Конструкції простих телевізійних антен, Параметри ТВ антен - Технічні характеристики телевізійних антен
Як правило, на будинках в садоводствах, що знаходяться на відстані не більше 20 км. від ТЦ і активних ретрансляторів, використовуються однопрограммниє і багатопрограмні ТА. Розглянемо найбільш прості і поширені зовнішні антени для прийому програм в метровому діапазоні хвиль.
Півхвильовий лінійний розрізний вібратор (ПЛРВ) призначений для прийому телепередач на невеликих відстанях від ТЦ і ретрансляторів в якості самостійному антени за відсутності перешкод і відбитих сигналів, застосовується він також як активні вібратори в багатоелементних направлених антенах. ПЛРВ як самостійна антена принципово не відрізняється від кімнатної антени, тільки його промені розгорнені на 180град і укріплені на стаціонарній щоглі.
Технічна характеристика:
Коефіцієнт посилення 1
Вхідний опір 73 Ом
КБВ 0,85
Нерівномірність коефіцієнта посилення, не більш 0,4 дб
Кількість програм, що приймаються на один тіпоразмер антени 1
Ккд 0,96
Перешкодозахисна, не більш 8-10 дб
Діаграма спрямованості у горизонтальній плоскості вісімка
Ширина головної пелюстки діаграми спрямованості 86
Параметри ТВ антен
Антена -- пристрій, який випромінює підведену до нього високочастотну енергію у вигляді електромагнітних хвиль в навколишній простір (передавальна антена) або приймає високочастотну енергію вільних коливань (приймальна антена) і перетворює її на енергію електромагнітних коливань, що поступає по фідеру на вхід приймального пристрою.
Передавальна і приймальна антени володіють властивістю взаємності, тобто одна і та ж антена може випромінювати або приймати електромагнітні хвилі, причому в обох режимах вона має однакові властивості (параметри).
До передавальних антен пред'являють додаткові вимоги, пов'язані з великими потужностями, що підводяться, ВЧ енергії, тому конструктивно приймальні антени простіше передавальних.
Властивості взаємності широко використовуються для визначення характеристик антен, оскільки деякі параметри простіше визначати в режимі передачі, чим в режимі прийому. Кожна антена має цілий ряд певних характеристик, необхідних для оцінки її якості.
До основних параметрів приймальних телевізійних антен відносяться наступні:
РОБОЧИЙ ДІАПАЗОН ЧАСТОТ (смуга пропускання) - це інтервал частот, в якому витримані всі основні параметри приймальної телевізійної антени: узгодження, коефіцієнт посилення, коефіцієнт захисної дії і ін. За смугу пропускання береться спектр частот (визначається телевізійними каналами, що приймаються), на межах якого потужність прийнятого сигналу зменшується не більше ніж в два рази.
ДІАГРАМА СПРЯМОВАНОСТІ приймальної антени характеризує залежність ЕДС, наведеною в антені електромагнітним полем, від орієнтації її в просторі. Будується вона в полярній (сферичною) -- рисунок 2. 1, або в прямокутній системах (рисунок 2.2) координат в двох характерних площинах (горизонтальною і вертикальною).
При повороті антени в ту або іншу сторону від нульового напряму на діаграмі відкладаються величини, відповідні відношенню Е/е max. Якщо звести в квадрат відносні значення ЕДС, відповідні різним напрямам приходу сигналу, то можна побудувати діаграму спрямованості по потужності.
Пелюстку, відповідну максимальному сигналу або нульовому напряму, називають Основною Або Головною, Останні -- Бічними Або Задніми (залежно від розташування по відношенню до головної пелюстки).
Рисунок 2.1. Діаграма спрямованості антени в полярній системі координат
Рисунок 2.2. Діаграма спрямованості антени в прямокутній системі координат
Для зручності порівняння діаграм спрямованості різних антен їх зазвичай нормують, для чого максимальну величину ЕДС приймають за одиницю.
Основним параметром діаграми спрямованості є кут розчину (ширина) головної пелюстки, в межах якої ЕДС, наведена в антені електромагнітним полем, спадає до рівня 0, 707, або потужність, що спадає до рівня 0, 5 від максимальної. По ширині головної пелюстки судять про направлені властивості антени. Чим ця ширина менша, тим більше спрямованість антени.
Форма діаграми спрямованості залежить від типу і конструкції антени. Діаграма спрямованості півхвильового вібратора в горизонтальній площині, нагадує вісімку, а у вертикальній -- круг. Антена "хвилевий канал" в своїй діаграмі спрямованості має яскраво виражену головну пелюстку, а із збільшенням числа директорів в антені головний і бічні пелюстки звужуються, при цьому поліпшуються направлені властивості антени.
