Простая, но довольно эффективная антенна для DVB-T2 (цифрового ТВ)

Еще одна самоделка, для скучающих дома

Понадобилась пара антенн для цифры, в местах «не самого лучшего приема»… пошел по магазинам (это было еще до самоизоляции — если относительно бюджетно, то полное Г. Более дорогое внешне прилично, но как работает под вопросом.

Решил замутить самоделку. Как-то стремно было «крутить» антенну из отрезка кабеля, (хотя по слухам работает) -хотелось чего-то простого, но более приличного и продвинутого

На самом деле, изготовленная мною не кардинально сложнее, но как-то «солиднее» что ли. Да и результаты ее проверки весьма воодушевили, поэтому решил набросать небольшое описание что и как, вдруг еще кому покажется полезным

… если даже мои уличные котики имеют «нормальную» антенну на своем домике, как же самому быть без антенны?!

Проволока еще не вся закончилась, сейчас что-нибудь соберем!

В описываемых местах, ранее у меня использовались самодельные широкополосные логопериодические антенны, еще со времен «начала перестройки» наверное Они неплохо работали в аналоге и не только на ДМВ, но «цифра им, почему-то, оказалась не по зубам». Не особо вникал в суть причин, снял их и стал размышлять, чем заменить. Вот одна из них, ждет места на «мусорке»

Немного истории

В начале 60-х годов прошлого века, нашим соотечественником, Харченко К. П. была разработана простая плоская зигзагообразная антенна с хорошими характеристиками.

Авторское свидетельство № 138277 на изобретение под названием «Диапазонная направленная антенна» Константину Павловичу Харченко было выдано в 1961 г. (по его заявлению от 16 июня 1960 г.). В том же году были опубликованы материалы в журнале «Радио» для повторения радиолюбителями.

Антенна не критична к материалам и размерам при изготовлении, имеет простое хорошее согласование с кабелем снижения, в ней удачно сочетаются кратные элементы синфазной антенной решётки с одной точкой питания.

Логопериодическая

Если с аналоговым сигналом антенна не всегда справляется без подстройки, то для приёма цифрового телевизионного сигнала является идеальной. Она состоит из длинного стержня, к которому прикреплены половины диполей разной длины. Промежутки между вибраторами и их длина изменяются по геометрической прогрессии. Рассчитать антенну достаточно сложно. Существует несколько методик, представленных в интернете.

Логопериодическая антенна

Особенности логопериодической антенны:

Центральный стержень питает по отдельности правые и левые вибраторы. Они должны находиться в противофазе;
Стержень состоит из двух несущих. Левые-правые вибраторы по очереди меняются несущими. Первый левый – верхняя несущая, первый правый – нижняя. Следующий ряд наоборот;
Число вибраторов определяется конструкцией антенны. Самые протяжённые, находящиеся сзади, в длину равны длине полуволны нижней границы диапазона;
Коаксиальный кабель прокладывается к середине конструкции, проходя внутри одной из направляющих. На выходе из носа центральную жилу необходимо соединить со второй несущей. Такая линия, состоящая из двух проводов, будет выполнять роль симметрирующего трансформатора. Есть другой вариант прокладки;
Для лучшего согласования линия закорачивается сзади наиболее протяжённого вибратора (расстояние 1/8 длины волны нижней границы диапазона);
Диаметр трубок нужно взять 10-15 мм для дециметровой волны.
Тонкие кабели вызовут сильное затухание, потребуется провод не менее 6 мм диаметром. Кабель подвязывается только с внутренней стороны, иначе падает качество антенны.

Схема логопериодической антенны

Теория и расчеты

Описываемая антенна, в теории, имеет диаграмму направленности «восьмерку» по горизонтали и относительно высокий коэффициент усиления, который дополнительно можно увеличить, при использовании отражателя/рефлектора.

Для получения максимального усиления на всех каналах, необходимо изготавливать антенну примерно на середину диапазона между используемыми мультиплексами.

Найти (для расчетов) частоты мультиплексов, используемых в Вашем регионе, несложно,

например запросом вида «dvb-t2 частоты каналов»+ «Краснодар»

у меня нашлось подобное:

Середина, между двумя «моими» мультиплексами, это 700МГц — на эту частоту и будем рассчитывать антенну.
За основу расчета размеров антенны, возьмем рисунок ее автора

Высчитываем длину волны:λ = 300 / f [m]

300/700 = 0.428м, примерно 43см длина каждой стороны ромба
λ/4
=43/4= 10.75

Суммарная длина необходимого нам материала (11см*8=88см)- менее метра. Расстояние между контактами снижения, куда будем припаивать кабель, 10-12мм (стандартное значение у этой антенны для частот ниже 900МГц).

