Антенна харченко не работает

Правильный расчет и сборка антенны Харченко для эфирного цифрового ТВ

Обязательным условием приема эфирного цифрового телевидения является антенна ДМВ-диапазона. Ее можно приобрести в магазине электронной техники или собрать своими руками. Существует более 10 эффективных схем самодельных конструкций, все они способны улавливать до 30 эфирных каналов. В этой статье мы расскажем о том, как изготовить одну из самых мощных самоделок — антенну Харченко для цифрового ТВ.

Что такое антенна Харченко и чем она хороша

В 1961 году в третьем выпуске журнала «Радио» была опубликована статья инженера К. Харченко «Зигзагообразная антенна», которая помогла улучшить качество картинки людям, проживающим за зоной уверенного приема. В сфере радиолюбителей она получила названия «ромбовидная», «восьмерка», «биквадрат» или просто «антенна Харченко».

У биквадратной конструкции есть ряд особенностей, которые позволяют ей оставаться популярной на протяжении более полувека:

• обеспечивает высокий коэффициент усиления ;
• подходит для приема телевидения и мобильного интернета — нужно только правильно подобрать размеры сторон;
• широкополосная — способна улавливать одновременно цифровые и аналоговые каналы;
• простая и недорогая в исполнении — позволяет любому собрать и использовать ее для приема слабого сигнала.

Делаем биквадратную антенну в домашних условиях

Самодельная антенна собирается за 30-40 минут. К тому же элементы конструкции изготавливаются из самых обычных материалов, которые с большой долей вероятности уже есть у вас дома или в гараже.

Необходимые материалы и инструменты

• медный провод сечением 1,5–5 миллиметров, длиной около метра;
• обычный антенный провод (коаксиальный), 3–5 метров;
• паяльник, соответственно, припой и канифоль;
• штекер для телевизора;
• напильник или наждачная бумага для зачистки провода;
• рулетка или линейка;
• маркер либо фломастер.

Дополнительные материалы, которые могут понадобиться:

• основа для антенны (например, деревянная рейка);
• клей;
• изоляционная лента.

Ручной расчет

Размеры антенны Харченко напрямую зависят от диапазона принимаемых частот.

Расчет под эфирное телевидение заключается в определении длины волны и переносе значений на собираемое устройство. Цифровые телеканалы транслируются в стандарте DVB-T2 на радиочастотах, которые варьируются от 400 до 800 МГц и отличаются в зависимости от региона.

Точный диапазон для вещающих мультиплексов вы узнаете из инструкции по определению частот цифрового ТВ.

В Москве вещание 1 мультиплекса идет частоте 546 МГц (ТВК 30), 2-ого — на 498 МГц (ТВК 24 ). Я хочу принимать оба пакета, поэтому беру среднее значение:

(546 + 498)/2 = 522 МГц .

1. Вычисляем длину волны по формуле:
   λ = с/F , где:
   λ — длина волны;
   с — скорость света (3×10 8 м/с);
   F — частота.
2. Подставляем значения:
   λ = 300/522 ≈ 0,5747 м = 57,47 см.

Можно использовать полученную величину, но для практического применения она может оказаться слишком большой. Мы имеем право взять ровно половину или четверть длины волны:

λ/2 = 0,5747/2 ≈ 0,287 м = 28,7 см.

λ/4 = 0,4918/4 ≈ 0,143 м = 14,3 см.

Зная длину волны, производится расчет размеров рамки. На примере значения 575 мм получаем следующее:

• длина внешней стороны ромба: 575/4 = 143,75 мм;
• общая длина проволоки – 1150 мм.

Калькулятор антенны Харченко

Можно поступить проще: рассчитать все параметры с помощью онлайн-калькулятора. Алгоритм его работы аналогичен представленному выше, действие всех формул автоматизировано. На выходе получится готовый чертеж с размерами «двойного квадрата».

