ТВ антена своїми руками: особливості сигналу і конструкція

Зміст:

• Особливості прийому сигналу на ТВ антену
• Висновки по конструюванню ТВ антен

Багато обивателі вважають, що досить купити дорогу ТВ антену, щоб насолоджуватися улюбленими програмами. Коли справа стосується супутникового телебачення, то це так і є, але на Землі все йде інакше. Включаються в роботу різні перешкоди, погодні умови, особливості рельєфу місцевості. Дуже важливо розуміти, як саме вести прийом. Інакше навіть найкраща ТВ антена, своїми руками зроблена за кресленнями, нічого ловити не буде. Обговоримо деякі нюанси зв’язку, розберемося, чому ж хочуть цифрове радіо (і навіть телебачення) перенести на частоти КВ і СВ, ніж це погано, в чому плюси і мінуси. Без розуміння таких очевидних речей самостійно зробити антену для ТБ досить складно з тієї простої причини, що не можна правильно поставити для себе технічне завдання.

Особливості прийому сигналу на ТВ антену

Принцип дії ТВ антени заснований на перетворенні ефірних хвиль в електричний струм провідниками конструкції. Для цього форма і розміри повинні бути строго вивірені. Крім того для прийому одного і того ж каналу є безліч конструкції ТВ антен. Одні дешеві, другі володіють великим коефіцієнтом підсилення, але вузькою діаграмою спрямованості.

У період проведення Олімпійських ігор 1980-го року з’ясувалося, що телевізори не ловлять сигнал… біля підніжжя Останкінської вежі. І взагалі прийом в окружності 2-3 км досить поганий. Справа в тому, що діаграма спрямованості по вертикалі при телевізійному мовленні залежить від діапазону, але в будь-якому випадку ширина основної пелюстки не перевищує 10 градусів. Це означає, що поверхні землі сигнал не досягне, отже, яку ТВ антену не конструируй своїми руками, толку не буде. В окрузі вежі телевізори бачать тільки бічні пелюстки, які не відрізняються великою потужністю, а крім того і ширина їх невелика. (Див. також: Антена для телевізора своїми руками)

Ось чому в цьому випадку зона впевненого прийому нагадує концентричне кільце.

Зовсім погано буде ловити телевізор біля підніжжя, потім по мірі віддалення від епіцентру рівень сигналу зростає, досягає піку, падає, зникає, після чого починається, власне, так звана зона прямої видимості. Це та сама площа, де прийом досить впевнений, якщо тільки джерело мовлення не загороджений якими-небудь перешкодами.

Насправді існує багато формул, як саме визначити цей радіус, ми наведемо одну з них, але з невеликими застереженнями:

Існує так звана дифракція. Це здатність електромагнітних хвиль огинати перешкоди. Причому зі зростанням частоти дане якість слабшає. Так сонячні промені проходять майже по прямій незалежно від перешкод, а хвилі СВ і КВ діапазону можуть заходити за горизонт на достатнє видалення. За рахунок цього область мовлення збільшується на сотні квадратних кілометрів. Формула, яку ми наведемо нижче, дана для нормальних умов, які ми ще обговоримо, а крім того, справедлива саме для діапазону мовлення телебачення. Тобто це дециметровий і метровий діапазони. Довгі хвилі можуть відбиватися від іоносфери. Ця їх здатність втрачається на частоті близько 30 МГц. Ось з цих двох причин використання КВ і СВ для мовлення є досить вигідним з точки зору забезпечення аудиторії якісним сигналом без особливих витрат. Недолік же в цьому випадку той, що не можна закласти в мовлення багато інформації. Справа в теоремі Котельникова, не будемо обговорювати її докладно, лише згадаємо, що несуча повинна бути мінімум в 6 разів перевищувати максимальну гармоніку спектру передачі. У перекладі на російську це означає наявність певної межі за обсягом інформації, вище якої не можна стрибнути. Зрозуміло, проблему можна вирішити інтелектуально, закодований мовлення, проте це вже зовсім інша історія, яка до сьогоднішньої теми розмови не відноситься. На даний же момент є в Уряду бажання вести мовлення в цифрі на КВ, і воно за деякими відомостями втілюється в життя.

