Bibliothèque technique gratuite ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Antennes TV extérieures. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes de télévision En raison de la croissance rapide du nombre de chaînes de télévision, il est très difficile d'assurer une réception de haute qualité de tous les programmes télévisés. Tout d’abord, cela dépend des antennes utilisées. Par conséquent, leurs principales conceptions, testées par l’auteur dans diverses conditions, sont discutées ci-dessous. Mais rappelons d’abord les informations de base sur les fréquences, bandes et chaînes de télévision. Les fréquences de télévision couvrent la gamme 48,5...790 MHz. Ils sont divisés en plages métriques (canaux 1 à 12, fréquences 48,5...230 MHz) et décimétriques (canaux 21-60, fréquences 470...790 MHz). Une chaîne de télévision occupe la bande de fréquences 8 MHz. Pour calculer la longueur d'onde de fonctionnement des antennes, il est recommandé de sélectionner la fréquence porteuse de l'image, car le signal d'image est modulé en amplitude, est plus sensible aux interférences et nécessite plus d'amplification que le signal audio modulé en fréquence. La fréquence porteuse d'image pour les 1ère et 2ème chaînes de télévision est respectivement de 49,75 et 59,25 MHz. Pour les canaux 3 à 5, il (en mégahertz) est calculé comme suit : fn.iz=77,25+(N-3)x8, où N est le numéro du canal ; pour le 6-12 : fn.from=175,25+(N-6)x8, et pour le 21-60 : fn.from=471,25+(N-21)x8 La fréquence de bande centrale d'un canal peut être obtenue en ajoutant 2,75 à la valeur de la porteuse d'image. La fréquence de la porteuse audio est 6,5 MHz supérieure à la fréquence de la porteuse image. La longueur d'onde de fonctionnement L (en mètres) dans l'air en fonction de la fréquence de fonctionnement f (en mégahertz) est déterminée par la formule l = 300/f. Dans d'autres diélectriques, la longueur d'onde est plus courte (par exemple, dans le polyéthylène, 1,52 fois). Ce fait doit être pris en compte lors de la fabrication d'éléments résonants de dispositifs d'adaptation à partir d'un câble coaxial en polyéthylène. Parlons maintenant un peu de la conception des antennes. Il est conseillé d'utiliser des tubes, tiges, bandes, cornières et fils en métaux et alliages à bonne conductivité électrique (cuivre, aluminium, laiton) comme matériaux pour leur fabrication. Le haut débit de l'antenne dépend de la surface des éléments actifs : plus la surface est grande (plus le diamètre des tubes ou la largeur des bandes est grand), plus l'antenne sera large bande (mais aussi plus lourde). Il n'est pas recommandé de choisir la taille transversale des éléments (tubes, tiges) de l'antenne inférieure à 1/200 de la longueur d'onde à laquelle elle fonctionne, car cela détériore significativement les paramètres électriques et la tenue mécanique. La largeur des bandes est choisie entre 1,5...2 fois le diamètre recommandé des tubes ou tiges, l'épaisseur est de 2...3 mm. La surface des éléments doit être plane et lisse. Pour la gamme UHF, les meilleurs résultats sont obtenus si l'on utilise des éléments constitués d'un matériau à surface polie, car les courants HF ne sont induits que dans leur couche superficielle. Si vous devez plier les éléments de l'antenne, faites-le avec précaution, en plaçant des morceaux de textolite ou de bois sous les mâchoires de l'étau afin de ne pas endommager la surface. Avant cela, les tubes doivent être bien remplis de sable et bouchés avec des bouchons en bois. Lors de l'installation d'antennes en dehors de la portée des paratonnerres, leur protection fiable contre la foudre est assurée [1]. De plus, les connexions électriques et les endroits où la tresse du câble sort de l'isolation extérieure doivent être soigneusement scellés en les remplissant de vernis ou de résines diélectriques résistants à l'eau et à la chaleur. Pour orienter avec précision l'antenne dans la direction souhaitée, le signal à l'entrée TV doit être atténué plusieurs fois avec un atténuateur. Dans ce cas, le système AGC du téléviseur cesse de fonctionner et le maximum du signal reçu devient plus perceptible. Et enfin, sur les antennes elles-mêmes. Commençons par la bande étroite. Ils sont conçus pour recevoir une ou plusieurs chaînes de télévision, à condition que leurs fréquences ne diffèrent pas de plus de 5 à 10 %. Dans ce cas, l'antenne est conçue pour la fréquence moyenne géométrique, calculée comme la racine carrée du produit des fréquences de chaque canal, ou la fréquence du signal d'un canal plus faible. Les antennes sont également divisées en simples et compliquées [2]. Ce dernier peut contenir, en plus d'un élément actif, un réflecteur, des directeurs, voire des éléments