Содержание:

Электромагнитные волны образуются при изменении электрического поля. А оно меняется, когда движутся электрические заряды. Чтобы электромагнитное поле образовывалось постоянно, и изменение зарядов должно происходить непрерывно. Самое распространенное движение зарядов - это движение по кругу. И в этом случае электромагнитное поле становится периодическим, синусоидальным, а вокруг оно будет распространяться в виде волн, как рябь на водной поверхности.

То, что болтается в серединке, обычно называют осциллятором, это если взять небольшой материальный предмет и придать ему колебательное движение на водной поверхности. Тогда и получится примерно такая картина волн.

Даже если бросить в воду камень, то есть выполнить одиночное воздействие, все равно вокруг разойдется не одна волна, а целый пакет волн. Отсюда следует, что сама природа волн именно колебательная, и так волны и расходятся вокруг - затухая, но не меняя своей колебательной натуры.

Свойства волн

При встрече с волнами объектов нашего материального мира наблюдаются сразу несколько явлений:

• отражение волн от препятствий;
• прохождение сквозь препятствие;
• поглощение волн средой прохождения;
• огибание волнами препятствий.

Последнее явление относится уже к взаимодействию волн друг с другом. Когда волны встречают другие волны, то они накладываются друг на друга и складываются и вычитаются. Это называется интерференцией волн.

Но волна может интерферировать не только с другой волной - волной от другого источника - она может то же самое делать и с самой собой, когда какое-то препятствие разделяет одну волну на два потока. При прохождении препятствия волна снова объединяется и постепенно «забывает» о препятствии, когда полосы усилений и ослаблений за препятствием гаснут и сходят на нет.

Все эти явления присущи всем волнам, и механическим, таким как на поверхности воды или как акустические волны в воздухе, и электромагнитным, пронизывающим и воздушное пространство, и безвоздушное.

Электромагнитные волны и мы

К электромагнитным волновым явлениям мы привыкли относить совсем разные для нас и нашего восприятия феномены. Своими глазами мы ощущаем видимый свет, кожей - тепло от инфракрасного излучения, наша кожа почти без ощущений может загореть от ультрафиолета, а рентгеновские лучи нами совсем не ощущаются, но именно их работу мы видим на рентгеновском снимке нашего тела, который нам могут сделать в больнице. Радиоволны знаем по работе множества самых разных технических средств.

Различие между ними очень простое - это все разные диапазоны длин волн, или диапазоны частот излучателей, которые изменяются в очень широких пределах. Сами частоты порождаются физическими размерами излучающих тел и скоростями электрических процессов, в них протекающими. А длины получающихся волн при распространении взаимодействуют с встречающимися им объектами тоже по принципу близости длин волн физическим размерам препятствий. Разумеется, не только этим. Еще влияет материал, с которым встречается волна, - материал среды и препятствий. Так как волны электромагнитные, то играют роль именно электрические свойства. Более-менее электрически инертные среды - диэлектрики - с электромагнитными волнами взаимодействуют слабо, остальные среды, проводящие электричество, - сильно. Отсюда диэлектрики часто бывают прозрачными, а металлы все непрозрачны и сильно отражают свет, отчего и блестят металлическим блеском.

Они активно и отражают, и поглощают волны, а также могут внутри себя создавать вторичные электрические явления. На этом основаны вся наша наука о радиоволнах, а также техника использования радио, телевидения, связи и всего такого прочего.

Радиоволны

Достаточно представить, что оба процесса симметричны: когда волны излучаются и когда они улавливаются и превращаются в электрический сигнал. Чтобы волны излучать, используется источник, а чтобы принимать - приемник. И в обоих случаях используется антенна материальная, геометрическая часть радиоприбора. Она при излучении придает волне определенные пространственные свойства, а в случае приемника - «снимает» из пространства электромагнитную волну, формируя сигнал «уверенного приема», то есть такой, чтобы его можно было отделить от прочего радиофона. Отделить и усилить.

При этом размеры антенн или их деталей как раз и получаются зависимыми от длин принимаемых волн. Часто антенны выглядят как некоторые повторяющиеся в пространстве композиции из проводников. Это делается для резонансного взаимодействия в них волн с возникающим переменным электрическим током, что делается для усиления радиосигнала именно конкретных длин волны.
Другой характеристикой антенны является направленность. Она или излучает, или принимает сигналы преимущественно с некоторого направления, что тоже способствует выделению именно этого сигнала от конкретного излучающего устройства.

Диапазоны электромагнитных волн

Вообще полезно представлять весь спектр диапазонов электромагнитных волн и уметь сопоставлять волны с объектами нашего материального мира.

Радиодиапазон делится на несколько других по длинам волн.

Как видим, диапазоны радиоволн как раз и охватывают всю нашу обыденность от звездочек дальних до самого человека и его органов. А также всех предметов нашего быта.

Например, желаете горячий бутерброд? - одну минуточку в микроволновке.

А вот УКВ еще подразделяются на:

Каждый из этих поддиапазонов по-своему интересен, но нам нужны именно дециметровые волны.

Дециметровые волны

Дециметровые волны, в отличие от всех остальных, работают только по прямой видимости. Они не отражаются ионосферой как короткие волны - ионосфера для них прозрачна; они не огибают препятствия, как длинные волны. Препятствия, которые они могут обойти, пользуясь своей дифракцией, сопоставимы с нашими обычными объектами, то есть человека или табуретку они обойдут, а вот дом - уже тяжко. Зато от больших для них объектов они отражаются и могут зайти, например, через окно, отразившись от соседнего дома. То есть, ведут себя почти как люди с хулиганскими наклонностями. Чем нам близки и по-своему дороги.

