Загрузка...
Энциклопедия Технологий и Методик

оооооооооооооооооооооооо

Загрузка...
Энциклопедия Технологий и Методик
 
Домашнее телевидение
 
Разные самоделки для любителей ТВ

Изготовление параболической антенны для приема телевидения MMDS

Антенна представляет собой параболический цилиндр с фокусом находящимся в плоскости раскрыва. По табличным данным строим на бумаге (20х80 см.) параболу, вырезаем и используем как шаблон. По этому шаблону выгибаем из любого листового металла отражающее зеркало.

При макетировании я на двух боковых стенках (из фосфористой бронзы) просто расчертил параболу, а потом впаял по линиям третий лист, даже не обрезая углы. Получился параллелепипед, внутри которого впаяна парабола. Его удобно переворачивать в зависимости от поляризации приемной волны. Область фокуса в такой антенне не точка а линия, в которой и размещен облучатель изготовленный из медного капилляра 3 мм диаметром. Для улучшения съема сигнала со всей поверхности антенны, облучатель выполнен в виде двух неразрезных полуволновых вибраторов запитанных противофазно с их концов через короткозамкнутую четвертьволновую линию из того же капилляра. Сигнал с линии трансформируется в петлю связи из посеребрен ного коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом.

Посмотрите на рисунок. Все гораздо проще, чем написано! В точке замыкания петли центральная жила кабеля припаяна к экрану, а конец экрана не должен замыкать петлю. Петлю изолируем, совмещаем с линией и все заматываем. Для жесткости кабеля я предварительно залудил его оплетку. Получилась полное симметрирова ние при идеальном КБВ и усилении антенны 20 ДБ. Вообще зеркало можно сделать даже из картона и фанеры и обклеить фольгой. Кабель от облучателя (20 см.) выводится за зеркало и подключается к понижающему конвертеру. Размещение облучателя в плоскости раскрыва облегчает его крепление к боковым щечкам.

В следующих статьях я постараюсь вам предствавить описание конструкций ромбической антенны и антенны Шпиндлера для MMDS.

 

Комментарии и пояснения

Поскольку к параболической антенне для приема телевидения MMDS проявлен большой интерес посетителей сайта, сделаю несколько пояснений по вопросам обсуждемым на некоторых форумах.

На дополнительном рисунке я изобразил как надо размечать шаблон по данным таблицы.

А для тех, кто хочет получить еще большее усиление параболы, можно порекомендовать увеличить ее ширину. Я использовал гибкую ленту шириной 200 мм, но можно взять и больше! Усиление антенны (в разах) пропорционально площади раскрыва, т.е. увеличив ширину в 2 раза получите вдвое большее усиление. Но есть один ньюанс. Облучатель также должен быть в два раза шире, для того, что бы коефициент использования поверхности антенны (он всегда <1) не ухудшился. Для этого облучатель можно нарастить дополнительными полувоновыми вибраторами подключенными через замкнутые четвертьволновые линии. При этом обеспечивается сфазированное сложение мощностей сигналов от каждого вибратора. Подобрав число таких элементов (непременно симметрично) нужно сделать облучатель такой же ширины как парабола. В идеале их размеры должны совпадать. Но если в вашей параболе боковые щечки металлические, то, что б избежать их влияния на работу облучателя, концы последнего не должны быть ближе четверти длины волны к щечкам. Работа счетверенного облучателя, как изображен на дополнительном рисунке, проверена на практике без параболы и получено почти удвоение сигнала. Почти - потому, что величины токов в вибраторах неодинаковы, и в крайних имеют несколько меньшую величину. Это вообще характерно для антенн имеющих одноточечное питание. Работу такого облучателя очень удобно, и просто увлекательно, моделировать с помощью программы MMANA. Подбирая, теоретически, размеры элементов можно даже компенсировать разницу токов и получить несколько большее усиление, чем при простом повторении линейных размеров.

Отвлекаясь замечу, что просчитав эту идею как самостоятельную УКВ вертикальную антенну с 8-ю вибраторами, я получил очень неплохие результаты. Возможно потом и опишу их.

Теперь о парусности. Если вы располагаете параболу не на подоконнике или стенке дома, то она будет испытывать значительные ветровые нагрузки. Уменьшить их можно перфорацией поверхностей или применением сетки вместо листового металла. Размеры ячеек сетки не должны быть очень большими. Чисто умозрительно полагаю, что длина периметра ячеек должна быть меньше длинны волны MMDS сигнала, во избежания дополнительных фазовых потерь при его отражении. Сетчатые отражатели характеризуются некоторым коэффициентом прозрачности, и как следствие усиление такой параболы будет меньше, чем у сплошной.

Усиление вашей предполагаемой антенны вы можете быстро посчитать воспользовавшись моей, может несколько устаревшей по оформлению, программой для радиорасчетов.

Успехов вам, и дальнего телеприема! Е.Шустиков (UO5OHX ex RO5OWG)

 

Ответы на вопросы посетителей о применимости антенны для диапазона Wi-Fi

- размеры петли критичны? (сложно сделать маленькую правильную квадратную петлю 7х7 мм из кабеля (от осцилографа) с внешним диаметром 3,5 мм а по оплетке 2.5 мм.) проще 7х27 по размеру четвертьволновой линии

Да, размеры критичны. В предложенной Вами длинне кабеля, с учетом коэффициента его укорочения, уложется более 1 длинны волны, т.е. в петле будут участки с обратным движением тока и соответственно подавлением сигнала. По моим соображениям петля не должна превышать пол-длинны волны в кабеле или быть еще короче. Я использовал полужесткий кабель 50 Ом, залудив оплетку серебряного кабеля с фторопластовой изоляцией, диаметром 3 мм, совпадающего по диаметру с капилярной трубкой из которой был сделан облучатель.

