Антенна харченко коэффициент усиления

Зигзагообразная антенна, предложенная К. П. Харченко в 60-е годы , пользуется большой популярностью у радиолюбителей благодаря простой конструкции, хорошей повторяемости и широкополосности.

В пределах диапазона частот, на который рассчитана антенна, она обладает постоянными параметрами и практически не требует настройки.

Она представляет собой синфазную антенную решетку из двух ромбовидных элементов, расположенных друг над другом и имеющих одну общую пару точек питания.

Зигзагообразную антенну наиболее часто применяют в качестве широкополосной антенны для приема программ телевидения в диапазонах 1 – 5, 6 – 12 или 21 – 60 ДМВ канала.

Так же её можно с успехом использовать для работы в любительских УКВ диапазонах изготовив
её для 145 мгц или для 433 мгц. Зигзагообразная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем задний лепесток практически отсутствует.

При кажущейся на первый взгляд громоздкости всей системы (Яги гораздо меньше и меньше требуют расхода матералов),эта система полностью перекрывает диапазон в 144-148 мгц (по факту полоса гораздо шире,примерно 12 мгц) с хорошим КСВ не превышающим 1.2-1.3 и имеет лучшию диаграмму излучения.Коэфициент усиления такой антенны порядка 8.5 DBd, что эквивалентно примерно 4el YAGI на 145 мгц. Система из двух таких антенн уже развивает порядка 15 DBd. Имеет более прижатый лепесток излучения, максимально адаптированный для проведения радиосвязей в УКВ диапазонах. Питание антенны кабелем 50 ом.

Мной была изготовлена антенна и подручного материала в буквальном смыле. Имелось в наличии лист оцинкованной жести толщиной 0.8мм из которой я нарезал все полоски на элементы антенны, да пара деревянных реек. Крепление полос выполнено с помощью обычного клёпальника на 3-4 заклепки по углам. Ширина всех полос порядка 40мм, что обеспечило бОльшую широкополосность данной антенне. Полоски рефлектора прикручены к деревянной несущей (предварительно покрашенной) обычными шурупами.

Для диапазона 145 мгц, размеры следующие:
Рефлектор имеет длинну 1050мм х 40мм для каждой полосы.
Сторона рамки 510мм.
Зазор между углами рамок в точке подключения кабеля – 40мм
Расстояние между активным элементом и рефлектором – 300мм
Весь конструктив виден и понятен по фотографиям.

Антенну можно выполнить и на ТВ диапазон.
Установить её в горизонтальную или вертикальную поляризацию.
Ниже, показана таблица для частотных каналов ТВ

Горизонтальная поляризация

Вертикальная поляризация

Антенна Харченко
или как оно выглядит в натуре :))
Частота резонанса 145.0 МГЦ

ON-LINE калькулятор, для расчета
антенны Харченко

Примечание: D – расстояние между антенной и рефлектором

Антенна Харченко
для низкочастного диапазона DCMA – 450-460 MHZ
Частота резонанса 452.0 МГЦ

Антенна была изготовлена из подручных материалов. Использован старый рефлектор-сетка
от польской УКВ-ТВ антенны, которая ввиду своей непригодности уже была попросту мной выброшена.

В качестве активного элемента, использовал аллюминевый провод от электрического кабеля диаметром 4.5мм. Кабель использован тонкий, RG-58/C, на 50 ом, длинной 3 метра. Все расчеты выполненны на основе данных он-лайн калькулятора. Разница в силе сигнала, согласно встроенному
в модем измерителю поля, по сравнению со штатной антенной "хвостиком" составила более 20db, то есть показания при штатной антенне никогда не опускались ниже отметки -95db по сигналу EvDO.
При подключении антенны Харченко сигнал вырос и теперь находится на отметке -72db и иногда даже до -70db. Базовая станция удалена от места приёма на 10 км.Благодаря своей широкополосности, антенна не нуждается в настройке.

Таким образом, если поставить кабель с малым погонным затуханием на этих частотах, установить антенну на высоте более 15м от земли, можно запросто перекрыть дистанцию до БАЗЫ DCMA в более 20-25 км и получить доступ к интернету, даже в весьма удаленной деревне ))))

Цифровое телевидение набирает популярность в России и постепенно вытесняет аналоговое вещание. Большую распространенность имеет цифровое эфирное телевидение (ЦЭТВ), т.к. для него нужно минимум вложений. В больших городах с организацией нет проблем. В отдаленной местности возникают проблемы из-за удаленности от ретранслятора, а установка спутникового телевидения не всегда доступна из-за высокой стоимости. Выручить может покупка усилителя для антенны, но он стоит хороших денег и при сильной удаленности от вышки прием хорошего сигнала невозможен при пасмурной погоде.