КОЕФІЦІЄНТ НАПРАВЛЕНОЇ ДІЇ (КНД) характеризує направлені властивості антен і є числом, що показує, в скільки разів потужність сигналу, прийнята антеною, більше потужності, яку прийме еталонна антена (півхвильовий вібратор). КНД (D) залежить від ширини діаграми спрямованості антени в горизонтальній і вертикальній площині. Наближена формула має вигляд:
D= 41200* k^2/H* V (1)
Де k -- коефіцієнт, рівний 1град.;
Н -- ширина діаграми спрямованості в горизонтальній площині, град.;
V-- ширина діаграми спрямованості у вертикальній площині, град.
На практиці часто потрібно оцінити КНД по відношенню не до ненапрямленої, а до дипольної антени. В цьому випадку значення КНД, обчислене за вказаною формулою, повинне бути зменшене в 1, 64 рази. Для розрахунку КНД в децибелах беруть 10 десяткових логарифмів значення КНД [D(дБ) = 10 Ig D] і для розрахунку по відношенню до диполя зменшують набутого значення на 2,15 дБ.
КНД пов'язаний з коефіцієнтом посилення по потужності Gp співвідношенням:
Gp = D *n (2)
Де: n -- коефіцієнт корисної дії антени.
На метрових і дециметрових хвилях ККД для приймальних антен близький до одиниці -- близько 0,95 .
КОЕФІЦІЄНТ ПОСИЛЕННЯ АНТЕНИ показує, наскільки рівень сигналу, що наводиться в ній, перевищує рівень сигналу на еталонній антені. Як еталонна антена приймають півхвильовий вібратор або ізотропну антену (повністю ненапрямлена антена, що має просторову діаграму спрямованості у вигляді сфери). Реально таких антен немає, але вона є зручним еталоном, за допомогою якого можна порівнювати параметри існуючих антен. Коефіцієнт посилення півхвильового вібратора щодо ізотропної антени рівний 2. 15 дБ (1. 28 разу по напрузі або 1. 64 рази по потужності). Отже, якщо виникне необхідність перерахувати коефіцієнт посилення антени по напрузі або по потужності щодо ізотропної антени, то необхідно розділити відому величину на 1. 28 або 1. 64, внаслідок чого отримаємо коефіцієнт посилення щодо півхвильового вібратора. Якщо G антени вказаний в децибелах щодо ізотропної антени те для перерахунку його щодо півхвильового необхідно відняти 2. 15 дБ.
Наприклад, якщо щодо ізотропної антени G = 6, 5 дБ, то щодо півхвильового вібратора G = 6, 5 - 2, 15 = 4, 35 дБ.
При порівнянні антен слід звертати увагу на те, в чому виражений коефіцієнт посилення -- по напрузі або по потужності:
Gp=Ра/Рэ=10lgРа/Рэ (дБ) (3) Gu = Uа/ Uэ = 20 Ig Uа / Uэ (дБ) (4)
Де Ра -- потужність, прийнята антеною;
Ра -- потужність, прийнята еталонною антеною;
Ua -- напруга на антені;
Uэ -- напруга на еталонній антені.
Середнє значення коефіцієнта посилення антени в робочій смузі частот -- це середнє арифметичне значення коефіцієнтів посилення в децибелах, зміряних на середніх частотах кожного з каналів, що входять в робочу смугу частот, а також на крайніх частотах цієї смуги.
Нерівномірність коефіцієнта посилення -- відношення максимального коефіцієнта посилення до мінімального в смузі частот каналів, що приймаються.
КОЕФІЦІЄНТ ЗАХИСНОЇ ДІЇ (КЗД) визначає ПЕРЕШКОДОЗАХИСНА АНТЕНИ - це відношення напруги, що отримується від антени на узгодженому навантаженні при прийомі із заднього або бічного напряму, до напруги на тому ж навантаженні при прийомі з головного напряму.
Перешкодозахисну в децибелах визначають по формулі:
КЗД = 20 Ig Е задн / Е гл. (дБ) (5)
У зарубіжних джерелах перешкодозахисну виражають передньо-заднім відношенням (ПЗО), Яке характеризує міру спрямованості антени для кутів 0 град. і 180 град. . ПЗО є відношенням напруги, що виникає на вході антени при опромінюванні її з цих напрямів:
ПЗО = U0/U180 (6)
Для однієї і тієї ж антени величини КЗД і ПЗО по модулю рівні (величина КЗД -- негативна). Зустрічається визначення перешкодозахисної, як рівень бічних пелюсток (УБЛ) діаграми спрямованості -- це відношення ЕДС при прийомі з боку максимуму найбільшої бічної пелюстки до ЕДС при прийомі з боку максимуму основної пелюстки. Рівень бічних пелюсток, представляють у відносних одиницях або відсотках.