Сборка

1. Возьмите проволоку. Для антенны подойдет только медь (алюминий или другой металл надежно спаять не получится, а от качества соединения контактов будет зависеть чистота принимаемого сигнала).
2. С помощью линейки и маркера отметьте 8 одинаковых отрезков, длину которых (L1) вы рассчитали на калькуляторе.
3. На чистом листе бумаги нарисуйте шаблон будущей рамки телеантенны, соблюдая вычисленные размеры.
4. Согните проволоку по отметкам, ориентируясь на шаблон. Должна получится ровная восьмерка с углами 90°.
5. Используя напильник или наждачную бумагу, зачистите края проволоки и место сгиба граней, а затем зафиксируйте свободные концы тонкой медной проволокой.
6. Спаяйте концы между собой.
7. Возьмите антенный провод, оголите его примерно на 2 см для и припаяйте к рамке антенны: центральная жила на один сгиб, экран — на второй. На другой конец кабеля установите RF-штекер.
8. Заизолируйте все места пайки. Можно использовать силиконовый герметик или простую изоленту.

Настройка

После сборки включите телевизор и выполните поиск цифровых каналов. Если у вас приставка — запустите автопоиск на ней. Дальше анализируйте:

• Прием сигнала хорошего качества.
  Можно закрепить полученную рамку на любую поверхность при помощи клея или жидких гвоздей. Кабель тоже нужно зафиксировать, чтобы не нарушать слабое место пайки.
• Качество принимаемого сигнала недостаточно хорошее.
  Попробуйте переместить антенну: меняйте вертикальные и горизонтальные углы наклона. Если это не помогает, то нужно усилить принимаемый сигнал, используя рефлектор.

Изготовление рефлектора

Рефлектор представляет собой экран, расположенный за основной рамкой антенны. Для изготовления подойдет металлическая пластина или стеклотекстолит, используемый для печатных плат. Можно взять решетку, состоящую из металлических прутьев. Или можно сделать экран самостоятельно из плотной фольги, наклеенной на твердую основу нужного размера.

В данном примере экран сделан из стенки корпуса домашнего ПК.

К расположению рефлектора предъявляются следующие требования:

• расстояние между ним и приемником — ровно 1/7 часть длины принимаемой волны (на калькуляторе это значение D). Изготовьте диэлектрические проставки, с помощью которых соберите единую конструкцию;
• площадь активной (токопроводящей) поверхности рефлектора на 20 % больше площади телеантенны;
• приемник должен «лежать» внутри плоскости рефлектора.

В этом примере проставки сделаны из старых маркеров, которые стягиваются пластиковыми жгутами.

Рекомендуем полную пошаговую видеоинструкцию по изготовлению биквадрата с экраном:

Для модемов 3G и 4G

Использование биквадратной антенны не ограничивается только приемом цифрового телевидения. Когда скорость работы мобильного интернета неудовлетворительна, антенна Харченко тоже может помочь.

Сначала, как и в случае с цифровым телевидением, необходимо выяснить частоту передачи 3G- или 4G-сигнала (LTE). У каждого оператора сотовой связи она своя, но находится в диапазоне 1.9–2.1 ГГц. Расчетное значение длины волны составляет от 14 до 16 сантиметров.

Исходя из этого получаем следующие размеры антенны:

• для 1,9 Gz = 3,5 сантиметра;
• для 2,1 Gz = 4 сантиметра.

Собирается конструкция так же, как и для цифрового ТВ.

Не помешает для данной антенны и рефлектор. Расстояние между ним и приемником следует обеспечить равным 2,3 сантиметра. К готовой антенне припаивается кабель сопротивлением 50–65 Ом, а на другой конец — штекер Jack 3,5 мм, который вставляется в антенный вход модема.

Источник

Почему не работает антенна Харченко на 3G модем или цифровое телевидение

Такой вопрос периодически возникает у людей, которые самостоятельно изготовили по рекомендациям из интернета или технических пособий антенное устройство, а созданная конструкция своей работой не оправдало обещанных возможностей.

Им приходится разбираться в создавшейся ситуации, искать оптимальное решение.

Наши советы объясняют домашнему мастеру типичные причины подобных неисправностей и дают практические рекомендации по устранению допущенных ошибок своими руками, когда 3G антенна Харченко или любая другая плохо работает на безлимитный интернет или цифровое телевидение.