Выгодной альтернативой служит антенна Харченко, которая используется в качестве приемника с усилителем одновременно. Она является универсальной и одинаково подходит для цифрового телевидения или интернета. В статье будет рассмотрено, как сделать антенну Харченко своими руками и настроить.

Назначение и устройство антенны Харченко

Такой приемник универсален и одинаково эффективен для вещания и интернета. Но если для последнего качество влияет лишь на скорость приема и передачи данных, то для цифрового ТВ важна точность, т.к. от этого зависит качество изображения.

Изначально она была создана для приема интернета, для которого конечные параметры были лишь вопросом скорости. С появлением цифрового телевидения ряд телемастеров ссылается на ее неэффективность. Однако это ошибка, выраженная скептическим отношением к характеристикам.

Антенна Харченко для приема DVB-T2

Сегодня существует несколько модифицированных версий антенны для цифрового ТВ, которые представлены приемником круглой, треугольной, «бабочка» и др. форм. Но самой стабильной и качественной остается именно биквадратный (двойной квадрат) вариант, сборка которого и будет рассматриваться.

Расчет

Перед изготовлением требуется рассмотреть исходные характеристики и провести расчет антенны Харченко. Чертежи и ее схема составляются на основе единственной величиной — частотой, на которой идет сигнал. Она измеряется в Герцах (Гц) и обозначается буквой F. Она напрямую влияет на длину электромагнитного излучения (ƛ), которая вычисляется формулой 300/F.

В качестве примера берется частота вещания первого и второго мультиплексов в Москве — 546 и 498 МГц (мегагерц). Следовательно, нужна двухдиапазонная антенна.

Подставляя оба значения в формулу, находится длина волны излучения сигнала:

• ƛ1 = 300/546 = 0.55 м = 550 мм;
• ƛ2 = 300/498 = 0.60 м = 600 мм.

В итоге получается длина волн 5.5 и 6.0 дм, для их приема нужны антенны диапазона ДМВ, которые называются дециметровыми. Теперь легко вычислить ширину волны в поперечнике, которой она проецируется на приемник. Она равна ½ длины и составляет 275 и 300 мм для первого и второго мультиплексов.

Сборка

Приемник изготовляется из двух независимых заготовок. Каждая из них будет представлять форму правильного ромб со сторонами 137.5 и 150 мм. Т.к. у данной фигуры все стороны равны, на разрыве будут короткие стороны. Для упрощения процесса нужно отрезать провод длиной 2х137.5 + 2х150 = 575 мм и от краев отмерить 150 мм, а также поставить отметку посередине. Отмеченные точки — это места изгиба. В итоге должно получиться два одинаковых ромба со смежными укороченными сторонами на разрыве.

На следующем этапе изготовления антенны для цифрового ТВ своими руками нужно соединить обе ромбовидные заготовки в единую конструкцию. Для этого их нужно расположить разрывами друг к другу и сварить симметричные концы. Если нет сварочного аппарата, можно использовать холодную пайку или надежный крепеж. В последнем случае заготовки должны быть соединены токопроводящим элементом!

Рефлектор

Приемник готов и осталось выбрать рефлектор. В качестве него может служить любая металлическая пластина или фазированная решетка (например, медный экран).

Его нужно выбирать с соблюдением двух условий:

• расстояние между рефлектором и приемником составляет ƛmax/7;
• площадь активной (токопроводящей) поверхности рефлектора на 20% больше площади биквадрата антенны;
• приемник должен «лежать» внутри плоскости рефлектора.

Сначала нужно вычислить площадь приемника, который включает два «квадрата», следовательно, она составит 2х(150х150) мм = 45 000 мм2. Для удобства подбора рефлектора лучше перевести значение в сантиметры — 45 000/100 = 450 см2. В итоге, площадь рефлектора должна быть более 450х1.2 = 540 см2. В качестве примера им может стать лист 20х27 см.

Теперь нужно рассчитать расстояние между рефлектором и приемником — L = ƛmax/7 = 600/7 = 85.714 мм = 8.5714 см. В качестве практического берется округленное значение. Важно, чтобы между результатом и выбранным значением погрешность не превышала толщину проводника. При использовании провода диаметром 3 мм между приемником и рефлектором в данном случае расстояние может составлять 8.3 —8.8 см.

Подключение

К готовой антенне Харченко для цифрового ТВ припаивается один конец кабеля с сопротивлением 50 — 75 Ом, а к другому — штекер. Как подключить кабель к антенне? Это вопрос надежности — лучше к верхнему основанию, а нижнее использовать в качестве крепежа.

