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.

Виды дециметровых антенн

Дециметровый диапазон может быть единственным рекомендуемым или одним из возможных для антенной решетки.

Дециметровые приемные антенны классифицируют по наличию усилителя:

• Активные – решетки со встроенным усиливающим устройством. Они подходят для приема на расстоянии свыше 30 км. Активным моделям нужно электропитание, его реализуют от электросети или по телевизионному кабелю.
• Пассивные – обычные решетки с набором вибраторов. Например, ЛПА без усилителя принимает радиоволны на расстоянии 30 км. Подключите дополнительный усилитель к пассивной приемной решетке, если мощности радиопередатчика не хватает.

Дециметровые антенны подразделяют на комнатные и внешние. Последние отличаются большими размерами и неэстетичным внешним видом, они крепятся к стенам или мачтам.

Комнатные ДМВ антенны крепят на стены или ставят на горизонтальные плоскости. Рекомендуем ставить их в городских условиях или в селах, если вышка ФГУП «РТРС» находится в прямой видимости от места приема.

Всеволновая комнатная антенна МВ-ДМВ

Телевизионная приемная антенна МВ-ДМВ работает в диапазоне радиочастот от 30 МГц до 3 ГГц, что соответствует длине волны от 10 см до 10 м.

На этих радиочастотах вещают:

• Аналоговые радиостанции;
• Аналоговые телеканалы;
• Цифровые телеканалы.

Все показатели для таких антенн те же, но есть несколько индивидуальных недостатков:

• Чем шире общий диапазон антенны, тем хуже показатели приема для конкретной частоты.
• Широкодиапазонную антенну легче перегрузить, потому что она может ловить больше «радиомусора». При перегрузке приемник будет временно неработоспособен.

Дециметровая комнатная антенна ДМВ

Подходит для приема аналоговых или цифровых телеканалов в своем диапазоне частот. Аналоговый сигнал постепенно исчезает из России в связи с государственной программой по цифровизации. Разрешения для нецифровых телеканалов не выдают, а старые перестают работать раньше срока. Поэтому универсальные антенные решетки постепенно теряют актуальность, остаются только дециметровые.

В аналоге продолжают передавать современные российские радиостанции, но они не работают на частотах приема ДМВ-антенн.

С дециметровой решеткой вы получите качество приема и защищенность от перегрузки выше, чем для универсальных предложений.

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.

Мощная антенна для цифрового телевидения

Эти антенны хороши для больших расстояний и ещё более сложных условий, например если ваш дом в сильной низине находится.

На каких дальних расстояниях можно их применять? Например мне приходилось ставить Эфир 18AF (кстати не самая сильная в этой тройке) на доме находящемся в 45 километрах от телевышки. Дом стоял при этом в низине, а антенну закрепил на коньке крыши дома, там торчал какой то штырь, на него и закрепил антенну. Всё отлично принимает!

Наружные антенны для больших расстояний от телевышки

Эфир 18 – Антенна стальная, окрашенная порошковой краской, имеются варианты с усилителем и без него. Буква А в названии указывает, что антенна активная, с усилителем. Если в названии только F то это антенна без усилителя. Так же маркируются и антенны Меридиан -12 AF/F

Меридиан-12 и Triton – Выполнены из алюминия и ещё более мощные чем Эфир-18. Причина не только в материале, но и в конструкции. Так например антенна “Меридиан” в длину около 1,5 метра. А “Тритон” имеет короткие стрелы, но их аж три штуки. Это в сумме как одна длинная.

Активные антенны из этой тройки имеют усилители питающиеся от 5 Вольт. Что удобно для использования с приставками DVB-T2. Антенна “Тритон” также имеет инжектор для питания через USB, что указано в маркировке. Коэффициент усиления этих антенн достигает 35 дБ. за счёт усилителя. Но благодаря их конструкции, усилителю есть, что усиливать )))

Т.Е. сама антенна вытягивает из эфира сигнал уровнем примерно 10-12 дБ ( это называется – собственный коэффициент усиления антенны) А уже усилитель разгоняет его до уровня 35 дБ.

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.

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.

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.

