Расчет и сборка антенны «тройной квадрат» для DVB-T2
Одной из популярных дециметровых антенн является «тройной квадрат». В народе часто называется в честь популяризатора «антенной Сотникова». Представляет собой простое, но эффективное приёмное устройство, которое легко сделать самостоятельно. Однако для того, чтобы оно работало, необходимы не только прямые руки и терпение, но и правильный расчёт.
Почему это одна из лучших антенн
Схема впервые была опубликована в 1959 году в журнале «Радио», где энтузиаст С. К. Сотников предложил способ сверхдальнего приёма телевидения в МВ- и ДМВ-диапазонах.
Автор утверждал, что с помощью трёхрамочной конструкции есть возможность добиться коэффициента усиления вплоть до значений в 17 дБ. И хотя проведённые позднее расчёты показали, что реальный коэффициент намного ниже, антенна остаётся относительно простой в изготовлении и удобной в использовании конструкцией, не уступающей по характеристикам волновому каналу, но при этом куда более технологичной в изготовлении.Представляет собой конструкцию, состоящую из трёх квадратов (директора, вибратора и рефлектора), закреплённых на общих направляющих. Металлические рамки (из проволоки или тонких трубок) постепенно увеличивающихся линейных размеров размещаются на одной или двух общих направляющих.
Возможно также изготовление антенны Сотникова в варианте, где каждый из элементов крепится отдельно на общую основу.
С переходом на цифровое ТВ стала одой из самых востребованных дальнобойных конструкций, которую можно изготовить за короткий срок в домашних условиях. Пригодна для использования как в комнатном, так и в уличном варианте.
Достоинства:
- Высокий коэффициент усиления для самоделки — около 9 дБ.
- Проста в изготовлении. Рассчитать и собрать её легче, чем классическую логопериодическую антенну для ДМВ-диапазона.
Недостатки:
- Крайне чувствительна к изменению линейных размеров. Перед изготовлением придётся узнать частоту вещания своего ретранслятора, провести тщательный расчет антенны, а при монтаже выдерживать размеры с точностью до миллиметра.
- Узкодиапазонная. Эффективно ловить издали на неё можно только 1–2 мультиплекса цифрового ТВ. Этого достаточно для большей части территории России, но в Москве или в Крыму, где работает третий мультиплекс, уже потребуется другая антенна либо придётся смириться с падением дальнобойности.
- Трудно усиливать. Прекрасно работает на расстояниях до 50 км от телевышки. Но если дальше, то но при использовании неправильно рассчитанного антенного усилителя есть риск того, что тот войдёт в самовозбуждение. Тогда ни о каком качестве приёма речи идти не будет.
Что нужно для изготовления
Сделать телеантенну можно из различных материалов – от медной проволоки до алюминиевых трубок. Однако проще всего собрать её, используя следующие инструменты и материалы:
- стальную или медную проволоку длиной не менее 2 м (если используется сталь, то лучше брать оцинкованную – она меньше ржавеет на улице, что не ухудшает характеристики антенны);
- коаксиальный кабель для передачи сигнала к приставке или телевизору;
- RF-штекер;
- паяльник для соединения проволочных элементов и припаивания кабеля к антенне (крепление на зажимах, как для биквадрата, тут не годится);
- каркас для крепления (можно изготовить из чего угодно, главное, чтобы материал был либо диэлектриком, либо крепился на изолирующих прокладках).
Калькулятор
Поскольку «тройной квадрат» является узкодиапазонной антенной, изготавливать его следует, используя чертеж и подробно рассчитанные линейные размеры всех элементов.
Для изготовления надо точно знать следующее:
- размеры стороны квадратов (на схеме – R, V и D);
- расстояние между квадратами;
- длину согласующего полуволнового шлейфа (на схеме – H);
- толщину шлейфа (на схеме – W).
Чтобы рассчитать линейные размеры, не зарываясь в учебники физики и радиотехники, можно использовать этот онлайн-калькулятор.
По умолчанию все вычисления производятся для коаксиального кабеля волновым сопротивлением 75 Ом (стандартный телевизионный). Можно использовать и кабель 50 Ом, но это отразится на размерах согласовательного шлейфа — можете поэксперементировать и увидите разницу.