УБЛ = (Емакс. бок / Емакс. гл.) * 100% (7)
При конструюванні антен Рівень бічних і задніх пелюсток прагнуть звести до мінімуму, щоб поліпшити перешкодозахисну антен.
ВХІДНИЙ ОПІР АНТЕНИ характеризує її импедансные властивості в точці живлення (у місці під'єднування фідера) і дорівнює відношенню напруги до струму на вході фідера. У загальному випадку вхідний опір антени Zвх містить резистивну Rвх і реактивну Хвх (ємкісну або індуктивну) складові:
Zвx = Rвx + Хвх (8)
Чим менше реактивна складова Хвх і чим ближче Rвx до хвилевого опору фідера лінії, тим краще антена узгоджена. Невиконання умови узгодження приводить до появи багатократних віддзеркалень сигналів в антенному фідері, що виявляються у вигляді повторних, зрушених по горизонталі зображень на екрані телевізора і частковій втраті потужності сигналів, що приймаються, у фідері.
Для зменшення втрати потужності антену необхідно набудувати в резонанс з частотою каналів, що приймаються. У випадку, якщо антена працює в широкому діапазоні ТБ каналів, її слід настроювати на середню частоту діапазону. Практично настройка зводиться до підбору геометричних розмірів і елементів антени, а також розташування клем, до яких підводиться фидерная лінія. Резонанс антени досягається у тому випадку, коли по довжині вібратора укладається ціле число півхвиль. Якщо число півхвиль, що укладаються уздовж вібратора, непарне (l/2, З*l/2 і так далі), то вхідний опір малий (від 73 Ом при довжині вібратора l/2 до 120 Ом при більшому числі півхвиль). Якщо ж число півхвиль парне l, 2*l, 3*l і так далі), то вхідний опір великий (від 400 - 500 Ом до 1- 2 кОм залежно від діаметру провідників).
На частотах нижче резонансною реактивна складова має ємкісний, а на частотах вище резонансною -- індуктивний характер. Вхідний опір антени також залежить від об'єктів, що знаходяться поблизу антени і впливають на розподіл поля в просторі, що необхідно враховувати при установці антени.
Залежність вхідного опору антени від частоти носить назву ЧАСТОТНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ Чим менше міняється вхідний опір антени при зміні частоти, тим, шпильці смуга її пропускання.
КОЕФІЦІЄНТ ХВИЛІ (КБВ), що БІЖИТЬ, показує ступінь узгодження приймальної антени з фідером (кабелем) зниження. Він чисельно дорівнює відношенню мінімальної напруги (вузол) лінії до максимальної напруги (пучність), які мали б місце при вимірюванні уздовж фідера при роботі антени в режимі передачі:
КБВ = Uмин / Uмакс (9a)
Виражається КБВ у відносних одиницях: чим більше значення КБВ, тим ефективніше передача сигналу від антени до телевізора. Повне узгодження буде у тому випадку, коли опір антени Ra і хвилевий опір фідера Rф рівні (Ra = Рф). При хвилі, що чисто біжить, струм і напруга по довжині фідера не мають ні мінімуму, ні максимуму, а КБВ дорівнює одиниці. Такий режим узгодження практично отримати важко, цілком досить рахувати Кбв>0. 5, що відповідає зниженню потужності сигналу, що приймається, до 10% . Чим вище значення КБВ (у антенах різних конструкцій знаходиться в межах 0, 25... 0, 6), тим ефективніше передача сигналу від антени до телевізора, вище якість прийому.