Самостоятельное изготовление

Для приема волн, чья длина вполне соизмерима с предметами нашего окружения, и антенна получится такой, что впишется в наше окружение. Следовательно, в этом плане возможно изготовление, не просто, несомненно, полезного предмета, но даже и детали, говорящей многое о характере и вкусах хозяина. И которую часто можно называть уже деталью архитектурной, а иногда даже и фэн-шуйной.

Антенна ДЦМ укрепляется на вертикальной обычно деревянной рейке-основании и состоит из нескольких металлических частей.

В направлении предполагаемого прохождения волн антенна дециметрового диапазона протягивает металлическую несущую пластину, которая называется траверса.

Поперек нее, то есть параллельно фронту волны, на ней устанавливается несколько пластин-резонаторов. Один обычно активный, от него отводят провод антенны, ставится посредине. Два других ставят один перед ним (в направлении излучателя), другой после него. Который перед ним, называется директором, его роль - создать препятствие волне, заставив ее его огибать, заставляя волну создавать дифракционную картину, то есть волне входить в резонанс самой с собой (см. рисунок вначале).

Та пластина, которая ставится после активного резонатора, называется рефлектором, то есть отражателем. Она отражает волну назад, на активную пластину, также усиливая сигнал. Понятно, что такие воздействия на волну возможны при четком соблюдении размеров пластин, так, чтобы они соответствовали длинам принимаемых волн. Длины пластин делают в размер полуволны - 0,5 λ. Активный элемент, равный полуволне, рефлектор чуть больше, директор чуть меньше. Расстояние между резонаторами - четверть длины волны, 0,25 λ .

Часто можно видеть не три пластины, а множество. Это говорит о том, что и волны можно принимать не одной длины, а нескольких длин. Такие антенны называют «многоволновыми» или даже «всеволновыми». Но мы-то знаем, что волны имеются в виду только нашего, дециметрового диапазона.

Такие антенны можно конструировать и устанавливать в собственное удовольствие, пользуясь тем, что невидимые нами радиоволны создают в пространстве весьма замысловатые картины отражений, дифракций и интерференций. И если поместить пластины-вибраторы в точки максимумов волн, то можно добиться хорошего резонанса, который заметно усилит сигнал. По такому принципу строится логопериодическая антенна, в которой резонаторы с двух сторон - справа и слева - попеременно включены в две шины в шахматном порядке.

Две шины кабеля подключены к двум рядам резонаторов в шахматном порядке

Самодельный вариант

Из подручных материалов вполне получается комнатная антенна - ДМВ-антенна т2. Например, из двух компьютерных дискет, если вынуть из конверта собственно магнитные поверхности дисков, легко получится антенна чебурашка - этакое глазастое создание, если иметь чуточку воображения.

Возможен и наружный вариант чебурашки, тогда стоит подумать о более прочном креплении всех деталей и кабеля.

Нужна, кроме дискет, еще палка-стойка, кусок кабеля и несколько гвоздиков или шурупов.

Современный рынок предлагает огромный ассортимент антенн для приема эфирного телевидения. Существует два основных вида этих изделий, позволяющие осуществлять прием метрового и дециметрового диапазона радиоэфира. Также их можно разделить по месту использования на наружные и комнатные. Принципиально они мало чем отличаются. Здесь в первую очередь делается упор на размер и сохранение необходимых параметров под воздействием погодных условий. В этой статье мы обсудим существующие виды данных изделий, рассмотрим, какие у них параметры, как проводить тестирование. А для любителей мастерить расскажем, как изготавливается дециметровая антенна своими руками.

А в чем разница?

Попробуем объяснить в двух словах, как определить, какого вида изделие находится перед вами. Антенна дециметрового диапазона внешне напоминает лесенку. Устанавливают их параллельно земле. Метровые представляют собой скрещенные алюминиевые трубки. Внешний вид обоих типов представлен на фото ниже. Существуют также и комбинированные антенны, когда совмещены и «лесенка», и перекрестные трубки.

Проблема выбора

Казалось бы, все просто. Однако при этом перед покупателем возникает вопрос о том, как правильно выбрать устройство, на какие параметры обращать внимание. Вообще лучше всего антенны ТВ тестировать непосредственно в тех условиях, в которых им предстоит работать. Прохождение радиосигнала зачастую бывает индивидуальным для той или иной местности. Так, изделие в лабораторных условиях показывает одни результаты, а в «полевых» - совсем иные. Существует определенная тактика, позволяющая тестировать как метровые, так и дециметровые ТВ-антенны. Однако, выбирая такое изделие в магазине, мы не имеем возможности провести полноценное тестирование. Ни один продавец не согласится дать нам на испытания несколько различных антенн. В таком случае приходится доверять характеристикам этих изделий. И надеяться, что выбранная антенна будет выполнять свои функции согласно паспортным данным, а не реальным условиям.