И еще. Обычно в осциллографических концах применяются кабели с волновым сопротивлением 150 Ом, как имеющие самую маленькую погонную емкость. Применение такого кабеля для соединения с конвертером приведет к появлению в нем стоячей волны из-за рассогласования сопротивлений т.к. входное сопротивление конвертеров обычно 50 Ом.

К строгой прямоугольности петли стремиться необязательно, она может быть достаточно округлой (но короткой, как я писал выше) ее можно плотно притянуть нитками к четвертьволновой линии в нижной ее части, где плотность тока максимальна а электрическая составляющая невелика. В этом случае симметрирование излучателя получается автоматически.

- по конструкцию облучателя. Я думаю изогнуть из проволки 1.5-2 мм - должно нормально получится

Облучатель конечно можно сделать и из проволоки, но если вы планируете использовать антенну для диапазона Wi-Fi то длины ВСЕХ элементов конструкции желательно пересчитать. Антенна была расчитана и смоделированна для диапазона MMDS 2,5-2,7 ГГц со средней частотой 2,6 ГГц и широкополоскость ее достигнута за счет большого относительного диаметра элементов облучателя. Применение проволоки меньшего диаметра, конечно же снизит широкополосность, что впрочем для узкого диапазона Wi-Fi несущественно. Но наилучшие результаты все же будут получены если длины всех элементов конструкции увеличить в 2600/2441,75 = 1,0648 раза, переведя ее резонансную частоту в середину Wi-Fi диапазона. Такой пересчет размеров желательно сделать даже если Вы используете такой же капиляр 3 мм как у меня, т.к. для связи каждый децибел сигнала важен.

- АП соединю с антенной кабелем сантиметров 50. Прочитал что на таких частотах длина кабеля должна быть кратна длине волны - а как реально длину кабеля подобрать?

Необязательно! При согласованном соединении, когда волновое сопротивление кабеля совпадает с входными сопротивлениями облучателя и конвертера (или приемо-передатчика Wi-Fi), в кабеле устанавливается режим бегущей волны при котором длинна кабеля никак не влияет на прохождение сигнала, добавляя только небольшое затухание (в Вашем случае около 0,5 дБ) из-за потерь в проводниках и диэлектрике изоляции кабеля на этих частотах.

- ясно. а если сделать кабель-петельку в 2 длины волны и уложить его восьмеркой как на рисунке можно получить бОльший сигнал и соблюсти "фазность" токов

Я нарисовал Вам мгновенное распределение токов (красные стрелки и эпюры) и напряжений (синие стрелки и эпюры) в симметрирующе-согласующей линии и двух вибраторах. Из рисунка видно, что максимум тока в четвертьволновой линии находится в самом низу в месте ее перегиба. Там же находится и максимум ее магнитного поля. В этом же месте располагается и петля связи (на рисунке я ее условно сдвинул вниз). Видно, что напрвления токов петли и линии совпадают. В случае восьмерки такого совпадения добиться не удастся. Тем более в случае удвоенной длинны волны в петле будет 4(!) участка с противоположным направлением токов. На рисунке петли показан ток текущий по внутреннему проводнику кабеля, именно он и создает ее магнитное поле. Оболочка кабеля в петле служит лишь электростатическим экраном препятствующим попаданию емкостных токов линии в центральный проводник кабеля. Чтоб не получилось короткого замыкания для магнитной составляющей этот экран не должен замыкаться на себя в месте припайка жилки кабеля (короткозамкнутый виток). Кроме этого, вверху линии в точках соединения ее с вибраторами находятся максимумы напряжения линии и вибраторов. Поэтому помещение туда петли, а равно как и использовании большой петли, вызовет большие емкостные токи на оплетку кабеля вызывая потери сигнала и рассимметрирование антенны. И вообще в антенном хозяйстве вблизи концов антенн с максимумом напряжения не должно нахдится никаких металлических предметов для исключения искажения поля в ближней зоне и потери сигнала. К четверьволновой линии это не относится т.к. она имеет бесконечно большое сопротивление на концах и наилучшим образом согласована с концами вибраторов.

Кстати из рисунка видно, что вибраторы несмотря на противофазную запитку создают совпадающее по направлению токов и напряжений поле, т.е. складывают сигнал. И еще, увеличение петли или изготовление двухвитковой петли, не приведет в удвоению сигнала (как может показаться) а лишь изменит отношение согласуемых сопротивлений, но и то в случае идеального сложения токов.

- там разъемы 50 омные советские - делаю предположение что и кабель такой же

Да, разъемы 50 Омные, но это потому, что простых и удобных для применения в осциллографе 150 Омных разъемов не существует в природе и кроме того рабочие частоты слишком низкие чтоб разъем как-то повлиял на сигнал. И вообще осциллографические подключения, кроме некоторых специальных (например 75 Омный вход в С1-81) не работают в режиме бегущей волны сигнала и вопрос согласования не стоит в принципе.

С помощью моей программы http://shustikov.by.ru/programm/radio.rar Вы можете убедиться, что при диаметре коаксиального кабеля по экрану 2,5 мм для 50 Омного кабеля диаметр жилки должен быть не менее 0,5 мм а для 150 Омного - раз в 5 меньше. Посмотрите, посчитайте и выясните, с каким кабелем Вы имеете дело!

 

 

Автор: Евгений Шустиков
Источник: http://www.shustikov.by.ru/

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.

Loading...

 

оооооооооооооооооооооооо

Загрузка...