actifs supplémentaires. Les antennes les plus simples reçoivent également à la fois un signal direct et un signal venant de la direction opposée au centre de télévision. Ils ont le gain (et l’efficacité) le plus faible. Par conséquent, leur utilisation est généralement limitée à une courte distance de l'antenne émettrice en l'absence de signaux réfléchis (visuellement, ils apparaissent sur l'écran du téléviseur sous forme d'images multicontours ou floues). Les antennes les plus simples comprennent un « vibrateur linéaire demi-onde divisé » [1, 2], représenté schématiquement sur la Fig. 1. Il a une impédance d'entrée à une fréquence de résonance d'environ 75 ohms. C'est son gain qui est habituellement classiquement pris à 0 dB. Le vibrateur est constitué de tubes, de tiges ou de bandes. Le diamètre d des tubes est choisi égal à 20...30 pour MV, et 6...12 mm pour UHF. La distance entre les extrémités des tubes l doit être égale à la moitié de la longueur d'onde de fonctionnement de l'antenne, multipliée par le facteur de raccourcissement, qui dépend du rapport entre le diamètre des tubes et la longueur d'onde de fonctionnement. Pour les ratios de 0,001 et 0,003, les valeurs des coefficients sont respectivement de 0,96 et 0,95. S'il s'élève à 0,005 ou plus, le coefficient est réduit à 0,94. La distance L est choisie dans la plage de 50...80 pour MV et de 20...30 mm pour UHF. Pour obtenir le niveau de signal maximum, le vibrateur est placé horizontalement dans un plan perpendiculaire à la direction de réception (avec polarisation horizontale des ondes de l'émetteur). Lors de la connexion de l'antenne au chargeur, utilisez un dispositif d'adaptation à boucle quart d'onde selon le circuit illustré à la Fig. 2, qui est constitué d'un tronçon de câble court-circuité d'une longueur lsh égale au quart de la longueur d'onde sur laquelle l'antenne est accordée (en tenant compte du facteur de raccourcissement). La distance D pour la gamme MV est choisie entre 50...80 et pour la gamme UHF - 20...30 mm. Une autre antenne simple est le « vibrateur demi-onde Pistolkors » [1, 2], illustré sur la Fig. 3, a une impédance d'entrée à une fréquence de résonance de 295 Ohms. Tout comme un vibrateur divisé, l'antenne est constituée de tubes, de tiges ou de bandes. Le rayon de courbure n'a pas d'importance, les courbures peuvent être réalisées à angle droit. Le principal avantage du vibrateur Pistolkors par rapport au vibrateur divisé est qu'au point de symétrie, il a un potentiel nul et qu'à ce stade, il peut être fixé au mât sans isolateurs. Le vibrateur est également placé horizontalement dans un plan perpendiculaire à la direction de réception. L'antenne a une bande passante plus large qu'un vibrateur divisé et offre une meilleure immunité au bruit. Les dimensions l, L, d sont choisies de la même manière que pour un vibrateur splitté. Cependant, lors du calcul du coefficient de raccourcissement du vibrateur Pistolkors, au lieu du diamètre des tubes, ils prennent une valeur égale à la double racine carrée du produit du diamètre du tube d et de la taille S dans le vibrateur. Cette dernière est égale à 80...100 pour MV et 40...50 mm pour UHF. Pour connecter l'antenne au chargeur, utilisez celle indiquée sur la Fig. 4 Dispositif d'adaptation « coude en U », réalisé à partir d'un morceau de câble coaxial d'impédance caractéristique de 75 Ohms. La longueur lш est égale à la moitié de la longueur d'onde à laquelle l'antenne fonctionne, divisée par le facteur de raccourcissement pour un câble en polyéthylène (1,52). L'appareil est connecté au vibrateur aux points A et B. Vous pouvez réduire l'influence du signal réfléchi et augmenter légèrement le gain des antennes les plus simples en les rendant plus complexes, par exemple en plaçant un réflecteur derrière le vibrateur actif (en direction du centre du téléviseur) comme le montre la Fig. 5 pour l'antenne « canal d'onde », dont il sera question ci-dessous. La longueur des éléments réflecteurs doit être supérieure à la longueur du vibrateur l de 5 à 15 %, et la distance entre le vibrateur et le réflecteur est choisie entre 0,15 et 0,2 de la longueur d'onde de fonctionnement. Antennes cadre [1], illustrées à la Fig. 6 et 7, présentent de bons paramètres avec une relative simplicité du dispositif. Leur impédance d'entrée à la fréquence de résonance est de 73 Ohms, le gain est de 3,5 dB. Ils sont positionnés de la même manière que le vibrateur Pistolkors pour obtenir le niveau de signal maximum. Pour une antenne en zigzag incomplète (Fig. 6), la distance a est choisie égale au quart de la longueur d'onde de fonctionnement. Dans une antenne annulaire (Fig. 7), la circonférence l est égale à la longueur d'onde à