Основные параметры

Антенна дециметровая характеризуется в первую очередь диаграммой направленности. Основными параметрами этой характеристики являются уровень боковых (вспомогательных) лепестков и ширина основного лепестка. Ширину диаграммы определяют в горизонтальной и вертикальной плоскостях на уровне 0,707 от наибольшего значения. Так, по этому параметру (ширине основного лепестка) диаграммы принято делить на ненаправленные и направленные. Что это означает? Если основной лепесток умеет узкую форму, значит, антенна (дециметровая) является направленной. Следующим важным параметром является помехозащищенность. Данная характеристика в первую очередь зависит от уровня задних и боковых лепестков диаграммы. Она определяется отношением выделяемой антенной мощности при условии согласованной нагрузки в момент приема сигнала с главного направления к мощности (с той же нагрузкой) при приеме с бокового и заднего направления. В первую очередь форма диаграммы зависит от количества директоров и конструкции антенны.

Что означает термин «волновойканал»?

Антенны ТВ этого типа являются весьма эффективными направленными приемниками радиосигналов. Их широко применяют в зонах явно слабого телевизионного эфира. Антенна (дециметровая) типа «волновой канал» обладает большим усилением и имеет хорошую направленность. Кроме того, эти изделия имеют сравнительно небольшие габариты, что (наравне с высоким уровнем усиления) делает ее весьма популярной среди жителей дачных поселков и других населенных пунктов, удаленных от центра. Эта антенна имеет и второе название - Уда-Яги (по имени японских изобретателей, которые и запатентовали данное устройство).

Принцип работы

Антенна дециметровая типа «волновой канал» представляет собой набор элементов: пассивного (рефлектора) и активного (вибратора), а также нескольких директоров, которые устанавливаются на общую стрелу. Принцип ее действия заключается в следующем. Вибратор имеет определенную длину, он находится в электромагнитном поле радиосигнала и резонирует на частоте принимаемого сигнала. В нем наводится На каждый пассивный элемент воздействует электромагнитное поле, что также приводит к возникновению ЭДС. В результате они переизлучают вторичные электромагнитные поля. В свою очередь эти поля наводят на вибраторе дополнительную ЭДС. Поэтому размеры пассивных элементов, а также их расстояния до активного вибратора выбираются такими, чтобы наводимая ими ЭДС за счет вторичных полей была в фазе с основной ЭДС, которая наводится в нем первичным электромагнитным полем. В таком случае все ЭДС суммируются, что обеспечивает увеличение эффективности конструкции по сравнению с одиночным вибратором. Таким образом, даже обычная комнатная может обеспечить устойчивый прием сигнала.

Рефлектор (пассивный элемент) устанавливается сзади вибратора 0,15-0,2 λ 0 . Его длина должна превышать длину активного элемента на 5-15 процентов. У такой антенны получается односторонняя направленная диаграмма в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В результате значительно снижается прием отраженных сигналов и полей, которые приходят с тыльной стороны антенны. В случае необходимости принимать телевизионный сигнал на больших расстояниях, а также в сложных условиях, при наличии большого количества помех, рекомендуется использовать трех- и более элементную антенну, которая состоит из активного вибратора, одного либо более директоров и рефлектора.

Прямой и отраженный сигналы

В статье, посвященной волновым приемным устройством («Теле-Спутник» № 11 за 1998 год), отмечалось, что в случае, когда источником сигнала служит не стандартный (то есть не лабораторный) генератор и излучающая антенна, а сигнал транслируется телевизионной вышкой, значительную роль играют погодные условия, а также место установки приемника. Особенно это сказывается на работе изделий ДМВ-диапазона. Объясняется это тем, что в дециметровом диапазоне меньше, соответственно, огибание препятствий значительно хуже, а любые отражения сигнала играют важную роль в качестве принимаемой картинки. В частности, даже стена дома может быть отражателем волн. Так, в условиях отсутствия прямой видимости этим свойством можно воспользоваться - принимать отраженный сигнал. Однако его качество будет ниже, чем у прямого. Если уровень транслируемого сигнала высокий, но нет прямой видимости, то можно воспользоваться отраженной волной. По сути, комнатная дециметровая антенна работает именно на этом принципе. Ведь в комнате сложно поймать прямую волну, если окна выходят в обратную сторону. Поэтому, если постараться, всегда можно найти такую точку, где принимаемый сигнал будет выше. А вот в случае прямой видимости любая отраженная помеха испортит принимаемую картинку.

Методика, позволяющая сравнивать параметры антенн

Для того чтобы провести тестирование приемных устройств, им необходимо создать одинаковые условия:

1. Выбрать место установки, в котором будет работать ваша антенна. Можно воспользоваться балконом, крышей или мачтой. Главное, чтобы и высота, и место были одинаковым для всех изделий.

2. Направление на источник транслируемого сигнала следует выдерживать с точностью до трех градусов. Для этого можно сделать специальную метку на трубе крепления.

3. Измерения следует проводить при одинаковых погодных условиях.

4. Кабель, соединяющий антенну и телевизор, должен иметь одинаковые сопротивление и длину. Лучше всего использовать один провод, меняя только приемники.

Тестирование следует проводить только для изделий одного вида. Например, комнатная антенна ДМВ-диапазона не должна сравниваться с наружной или с метровыми приемниками. Следует понимать, что полевые испытания могут дать результаты, которые будут существенно отличаться от лабораторных.

