_84
58_66
76_84
48.5_56.5
76_84
48.5_56.5
84_92
58_66
84_92
58_66
92_100
76_84
92_100
48.5_56.5
92_100
174_230 |
5.3
5.3
7.2
7.2
7.2
8.5
8.5
8.5
8.5
8.5
8.5
8.5
4
4.1
5.2
6.3
4.3
5.5
3.3
4.7
4.3
5.3
4.3
5.5
6.8
6.8
3.6
4.7
8 |
0.4
0.4
0.8
0.8
0.8
1
1
1
1
1
1
1
1.2
0.3
1
0.4
0.6
1.6
1.3
1.6
0.6
1.6
0.6
1.6
1.6
1.6
1.8
1.4
1.6 |
-(13_19)
-(13_19)
-(14_20)
-(14_20)
-(14_20)
-(15_26)
-(15_26)
-(15_26)
-(15_26)
-(15_26)
-(15_26)
-(15_26)
-(10_19)
-(11.5_15.5)
-(11_22)
-(11_19)
-(11_20)
-(11_22)
-(11_24)
-(10_17)
-(12.5_30) |
70
70
60
60
60
50
50
50
50
50
50
50
63_76
58_70
60_73
59_76
60_73
60_73
57_69
56_73
44_54 |
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.7 |
В табл. 2 приведены основные
конструктивные данные этих же антенн. Эскизы
антенн, дополняющие таблицу, приведены на рис. 1-8.
Тип антенны. |
рис. |
А |
Б |
В |
Г |
Д |
Е |
а |
б |
в |
г |
д |
е |
ж |
з |
и |
к |
АТВК_3/1
АТВК_3/2
АТВК_6/3
АТВК_6/4
АТВК_4/5
АТВК_5/6
АТВК_5/7
АТВК_5/8
АТВК_5/9
АТВК_5/10
АТВК_5/11
АТВК_5/12
АТВК_4/1.3
АТВК_4/2.3
АТВК_5/1.3
АТВК_5/1.4
АТВК_5/2.4
АТВК_5/2.5
АТВК_5/3.5
АТВК_6/1.5
АТВК_7/6;12 |
1
1
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
4
2
5
6
5
5
3
7
8 |
3020
2560
1950
1770
1620
862
825
788
760
732
706
682
3045
2486
3045
2945
2780
2560
1920
2920
860 |
2690
2275
1705
1550
1420
748
716
686
660
636
614
592
2540
2080
2540
2540
2315
2130
1640
1566
660 |
2350
1990
1605
1460
1340
748
716
686
660
636
614
592
1670
1664
1670
1515
1525
1405
1423
2540
600 |
-
-
1570
1425
1310
714
685
655
630
608
587
565
1540
1580
1540
1460
1410
1295
1305
1390
594 |
-
-
-
-
-
692
662
633
610
588
568
547
-
-
1490
1440
1365
1255
1277
1340
570 |
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1320
520 |
875
740
844
767
704
375
359
343
330
319
308
297
940
950
940
940
860
790
695
440
274 |
585
495
389
355
325
220
211
202
195
188
181
174
215
257
215
190
197
181
155
500
115 |
1460
1235
862
785
720
414
396
379
365
352
340
327
580
552
580
690
530
487
506
170
225 |
-
-
2095
1907
1749
498
477
456
440
424
409
394
1735
1759
670
710
612
563
810
475
354 |
-
-
-
-
-
1507
1443
1380
1330
1283
1238
1192
-
-
2405
2530
2199
2021
2166
630
366 |
92
92
92
92
92
80
80
80
80
80
80
80
150
150
150
150
150
150
150
150
190 |
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
140
-
140
140
140
140
-
140
85 |
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2130
-
-
-
1830
500 |
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
25
-
-
-
2215
1334 |
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
30
- |
Пользуясь таблицами 1 и 2 и
рис. 1-8, можно выбрать тип антенны в зависимости
от номера канала, на частотах которого она должна
работать, определить ее электрические
характеристики и установить ее конструктивные
особенности и основные размеры.
рис.1.
рис.2.
рис.3.
рис.4.
рис.5.
рис.6.
рис.7.
рис.8.
Все антенны как одноканальные,
так и двухканальные, рассчитанные на работу в
диапазонах частот первых пяти каналов,
обеспечивают также прием УКВ ЧМ вещания (66-73 МГц).
Все описываемые антенны рассчитаны на
подключение коаксиального 75-омного кабеля.
Соединение несимметричного 75-омноги кабеля с
симметричным вибратором, входное сопротивление
которого близко к 300 ом, производится с помощью
устройства для симметрирования и согласования
(УСС).
