КОЛЛЕКТИВНЫЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АНТЕННЫ.

Радио ?3  1969

   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.1.
рис.2.

рис.2.
рис.3.

рис.3.
рис.4.

рис.4.
рис.5.

рис.5.
рис.6.
рис.6.
рис.7.
рис.7.
рис.8.

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.
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.
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.
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.
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