Отже, існує якась коло навколо мовить вишки, де ТВ антена ловить сигнал, причому з урахуванням явищ, описаних вище, її радіус складає:

R = 4,15 (?h1 + ?h2),

де h1 і h2 — висоти передавальної і приймаючої антени. Область, знайдена за формулою, дає можливість будь-якому описати свою станцію мовлення наступними зонами:

• Зона прямої видимості знаходиться в межах 0,8 R. Це та область, де прийом буде хороший, за умови, що напрямок на станцію мовлення від ТБ антени не загороджений сторонніми предметами. Будь помітить, що при висоті Останкінської вежі 400 метрів корінь квадратний з неї буде 20 метрів. А ось як високо не став приймальню ТВ антену, максимум вийде збільшити радіус дії на 20%. І що ж, перебуваючи в лісі на відстані 60, можна ловити з землі? Нітрохи не бувало. Повинна бути пряма видимість на вежу, і не допоможе ніякий підсилювач ТВ антени. Крім того, при неможливості знайти по азимуту чисте небо у напрямку мовлення, слід пошукати відбитий промінь, який може приходити з різних напрямів.
• Досить велика зона півтіні, де антена ТВ буде приймати, але з застереженням на погоду. Тут у свої права вступає рефракція. Умови заломлення сильно залежать від температури і вологості. Отже, і антену ТВ не потрібно лаяти, якщо прийому немає. Марно і крутити її, а ось підсилювач цілком може допомогти. Змінюється саме амплітуда сигналу. Область півтіні пролягає в межах від 0,8 R до 1,2 R згідно з формулою, наведеною вище. Уважний читач може помітити, що різниця якраз і складе ті 20%, які обіцяні нам фахівцями за рахунок рефракції. А в силу того, що змінюються умови, іноді приріст дальності впевненого прийому ТВ антени досягає і 40%.
• Все, що простягається далі 1,2 R відноситься до зони тіні, де прийом без перевідбиття від іоносфери ніякого прийому на ТВ антену не буде. Ми вже говорили, що сигнал, випромінюваний вишками мовлення, на це не здатний. Висновки робіть самі.

Висновки по конструюванню ТВ антен

Зі сказаного повинне бути зрозуміло, що ТВ антену слід розташовувати з розумом. За містом вона повинна панувати над усіма прилеглими перешкодами в напрямку вишки. А от ліс, що розкинувся віддалік, може і не стати перешкодою. Це обумовлено вищеописаними явищами дифракції і рефракції, а також тим, що лінія видимості поступово йде вгору по тій простій причині, що випромінює ТВ антена стоїть вище адміністратора. Кут нескладно розрахувати, якщо відомо відстань до точки мовлення, а також координати розташування випромінювача. Виходячи з цих даних, дуже і дуже просто розрахувати висоту установки власної ТВ антени.

Існує думка, що чим вище, тим і краще, але звести 400-метрову вишку під силу не кожному дачникові. Отже, на місцевості беремо компас, карту, визначаємо місце установки майбутньому ТВ антени і починаємо оцінювати перешкоди. У випадку з лісом слідуємо виміряти висоту дерев на узліссі. Це досить просто робиться за допомогою транспортира та лінійки. Від стовбура відраховуємо метри, поки направлення на верхівку не складе 45 градусів від землі. Ось ця відстань і буде шуканої заввишки. Для більш просунутих можемо повідомити, що відношення висоти до дальності до основи стовбура буде дорівнювати тангенсу кута, виміряного транспортиром в напрямку погляду на верхівку. Міряти потрібно від землі, або додавати до отриманої кінцевою величиною (у метрах) відстань від землі до очей. Порахувати тангенс можна не тільки на персональному комп’ютері, але і на будь-якому калькуляторі. (Див. також: Автомобільна антена своїми руками)

Також не варто забувати про поляризацію. Зазвичай в телебаченні застосовується горизонтальна. Якщо нахилити ТВ антену, то рівень сигналу почне падати. Логічно вести встановлення по рівню, щоб директори хвильового каналу або вісімка рамкової конструкції були правильно орієнтовані не щодо пагорба, на якому стоїть будинок, а в реальному полі тяжіння Землі. У цьому випадку ТВ антена, своїми руками зібрана з підручних засобів, дасть максимальне посилення.