Дециметровая антенна для цифрового телевидения

В последнее время в средствах массой информации все настойчивее говорится о необходимости перехода на цифровое телевидение. Многие уже сделали это, а кто-то еще размышляет. Пока что трансляция сигнала ведется в обоих режимах. Однако качество оставляет желать лучшего. В связи с этим люди интересуются, какие можно использовать дециметровые антенны для Т2. Давайте разберемся с этим вопросом. По сути, цифровое телевидение вещает на канал ДМВ-диапазона. Так что для его приема может подойти стандартная ДМВ-антенна. В магазинах часто можно увидеть приемные устройства, на которых указано, что они предназначены для цифрового телевидения. Однако это маркетинговый ход, позволяющий продать стандартную дециметровую антенну дороже, чем она стоит. Покупая такое изделие, у вас не будет гарантии того, что оно обеспечит лучший прием, чем то, что уже стоит у вас дома и работает не один год. Как мы уже говорили раннее, качество зависит в основном от уровня транслируемого сигнала и условий прямой видимости. Однако следует учитывать, что в большинстве городов используются для передачи цифрового телевидения значительно более мощные генераторы, чем для аналогового. Это делается для того, чтобы ускорить переход на новый стандарт. Ведь зрители хотят видеть четкое изображение, а не «снег» на экранах. Поэтому если в витрине выставлен приемник, на котором написано «Дециметровая антенна для DVB T2», знайте: это вовсе не значит, что перед вами какое-то особенное изделие. Просто не совсем честный продавец хочет нажиться на неосведомленном покупателе. Также следует знать, что программа перехода на новый стандарт предусматривает создание консультативных центров. В них вы можете получить исчерпывающую информацию по любому вопросу, связанному с цифровым телевидением. Все консультации даются бесплатно. В некоторых городах данное оборудование находится в тестовом режиме, поэтому сигнал может быть неустойчивым или ослабленным. Не переживайте, работники центра всегда подскажут, как решить проблему с качеством приемом сигнала.

Дециметровая антенна своими руками

Длина ДМВ-волн укладывается в промежуток от 10 см до 1 м. От этой особенности и произошло их название. на этой частоте распространяются преимущественно по прямой линии. Они практически не огибают препятствия, лишь частично отражаются тропосферой. В связи с этим дальняя связь в дециметровом диапазоне весьма затруднительна. Ее радиус не превышает ста километров. Рассмотрим пару примеров того, как сделать дециметровую антенну в домашних условиях.

Первый вариант самодельного приемника телевизионного вещания будет, так сказать, собран на колене из подручных материалов. ДМВ-каналы располагаются на отрезке от 300 МГц до 3 ГГц. Наша задача - изготовить антенну, которая будет работать именно на этих частотах. Для этого нам понадобятся две пивные банки объемом 0,5 литра. Если использовать емкость большего объема, то снизится принимаемая частота. Для монтажа понадобится какой-нибудь каркас, можно использовать доску шириной 10 см. Также можно воспользоваться обычной деревянной вешалкой, в таком случае полученную антенну можно будет подвесить на гвоздь в любом удобном месте комнаты. Кроме каркаса и банок, необходимо подготовить пару шурупов-саморезов, инструменты, коаксиальный кабель, разъем, клеммы, изоляционную ленту. На один конец кабеля надеваем телевизионный разъем и подпаиваем его. Второй конец заводим в клеммник. Далее прикрепляем шурупами к горлышкам банок клеммы. Провода должны плотно прилегать к металлу. Теперь приступим к сборке самой антенны. Для этого на горизонтальной перекладине закрепляем банки горлышками навстречу. Расстояние между ними должно составлять 75 мм. Для фиксации банок можно использовать изоляционную ленту. Все, антенна готова! Теперь следует отыскать место устойчивого приема телевизионного сигнала и повесить в этом месте нашу «вешалку».

Приемное устройство для цифрового телевидения

Этот раздел предназначается для людей, которые не желают использовать обычное (аналоговое) изделие, а хотят, чтобы для нового формата использовалась специальная дециметровая антенна. Своими руками такое приемное устройство также собирается элементарно. Для этого нам понадобятся квадратный деревянный (можно из оргстекла) каркас с диагональю 200 мм и обычный кабель РК-75. Представленный вашему вниманию вариант является зигзагообразной антенной. Она отлично себя зарекомендовала при работе в диапазоне приема цифрового телевидения. Причем она может использоваться в местах, где отсутствует прямая видимость на источник сигнала. Если у вас слабая трансляция, к ней можно подключить усилитель. Итак, приступим к работе. Зачищаем конец кабеля на 20 мм. Далее выгибаем провод по форме квадрата с диагональю 175 мм. Конец загибаем наружу под углом 45 градусов, к нему пригибается второй зачищенный конец. Плотно соединяем экраны. Зачищенная центральная жила свободно висит в воздухе. На противоположном углу квадрата аккуратно снимаем изоляцию и экран на участке 200 мм. Это будет верх нашей антенны. Теперь соединяем полученный квадрат с деревянным каркасом. В нижней части, там, где соединены два конца, следует использовать медные скобы, сделанные из толстого провода. Это обеспечит лучший электрический контакт. Вот и все, дециметровая антенна для цифрового телевидения готова. Если она будет устанавливаться снаружи, можно сделать для нее пластиковых корпус, что защитит устройство от осадков.

К. Харченко

Прием телевизионных передач на радиочастотах 470...622 МГц (21-39 каналы) диапазона дециметровых волн (ДЦВ) требует соответствующего подхода к расчету и конструированию антенных устройств.