laquelle elle fonctionne. Pour les deux antennes, la distance L est de 10...15 pour HF et de 7 mm pour UHF. Les antennes-cadres sont connectées au chargeur via une « boucle en court-circuit quart d'onde » (voir Fig. 2). Si un fort signal réfléchi interfère avec la réception du côté opposé à la direction du centre de télévision, alors son influence peut être considérablement réduite en plaçant un écran réflecteur derrière l'antenne comme indiqué sur la Fig. 8. Dans le même temps, le gain de l'antenne augmente également d'environ 3 dB. Structurellement, l'écran est constitué des mêmes éléments que le tissu d'antenne lui-même, mais il est également permis d'utiliser des conducteurs plus fins. La largeur a et la hauteur b de l'écran sont 5 à 10 % plus grandes que les dimensions hors tout correspondantes de l'antenne. La distance D entre les éléments de l'écran ne dépasse pas 0,1 longueur d'onde de fonctionnement, et C entre la feuille d'antenne et l'écran est de 0,21 à 0,27 longueur d'onde. Les éléments de l'écran sont fixés au mât uniquement au centre. L'antenne zigzag complète illustrée à la Fig. 9 n'est pas non plus difficile à fabriquer [1]. Il est composé de deux incomplets (voir Fig. 6). Il est constitué de tubes, de tiges, de bandes ou de deux ou trois fils de cuivre de 2...3 mm d'épaisseur, en les plaçant parallèlement à une distance de 5...10 pour UHF et de 20...50 mm pour MT. L'impédance d'entrée de l'antenne à la fréquence de résonance est de 73 Ohms. Gain - 6 dB. L'antenne est connectée au câble de descente sans dispositifs d'adaptation directement aux points A et B. Le chargeur est posé le long d'un côté de l'antenne. S'il est nécessaire d'augmenter le gain et de réduire l'influence des signaux réfléchis, installez un écran réflecteur de la même manière que pour les antennes cadre. L'augmentation du gain d'une antenne en zigzag est obtenue à l'aide de systèmes multi-éléments, d'antennes avec des éléments à bord ouvert et un angle supérieur à 90° [3]. L'antenne « triple carrée » [4] est une conception sophistiquée et est un hybride d'une antenne cadre et d'un « canal d'onde ». Il est montré sur la Fig. 10. Son impédance d'entrée est de 70 Ohms, son gain est de 8 dB. L'antenne se compose de trois éléments carrés : un réflecteur (P), un vibrateur actif (B) et un directeur (D). Les éléments sont constitués de tiges, fils, tubes ou bandes d'une dimension transversale d'au moins 3 mm pour l'UHF et 10 mm pour la MT. Les côtés des carrés P, B et D sont respectivement égaux à 0,32, 0,25, 0,22 longueurs d'onde de fonctionnement. La distance a entre le réflecteur et le vibrateur est de 0,16, et entre le vibrateur et le directeur b est de 0,11 longueur d'onde de fonctionnement. Lors de la fabrication d'une antenne, les plans des carrés doivent être parallèles et leurs centres doivent être sur le même axe. Vous pouvez augmenter la rigidité de l'antenne en installant, en plus de la traverse métallique supérieure, des entretoises diélectriques entre les carrés. La distance L pour MV est de 40 et pour UHF de 15 mm. L'antenne est connectée au chargeur via un dispositif d'adaptation « boucle court-circuitée quart d'onde » (voir Fig. 2). De pires résultats en simplifiant l'antenne peuvent être obtenus en abandonnant le directeur (antenne double carrée), mais en changeant en même temps le côté du réflecteur P et la distance a à 0,31 et 0,18 longueurs d'onde, respectivement. L'impédance d'entrée d'une telle antenne est d'environ 100 Ohms et le gain est 3...4 dB inférieur à celui d'un « triple carré ». Des conceptions à bande étroite encore plus complexes incluent l'antenne « Spindler Wave Channel » [5], illustrée à la Fig. 5. Son impédance d'entrée à la fréquence de résonance est de 280 Ohms. Le gain dépend du nombre d'éléments (voir tableau). Une telle antenne multi-éléments, outre le vibrateur actif, qui est habituellement réalisé sous la forme d'un vibrateur Pistolkors, est constituée de plusieurs vibrateurs-directeurs passifs, de longueur décroissante, situés devant le vibrateur actif (dans le sens de le centre de télévision), et un écran réflecteur placé derrière, dans la direction opposée au centre de télévision Elle fonctionne selon le principe des ondes progressives et est considérée comme l’antenne à bande étroite la plus efficace. Cependant, il est difficile à calculer et nécessite une précision de fabrication. Le but des directeurs est de renforcer le signal utile provenant de la direction principale, et le réflecteur est d'affaiblir les signaux réfléchis et autres signaux interférents. Structurellement, les éléments d'antenne sont montés sur une traverse métallique ou diélectrique présentant la résistance mécanique nécessaire. Lors