Наиболее простым и распространенным
типом УСС является петля из 75-омного
коаксиального кабеля с электрической длиной,
равной половине длины волны, соответствующей
сродной частоте рабочего диапазона.
Длина кабельной петли в случае, когда она
изготовляется из обычного ВЧ кабеля со сплошным
полиэтиленовым диэлектриком, должна быть взята
равной 0,33hср.
УСС в виде кабельной петли может
применяться во всех описанных выше
одноканальных антеннах, однако в диапазонных
антеннах (например, в двухканальных антеннах
разных сочетаний каналов с 1 по 5) такое УСС не
обеспечивает получения требуемых электрических
характеристик, да и во многих случаях
оказывается неудобным из-за значительных
размеров петли.
В связи с этим п последнее время были
разработаны несколько новых типов УСС, имеющих
весьма небольшие размеры и в то же время
обеспечивающих получение хороших электрических
характеристик. Ниже кратко описываются три таких
устройства: эквивалент кабельной петли,
воздушный симметрирующе-согласующий
трансформатор и симметрирующе-согласующий
трансформатор на ферритах.
Эквивалент кабельной петли (ЭП)
представляет собой несимметричную длинную
линию, свернутую в спираль. Чтобы получить
требуемую величину волнового сопротивления
(оптимальное значение которого близко к 150ом),
подбирают диаметр проводов спирали, расстояние
между проводами спирали и заземленным
основанием и другие параметры устройства.
Электрическая длина ЭП при прочих равных
условиях определяется количеством витков
спирали. Конструктивно ЭП выполняют в виде
металлической трубки - основания, на которой
располагается слой диэлектрика, несущий на себе
проволочную спираль. Для устранения кольцевых
токов, снижающих индуктивность спирали и
увеличивающих потери, в трубке-основании
прорезают продольную щель.
рис.9.
|
На рис.9. показан эскиз и даны основные
размеры ЭП, разработанного для одноканальных
антенн АТВК с 6 по 12 канал и для семиканальной
антенны АТВК-7/6-12. Схема подключения ЭП к антенне
и кабелю также ясна из этого рисунка.
Описываемый эквивалент изготовляют из
провода, ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,41мм (с изоляцией
0,44), намотанного на каркас из диэлектрика с
диэлектрической проницаемостью E=3,5-4
(органическое стекло, полиформальдегидный
пресспорошок и т.п.). |
Для получения волнового
сопротивления близкого к 150ом намотку выполняют
в три провода, расположенных в один ряд и
включенных параллельно. Эквивалент содержит 16-47
таких строенных витков, намотанных вплотную друг
к другу.
Описанный ЭП обеспечивает в диапазонах 6-12
каналов КБВ в кабеле снижения, подключенного к
антенне, не менее 0,6 при коэффициенте асимметрии
не более 10-12%.
рис.10.
|
Схема воздушного
согласующе-симметрпрующего трансформатора
(ВССТ) приведена на рис.10. Конструкция и основные
размеры ВССТ, разработанного для антенн любого
канала с 1 по 5 или любого сочетания этих каналов
приведены на рис.10. Как видно, ВССТ образуется из
двух соответственно включенных
катушек-спиралей, каждая из которых представляет
собой отрезок двух электромагнитно связанных
линий, свернутых в спираль. |
Данные катушек: диаметр
провода, диаметр обмотки, расстояние между
проводами, число витков и пр. должны быть такими,
чтобы обеспечивались требуемые величины
полнового сопротивления и электрической длины
каждой из катушек. В описываемом ВССТ каждая из
катушек делается из 19х2 витков провода ПЭВ или
ПЭЛ диаметром 0,29мм (с изоляцией - 0,31), намотанного
на каркасе из диэлектрика с Е=3,5-4, имеющем
двухзаходную резьбу с шагом 1 мм.
Способ соединения ВССТ с петлевым
вибратором и коаксиальным кабелем поясняется
тем же рисунком 10. Описываемый ВССТ обеспечивает
в диапазоне 1-5 каналов КБВ в 75-омном кабеле
снижения не менее 0,6 в одноканальных антеннах и
не менее 0,5 в двухканальных антеннах при любом
сочетании каналов. Коэффициент асимметрии при
этом не превышает 20%.