Я буду изготавливать простую антенну, без рефлектора, однако, для дополнительного увеличения усиления этой антенны, его вполне возможно установить сзади нее

например из металлической сетки/решетки для гриля, фольгированного материала или просто металлической пластины. Его размеры должны быть примерно процентов на 20 больше размеров антенны и расположен он должен быть на расстоянии ƛmax/7. Для моего случая: длина волны (39канал) 300/618, получается….49/7= то есть порядка 7см

Для тех, кому лень самому заниматься расчетами

— можете использовать онлайн-калькулятор, результаты лишь слегка будут отличаться от мною полученных. Вот, например такой -здесь сразу вводятся частоты двух мультиплексов и получаем размеры антенны (без рефлектора) Или другой вариант, с рефлектором -хочу правда заметить, что во втором варианте используется несколько иной вариант расчета, отличающийся от авторского. Подразумевается антенна с углами отличными от 90° и удаление рефлектора рассчитывается как λ/8

Для изготовления полотна антенны рекомендуется использовать алюминий или медь (медь хорошо паяется) диаметром от 3мм и выше — чем больше диаметр, тем более широкополосной получается антенна. Можно использовать трубки, толщина стенок непринципиальна, так как используется только поверхность материала (по-сути можно фольгой обмотать любой диэлектрик для получения необходимого материала). Однако, на мой взгляд, проще всего купить метр медной проволоки большого сечения в магазине электротоваров.

Преимущества диапазона ДМВ

Длина дециметровых волн – 10 см – 1 м в зависимости от выбранной частоты.

В отличие от метровых волн дециметровые имеют меньшую площадь распространения – в пределах видимости. Более короткие волны лучше отражаются от препятствий на пути. Поэтому их рациональнее использовать среди многоэтажных домов или промышленных построек – отражаясь от их поверхностей, они будут охватывать больше приемников.

Несмотря на то, что ДМВ уступают МВ в дальности распространения волн, они опережают другие популярные диапазоны частот, такие как 2G/GSM, 3G/UTMS и 4G/LTE. Одного телевизионного передатчика в диапазоне 300-900 МГц хватает, чтобы покрывать крупные города и окружающие их мелкие населенные пункты.

Ещё одно преимущество ДМВ – помехозащищенность. При этом чем уже диапазон рабочих частот, тем меньше вероятность заглушить сигнал или перегрузить приемную антенну. Совместно с цифровой технологией DVB-T2, дециметровые волны доносят до пользователей только хорошую картинку со звуком.

По аналоговому ТВ мы привыкли к помехам на экране телевизоров при плохом сигнале. В связи с особенностями технологии DVB-T2 – при приеме цифрового сигнала, качество либо отличное, либо приема нет вообще.

Сборка антенны

Очистим от изоляции кусок провода длиной метр.

мне «попался» провод диаметром 4.5мм

Из инструмента понадобятся тиски и молоток. Отмеряем примерно по 11см и изгибаем под углом 90°

В конечном результате нужно получить такую «геометрическую» фигуру

Лишнее обрезаем и спаиваем концы. Должно получиться что-то похожее…

Припаиваем кабель, как показано на фото.

Кабель прокладываем по одной из сторон квадрата и закрепляем хомутами. Такое расположение кабеля необходимо для его согласования (есть разные мнения, не все соглашаются с данным утверждением).

При использовании рефлектора, полотно антенны в крайних точках квадратов можно крепить и с помощью металлических стоек, например припаять на остатки такой же медной проволоки — там точки с нулевым потенциалом (выделено зеленым цветом). В остальных местах крепление допускается только через диэлектрик.

Зигзаг

Зигзаг – это схема антенны Харченко, относится к широкополосным устройствам. Размеры конструкции для дециметрового диапазона компактны и с легкостью позволяют её применять внутри помещений. Особенно эффективна в удалённых населённых пунктах при приёме в различных направлениях. Пределы принимаемых частот с сохранением параметров перекрываются с коэффициентом 2,6-2,7.

Антенна Харченко с отражателем

Классический зигзаг сложен в изготовлении, требует точных расчётов. Широко применялся для приема аналоговых телепрограмм. Для цифрового сигнала всё значительно упрощается.

Испытания

Ну и наконец проверка работоспособности и примерная
оценка качества полученной антенны.

С проверкой собственно говоря все просто — включили, работает! А что бы оценить, а «стоила ли овчинка выделки», сравним параметры принимаемого сигнала от изготовленной антенны, с уже используемой мною на даче, с заявленным коэффициентом усиления 11dBi

Антенна установлена на мансарде дачного домика, на расстоянии примерно 16км от вышки теле class=»aligncenter» width=»800″ height=»1067″[/img] Самоделку повесил примерно на такой же высоте, внутри помещения.