de l'utilisation d'une traverse métallique, la longueur des éléments est augmentée de la moitié de la taille transversale de la traverse. Pour calculer les dimensions de l'antenne, des formules complexes ou des programmes informatiques prêts à l'emploi sont utilisés. L'un de ces programmes a été développé par l'auteur et se trouve sur le site Internet du magazine Radio. Lors de la fabrication d'une antenne, une attention particulière doit être portée au respect des dimensions exactes des éléments, des distances entre eux et de la symétrie de l'antenne. Le câble de réduction est connecté via un dispositif d'adaptation « coude en U » (voir Fig. 4) aux points A et B du vibrateur Pistolkors. Les antennes à large bande sont conçues pour recevoir des signaux de télévision dont la fréquence diffère considérablement. Ils fonctionnent bien sans réglage, couvrant parfois complètement les gammes MV ou UHF et même toutes les chaînes de télévision MV et UHF. Les antennes à large bande les plus simples comprennent les antennes araignées et les antennes en zigzag. La conception de l’antenne arachnéenne est illustrée à la Fig. 11. Une antenne similaire est décrite dans [2]. Son gain est de 1,5 dB, son impédance d'entrée est de 73 Ohms. Cette antenne a une large gamme de fréquences de fonctionnement. Cependant, du fait de son faible gain, son utilisation est limitée au domaine MT. L'antenne est orientée de la même manière que n'importe quelle antenne simple. Les éléments d'antenne sont constitués de fil de cuivre ou de tige de laiton d'une épaisseur d'au moins 3 mm. Aux jonctions des fils, un contact électrique fiable est assuré. Les dimensions de l'antenne sont choisies pour la gamme de fréquences les plus basses, comme pour un vibrateur divisé demi-onde. L'angle d'ouverture a est choisi entre 90 et 120°. L'antenne ne nécessite pas l'utilisation de dispositifs adaptés - le chargeur est connecté directement aux points A et B. Une antenne en zigzag s'avère de petite taille si elle est utilisée en UHF. Cependant, comme l'ont montré les études décrites dans [6], il est possible d'étendre sa bande de fréquences de fonctionnement à une région de fréquences inférieures si des éléments supplémentaires illustrés sur la figure 9 sont utilisés dans la conception. XNUMX par ligne pointillée. Dans ce cas, l'antenne zigzag à large bande est conçue pour la fréquence la plus élevée du signal reçu. Très souvent (surtout dans les zones éloignées des stations émettrices), le gain d'une antenne est insuffisant pour une réception fiable. Dans ce cas, soit des amplificateurs d'antenne, soit des réseaux d'antennes sont utilisés [4]. De plus, l'utilisation de ce dernier est préférable, car tout amplificateur introduit du bruit et une distorsion supplémentaires dans le signal utile et nécessite un réglage minutieux avec un équipement de mesure plutôt complexe. Le réseau à deux étages le plus simple est constitué de deux antennes du même type dont les éléments actifs sont situés dans le même plan vertical. Les antennes doivent être espacées les unes des autres (généralement verticalement) d'une distance H égale à la longueur d'onde de fonctionnement. Le gain d’un tel réseau est d’environ 3 dB supérieur à celui d’une seule antenne. De meilleurs résultats peuvent être obtenus en utilisant un réseau d'antennes de quatre antennes, appelé double rangée à deux étages, comme le montre la Fig. 12. Dans ce cas, le gain augmente jusqu'à 6 dB par rapport à une seule antenne. La distance H est également choisie égale à la longueur d'onde de fonctionnement. Souvent, un réseau est constitué d'antennes à « canal d'onde », moins souvent, des antennes-cadres sont utilisées. Pour additionner les signaux des antennes réseau individuelles, leurs câbles sont connectés via des systèmes d'adaptation constitués de sections de câble coaxial avec différentes impédances caractéristiques d'une longueur T égale à la moitié de la longueur d'onde de fonctionnement (en tenant compte du facteur de raccourcissement). Un réseau de deux antennes est connecté au câble de descente via un morceau de câble avec une impédance caractéristique de 50 Ohms, comme le montre la Fig. 13. Si vous utilisez un câble avec une impédance caractéristique de 75 Ohms, connectez les deux antennes selon la Fig. 14. Dans le cas d'un réseau de quatre antennes, la connexion s'effectue à l'aide du câble RK-75 conformément à la Fig. 15. littérature
Auteur : V.Portunov, Bryansk Voir d'autres articles section Antennes de télévision. Lire et écrire utile commentaires sur cet article. Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique : Cuir artificiel pour émulation tactile
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