Они для наглядности дополняются картинками, схемами и видеороликом.

Как работает 3G антенна на прием

Принцип создания рабочего тока

Для упрощения понимания происходящих процессов сделаем простое сравнение любой антенны, работающей на прием высокочастотного сигнала с конструкцией обычного электрического фонарика, состоящего из:

• источника питания, обладающего электродвижущей силой;
• потребителя тока — осветительной лампочки;
• схемы подвода напряжения (проводников и выключателя) к входным контактам нити накала.

Напряжение батарейки 4,5 вольта, подведенное по проводникам через выключатель к контактам лампочки, создает в нити накала и всей схеме ток порядка 100 миллиампер.

Весь этот процесс описывает закон Ома.

Полезную работу выполняет электрический ток, а энергию для него вырабатывает источник ЭДС. Сопротивление препятствует этому процессу, снижает достижение положительного результата.

Точно по таким же принципам работает любая антенна 3G модема или другой технологии сотовой связи (2G, 4G), систем радиовещания, аналогового или цифрового телевидения.

У антенны Харченко источником ЭДС выступает рамка-вибратор, в которой энергия принимаемой электромагнитной волны наводит напряжение, измеряемое в милливольтах или даже ниже.

Оно преодолевает электрическое сопротивление контактов подключения токопроводящих жил коаксиального кабеля, измеряемое в омах и создает в цепи приемного устройства модема ток, измеряемый в микроамперах.

Особенности работы антенны

При анализе неисправностей антенных устройств необходимо учитывать:

• маленькую величину ЭДС вибратора;
• направление поляризации;
• частоту электромагнитной волны.

Энергия сигнала

Передатчик находится на значительном удалении от приемника. Его мощность подбирается с учетом обеспечения оптимальных условий работы систем связи и не может превышать определенных величин.

Энергия электромагнитной волны способна формировать на вибраторах приемников напряжение в милливольтах или меньше. Его очень сложно замерить тестером или мультиметром домашнего мастера, довольно просто можно потерять, а наша задача — сохранить для обеспечения уверенного приема.

Направление поляризации

Антенна передатчика на вышке оборудования сотового оператора или телевидения может располагаться в вертикальной или горизонтальной плоскости. Таким же путем пойдет от нее излучение электромагнитной волны.

Антенна приемника должна ориентироваться в этом же направлении. Иначе сигнал от передатчика не будет принят.

Для этого совсем необязательно пользоваться лазерным уровнем или даже пузырьковым. Вполне можно выставить ее «на глаз».

Частота электромагнитной волны

Если в электрическом фонарике на лампочку поступает ток постоянной формы, то электромагнитная волна распространяется синусоидой. Для 3G модема ее частота составляет 2000÷2100 МГц, а у 4G более высокая — 2500÷2600.

Современное цифровое телевидение имеет собственные стандарты. Они для каждой местности имеют свои индивидуальные значения, но находятся в свободном доступе. С ними можно ознакомиться на сайте телеоператора через поисковые системы интернет.

От частоты сигнала тока зависят габариты и конструкция антенны.

Классификация неисправностей по функциональным признакам

После вышеупомянутого пояснения можно разделить причины отказов работы антенн на группы:

1. невозможности приема нормального сигнала вибратором;
2. повышенного электрического сопротивления цепи передачи тока на входной тракт модема или телевизора.

Кратко проанализируем их.

Условия приема

Ухудшить работу антенны может ослабленный сигнал передатчика вследствие:

1. увеличения дальности для объектов связи;
2. наличия существенных препятствий на пути до приемника;
3. ухудшения погоды.

Дальность приема

Сотовая связь, как и система телевидения, организована таким образом, что вышки операторов покрывают расстояние для надежного прохождения сигнала ко всем точкам обслуживаемой местности. С этой целью антенны передатчиков располагают достаточно высоко.

Однако охват всей территории страны сотовой связью еще не завершен. Поэтому есть места с ослабленным или вообще отсутствующим сигналом.