Уровень сигнала: слева заводская стационарная антенна/справа самоделка

На первый взгляд разница всего в 1% (95 против 94) — но это не совсем правильное сравнение, так как внешняя антенна у меня подключена через сплиттер, который дополнительно ослабляет сигнал.

Эволюция телевещания

В эфирном телевещании произошёл ряд перемен, которые необходимо учитывать перед тем, как сделать дециметровую антенну своими руками:

Сейчас почти всё ТВ-вещание производится в ДМВ-диапазоне. Одна из причин – экономический фактор. Оборудование передающих станций: антенны, фидера значительно удешевляются. Снижается потребность в их профилактическом обслуживании специалистами высокой квалификации;
ТВ-сигнал покрывает все места, бывшие ранее недоступными. В «глухих углах» покрытие обеспечивается передатчиком без обслуживающего персонала;
Цифровой телевизионный сигнал имеет свои характерные черты. Он мало чувствует помехи, но если рассогласован кабель, или имеются искажения по фазе в каком-либо месте приёмно-передающего тракта, изображение может «рваться» даже при высоком качестве сигнала;
Телевидение имеет огромное количество программ, и не имеет смысла настраивать антенну ДМВ-диапазона на несколько каналов;
Городские условия для передачи волн трансформировались из-за бурного строительства многоэтажных зданий, железобетонные корпуса которых способны неоднократно их отражать до постепенного затухания.

Длина ДВ-волны находится в пределах 0,1-1 м. Отсюда её наименование. Электромагнитные волны могут распространяться только в прямом направлении, не огибая препятствий. Поэтому для дальнего расстояния такая связь проблемна. Её радиус покрытия – 100 км. Антенна дециметрового диапазона должна быть изготовлена с учётом изменившихся требований.

Оценка качества работы антенны

Попробуем сделать более корректное сравнение, подключаясь через вход сплиттера. Ну и кроме того, для наглядности, добавим количество участников
Список антенн, принимающих участие в сравнении:

1. Внешняя антенна Funke BM 4551 наружная дальнего действия,

заявленный коэффициент усиления, из некоторых источников (покупал в Юлмарте), до 16dB

2. Имеется старенькая рамочная ДМВ антенна, от ТВ Электроника 313д, надо сказать при всей простоте, очень неплохая антенна, поэтому и сохранилась

3. Сгонял в магазин- купил для сравнения в обзоре одну из самых дешевых, типа симметричного вибратора (100% самая покупаемая пенсионерами, из-за низкой цены).

Все «замеры» буду проводить в одной точке, максимально близко расположенной ко внешней антенне — ее местоположение опытным путем подбиралось по максимуму сигнала, поэтому можно утверждать что условия приблизительно одинаковые

Итак, уровень сигнала с внешней антенны мы уже видели 95% (на момент текущих измерений показывало 94%), ее берем за эталон. Все сравнения делаем подключая антенны ко входу на сплиттере, к которому обычно подключена внешняя антенна.

Рамочная антенна, от Электроники 82% на 39 мультиплексе и 66% на 60

Бюджетная с «рогами» — 62%/38% (на грани пропадания трансляции)

Двойной квадрат — 92% на обоих мультиплексах, примерно на пару процентов меньше от внешней

Ради любопытства, решил проверить работу рефлектора, который несложно изготовить из любой металлической сетки, пластины или даже фольги… РЕАЛЬНО заметно работает! Уровень поднялся до 96%!, что даже выше от стационарной, с заявленным коэффициентом усиления от 11dB.

Самое любопытное- предмет, который я использовал в качестве рефлектора!

Фольги в доме не нашлось, из совсем доступного с металлической поверхностью необходимых размеров, была… крышка ноутбука (он у меня имеет металлический корпус). Но главное результат! Понятное дело, ноут я «привязывать» к антенне не собираюсь, да и хватит мне ее усиления и без рефлектора

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.

Антенна-чебурашка (чертеж) Антенна-чебурашка

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

Антенна наружного исполнения

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

Вывод:

Могу смело рекомендовать к повторению! Просто, «дешево и вкусно»…
Одно из самых простых, комнатных креплений антенны… обычными присосками — если повезет с направлением на телецентр

Следующая антенна, «рекомендуемая для повторения»… логопериодическая

С Вами были «очумелые ручки» Всем удачи и хорошего настроения! ☕

Спутниковая

Помните? Мы говорим об эфирном цифровом телевидении Т2, так что забудьте о спутниках. Вы не будете через спутниковый тюнер принимать эфирное телевидение в стандарте DVB-T2. Вы не будете подключать тюнер Т2 к спутниковой «тарелке». Сигнал Т2 мы принимаем с ближайшей трансляционной вышки в дециметровом диапазоне. На обычную эфирную антенну для дачи, а не «тарелку».