Некоторые радиолюбители пытаются решить эту задачу простым пересчетом, основанным на принципах электродинамического подобия антенн, параметров имеющихся конструкций телевизионных антенн метрового диапазона (1-12 каналы). При этом, они неизбежно сталкиваются с трудностями самого пересчета и зачастую не получают желаемых результатов.

Каковы же основные принципы подхода к решению этой задачи?

В свободном пространстве радиоволны, излученные антенной, имеют сферическую расходимость, в результате чего электрическая напряженность поля Е убывает обратно пропорционально расстоянию r от антенны.

В реальных условиях распространяющиеся радиоволны претерпевают большее затухание, чем существующее в свободном пространстве. Для учета этого затухания вводят множитель ослабления F(r)= Е/Есв, который характеризует отношение напряженности поля для реальных условий, к напряженности поля свободного пространства при равных расстояниях, одинаковых антеннах и подводимых к ним мощностях и т. д. С помощью множителя ослабления напряженность поля, создаваемая передающей антенной в реальных условиях на расстоянии r, может быть выражена как

Приемная антенна преобразует энергию электромагнитной волны в электрический сигнал. Количественно эту способность антенны характеризуют ее эффективной площадью Sэфф. Она соответствует той плошади фронта волны, из которой поглощается вся содержащаяся в ней энергия, С КНД эта площадь связана соотношением:

Изложенное здесь позволяет написать уравнение радиопередачи, которое связывает параметры аппаратуры связи (передатчика и приемника) и антенн и определяет уровень сигнала на трассе: при мощности передатчика Р1 мощность Р2 сигнала на входе приемника будет равна

Множитель в этом выражении, заключенный в скобки, определяет основные потери при распространении радиоволн (основные потери передачи). При этом предполагается, что антенна согласована с фидером, а фидер с телевизионным приемником и, кроме того, антенна согласована по поляризации с полем сигнала.

Рассмотрим подробнее выражение (11).

Этот конкретный пример показывает, что с увеличением частоты (уменьшением длины волны) телевизионных передач мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при прочих равных условиях, быстро уменьшается, т. е. условия приема ухудшаются. На стороне передачи эти неприятности стараются компенсировать увеличением произведения Р1У1. Но в реальных условиях множитель F(r) и КПД приемного фидера с ростом частоты уменьшаются, поэтому необходимость увеличения коэффициента усиления приемной антенны Y2 становится неизбежностью. Этот вывод влечет за собой еще один, заключающийся в том, что, как правило, для уверенного приема программ 21-39 телевизионных каналов нужно применять новые, более направленные антенны по сравнению с антеннами, применяемыми в диапазоне волн 1-5 каналов.

Стремясь получить устойчивый прием телепередач, радиолюбители вынуждены усложнять антенны, например, строить антенные решетки, т. е. объединяют несколько однотипных, зарекомендовавших себя на практике антенн (каждая из которых имеет свою пару точек питания) с общей системой питания и только одной (общей для всех) парой точек питания. При этом они нередко недооценивают важность этапа согласования при построении антенных решеток, связанного с относительно сложными измерениями. Сказанное проиллюстрируем таким конкретным примером.

Подобный эффект получается и при параллельном соединении трех элементов (рис. 1, в). Продолжая такие рассуждения, можно получить зависимость, которую иллюстрирует рис. 2.

Здесь эффективная площадь антенны прямо пропорциональна числу n излучателей в решетке, равно как и поглощаемая антенной мощность Р сумм. Мощность же Р пр подводимая к приемнику, с увеличением числа n асимптотически приближается к 4Рo. Этот пример показывает бесплодность попыток увеличить коэффициент усиления антенной решетки без учета согласования ее элементов с фидером. Трудности, связанные с согласованием, преодолевают либо применением специальных согласующих устройств, либо выбором специальных типов антенн. Например, в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн применяют, как правило, так называемые апертурные антенны, т. е. рупорные или параболические. Особенность таких антенн заключена в том, что они имеют простой, «небольших» размеров облучатель, и «большой», сравнительно сложный рефлектор. Большой рефлектор и обусловливает направленные свойства антенны, определяет ее КНД.

Выполнить в любительских услозиях антенны апертурного типа на диапазон ДЦВ не представляется возможным, так как они громоздки и сложны. Но некоторое подобие апертурной антенны сконструировать можно, положив в основу облучатель в виде известной зигзагообразной антенны (з-антенны). Полотно такой антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис. 3).

Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены относительно друг друга. З-антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которой непосредственно подключают фидер. Благодаря такой конструкции антенны ее проводники возбуждаются так (частный случай направления токов на проводниках антенны на рис. 3 показан стрелками), что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. В точках П-П проводники полотна антенны замкнуты между собой и здесь всегда имеется пучность тока. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора электрического поля Е на рис. 3 показана стрелками.

Диаграммы направленности з-антенны удовлетворяют диапазону частот с перекрытием fмакс/fмин =2-2,5. Ее КНД мало зависит от изменения угла а (альфа), так как с увеличением его уменьшение направленности антенны в плоскости Н компенсируется увеличением направленности в плоскости Е, и наоборот. Характеристика направленности з-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены проводники ее полотна.

В связи с тем, что в точках П-П нет разрыва проводников полотна антенны, то здесь имеются точки нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это обстоятельство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем.