Условия прохождения сигнала на местности

Как бы сотовый оператор не располагал антенны своих передатчиков, всегда могут возникнуть условия для блокировки его сигналов. Это может иметь естественные или искусственные причины.

Природные факторы снижения сигнала антенны передатчика

Местность не всегда представляет собой ровную поверхность. На ней имеются возвышенности, например, холмы, горы, высотные здания или деревья и низменности. Они влияют на качество прохождения электромагнитных волн, ослабляя или полностью блокируя мощность сигнала.

В то же время внутри такой зоны существует возможность приема информации за счет отраженного сигнала связи от окружающего экранирующего рельефа местности или зданий, сооружений.

Этот технический прием используют для организации связи. В домашних условиях требуется всего лишь покрутить антенну приемника в разных направлениях и отслеживать качество приема на оконечном устройстве: модеме, ноутбуке или телевизоре.

При отражении электромагнитных волн может происходить их незначительное искажение, что проявляется углом сдвига по фазе. При приеме основного и отраженного сигнала на антенне происходит сложение обеих волн.

Оно влияет на качество связи, особенно сказываясь на работе аналогового телевидения, когда на экране образуется сдвоенное изображение.

На практике этот случай встречается часто. Для борьбы с посторонними помехами используют защитные экраны, которые блокируют проникновение энергии отраженной волны на вход антенны приемника.

В статье о конструкции антенны с компьютерным диском тонкая алюминиевая фольга, на которой записывается информация, как раз играет эту защитную роль.

Она исключает попадание отраженных волн с обратной стороны антенны.

Человеческий фактор

Люди используют сотовую связь через 3G модем в самых различных местах и могут перемещаться внутри зоны ослабленного или заблокированного участка, например, спустившись в метро или подвал. В такой ситуации антенна перестанет работать нормально и связь прервется.

Во всех вышеописанных случаях даже мощная энергия электромагнитной волны передатчика не сможет навести нормальную ЭДС на вибраторах исправной антенны приемника.

Теперь рассмотрим случаи, когда неправильно выполненная сборка ухудшает работу связи.

Качество монтажа антенны и кабеля

Вернемся к пресловутому закону Ома и вспомним роль электрического сопротивления: оно ослабляет действие тока и способно прекратить его протекание. Поэтому в создаваемой конструкции антенны надо принимать меры по его снижению.

Электрическое сопротивление высокочастотной синусоидальной цепи уменьшает ток сигнала двумя своим составляющими:

Все три величины взаимосвязаны и определяются по закону электротехники треугольником сопротивлений.

В нем полная величина выражается гипотенузой, а реактивная и активная части — катетами. Рассмотрим их влияние на прием сигнала.

Активное сопротивление антенны

На его величину основное влияние оказывают:

• тип металла по которому протекает ток;
• протяженность магистрали;
• площадь поперечного сечения.

Применительно к этим характеристикам определим способы снижения сопротивления.

Вибраторы

Основным материалом выбирают медь или алюминий, реже — сталь. Проводимость меди выше, поэтому ее использование предпочтительнее.

В конструкции любой антенны указываются габариты вибраторов и их поперечное сечение. Эти величины рекомендуется выдерживать. Изготовление различных элементов из более тонких компонентов допускается в целях облегчения общего веса. Но при этом электрическое сопротивление несколько возрастет, а ток и качество приема снизится.

Кабель

Его домашний мастер не изготавливает, а покупает в магазине или использует приобретенный ранее.

Основные ошибки, которые чаще всего допускаются, это:

• завышенная длина магистрали, когда кабель лежит бухтой около приемника;
• неоправданное количество дополнительных соединителей в виде штекеров.

При сборке антенны следует сразу выбирать необходимую длину для кабеля и не стараться его удлинять за счет подключения специальными соединителями. Как бы качественно их не изготавливали и монтировали, но от переходного сопротивления полностью избавиться невозможно.