Улучшение скорости интернет-соединения антенной Харченко

Сегодня цифровое телевидение идет рука об руку с интернет технологиями. Среди любителей телевидения есть зрители, предпочитающие просмотр с монитора компьютера через интернет. Но для этого требуется высокая скорость, т.к. в интернет-вещании цифровой сигнал не кодируется и информация передается в большом объеме.

Эта проблема актуальна лишь для владельцев 3G-модемов, которые и будут рассматриваться:

• У владельцев 4G-модемов при крайне слабом соединении обмен информации со скоростью 5+ Мб/сек, что лишь заставит дольше ждать загрузку игры или фильма.
• Техническая скорость 3G-модемов (3-6 Мб/сек) является пограничной для использования современных интернет функций. При слабом принимаемом сигнале скорость в 3G-сети не более 1 Мб/сек, при которой уже невозможно смотреть прямую трансляцию в Full-HD качестве или находиться в онлайн-играх с хорошей графикой.

Антенну Харченко своими руками поможет увеличить скорость соединения при большой удаленности компьютера от телевизионной вышки и решить проблему описанных выше неудобств. Для модема не требуется основательно соблюдать точность при ее сборке и погрешность лишь незначительно ухудшит скорость.

Расчет

3g-модемы работают на частоте 1.9 — 2.1 ГГц, с учетом которых и потребуется изготовить универсальный приемник. Принцип вычисления сторон биквадратов тот же, что и для просмотра цифрового телевидения, вместо частот мультиплексов выступают минимальное и максимальное значение частотного диапазона.

В котором работают модемы:

• ƛmin = 300/2100 = 0.143 м = 143 мм;
• ƛmax = 300/1900 = 0.158 м = 158 мм.

Выше сообщалось, что длина стороны биквадрата (зигзага) составляет половину от проецируемой на приемник ширины волны в поперечнике, или ¼ ее длины.

В результате получается:

• 143/4 = 35.75 мм для сторон, укороченных разрывом;
• 158/4 = 39.5 мм для двух других сторон.

Сборка

Собирается приемник по той же схеме, рассчитанной для цифрового ТВ. На случай отсутствия паяльного инструмента можно использовать крепеж. Концы обеих заготовок соединяются токопроводящим элементом. Конструкция для работы 3G-модема готова.

Осталось изготовить рефлектор, для которого действуют те же правила, что и при изготовлении антенны, улавливающей DVB-T2 сигнал. Расстояние между рефлектором и приемником составит L = 158/7 = 22.57 мм или 2.5 см. Учитывая малое расстояние, не следует уповать на допустимую погрешность, создаваемую толщиной проводника. Рекомендуется именно такое расстояние между ним и рефлектором. К готовой антенне припаивается кабель сопротивлением 50 — 65 Ом в любой точке приемника.

Подключение

За редким исключением, в 3G-модемах отсутствует разъем и к ним невозможно использовать внешние антенны. Если он есть — к кабелю подключается штекер и все готово. При его отсутствии нужно разобрать модем. К одному из контактов, соединенных с USB-входом, припаивается жила кабеля, а провод от рефлектора — к массе (внешней стороне входа).

Тестирование антенны Харченко

Когда антенна Харченко собрана, перед крепежом и установкой нужно ее проверить. Для проверки приема цифрового ТВ на телевизоре или ресивере запускается автонастройка каналов. Если нет времени на полный поиск или уже присутствуют настроенные каналы, можно сделать проще — выбрать два канала и на каждом установить частоту любого канала разных мультиплексов (в каждом пакете все телеканалы вещают в одном частотном диапазоне).

В результате будет получено качественное изображение или полное отсутствие. В отличие от аналогового вещания, у цифры не бывает показа с помехами, и программа работает качественно или отсутствует.

С модемом ситуация сложнее. Во-первых, результат приема сигнала характеризуется динамически, т.е. он не только присутствует/отсутствует, но и принимается с конкретной эффективностью, которая определяет скорость интернет-соединения.

Этому способствует 3 фактора:

• вышка каждого оператора находится на разной удаленности и направленности;
• работа ретрансляторов (они отправляют сигнал на пограничных, но разных(!) частотах).

Если прием/передача данных достигает 3 Мб/сек — зигзагообразная антенна справляется со своей задачей. Когда она немного ниже достаточно изменить ее направление. Данная антенна может использоваться и для смартфонов, когда мобильная связь неработает по причине слабого сигнала.