Особенности дециметровых антенн

Дециметровые антенны бывают разных видов и форм. Чтобы получить повышенную чувствительность антенной решетки, обратите внимание на несколько показателей:

• Коэффициент стоячей волны (КСВ). Чтобы прием был наилучшим, рамзер резонаторов антенны должен быть кратен длине волны (λ), при этом КСВ будет стремиться к 1. Чем ближе к этой цифре, тем прием лучше. КСВ – относительная величина и единицы измерения не имеет.
• Коэффициент усиления (КУ). Его измеряют в децибелах. Цифра показывает во сколько раз приемное устройство усиливает полученный сигнал. Для расчета кратности используют специальную таблицу. КУ в 7 децибел говорит об увеличении мощности в 5 раза, 10 дБ – в 10 раз, 20 дБ – в 100 раз.
• Коэффициент шума (КШ). Также измеряют в децибелах, но применяют в отношении шумов, окружающих полезный сигнал.
• Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) – показывает соотношение амплитуды входного и выходного сигналов во всем диапазоне рабочих частот. Важно, чтобы она была равномерна на дециметровых радиочастотах.

Принцип работы

Чтобы подобрать КСВ под разные частоты нужного диапазона, производители снабжают решетки множеством штырей-резонаторов, каждый из которых имеет индивидуальные размеры и приспособлен под определенную длину волны. Расстояние между резонаторами и рефлектором делают также кратным длине принимаемых радиоволн, например, 0,25λ.

Для увеличения вероятности приема пикового сигнала радиоволны, резонаторы устанавливают в два ряда. Нижний смещают относительно верхнего так, чтобы закрывать собой зазоры между штырями верхнего ряда.

На некоторые модели антенн за резонаторами устанавливают рефлектор – сетчатую или цельную металлическую пластину. Её цель отразить поступающие на неё волны в одну точку для усиления характеристик приема.

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

Варианты антенн для приема цифрового сигнала

Прием ДВМ-волн может осуществляться множеством антенн. Для показа цифрового телевидения DVB-T2 приемник может быть сооружен только из одного кабеля, или с дополнительных элементов.

Каждый телевизионный приемник будет отличаться характеристиками. Их надо учитывать при выборе, особенно если вы живете далеко от города, где поблизости нет телевышек.

Ниже представлена таблица самых распространенных ТВ-антенн. Они учше всего работают, наиболее просты в изготовлении.

Есть более сложные варианты. Но при всей трудности изготовления имеют существенные недостатки. При этом качество приема не настолько велико по сравнению с табличными. Поэтому самостоятельно делать их нет смысла. Например:

• Антенна Ковачева;
• Туркина;
• волновой канал.

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! ☕

Как сделать антенну

Дополнительно к описанию процесса изготовления будут описаны достоинства, недостатки каждой антенны для цифрового ТВ. Быстро сделать антенну для телевизора получится не каждого типа. Это объясняется сложностью конструкции, необходимостью соответствующих расчетов.

Петля из антенного кабеля

Можно сделать всегда, если старая антенна перестала показывать.

Делаем антенну своими руками

Расскажем, как сделать 5 антенны, принимающие аналоговый и цифровой сигнал DVB-T2. Среди рассмотренных вариантов, присутствуют такие:

• Z-типа;
• Логопериодическая;
• Всеволновая;
• Волновой канал;
• Петля.

Телевизионный кабель с сопротивлением 75 Ом промаркирован надписью «РК-75».

Антенна Z-типа

Решетка выглядит как 2 ромба закрепленные друг к другу так, что образуют восьмерку. Кабель подключается в место соединения 2 ромбовидных металлических рамок.

В упрощенной реализации Z-тип (биквадрат) может состоять только из одного металлического ромба. Для усиленного прием он будет включать емкостные вставки в виде горизонтальной восьмерки. В этом случае подключайте кабель в зазоре между вставками.

Оптимальный размер стороны ромба – 34 см, а вставки – 17 см. Для сборки используйте трубки из алюминия, меди или латуни.

Телевизионный кабель прокладывайте вдоль сторон антенной решетки.

Достоинства:

• легко изготовить из небольшого набора материалов;
• надёжность.

Недостатки:

• решетка чувствительна к поляризации;
• понадобится зеркало-рефлектор для отражения волн на приемные резонаторы.

Антенну «восьмерку» используют дальнобойщики для приема амплитудно или частотно-модулируемого сигнала. С помощью неё они общаются с коллегами на трассе и слушают FM-радиостанции.

Петля

Для такого приемного устройства понадобится только телевизионный кабель. Его сердцевина металлическая и может получать сигнал в любом диапазоне радиочастот. Чтобы сделать антенну:

1. Купите ТВ-кабель с медной сердцевиной;
2. Обнажите до центральной жилы один конец телевизионного провода.
3. Снимите внешнюю изоляцию на расстоянии 220 мм от обнаженного конца провода. Экранирующий слой должен остаться.
4. Отступите ещё 220 мм и снимите изоляцию с экранирующим слоем до центральной жилы.
5. Соедините центральные жилы на конце провода и на расстоянии 440 мм от него так, чтобы получилось кольцо.
6. Обнажите противоположный край провода и установите на него разъем для подключения к телевизору.