КОЕФІЦІЄНТ СТОЯЧОЇ ХВИЛІ (КСВ) - величина, зворотна КБВ:
КСВ =1/КБВ (96)
КОЕФІЦІЄНТ ВІДДЗЕРКАЛЕННЯ є відносинами амплітуди відбитої хвилі до амплітуди падаючої хвилі:
IPI = IUoтp/Unад. l (10)
ДОВЖИНА антени, що ДІЄ (ЕФЕКТИВНА), характеризує здатність приймальної антени витягувати електромагнітну енергію з навколишнього простору і визначається відношенням ЕДС, наведеною в антені, до напруженості електричного поля в місці розташування приймальної антени:
Lд=U/Е (11)
Де U -- значення ЕДС на затисках антени, мВ;
Е -- напруженість електричного поля в місці прийому, мВ/м. Довжина антени (lд, в метрах), що діє, пов'язана з коефіцієнтом посилення і вхідним опором антени таким чином :
Lд= (l /3.14) ( G*Ra / 73.1) ^0.5 (12)
Де l -- середня довжина хвилі, м;
G -- коефіцієнт посилення антени;
Ra -- опір антени. Ом;
Довжина півхвильового вібратора, що діє, рівна:
Lд= l / 3.14 = 0,32*l (npu G=1, Ra=73,1 Ом) (13)
У загальному випадку напруга на виході антени, узгодженої з приймачем, визначається як
U=lдE/2 (14)
Де: U -- значення ЕДС на виході антени, мкВ;
Е -- напруженість електричного поля в місці прийому, мкВ/м.
Звичайне поняття довжини, що діє, вводять для вібраторів з довжиною плеча lп<= 0.7l.
Похожие статьи
-
Види і характеристики радіо - і телевізійних антен
Види і характеристики радіо - і телевізійних антен Приймальні телевізійні антени перетворять енергію електромагнітних хвиль у ВЧ-енергію, що поступає по...
-
Загальні відомості про телевізійні антени - Технічні характеристики телевізійних антен
Приймальні телевізійні антени перетворять енергію електромагнітних хвиль у ВЧ-енергію, що поступає по фідеру (звичайно це коаксіальний кабель) до...
-
Загальні відомості про ромбічні антени - Будова та технічні характеристики ромбічних антен
Ромбічні антени є гостронаправленними діапазонними антенами, що використовуються для радіозв'язку на коротких хвилях. Найпростіша ромбічна антена...
-
Порівняльна характеристика антен - Розразунок рупорно-параболічної антени
Для проектування антен СВЧ () необхідно розглянути різні їхні модифікації в даному діапазоні. Для таких антен пред'являються наступні основні вимоги: -...
-
Порядок розрахунку ромбічної антени - Будова та технічні характеристики ромбічних антен
1. Опір випромінювання (в омах) ; 2. Коефіцієнт корисної дії (ККД) ; = 600...800 Ом. 3. Коефіцієнт направленої дії (КНД) ; 4. Коефіцієнт підсилення . 5....
-
1) СНом - номінальна ємність, яка вказана на маркуванні, у супровідній документації і відповідає одному з рядів: Е3, Е6, Е12, Е24. Цифра після літери Е...
-
Вступ, Приймальні супутникові антени. Параболічні антени - Супутникові системи зв'язку
Ознайомитися з сучасними супутниковими системами зв'язку, з технічними можливостями виведення супутника на навколоземну орбіту, а також з його...
-
Розрахунок конструкції антени і її геометричних розмірів - Розразунок рупорно-параболічної антени
Коефіцієнт використання поверхні розкрива для РПА v=0.6-0.75 Коефіцієнт спрямованої дії визначається зі співвідношення: Знайдемо звідси S: (беремо...
-
Апертурний метод розрахунку поля випромінювання - Будова та можливості дзеркальних антен
У апертурному полі випромінювання дзеркальної антени знаходиться по відомому полю в її розкриві. У цьому методі, як випромінююча розглядається плоска...
-
Принцип дії простої дзеркальної антени приведений на рисунку 2: Рисунок 2. Принцип дії простої дзеркальної антени 1 - дзеркало, 2 - опромінювач, 3 -...
-
Антенні решітки: характеристики, особливості
Антенні решітки: характеристики, особливості Спрямованість дії найпростішої антени - симетричного вібратора - невисока. Для збільшення спрямованості дії...
-
Розрахунок робочої частоти Робочу смугу частот антени, що працює на прийом і передачу можна визначити по наступній рівності (1). При урахуванні того, що...
-
Загальні відомості про дзеркальні антени - Будова та можливості дзеркальних антен
Дзеркальні антени являють собою сукупність металевого відбивача і первинного випромінювача. Такі антени використовуються в багатьох галузях радіотехніки,...
-
Конденсатори знаходять застосування практично у всіх областях електротехніки. Конденсатори (спільно з котушками індуктивності та / або резисторами)...
-
Вступ - Конструкція, основні параметри і характеристики підстроєчних конденсаторів
Конденсатори змінної ємності є одним з найбільш важливих елементів сучасної радіоелектроніки. Вони широко застосовуються у вимірювальній апаратурі і в...
-
Розроблений пристрій призначений для проведення лабораторної роботи з предмету "Цифрова схемотехніка". Він дозволяє дослідити та наочно показати роботу...
