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
Основные материалы:
- 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.
Пример:
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.
- Вычисляем длину волны по формуле:
λ = с/F, где:
λ — длина волны;
с — скорость света (3×108 м/с);
F — частота. - 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
- 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).
- С помощью линейки и маркера отметьте 8 одинаковых отрезков, длину которых (L1) вы рассчитали на калькуляторе.
- На чистом листе бумаги нарисуйте шаблон будущей рамки телеантенны, соблюдая вычисленные размеры.
- Согните проволоку по отметкам, ориентируясь на шаблон. Должна получится ровная восьмерка с углами 90°.
- Используя напильник или наждачную бумагу, зачистите края проволоки и место сгиба граней, а затем зафиксируйте свободные концы тонкой медной проволокой.
- Спаяйте концы между собой.
- 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.
- 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.
Для сотового телефона
Обычные GSM-телефоны основаны на приеме радиосигнала ультракоротких волн (УКВ) на частоте 900 или 1800 МГц. Чем выше это значение (короче длина волны), тем дальше он распространяется, но хуже огибает препятствия. То есть в бетонных джунглях лучше работает GSM на частоте 900 МГц, а вот за городом, на даче – 1800 МГц.
В современном телефоне уже нет возможности для свободного подключения внешней антенны. Однако внутри каждого из них есть встроенная, и разъем у нее универсальный. Поэтому в местности, где сотовой связи нет, вы можете найти старый телефон с возможностью подсоединить антенну или разобрать новый и подключить к нему внешнюю.
Как мы уже выяснили, нас интересует «дальнобойная» связь GSM на частотах 900 МГц.
Живые примеры
- На пробке из под 5л бутылке
- С экраном из мелкой сетки
- С экраном из крупной сетки
- LTE
- Удобное крепление 1
- Удобное крепление 2
- Вариант от подписчика
- 3G
Вместо заключения
Все описанные в этой статье принципы передачи информации основаны на радиоволнах. Хотя прогресс не стоит на месте и скорость передачи информации растет, принципы радиотехники остаются неизменными. Антенна Харченко – простое и эффективное устройство для приема слабого сигнала как цифрового телевидения, так и мобильного интернета.
Хорошая антенна. Покупал несколько разных и дорогих антенн — эта работает лучше всех покупных (те сдал обратно в магазины). Теперь вопрос: можно ли раздать с этой антенны сигнал по Wi-Fi на несколько смарт-ТВ? Есть ли в природе такие устройства? не хочется тянуть кабель — ремонт закончил уже.
Можно. Только у этой антенны относительная узкая диаграмма направленности. Можно сравнить с лучом фонарика. Другими словами, антенна точки доступа должна быть всенаправленной, иметь диаграмму направленности близкую к сфере или тору, а усиление таких антенн близкое к нулю.
Усиление и диаграмма направленности очень сильно связаны. Если сильно упростить, то можно рассматривать фонарик как пример для объяснения. Просто лампочка без отражателя и линзы светит во все стороны и поэтому ее свет виден с любой точки пространства, но стоит установить отражатель и линзу, как свет фокусируется в одном направлении и чем этот луч более узкий, тем усиление света этой системой более высокое.
Исходя из этого, подобные антенны лучше устанавливать на клиентских станциях по направлению на точку доступа (на базовую станцию), а на базовых станциях устанавливать максимально всенаправленные антенны (или системы антенн). То есть, данная антенна не совсем хорошо подойдет для «раздачи» wi-fi, только если ваши клиентские устройства не находятся в зоне диаграммы направленности этой антенны.
Денис, спасибо за грамотное и развернутое дополнение!
Не совсем соглашусь с Вами. Диаграмма направленности антенны Харченко, без рефлектора — восьмерка. И пример с фонариком, не совсем удачный. Это скорее светодиодный прожектор, который светит в одном направлении, под определенным углом (в нашем случае, без рефлектора, в два направления). Антенну Харченко, несложно сделать многоэлементной. То есть, если упрощенно, «ромба» может быть не два, а четыре, шесть и т.д. Коэффициент усиления антенны, при этом кратно возрастает. И если такую многоэлементную антенну свернуть в горизонтальное кольцо, мы получим антенну, с приемлемым коэффициентом усиления и с круговой диаграммой направленности, вполне пригодную для «раздачи» Wi-fi, на значительное расстояние. А если, такую антенну оснастить сетчатым металлическим рефлектором в виде отрезка трубы, коэффициент усиления, еще более возрастет.
Нарисуйте, как это выглядит?
Усиление антенны не бывает равной 0. наихудшее значение равно 1 это для всенаправленной антенны. любая хоть сколько то направленная(с диаграммой направленности направлением меньше шара) имеет КУ больше 1.
Когда усиление равно 0, то КУ равен 1.
Если усиление равно 0, то с какой стати КУ равен 1 ??? Другое дело, если мы говорим усиление 0дБ -это как раз и соответствует в 1 раз (т.е. без усиления). Просто «усиление равно 0» и усиление 0дБ — это сильно не одно и то же
1) Смотря в чём измерять. Если в дБ, то 0дБ — это как раз в усиление в 1раз (относительно опорного, коим обычно принимается диполь, насколько помню).
2) Это почему же не может быть меньше 1 ??? Если Ваша антенна выдает сигнал меньше, чем полуволновй диполь (или если сделали диполь меньше, чем λ/2), то коэффициент усиления будет, естественно, меньше 1. Другое дело, если усиление измеряется в дБи (относительно изотропного излучателя). Хотя..