рис.11.
|
В качестве УСС, хороню работающего на
частотах всех двенадцати телевизионных каналов
метрового диапазона волн, разработан
симметрирующе-согласующих трансформатор на
ферритовых сердечниках (ССТФ). Электрическая
схема ССТФ и способ соединения его с вибратором и
кабелем такие же, как и ВССТ. Отличие заключается
в том, что обе катушки в этом случае мотают не на
воздушно-диэлектрическом каркасе, а па
ферритовых кольцевых сердечниках, и в схему
вводится дополнительная компенсирующая емкость
(рис. 11). Катушки наматывают в два провода так,
чтобы на внутренней части кольцевого сердечника
витки укладывались вплотную друг к другу. |
Хорошие результаты были получены
при следующих данных: провод ПЭЛШО диаметром 0,21
мм (с эмалью- 0,23), число витков - восемь двойных (в
два провода), сердечники -кольцевые ферритовые
типа 50ВЧ или 1000НН с размерами 7х4х2мм или 100ВЧ с
размерами 8,4х3,5х2мм, емкость С - 1пф типа КД-1. Три
образца ССТФ, отличавшиеся только типом
сердечника, нагруженные на сопротивление 300 ом
(эквивалент петлевого вибратора) во всем
метровом телевизионном диапазоне (48-230Мгц)
обеспечивали КБВ в 75-омном кабеле не хуже 0,9.
Коэффициент асимметрии в указанном диапазоне не
превышал 10%.
Результаты ухудшатся незначительно, если
выполнить ССТФ на одном кольце, Все данные
(диаметр провода, число витков и пр.) остаются при
этом без изменения.
В случае, когда на одной мачте
устанавливают две антенны для разных диапазонов
(одна - для 48- 100Мгц, а вторая - для 174-230Мгц),
подключение обеих антенн без существенного
взаимного влияния между ними по кабелю
производится с помощью фильтра сложения
телевизионных сигналов (ФСТ),
рис.12.
|
схема которого и способ подключения к
антеннам показаны на рис. 12. Данные ФСТ: C1-C4=12пф,
С5=20пф, L1L2=0,05мкгн; L3L4=0,33мкгн; L5=0,08мкгн. Моточные
данные катушек: провод ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,29 (с
изоляцией 0,31); число витков: L1L2=2,5; L3L4=10; L5=4.
ФСТ описанного типа обеспечивает
развязку между антеннами разных диапазонов не
менее 20дб, внося потери на рабочих частотах
каналов не более нескольких десятых децибела. |
Для подсоединения коаксиального
кабеля к антеннам применяется антенная коробка
(АК), АК крепится с помощью стойки на стреле
антенны и своими выводами подключается к концам
петлевого вибратора в точках, обозначенных на
рисунках 1-8 цифрами 1-1. Внутри АК размещают
симметрирующе-согласующие устройства и фильтр
сложения, а также крепят н подключают
коаксиальные кабели, например типа РК-75-4-15(РК-1).
При размещении антенны разных каналов на
одной общей мачте для уменьшения взаимного
влияния между антеннами до величины, не
приводящей к существенному ухудшению
направленных свойств обеих антенн, необходимо
чтобы расстояния между антеннами по высоте мачты
не были меньше, чем указано в табл. 3.
Номер канала. |
1 и 2 |
с 3 по 5 |
с 6 по 12 |
1 и 2
с 3 по 5
с 6 по 12 |
-
3
1,2 |
3
2,3
1,2 |
1,2
1,2
1,2 |
Если для приема УКВ ЧМ вещания
применяется отдельная антенна, то при
определении минимального разноса между нею и
другой антенной, антенну УКВ ЧМ вещания можно
приравнять к антенне 3-5 каналов.
Говоря о выборе типа антенны в каждом
конкретном случае, можно отметить следующее.
Комбинированные антенны, то есть антенны на два
или более каналов, несомненно удобны для приема
двух или нескольких программ с одного
направления. Однако, следует помнить, что эти
антенны уступают по своим электрическим
параметрам одноканальным и применение их может
считаться полностью оправданным в случаях с
благоприятными условиями приема (достаточно
большая напряженность поля, отсутствие
отраженных сигналов, отсутствие промышленных и
транспортных помех п т.п.). Если условия приема по
какому-либо из признаков не могут считаться
благоприятными, более целесообразно применять
одноканальные антенны, имеющие больший
коэффициент усиления, лучшее защитное действие и
другие характеристики, чем соответствующие им
комбинированные антенны.
Безусловно, что применение
комбинированных антенн для случаев, когда разные
программы должны приниматься с разных
направлений, по может дать хороших результатов.
В заключение можно отметить, что
описанные выше антенны разработаны, выпускаются
и применяются по всей территории Советского
Союза в качестве антенн для систем коллективного
приема телевидения. Эти же антенны в отдельных
случаях могут применяться и для индивидуального
приема телевидения.
Вообще же, по сравнению с антеннами для
коллективного приема, требования, предъявляемые
к антеннам для индивидуального приема, могут
быть несколько снижены.
30.09.99
|