Электрические контакты

Частой ошибкой в конструкции антенны бывает прямое соединение алюминия с медью, которое создает гальваническую связь и повышает переходное сопротивление. Если в бытовой сети подобные точки могут работать несколько лет, где напряжение 220 вольт просто пробивает созданный слой, то милливольты ЭДС с вибратора на это не способны. Сигнал будет резко снижаться.

Реактивная составляющая сопротивления

Если домашний мастер будет строго придерживаться конструкции антенны при ее изготовлении и подберет необходимую длину кабеля, расположив его кратчайшим путем, то особых вопросов с реактивной составляющей не будет.

В качестве примера можно привести узел согласования входного сопротивления коаксиального кабеля и вибраторов. На антенне Харченко для телевидения он делается за счет поворота кабельного конца по рамке, повторяющего его форму.

В то же время на этой же модели для 3G модема такой узел уже сложно выполнить технически из-за того, что размеры вибратора и толщина кабеля не позволяют это сделать. В этом случае согласование просто не выполняется.

Сигнал ослабляется в этом узле, но не настолько, чтобы мешать нормальной работе в зоне уверенного приема.

Как улучшить ослабленный сигнал антенны

На границах дальности вещания телевидения или передачи данных сотовой связи электромагнитная волна от передатчика на приемной стороне может наводить недостаточную по величине ЭДС на вибраторах. Она будет формировать маленькие токи высокочастотного сигнала. Их необходимо увеличить специальной электронной схемой.

Антенные усилители

Так называют специальные приборы, работающие на полупроводниковых элементах. Многие мастера спаивают их из высокочастотных транзисторов.

В качестве примера можно привести схему для повторения на одном транзисторе 2SC3358.

Усилитель располагается сразу после вибратора и получает дополнительное питание от источника постоянного напряжения 12 вольт по кабелю, за счет чего носит название активного.

Он предназначен для работы на частотах от 400 до 850 МГц и обладает общим усилением порядка 10÷15 децибел. Настройка приема телевизора производится выставлением движка потенциометра Р1 посередине, а затем перемещением в обе стороны с контролем качества изображения по экрану.

Проблемные места антенных усилителей

Когда сигнал передатчика ослаблен, то на его уровень в эфире накладывается много помех от других источников излучения (электродвигатели, трансформаторы, генераторы, сварки и др). Они влияют на качество связи, приглушают ее.

Антенный усилитель воспринимает все эти помехи и преобразовывает их совместно с основным сигналом. В результате на экране телевизора идет искажение передаваемого изображения.

Когда радиолюбитель создает мощный усилитель из нескольких каскадов транзисторов, то его уровень может быть завышен, а помехи способны вообще заглушить нужный сигнал. Чтобы этого не произошло на входе устанавливают фильтры, не пропускающие их на рабочую схему.

Подобные конструкции в промышленном исполнении для специальной аппаратуры работают надежнее. Но, благодаря сложности конструкции, они стоят дорого и в домашних условиях не применяются.

В продаже можно найти антенные усилители среднего класса, вполне подходящие для работы в быту.

Выбор другой конструкции

Статья посвящена использованию модели, спроектированной инженером радиолюбителем Харченко для радиоприемников, работающих на средних волнах в первой половине прошлого столетия. С тех пор она периодически повторяется и модернизируются для разных диапазонов благодаря простоте конструкции и широкополосному диапазону.

Однако она имеет невысокий коэффициент усиления и создается для работы в зоне уверенного приема. На дальних расстояниях с ослабленным сигналом лучше выбирать другие конструкции антенн: направленные или логопериодические. Изготовление их требует высокой точности в соблюдении размеров, но избавляет в большинстве случаев от использования усилителя.

При выборе антенны для сложных условий работы следует учитывать характеристики:

• полосу пропускания;
• входное сопротивление;
• диаграмму направленности;
• коэффициенты стоячей волны, усиления, направленности, полезного действия;
• фазовую диаграмму;
• шумовую температуру.

Однако в рамках этой статьи такой материал сложно уместить.

Для закрепления темы рекомендуем посмотреть видеоролик Сергея Груздева “Как настроить антенну для цифрового ТВ”

Напоминаем, что вам сейчас удобно задать вопрос в комментариях или поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

Источник