Инструкция по изготовлению
Делается антенна следующим образом:
- По вычисленным размерам сгибаются три квадрата из проволоки. При этом средний сразу же делается с ответвлением-шлейфом: без него не будет согласования.
- У двух квадратов (директор и рефлектор) концы проволоки спаиваются между собой. У вибратора зазор остаётся: сюда будет впаиваться кабель.
- С противоположной от точки подключения антенны стороны припаивается перемычка из проволоки. Её задача – тщательно сохранить расстояние между элементами конструкции. При этом нужно следить за тем, чтобы центральные точки всех трёх квадратов находились на одной прямой: именно она и будет направлением приёма для антенны.
- В зазор шлейфа впаивается фидер. При этом центральная жила должна быть припаяна к одному концу проволоки, а экран – к другому.
- Кабель крепится вдоль шлейфа. Это поможет избежать расхождения при согласовании. Шлейф можно оставить вертикальным или изогнуть его перпендикулярно плоскости вибратора.
- Проволока красится или покрывается лаком для защиты от возможной коррозии.
Антенна готова. Её можно крепить (обычно на штангу из не проводящего ток материала) и настраивать приём каналов, ориентируя по компасу в сторону ближайшего ретранслятора (направление вы узнали перед расчетом из карты ЦЭТВ).
Вот подробная видеоинструкция по изготовлению без пайки:
Есть также второй способ изготовления. Возможно, он покажется кому-то проще. Для этого проволока не режется на куски, а изгибается так, чтобы образовать единую конструкцию антенны.
Паять и в этом случае придётся места, где стыкуются элементы, но таких узлов станет меньше, а сама конструкция – крепче.
Усовершенствованная схема ее сборки представлена в этом видеоролике:
Есть несколько хитростей, которые нужно иметь в виду при изготовлении «тройного квадрата»:
- Если используется оцинкованная проволока, то места пайки предварительно зачищаются до голого металла.
- Поскольку токи высокой частоты (а наводиться от ДМВ, в котором вещает цифровое телевидение, будут именно они) распространяются в первую очередь во внешнем слое проводника, проволока должна быть чистой. Любые следы коррозии следует удалить с помощью мелкой наждачной шкурки или напильника.
- Материал, из которого собрана антенна, важен, но не принципиален. Если вместо стальной проволоки использовать толстую медную или алюминиевую, особой разницы по качеству приёма не будет. Проблемы могут начаться лишь при изготовлении «тройного квадрата» из алюминиевых, медных или стальных трубок: тогда потребуется пересчитывать конструкцию.
Вот такие конструкции собирают радиолюбители:
Здравствуйте! Прочитал всю статью «вдоль» и «поперёк», но онлайн-калькулятора (или ссылки на него) для расчёта тройного квадрата не нашёл. пришлите, пожалуйста, ссылочку на него.
Владимир, да, калькулятор отвалился на некоторое время. Сейчас все на месте и работает https://prodigtv.ru/efirnoe/antenna/trojnoj-kvadrat-raschet-i-izgotovleniye#i-3
Здравствуйте. Подскажите пожалуйста как рассчитать сразу на 2 мультиплекса, или делать на каждый, а потом суммировать сигналы. Заранее большое спасибо, с уважением Леонид.
Заведомо меньший размер квадратов не особенно влияет на прием внизу диапазона, а вот заведомо больший резко ухудшает прием на высоких частотах. Поэтому универсальная антенна получается из расчета под высокие частоты с размером квадратов 9, 10 и 11 см.
Также большее усиление даёт использование дополнительного отражателя установленного позади большого квадрата на расстоянии 1 см от него на изоляторах — то есть гальванически развязанного с элементами антенны.
Добавлю, что дополнительный отражатель лучше сделать в виде решетки. Для этого можно использовать армированную сетку с шагом от 2 до 5 см.
Расскажу как добавить усиление к трем квадратам.
Берём отражатель в виде решетки 30×30см и крепим его на изоляторах сзади большого квадрата. Усиление реальное — доказано практически от рассыпания картинки до уверенного стабильного приема.
Как критично скажется на приёме сигнала ТВ и коэффициенте усиления антенны, если использовать медный провод диаметром 4,5 мм вместо рекомендуемого калькулятором 5,93 мм