Зигзагообразная антенна своеобразна во всем — в построении, способе монтажа, согласовании (к большой радости радиолюбителей — ив достигаемых результатах тоже!). При согласовании антенны 75-омный кабель центральной жилой подключают к одной половине полотна в точке питания, а оплеткой — к другой. Затем кабель прокладывают и закрепляют вдоль внутреннего проводника полотна с той стороны, где была подключена оплетка. Вдоль внутреннего проводника фидер в нижней части полотна вновь подходит к мачте (это и есть элемент согласования и симметрирования) и вдоль нее опускается к телевизору.
Если полотно антенны изготовлено из трубок или металлических пластин, то в зависимости от жесткости можно отказаться от рей, а мачту использовать для закрепления на ней элементов рефлектора (рис. 4, б).
Элементы рефлекторной решетки делают из трубок диаметром 5…15 мм. Их можно выполнить и из монтажного провода, но в этом случае потребуется сделать прямоугольную раму по размерам рефлектора (ширины и высоты), просверлить отверстия в боковых стойках и пропустить через них проводники рефлектора. При этом провод не обязательно монтировать отрезками, можно использовать целиковым.
Свои особенности имеет и антенна типа «паутинка» (рис. 4, в). Ее основой служит обруч из медной, латунной или стальной трубы диаметром 10…16 мм. При отсутствии трубы обруч можно сделать из металлической полосы. Обращаем внимание мастеров, что в практике конструирования этой антенны некоторые с успехом применяли гимнастические обручи из алюминия и даже пластмассы.
Если антенна будет работать во всех двенадцати телевизионных каналах, то длина окружности обруча должна составлять 7200 мм. Можно немного облегчить процесс конструирования при другом значении минимальной рабочей частоты. Так, если работать со 2-го канала, то длина окружности может быть уменьшена до 6120 мм (при сохранении всех остальных угловых размеров), с 3-го — 4750 мм, с 4-го — 4320 мм, с 5-го — 3600 мм и с 6-го — 2160 мм.
В правой и левой половинах (относительно расположения мачты) в обруче сверлят по 5 отверстий, в которые вставляют и подпаивают с внутренней стороны радиальные проводники (а при пластмассовом обруче объединяют металлической шинкой с внешней стороны). Эти проводники располагают под углом 35° друг к другу.
В центре круга, образованного обручем, на деревянной или металлической мачте закрепляют основание узла питания из изоляционного материала, диаметр основания 60…80 мм. На основание накладывают и закрепляют пластины из металла. Затем в них делают по 5 отверстий и заводят свободные концы радиальных проводников. Проводники натягивают и припаивают к пластинам узла питания. В каждой из половин антенны к радиальным проводникам на равных расстояниях припаивают пять рядов поперечных проводников.
Фидер от точки питания по среднему радиальному проводнику прокладывают по направлению к обручу, а по нему в сторону мачты и далее — к телевизору.
Вариант двойной треугольной антенны, как и ранее рассмотренных зигзагообразных антенн, можно выполнить и из трубок (такой вариант применяется чаще), и из монтажных проводников. Геометрические размеры элементов этого вида антенны приведены в табл. 12. Расстояние между элементами в узле питания следует выбрать таким же, как и у зигзагообразных антенн.
Логопериодическая антенна. В конструкционном исполнении этот вид антенны напоминает многоэлементную антенну типа «волновой канал». Исключение составляет только вариант согласования.
Геометрические размеры всех разновидностей этой группы антенн указаны непосредственно на схемах расположения вибраторов.
Для конструирования полной антенны необходимо изготовить две совершенно одинаковые структуры. Затем их следует установить на деревянной мачте стрелами друг к другу под углом 60°.
Точка питания антенны расположена со стороны вибраторов минимальной длины. В этой части трубы собирательной линии сближены до расстояния 10…15 мм.
Фидер от телевизора прокладывают внутри нижней половины собирательной линии и выводят из нее со стороны узла питания на 15…20 мм. На расстоянии 10…15 мм кабель освобождают от оплетки. Оставшуюся часть оплетки необходимо распаять на нижнюю часть собирательной линии, а центральный проводник кабеля — к верхней части собирательной линии.
В варианте исполнения параллельного расположения частей собирательной линии (рис. 5, в) фидер может быть заведен в любую из частей. Но и в этом случае оплетку следует распаять на ту часть собирательной линии, по которой был проложен кабель. В этом варианте исполнения достаточно удобно создать дополнительную жесткость антенны применением нескольких распорок из изоляционного материала.
К мачте собирательная линия может быть прикреплена любой своей частью, но мачта должна быть деревянной.