Кабель прокладывают через точку нулевого потенциала П и по двум проводникам полотна антенны подводят к точкам ее питания (рис. 4). Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны, а центральный проводник - с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно кабель подвизать к проводам полотна антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.

Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее конструкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.

Кривая 1, показанная на рис. 5, характеризует зависимость КБВ от

Пользуясь графиками рис. 5, можно построить з-антенну, имеющую максимально возможный КНД для данного типа полотна антенны. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля - трубки, пластины, уголки и т. п.

Рабочий диапазон з-антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера L путем образования дополнительной распределенной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные в длинах максимальной волны рабочего диапазона, уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников з-антенны, например, дополнительными проводниками (рис. 6),

Которые и создают дополнительную распределенную емкость.

Диаграммы направленности такой антенны в плоскости Е аналогичны диаграммам симметричного вибратора. В плоскости H диаграммы направленности с увеличением частоты претерпевают значительные изменения. Так, в начале рабочего диапазона частот они лишь слегка сжаты под углами, близкими к 90°, а в конце рабочего диапазона поле практически отсутствует в секторе углов ±40...140°.

Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран-рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны. Фаза отраженного поля зависит от формы и размеров экрана, а также от расстояния S между ним и полотном антенны.

Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору поля Е.

Длина проводников зависит от максимальной длины волны (Лямбда макс) рабочего диапазона и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины максимальной длинны волны. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.

По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3...5 мм не превышали 0,05...0,1- минимальной волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Если они расположены в плоскости самого рефлектора или за ним, то их влиянием на работу рефлектора можно пренебречь.

Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.

Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис. 7.

Ее активное полотно состоит из плоских проводников - планок, а рефлектор - из трубок. Но она может быть полностью металлической. В местах соединений элементов антенны должен быть надежный электрический контакт.

На значение КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки dпл (или радиус провода) активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана.

С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства з-антенны не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а с точки зрения согласования - увеличивать.

Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П-П (рис. 6 и 7) стойки могут быть как металлическими, так и диэлектрическими, а в точках У-У-обязательно диэлектрическими.

В ряде практических случаев приема сигналов по 21-39 каналам телевидения имеющегося коэффициента усиления (КУ) з-антенны c плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ, как уже говорилось, можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном. Есть, однако, другой путь увеличения КУ - усложнение формы рефлектора з-антенны.

Приводим пример, каким должен быть рефлектор з-антенны, чтобы ее КУ соответствовал значению КУ антенной синфазной решетки, построенной из четырех з-антенн. Этот путь наиболее простой и доступный в любительской практике, чем построение антенной решетки.

На рисунках антенны размеры всех ее элементов указаны применительно к приему телепрограмм по 21-39 каналам.

Активное полотно антенны, показанной на рис. 6, выполнено из плоских металлических пластин толщиной 1...2 мм, наложенных друг на друга «внахлест» и скрепленных винтами с гайками. В точках соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Конструктивно активное полотно антенны имеет осевую симметрию, что позволяет прочно закрепить его на плоском экране. Для этого используют стойки-опоры, располагая их в вершинах П-П и У-У квадрата, образуемого пластинами полотна антенны. Точки П-П имеют «нулевой» потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих тачках могут быть из любого материала, в том числе металлическими. Точки У-У имеют некоторый потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих точках должны быть только из диэлектрика (например, из оргстекла). Кабель (фидер) к точкам а-б питания прокладывают по металлической опоре к одной (нижней) точке П и далее по сторонам полотна антенны (см. рис. 6). Особое внимание следует обратить на ориентацию вектора Е, характеризующего поляризационные свойства антенны. Направление вектора Е совпадает с направлением, соединяющим точки а-б питания антенны. Зазор между "точками а-б должен быть около 15 мм без зазубрин и прочих следов небрежной обработки пластин.

Основой плоского экрана-рефлектора служит металлическая крестовина, на которой, как на каркасе, размещают активное полотно антенны и проводники экрана. За крестовину антенну в сборе надежно прикрепляют к мачте с таким расчетом, чтобы поднятая она была выше местных мешающих предметов (рис. 8).

При изготовлении рефлектора типа «усеченный рупор» все стороны плоского рефлектора удлиняют створками и загибают их так, чтобы образовать фигуру по типу «полуразвалившейся» коробки, у которой дно -- плоский экран, а стенки - створки. На рис. 9

Такой объемный рефлектор показан в трех проекциях со всеми размерами. Сделать его можно из металлических трубок, пластин, проката различного профиля. В точках пересечения металлические стержни должны быть сварены или спаяны. На том же рис. 9 показано и место размещения активного полотна антенны с точками П-П, У-У. Полотно-удалено от плоского рефлектора - донышка усеченного рупора - на 128 мм. Стрелка символизирует ориентацию вектора Е. Почти все проекции стержней рефлектора на фронтальную плоскость параллельны вектору Е. Исключением являются лишь часть силовых стержней, образующих каркас рефлектора. Если рефлектор выполнен из трубок, диаметр трубок силовых стержней может быть 12...14 мм, а остальных - 4...5 мм.

КНД антенны с рефлектором типа «усеченный рупор» при заданных размерах соизмерим с КНД объемного ромба (1) и изменяется по диапазону частот в пределах 40...65. Это означает, что на верхних частотах рабочего диапазона антенны половина угла раскрыва ее диаграммы направленности составляет около 17°.