На изготовление антенны хватит 5-10 минут, но она не будет принимать сигнал в сложных условиях эксплуатации. Если идея понравилась, но передатчик находится далеко, попробуйте сделать несколько петель. Расположите их на расстоянии 10-15 см друг от друга.

Логопериодическая антенна (ЛПА)

Одной из самых эффективных антенных конструкций является логопериодическая. Они лишена недостатков ряда конфигураций, предлагает равномерную амплитудно-частотную характеристику и высокий КУ без использования усиливающих устройств.

ЛПА работает в широком диапазоне радиочастот, но это незначительно ослабляет приемные качества антенны. Потери при передаче сигнала от решетки на кабель минимальны.

При конструировании антенны учитывайте, что:

• длины резонаторов зависят друг от друга логарифмически;
• расстояние между резонаторами зависит от рабочих частот;
• размерность и удаленность вибраторов меняется не линейно, а в геометрической прогрессии.

Для крепления резонаторов используют 2 основных центральных стержня собирающей линии. Они идут параллельно один над другим с небольшим зазором.

Логопериодические антенны бывают 3 видов:

• Дельта, в ней вибраторы составляют единую цепь. Они расположены зигзагообразно вдоль центральной линии из одного куска проволоки.
• Волновой канал – вдоль центральных стерней на разном расстоянии расположены резонаторы одинаковой длины.
• Симметричная. Исполняют в виде одинарной и сдвоенной конструкции с симметричным расположением вибраторов.

Чтобы соорудить ЛПА самостоятельно для дециметровых радиоволн, воспользуйтесь следующими характеристиками:

• КУ – 8 дБ;
• количество вибраторов – 11;
• размер резонаторов и зазор между ними должен соответствовать таблице ниже.

Характеристики резонаторов для ЛПА

Как сделать ЛПА своими руками подробнее смотрите в видеоролике.

Антенна типа «волновой канал»

Волновой канал отличается одинаковым размером вибраторов. Прием сигнала на разных частотах возможен благодаря изменению расстояний между резонаторами.

Волновой канал (ВК) – разновидность антенны, используемой для дальнего приема. Под понятие ВК подходят сразу несколько разновидностей антенных решеток.

Чем больше вибраторов на корпусе ВК, тем больше КУ. Для работы с DVB-T2 подойдет вариант сопротивлением около 300 Ом. Рекомендуем использовать ВК совместно с усиливающими устройствами или симметризаторами.

Если решили собрать волновой канал, не используйте старые советские конструкции. Они непригодны для работы с современными мультиплексами.

Самый простой в сборке вариант состоит из десятка оцинкованных стержней, каждый из которых имеет ширину 1,5 см и до 0,1 см толщиной.

Характеристики для волнового канала

КУ для антенны растет от 8 дБ до 15 дБ с увеличением частоты приема сигнала.

Ещё один пример самодельного ВК с приемом на расстоянии до 30 км смотрите на видео.

Всеволновая антенна

Отличается от обычной антенны тем, что принимает метровые и дециметровые волны. Проще всего сделать её из двух разнодиапазонных подсистем.

В домашних условиях проще всего сделать всеволновую антенну (ВА):

• из пивных банок;
• в виде двух лепестков;
• бабочкой.

Лепестковая антенна

В лепестковой конфигурации, медная проволока натягивается от центра к двум перекладинам. В результате получается 2 треугольных приемных лепестка.

Расстояние между кусками проволоки – до 2-3 см на концах и до 1 см в основании антенны.

Бабочка

Приемную антенну можно выполнить бабочкой. Для этого расположите резонаторы, как на фотографии ниже. Достаточно куска фанеры 55,8 на 6,3 см.

Расположите отверстия для монтажа вибраторов на расстояниях, указанных на рисунке ниже.

Вибраторами выступит медная проволока:

• Отрежьте 8 кусков по 375 мм каждый. Зачистите по 2 см кабеля в центре каждого куска. Изогните изделия по центру зачищенных участков.
• Отрежьте 2 куска по 220 мм. Разметьте каждую треть проволоки. Очистите изоляции в отмеченных местах и изогните каждую зачищенную зону поцентру.

В результате плечо каждого резонатора будет 18 см длиной. Расстояние между плечами – 75 мм.