-
Визначення необхідного коефіцієнта підсилення антени - Розразунок рупорно-параболічної антени
Раніше було отримано, що: Робочий діапазон частот визначимо, як: , саме ці частоти були обрані як граничні, оскільки ширина смуги спектра стосовно...
-
Для відкритих трас множник послаблення може бути розрахований за наступною формулою: - модуль коефіцієнта відбиття, величина якого залежить від характеру...
-
РОЗРАХУНОК ВХІДНИХ ТА ВИХІДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВУЗЛІВ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ - Цифровий вимірювач ваги
Для визначення характеристик цифрового вимірювача ваги необхідно визначити значення вихідної напруги первинного перетворювача при мінімальному значення...
-
Первичные сигналы электросвязи и их характеристики. - Основы техники связи
Электрический сигнал, получаемый на выходе преобразователя сообщения (см. рисунок 2.1, глава 2), называется первичным сигналом электросвязи. Параметр...
-
Мікросхема К1816ВЕ48 являє собою НВІС однокристальної восьмирозрядної мікро-еом з вбудованою перепрограмованою пам'яттю (ППЗП), зі стиранням інформації...
-
МікроЕОМ серії К1814 являють собою чотирирозрядні ОМЕОМ, призначені для побудови різних систем керування. До складу серії входить універсальна мікро-еом...
-
Випрямлячі перемінної напруги, Основні характеристики випрямлячів - Випрямлячі перемінної напруги
Випрямлячі використовуються в блоках харчування радіоелектронних пристроїв для перетворення перемінної напруги в постійне. Схема будь-якого випрямляча...
-
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса Бордюков Антон Геннадьевич, Аспирант...
-
Характеристики направленості антени Характеристики направленності РПА в першому наближенні можна розраховувати в площинах Е и Н відповідно по формулах...
-
Для выявления основных закономерностей рассмотрим реакцию НЭ на воздействие двух гармонических сигналов. Такое воздействие принято называть...
-
Коефіцієнт направленої дії і коефіцієнт посилення. - Будова та можливості дзеркальних антен
Коефіцієнт направленої дії параболічної антени зручно визначити через ефективну поверхню , Де - геометрична площа розкриву, - коефіцієнт використання...
-
Одним з найважливіших вимог, що пред'являються до підлаштування конденсаторів, є плавність установки ємності і надійність фіксації, тобто збереження...
-
Опис автомобіля ВАЗ 2107 та його габаритні розміри Автомобіль ВАЗ 2107 - легковий, п'ятимісний, чотиридверний, з суцільнометалевим несучим кузовом седан....
-
Тип екскаватора - одноковшовий універсальний неповноповоротний на пневмоколісному ходу Номінальна потужність двигуна, квт (л. с.) - 44+3 (60+5) Швидкість...
-
Вибір типу антени - Розразунок рупорно-параболічної антени
У радіорелейних системах прямої видимості, тропосферних і супутникових системах передачі використовується достатньо обширний парк антен. Вживані в цих...
-
Напрямки їх використання для аналізу часових рядів, обробки сигналів та зображень, кодування інформації тощо. Вейвлет-перетворення звичайно поділяють на...
-
Визначення діаметра розкриву антени Дзеркальна антена - спрямована антена, яка містить первинний випромінювач і відбивач антени у вигляді металевої...
-
При використанні високошвидкісних РРС питома вартість цифрового каналу, зрозуміло, значно нижче, ніж при використанні низькошвидкісних станцій. При цьому...
-
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме...
-
При введенні кількісної міри інформації (Норберт Вінер і Клод Шеннон) було прийнято смисловий зміст повідомлень (семантику) не враховувати, а обмежитися...
-
Описание и характеристика судна - Организация работы транспортного судна
Теплоходы типов МВТ различных вариантов (пр.1587М) - малогабаритные буксиры-толкачи и буксиры, предназначенные для центральных и восточных бассейнов....
-
В 65-нанометровом производстве применяется целый ряд передовых технологий. Например, самые маленькие в мире серийно изготавливаемые КМОП-транзисторы с...
-
Знаючи коефіцієнт перекриття діапазону можемо знайти верхню і нижню робочі довжини хвиль. Звідси лВ = 36 м, лН = 24м. Діаграма направленості ромбічної...
-
При определении параметров детекторов оптического излучения - фотоприемников (ФП) отмечают прежде всего характеристики чувствительности и общие...
Конструкції простих телевізійних антен, Параметри ТВ антен - Технічні характеристики телевізійних антен