Форма диаграммы направленности антенны, показанной на рис. 9, примерно одинакова для обеих плоскостей поляризации. При установке антенны на местности ее ориентируют на телецентр. Конструкция антенны осесимметрична по отношению к направлению на телецентр, что может стать источником поляризационной ошибки при ее установке на мачту. Здесь надо учитывать, какую поляризацию имеют сигналы, приходящие от телецентра. При их горизонтальной поляризации точки питания а-б антенны должны быть расположены в горизонтальной плоскости, а при вертикальной поляризации - в вертикальной плоскости.

Литература
Харченко К., Канаев К. Объемная ромбическая антенна. Радио, 1979, № 11, с. 35-36.
[email protected]

Дециметровая терапия (ДМВ-терапия) – это метод физиотерапии, который сформирован на применении электромагнитных волн сверхвысокой частоты и мощности. Ток проходит в глубокие слои тканей, воздействуя на физиологические механизмы, которые происходят в организме человека. Существует второй вид терапии с применением сверхвысокочастотной энергии – сантиметроволновая (СВЧ) терапия с длиной волны от 1 до 10 см. Благодаря своим свойствам, методы приобрели широкое применение в комплексном лечении многих заболеваний.

В ДМВ-терапии применяется электромагнитное поле частотой 461,5 МГц и 915 МГц с интенсивностью до 60 Вт. Энергия дециметроволновых волн поглощается тканью, содержащей большое количество жидкости, но 35-63% ее отражается и рассеивается во внешней среде. Длина волны составляет от 10 см до 1 метра, а глубина действия 5-13 см. Использование специальных аппаратов-излучателей позволяет достичь локального воздействия в области необходимого участка тела.

Характеристики дециметровых волн и их свойства

Механизм действия волн заключается в резорбции энергии органами и превращением ее в тепло, что приводит к активации метаболизма и кровообращения, уменьшению проницаемости сосудистой стенки, усилению выработки гормонов и витаминов. Данный физиотерапевтический метод оказывает общее и местное действие. При локальном воздействии активируются обменные процессы, благодаря чему температура возрастает на 3-5°С местно и во всем теле. Кровообращение в подкожно-жировом слое развито недостаточно, из-за чего возможно его перегревание. Стоит строго соблюдать время проведения процедуры, для получения лечебного эффекта оно должно составлять от 3 до 30 минут.

Направленное излучение расширяет капилляры, улучшая локальное и общее кровообращение. Понижение сосудистой проницаемости ведет к уменьшению отека в очаге воспаления, а улучшение оттока лимфатической жидкости уменьшает лимфостаз.

ДМВ-терапия активирует обменные процессы, благоприятно влияет на питание клеток и возобновляет утраченную функцию.

Общий эффект от данной физиопроцедуры заключается в стимуляции эндокринной системы. Увеличивается продукция гормонов гипоталамо-гипофизарной системы и щитовидной железы, активируется клеточный и гуморальный иммунитет. Благоприятно волны действуют на головной мозг, улучшают кровообращение и нервную проводимость. Уменьшается спазм сосудов и снижается артериальное давление, усиливается микроциркуляция. Увеличиваются сердечные толчки, позволяя в полной мере обеспечить все органы и ткани кислородом.

Дециметровая терапия обладает бронхолитическим эффектом, снимает спазм, уменьшает приступы кашля и улучшает выделение мокроты при бронхообструкции. Воздействуя на органы желудочно-кишечного тракта, усиливает продукцию ферментов, улучшающих пищеварение, снимает спазм и снижает перистальтику кишечника, купируя боль. ДМВ-терапия увеличивает функциональную способность почек, снимает воспаление даже при наличии урогенитальной инфекции.

Показания и ограничения к использованию ДМВ-терапии

Применение дециметровой терапии целесообразно при таких заболеваниях:

• Патологические процессы костно-суставного аппарата: остеохондроз, деформирующий остеоартроз суставов, артрит, сколиоз, эпикондилит, травмы костей.
• Воспалительные заболевания нижних дыхательных путей: бронхиальная астма, пневмония, обструктивный бронхит, дыхательная недостаточность.
• Патологические процессы центральной и периферической нервной системы: корешковый синдром при остеохондрозе позвоночника, вегетососудистая дистония, радикулопатия, болезнь Паркинсона, неврит, дизартрия.
• Заболевания сердца и сосудов: артериальная гипертензия 1 ст., инфаркт миокарда в анамнезе (не ранее, чем через 1 месяц), атеросклероз, облитерирующий эндартериит.
• Заболевания органов пищеварения: хронический гастрит и язва желудка, печеночная недостаточность 1 степени, дискинезия желчных путей, калькулезный холецистит, ферментопатия, синдром раздраженного кишечника.
• Воспалительные процессы мочевыделительной системы: почечная колика, цистит, почечная недостаточность 1 степени, мочекаменная болезнь, гломерулонефрит.
• Заболевания соединительной ткани: ревматоидный артрит, болезнь Рейно, ревматизм 2 ст. активности.
• Болезни половой сферы: климактерический синдром, простатит, воспаление предстательной железы, аднексит.
• Воспалительные заболевания ЛОР-органов: острый и хронический ринит, синусит, гайморит, отит, тонзиллит, аденоидит.
• Патологические процессы кожных покровов: фурункул, карбункул, инфильтрат после операции.
• Воспалительные заболевания челюстно-лицевой области: пародонтит, остеомиелит, периостит.

