Рамочная антенна

В настоящее время наилучшим! типом антенны для уверенного дальнего приема телевидения считается рамочная антенна, которая сочетает большой коэффициент усиления при сравнительно узкой полосе пропускания с простотой конструкции и отсутствием необходимости настройки. Применение узкополосных антенн по сравнению с широкополосными обладает дополнительным преимуществом, которое состоит в частотной избирательности узкополосных антенн. Благодаря этому на вход телевизионного приемника не могут проникнуть помехи от других телевизионных передатчиков, работающих на соседних по частоте каналах, если по каким-либо причинам возникли благоприятные условия распространения их сигналов в данном направлении. Особенно важна частотная избирательность антенны в условиях дальнего приема передач дело в том, что нередки случаи, когда необходимо обеспечить прием слабого сигнала удаленного передатчика, но поблизости работает мощный передатчик другой программы на соседнем канале. В таких условиях частотной избирательности телевизионного приемника может не хватить. Кроме того, как известно, интенсивная помеха, поступая на первый же нелинейный элемент схемы приемника (электронную лампу или транзистор), приводит к перекрестной модуляции сигнала этой помехой. В дальнейшем избавиться от этой помехи в приемнике уже невозможно. Ослабление такой помехи за счет избирательности антенны имеет очень важное значение.

Наибольшее распространение получили двухэлементные рамочные антенны (другое их название - Двойной квадрат) и трехэлементные рамочные антенны (Тройной квадрат) Впервые предложил использовать эти антенны для дальнего приема телевидения советский энтузиаст дальнего приема С. К. Сотников. Первая его статья с описанием двухэлементных рамочных антенн была помещена в журнале Радио, 1959, №4, с. 31-32. Многочисленные эксперименты радиолюбителей подтвердили их эффективность.

По данным С. К. Сотникова, коэффициент усиления двухэлементной рамочной антенны, составляет 8...9 дБ, а входное сопротивление находится в пределах 70... 80 Ом. В. П. Шейко в книге Антенны любительских радиостанций (ДОСААФ, 1962) приводит другие размеры двухэлементных рамочных антенн, которые можно вычислить по формулам:

В=0,26 h
Р=0,31 h
А=0,18 h

где h - длина волны несущей частоты канала изображения. Для этих размеров указывается коэффициент усиления 9...11 дБ и входное сопротивление 100...110 Ом.

Исходя из приведенных значений, коэффициента усиления, можно сделать вывод о том, что по усилению двухэлементная рамочная антенна эквивалентна пятиэлементной антенне Волновой канал, но имеет меньшие габариты и лишена ее недостатков. Это объясняется тем, что активной приемной частью каждой рамки являются ее верхняя и нижняя горизонтальные части. Получается, что двухэлементная рамочная антенна содержит четыре элемента и эквивалентна двухэтажной синфазной решетке, собранной из двухэлементных антенн. Влияние дополнительных двух элементов второго этажа оказывается сильнее, чем добавление двух директоров к двухэлементной антенне Волновой канал, за счет сужения диаграммы направленности в вертикальной плоскости, а это очень важно в условиях дальнего приема, когда сигнал приходит с линии горизонта под малым углом места. Наличие всего двух взаимодействующих элементов в каждом этаже обеспечивает стабильность параметров антенны и их независимость от естественных разбросов.

Благодаря этому отпадает необходимость индивидуальной настройки каждой антенны и обеспечивается хорошее согласование ее с фидером.

В трехэлементной рамочной антенне добавлена рамка директора, обеспечивающая дальнейшее увеличение коэффициента усиления, который, по данным В. П. Шейко, достигает 14:15 дБ, что значительно превышает коэффициенты усиления многоэлементных антенн типа Волновой канал.

Для сравнения напомним, что коэффициент усиления семиэлементной антенны Волновой канал равен 10 дБ, одиннадцати элементной - 12 дБ, шестнадцати элементной -13,5дБ. Эти значения соответствуют точно настроенным антеннам. При изготовлении же антенн Волновой канал в любительских условиях без их тщательной настройки указанные коэффициенты усиления в лучшем случае следует уменьшить на 3 дБ. Если учесть, что трехэлементная рамочная антенна не нуждается в настройке, ее преимущества очевидны.

В. П. Шейко рекомендует следующие формулы для расчета размеров трехэлементной рамочной антенны:

Д=0,22 h
В=0,26 h
Р=0,32 h
А=0,11 h
Б=0,16 h

Входное сопротивление антенна при указанных размерах составляет 70 Ом.

Большой коэффициент усиления рамочных антенн указывает на достаточно малую ширину лепестка диаграммы направленности. Поэтому такие антенны необходимо ориентировать по направлению на передатчик более тщательно. Для этого можно рекомендовать такой способ. Регулятором контрастности телевизора устанавливается минимальная контрастность, при которой еще сохраняется синхронизация. Затем подстраиваются соответствующими регуляторами значения частот строчной и кадровой разверток и вновь уменьшается контрастность до срыва синхронизации. После этого ориентируется антенна до восстановления синхронизации. Можно вновь уменьшить контрастность до срыва синхронизации и под-ориентировать антенну. На равнинной местности, как правило, достаточно ориентировать антенну только по азимуту, когда ее ось остается горизонтальной. В условиях горной местности часто приходится также ориентировать антенну и по углу места, наклоняя ее ось, когда сигнал приходит не с линии горизонта, а с вершины какой-либо горы, являющейся его пере излучателем.

Двухэлементная рамочная антенна может использоваться в зоне прямой видимости, а трехэлементная рамочная антенна - в зоне полутени, прилегающей к зоне прямой видимости, в тех случаях, когда двухэлементная антенна позволяет получить изображение, но его контрастность является недостаточной, либо на экране цветного телевизора получается лишь черно-белое изображение, а получить цветное изображение не удается из-за недостаточного уровня сигнала. В этих случаях трехэлементная антенна позволит достичь увеличения уровня сигнала на входе телевизора.