Выводы

Антенна Харченко — практичное и универсальное устройство для приема слабого сигнала. Она легко собирается своими руками, полностью заменяет заводскую антенну и усилитель. Но самое главное — с ней легко ловить простые каналы, она одинаково эффективно усиливает сигнал цифрового телевидения и интернет соединение.

Россия переходит на цифровые стандарты телевещания. Чаще всего абоненты отдают предпочтение DVB-T2 – это эфирное телевидение, позволяющее бесплатно настроить около 30 каналов, в зависимости от региона. Городские жители не испытывают проблем с настройкой телеканалов, поскольку они проживают в зоне уверенного приема сигнала. Однако абонентам из отдаленных регионов выйти из данной ситуации намного сложней. Антенна Харченко для цифрового ТВ своими руками – это один из вариантов решения проблемы с показом эфирных каналов.

Почему выбор сделан именно в пользу данного устройства? Во-первых, универсальность, так как антенна Харченко способна принимать не только телесигнал, но и может использоваться для настройки интернета. Во-первых, это очень мощный приемник, оснащенный усилителем. Поэтому абоненты из отдаленных от ретрансляторов населенных пунктов, смогут без лишних трудностей настроить телевидение.

Принцип работы антенны Харченко для DVB-T2

Антенна Харченко для DVB- T2 вещания и интернета способна обеспечить качественный прием сигнала. Однако специфика использования этого приемника во многом будет зависеть именно от типа сигнала. Например, для качественного интернет-соединения необходима лишь скорость передачи данных и уровень приема. Для цифрового телевидения крайне важна точность. Устройство должно быть точно направлено в сторону ретранслятора. В противном случае, добиться трансляции качественного изображения не выйдет.

Зигзагообразную антенну Харченко для цифрового ТВ можно сделать из обычной «польской решетки», но экран устройства может также быть сплошным. Рамка изготовляется из материала, способно проводить ток. Чтобы сделать телеантенну самостоятельно, соблюдайте геометрические характеристики, а также подготовьте предварительно необходимый материал.

Изначально рассматриваемая антенна создавалась именно для настройки интернет-соединения, поскольку она способна обеспечить высокую скорость приема сигнала, а это приоритетный фактор. Сегодня устройство в большей степени применяется для приема цифрового ТВ , некоторые мастера считают данный приемник неэффективным, но практика опровергает их скептическое отношение к данному устройству.

Инструкция создания антенны Харченко для приема цифрового сигнала

Как уже было сказано, существует несколько способов изготовления приемника. Устройство может иметь различную форму: круг, треугольник, бабочка и т.д. Однако наиболее оптимальным вариантом считается биквадратная форма. Она представлена в виде двух квадратов. Предлагаем вашему вниманию инструкцию и чертежи зигзагообразной DVB- T2 антенны .

Расчет

Создание зигзагообразной DVB- T2 антенны начинается с определения ее размеров . Создание чертежей и схемы осуществляется на основе главного показателя – это частота передачи сигнала. Ключевая единица измерения данного параметра – Герцы. Данная величина обозначается латинской литерой F. Частота оказывает существенное влияние на длину электромагнитного излучения – ƛ. Вычисление этого значения выполняется по формуле 300/F.

В качестве ориентира можно взять частоту телевещания обоих мультиплексов в Москве – 546 МГц и 498 МГц. Это означает, что для качественного приема потребуется антенна, способная работать в двух диапазонах. Чтобы правильно сделать расчет антенны Харченко для цифрового ТВ , нужно определить длину излучения по следующей формуле:

• ƛ1 = 300/546 = 0.55 м = 550 мм;
• ƛ2 = 300/498 = 0.60 м = 600 мм.

Полученный результат свидетельствует о том, что необходимо использовать антенну дециметрового диапазона. Проблем с вычислением ширины волны в поперечнике возникнуть не должно, поскольку она проецируется на приемник. Этот показатель всегда составляет ½ длины. Для первого мультиплекса мы получаем 275 мм, а для второго 300 мм.

С целью обеспечения качественного приема DVB-T2 сигнала, необходимо соответствие размеров всех ребер конструкции. Во время создания устройства, используйте трубку из меди или алюминиевую жилу. Оптимальным вариантом станет медная проволока диаметром до 5 мм. Она обладает отличной геометрией, а также великолепно гнется.

Материалы

Самостоятельное создание телеантенны выгодно также тем, что пользователь потратит минимум денежных средств. Для сборки работоспособной конструкции, потребуются следующие материалы :

• антенный кабель;
• медная или алюминиевая проволока;
• деревянная рейка.

Разумеется, что нужно также подготовить инструменты: пассатижи, молоток и достаточно острый нож, но желательно не канцелярский. Если вы планируете зафиксировать устройство на стене или любой другой поверхности, тогда также потребуется дрель, чтобы просверлить отверстия, в которые будут вставлены крепления.