Противопоказания к применению дециметровой терапии:

• Гиперфункция щитовидной железы (гипертиреоз) с повышением уровня гормонов.
• Эпилепсия.
• Сужение сфинктера (привратника) желудка вследствие дефектов (язв) слизистой.
• Наличие любой металлоконструкции в теле пациента, кардиостимулятора.
• Аутоиммунные заболевания.
• Болезни крови с нарушением ее свертываемости.
• Онкологические заболевания или предрасположенность к ним.
• Гнойные и воспалительные заболевания в острой стадии.
• Сердечно-сосудистые заболевания в стадии декомпенсации: стенокардия покоя, ишемическая болезнь сердца 2-3 степени, артериальное давление более 150/90 мм рт. ст.
• Дерматит, экзема, повреждения кожи.
• Активная стадия туберкулеза.
• Истощение (кахексия) тяжелой степени.
• Индивидуальная непереносимость.
• Беременность.
• Детский возраст до 2 лет.

Методика проведения дециметровой терапии

При выполнении ДМВ-терапии используют специальные аппараты: «ДМВ-02 «Солнышко», ДМВ-01-1 «Солнышко», «ДМВ-15», «ДМВ-20», «Волна-2», «Ромашка». В зарубежных клиниках используют Radiotherm, ThermaSpec 600. Действие отечественных и импортных аппаратов одинаковое, различие составляют технические характеристики: максимальная и минимальная исходящая сила, количество и размер излучателей. На основании этих данных физиотерапевт выбирает необходимый прибор, подходящий для лечения заболевания, определяет интенсивность воздействия, длительность сеанса и курс лечения.

Перед проведением физиолечения определяется место воздействия и форма излучателя. Выбирается метод осуществления физиопроцедуры: контактный или дистанционный (расстояние между излучателем и кожей составляет 3-4 см). Контактный способ возможен с помощью портативного аппарата «Ромашка», а дистанционный с применением стационарного прибора «Волна-2». Мощность излучения определяется по ощущениям пациента, и составляет от 30 до 60 и более Вт в стационарных приборах, и 4-10 Вт в передвижных аппаратах. Длительность процедуры определяется количеством полей и не превышает 60 минут.

Сеансы проводятся каждый день или раз в два дня, лечение включает 8-15 сеансов.

При использовании контактного метода на необходимый участок направляется излучатель, его диаметр зависит от объема патологического очага. На приборе выставляют необходимую мощность, основываясь на ощущениях больного, до чувства слабого или умеренного тепла (5-8 Вт). В течение последующих процедур можно пробовать постепенно увеличивать интенсивность.

При дистанционном способе излучатель необходимой формы и размера направляется на область проекции пораженного органа. Промежуток между аппаратом и кожей составляет 3-4 см. Интенсивность увеличивают до чувства легкого тепла (30-60 Вт). Применение дециметровой терапии возможно дома, при использовании переносного прибора: ДМВ «Солнышко», «Ромашка». Эффект наступает после 3-4 сеансов, но для полного выздоровления необходимо пройти весь курс.

Если вы хотите принимать цифровой сигнал за пределами города, вам будет полезно знать информацию о структуре цифровой сети РТРС. Прежде всего надо понимать, что количество цифровых передатчиков, транслирующих телевидение в формате DVB-T2, значительно больше, чем классических аналоговых. Ранее жители районов, удаленных от больших городов, направляли свои антенны в сторону крупных населенных пунктов, в которых находились передающие телебашни. Теперь же телевизионный ретранслятор может находиться гораздо ближе к телезрителю, чем ранее.

Метровый и дециметровый диапазоны

На первом рисунке изображена ситуация, когда принимается аналоговый сигнал с телецентра. Прямой видимости нет, его закрывает холм, поэтому антенна поднята как можно выше и принимает в основном волны метрового диапазона. Возможно вы помните из курса школьной физике, что чем длиннее волна, тем лучше её способность огибать препятствия. Именно поэтому в условиях, изображенных на первом рисунке, некоторые аналоговые каналы будет ловиться хорошо, а другие совсем плохо. Более-менее нормально в такой ситуации можно принимать метровый диапазон (изображен оранжевым цветом), дециметровые волны (ДМВ) проходят значительно хуже. Такая же ситуация происходит при отсутствии явных препятствий, но при большом удалении приемной антенны от источника телесигнала.

Прием цифрового телевидения

В аналоговом телевидении часть каналов находится в метровом диапазоне, а часть в дециметровом. Поэтому жители глубинка раньше смотрели гораздо меньше каналов, чем жители городов. Цифровое эфирное телевидение, за редким исключением, всегда транслируется на дециметровых волнах. Поэтому, для обеспечения максимального покрытия сети РТРС установила много новых передатчиков, но транслируют они только цифровой сигнал . На рисунке снизу красным изображена новая цифровая вышка DVB-T2, поэтому жителю коричневого домика следует развернуть антенну на эту вышку, если он хочет смотреть цифровые каналы. А если вышка находится совсем недалеко, то и поднимать антенну высоко уже нет смысла. В некоторых случаях даже проще купить новую недорогую комнатную антенну, чем возиться со старой, тем более что со временем утрачивают свои свойства как кабель, так и сама антенна.