как я понял вы хотите смотреть смарт тв через интернет тогда надо подключить антенну к модему с симкой сотового оператора чья связь лучше в вашей местности а модем подключить к роутеру с функцией wi-fi
Алексей, большое спасибо вам за критику! Замечание абсолютно по делу!
А в центре антенны ( там где производится пайка) какое расстояние между проволокой, около 1 см?
Сергей, да, примерно 1 см. Но ничего страшного, если будет плюс минус 5 мм. Главное, чтобы контакта между местами сгиба не было.
Изображена антенна для вертикальной поляризации радиоволны.Не нужно ли её повернуть на 90 градусов для приёма DTV?
Виктор, не нужно.
У меня вертикальное положение антенны
даёт лучший сигнал
Тогда вопрос из предыдущего.Все ли передатчики (ретрансляторы) мультиплексов DTV работают на вертикальной поляризации
Здравствуйте. Сможете ли вы проконсультировать куда подключить внешнюю антенну в 3g роутеру. Снимки платы вышлю.
Здравствуйте. Можно не снимать изоляцию с медного провода, что бы не окислялась ?
Зависит от материала изоляции. Есть не радиопрозрачные изоляционные материалы. Проверить легко с помощью микроволновки. Кусочек изоляции провода (без металлической жилы) поместить в микроволновку на минуту. Если нагрелся, материал изоляции не радиопрозрачный и его лучше снять.
Можно ли вместо рефлектора использовать спутниковую тарелку? И нужно ли в таком случае размещать антенну в точке установки конвектора или выдерживать расстояние D из калькулятора?
Спасибо.
Спасибо за информацию.
Спасибо.
Скажите пожалуста, а чем обусловлено то что можно взять четверть или половину длины волны за сторону ромба (как и целую длину волны)? Какие физические основание что сигнал при таких длинах усиливается? Сперва подумал что для 3g/4g (2100/1800 Мгц) можно взять целую длину волны. Хотя для частоты 900 Мгц, это уже и накладно и труднее реализовать при длине волны 33,333 см. Также интересно чем обусловлено что растояние до экрана должно быть L/7 — это также теория или практические изыскание? Так как частоты в операторов несколько отличаются даже в отдельном диапазоне, то думаю в расчете длины можно просчитатся на 3-5 мм. Как это повлияет на уменьшение усиление сигнала? Надо тоже практически определять? Мобильные приложение могут подсказать лиш band, или номер канала по которому можно определить лиш сам диапазон.
А если, на обычную антенну один мультиплекс ловит отлично, 100%, а второй вообще ноль, что может быть?
Здравствуйте.мне не как не рассчитать,ромб.антенны харченко.гатчинский район.
Я в Красном Селе. Сделал антенну по расчёту (по калькулятору) сторона квадрата 6,3 мм. Подключил-сразу заработала на 23 канала. Никаких проблем.
Уточняю: сторона квадрата 116,3 мм
Вы уже достали этой антенной и фамилией Харченко.Возьмите учебники и журналы радио 60-70 годов прошлого века и там найдёте расчеты этой антенны но вашего Харченко там и в помине нет.
Антенна — работает.
НО в качестве телевизионной — имеет смысл только если материалы халявные.
В моем случае у меня нет запасов проволоки и пр., поэтому провод на антенну 10 мм.кв. я покупал.
В итоге для нормального установочного вида надо еще потратить рублей 200.
А пассивная антенна заводского исполнения как раз и стоит рублей 300.
В наших краях разброс частот Т2 довольно таки большой, от 538Мгц до 770 Мгц. Если считать среднее значение не выйдут ли за пределы приема такой антенны крайние частоты?
конструкция Харченко, изначально запитку с симметрированием подразумевает
на фото она не полноценная.тоже с таких начинал(2.4ГГц) . за счет своей широкополосности работает при любом рукожопинге. втч тот что на фото выше (где симмитрирующий стакан?).
касательно вайфаев трижикови четырижиков эффективность если есть -то чуть лучше штатной антенны пипетки выведенной на тожместо кудавытолкаете «это» . попробуйте проверьте выведите наружу и сильно удивитесь как добавились палочки (это про wi-fi \ 3g).
если хочется для wi-fi или 3g то делайте патч антенны . проще и гоораздо выше повторяемость и воспроизведение расчетных характеристик. Lan23.ru вам в помощь.
и да все что собрала вам антенна легко можно потерять в неправильном кабеле(затухание) либо в «скрутке» (это не лампочку в сельском туалете подключить).
удачи и устойчивой связи!
Спасибо большое за статью. А как рассчитать антенну для радиопеленгации? Если мне необходима дальность пеленгации до 5км, а рабочие частоты от 170 до 430 МГц. Подскажите формулу зависимости дальности сигнала от частот и мощности передатчика
Рекомендую антенну. Изготовил по инструкции выше с использованием антенного калькулятора. Подключил к старому телеку через цифровой ТВ приёмник (купил за 990 руб. на Яндекс Маркете). И о чудо! Сразу поймалось 23 канала и в отличном качестве. А со старым приёмником с усилителем (была куплена за 3 т.р.) принималось около 10 каналов и то с «капризами». Всё это происходит в садоводстве в пригороде Питера. В дальнейшем хочу добавить экран, хотя качество приёма и без него очень неплохое.