Сборка

Чтобы создать антенну, подготовьте 2 заготовки, каждая из которых будет представлена в форме правильного ромба – 137,5 мм и 150 мм. У фигуры должны быть одинаково ровные стороны, но разрыв должен оставаться коротким. Чтобы упростить процесс, отрежьте провод соответствующего размера, оставьте с каждого края запас около 150 мм. Сделайте посередине специальную отметку.

Отмеченные точки являются местами изгиба. Согласно этим расчетам, антенна Харченко будет представлена в виде двух идентичных ромбов с пограничными сторонами на разрывах. Когда заготовки подготовлены, их необходимо соединить. Вы должны сделать из них единую конструкцию. Присоедините разрывы, а потом с помощью сварки скрепите симметричные концы.

Эффективным аналогом сварки может стать пайка холодного типа или любой надежной элемент для фиксации. Если вы используете крепеж, то помните, что он должен быть изготовлен из токопроводящего материала.

Важное условие – самодельная телеантенна должна иметь максимально ровную плоскость. Поэтому перед тем, как начинать скреплять заготовки, желательно их чем-то зафиксировать.

Рефлектор

Антенна собрана, поэтому самое время заняться подбором рефлектора. Например, можно использовать медный экран или металлическую пластину. Чтобы сделать правильный выбор, придерживайтесь нескольких важных критериев:

• промежуток между рефлектором и антенной должен составлять – ƛmax/7;
• площадь отражателя, которая проводит ток, должна быть практически на четверть больше, чем размер телеантенны;
• конструкцию следует расположить внутри плоскости рефлектора.

Рассчитайте площадь конструкцию телеантенны. Чтобы отражатель для антенны Харченко было выбрать проще, переведите все значения в сантиметры. Крайне важно брать во внимание тот факт, что в конструкции есть определенные разрывы, поэтому фактические размеры биквадратной антенны меньше, чем расчетные показатели.

Исходной считается именно расчетная величина. Во-первых, с расчетом фактического размера конструкции возникнут проблемы. Определить реальный показатель попросту невозможно. Во-вторых, данный подход не является гарантией того, что площадь отражателя будет меньше, чем 120% общего размера антенны. Определите расстояние между отражателем и антенной. Округлите полученную цифру. Разница между фактическим расстоянием и округленным значением не должна быть больше, чем толщина проводника.

Тестирование

Сразу после сборки, нужно провести проверку антенны для эфирного телевидения Харченко , а только потом уже закреплять и устанавливать. Тестирование предполагает, что пользователь запускает на TV или цифровом тюнере процесс автоматического поиска каналов. Если некоторые телеканалы настроены, то выберите два канала, а потом для каждого из них задайте частоту мультиплексов.

После изменения частоты, телевизор будет транслировать каналы с качественной картинкой или они и вовсе исчезнут. Цифровое вещание отличается от аналогового тем, что трансляция осуществляется без помех. Поэтому показ осуществляется качественно или и вовсе отсутствует. Если речь идет об интернете, то в этом случае ситуация усложняется. Качество приема сигнала выражается динамически. Во-первых, он есть или отсутствует. Во-вторых, прием осуществляется с определенной эффективностью.

Пользователям стоит учитывать несколько основных аспекта:

• ретрансляторы могут быть расположены на различной отдаленности от абонента и иметь другую направленность;
• работе телевизионных вышек – сигнал отправляется на пограничных, но все-таки немного разных частотах.

В ситуациях, когда данные передаются со скоростью 3 МБ в секунду, то телеантенна качественно справляется с возложенными на нее задачами. Если скорость ниже, то пользователям необходимо изменить направленность устройства. Антенна Харченко может также использоваться в качестве вышки сотовой связи. Это особенно актуально для жителей отдаленных регионов страны.

Подключение

Припаяйте конец коаксиального кабеля к одному концу антенны. Его сопротивление должно быть в диапазоне от 50 до 75 Ом. На втором конце необходимо закрепить штекер. Чтобы антенна Харченко показывала цифровое ТВ качественно, подсоедините кабель к верхней части конструкции. Нижнюю составляющую можно использовать для фиксации.

Переделка антенны “польской решетки” в антенну Харченко

Совершенно необязательно с нуля создавать антенну Харченко, переделайте «польскую решетку» в нее. По конструкции они довольно похожи, поэтому проблем с оптимизацией у пользователей возникнуть не должно. Собрать устройство можно своими руками. Оно полностью заменит мощную телеантенну со встроенным усилителем.