Дециметровые антенны ЛПА, как правило, получаются весьма компактными и легкими из-за применения соответствующих материалов и укороченных вибраторов. Элементы собирательной линии можно выполнить из трубы диаметром 10…20 мм (расстояние между элементами по осевым линиям должно быть равно трем диаметрам используемой трубы), а для вибраторов использовать стержни диаметром 4…8 мм. Их крепят резьбой или приваривают.
Итак, полотно приемной телевизионной антенны готово. Значит, ее можно подключить к телевизору и поднимать мачту?
Не торопитесь. В теории электротехники и конструирования радиоэлектронных устройств действует одно весьма безжалостное и не знающее исключений правило — при передаче высокочастотной энергии по соединительным линиям генератор (источник сигнала — в нашем случае антенна) должен быть согласован по сопротивлению с линией и линия, в свою очередь, — с нагрузкой (в нашем случае телевизор).
Если этим правилом пренебречь, то при рассогласовании генератора с линией передачи и линии с нагрузкой полезная энергия будет расходоваться бесполезно, просто потеряна. Но ведь в антенне наводится сигнал с уровнями мощности в микроваттах (одна миллионная ватта). Это чрезвычайно мало, вот почему важно донести слабый сигнал до телевизора и не расплескать по дороге. А это значит, что неизбежно нам придется соблюдать правила согласования.
Правила согласования на словах очень просты — входное сопротивление телевизора должно быть равно волновому сопротивлению линии передачи и сопротивление линии должно быть равно выходному сопротивлению антенны. О первом условии в настоящее время нам беспокоиться не стоит. Все отечественные и зарубежные телевизоры сейчас конструируют с входным сопротивлением 75 Ом. И наиболее распространенные телевизионные кабели тоже делают с волновым сопротивлением 75 Ом. В своем техническом наименовании они даже содержат такую техническую характеристику: РК75-4-12 — радиочастотный кабель, сопротивление 75 Ом, далее идут индексы конструкционных особенностей. Конечно, есть кабели и с другим значением сопротивления, но это тут же отражено в его наименовании. Поэтому при приобретении кабеля рекомендуем узнать его типономинал.
Что касается второй части условия согласования (генератор-линия), то по табл. 3 вы можете убедиться, что антенны могут иметь различные значения сопротивлений. Вот здесь нам и предстоит поработать.
Если вы изготовили одну из зигзагообразных антенн или ЛПА, считайте, что и второй вопрос решен. Эти антенны в составе своей конструкции уже имеют системы согласования и симметрирования (работа симметричной антенны на несимметричный кабель) с 75-омным кабелем. А вот для антенны групп полуволновый вибратор, «волновой канал», рамочные потребуется дополнительно применить устройство согласования и симметрирования. Разновидности таких устройств показаны на рис. 6.
Рис. 6.Согласующие и симметрирующие устройства:
а) симметрирующие u-петли; б) короткозамкнутый четвертьволновый шлейф из отрезка кабеля; в) жесткий симметрирующий шлейф; г) согласующее-симметрирующий трансформатор; д) ССТФ на одном магнитопроводе; е) ССТФ на двух магнитопроводах.
На рис. 6, а показано симметрирующее устройство типа U-петля из 75-омного кабеля. Оно не изменяет сопротивления антенны в точке подключения фидера (линии передачи). Само устройство очень узкополосное, и правило согласования соблюдается на частотах (в зависимости от длины U-петли) только одного телевизионного канала. В рассматриваемых нами антеннах такое устройство можно применить только с линейным вибратором. Устройство выполнено из отрезков λср/2 и λср/4. При расчете конкретных длин относительно средней длины волны рабочего канала следует учесть, что для радиочастотных кабелей λср/2 и λср/4 следует считать с дополнительным поправочным коэффициентом — коэффициент укорочения, учитывающий условия распространения волны по кабелю в зависимости от его конструкции. Поэтому найденные значения полуволны и четвертьволны следует еще разделить на коэффициент 1,22 для кабеля с пористым полиэтиленом между центральной жилой и оплеткой,1,52 — со сплошным полиэтиленом, 1,19 — с полу воздушным полиэтиленом. Во всех приводимых таблицах с указанием длин согласующих и симметрирующих устройств коэффициент укорочения учтен для кабеля со сплошным полиэтиленом, т. е. 1,52.
Симметрирующее устройство точками а-а подключается к вибратору в точках а-а, оплетки электрически соединены между собой. В точке подключения фидера все центральные проводники соединены между собой, а оплетки всех отрезков — между собой. Место соединения необходимо хорошо изолировать от постороннего механического и климатического воздействия.
На рис. 6, б приведен вариант симметрирующего устройства, которое называется четвертьволновым шлейфом. Он тоже выполняется из отрезка 75-омного кабеля. При этом варианте симметрирования фидер подключается непосредственно к зажимам антенны. А параллельно фидеру на длину