Комнатные телевизионные ферритовые антенны

Хомич Вадим Иванович

    Говоря о внедрении комнатных телевизионных антенн, полезно провести аналогию из истории приемных антенн для радиовещательных приемников. На ранней стадии развития приемников при малой чувствительности их и при небольших мощностях передающих радиостанций приёмные антенны выносились на крыши зданий, поднимались на шесты, деревья и т. я. Позднее перешли к комнатным антеннам в виде куска провода, протягиваемого по стенам комнат, и, наконец, теперь приемники выпускаются со встроенными в них ферритовыми антеннами.

    Проводя аналогию, можно сказать, что телевизионные комнатные антенны находятся иа второй стадии своего развития. Применяемые в настоящее время комнатные телевизионные антенны представляют собой простейший вибратор из проволоки или штырей. Такие антенны из-за специфических особенностей распространения ультракоротких волн даже в условиях достаточной напряженности поля внутри помещения не всегда обеспечивают высококачественный прием, так как поле в этом случае в результате сложения прямой и отраженных воли неравномерно по амплитуде и фазе, что не позволяет полностью использовать действующую высоту антенны. Кроме того, поскольку при комнатной антенне симметрирование ее применяется редко, антенна практически несимметрична и вследствие этого подвержена воздействию помех, а также волн вертикальной поляризации. Практически такая антенна не обладает направленностью.

    Использование феррнтовой антенны помогло бы устранить большинство недостатков обычных комнатных антенн. Действительно, будучи неизмеримо более компактной, ферритовая антенна не портит вида комнаты, она может быть вмонтирована непосредственно в телевизор, ориентировать ее при приеме горизонтально поляризованных волн не надо, она является в высшей степени симметричном и пр.

    Основным, однако, при решении вопроса о целесообразности виедреиня такой антенны является получение достаточной эффективности ее. сравнимой с эффективностью горизонтального вибратора. При определении эффективности ферритовой телевизионной антенны следует учитывать, что для высокочастотного воспроизведения изображения полоса ее пропускания должна составлять 5—6 Мгц. Ширина полосы пропускания н добротность входного контура связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью, и, следовательно, чем шире требующаяся полоса частот, тем ниже добротность и в конечном итоге эффективность антенны.

    Расширение полосы может быть достигнуто путем шунтирования входного контура активным сопротивлением в 3—4 ком (дли первого канала) или 5—6 ком (для третьего канала). Добротность контура при этом не превышает 10—12. Входное сопротивление высокочастотных усилительных ламп, применяемых в современных телевизорах, имеет величину, сравнимую с величиной шунтирующего сопротивления, и поэтому антенна может подключаться непосредственно к входной лампе. Недостатком в этом случае является пологая частотная характеристика входного контура и малая эффективность антенны в целом (рис. 44).

Рис 44
Рис 44 Частотные характеристики при F =50 Мгц.
1 — одиночного контура при Q=10; 2 - связанных контуров при Q=50; 3 — связанных контуров при Q=25.

    Лучшие результаты получаются в случае применения связанных антенн. Расчет показывает, что при наличии сильной связи между двумя одиночными контурами можно получить ширину полосы пропускания около 4 Мгц, если добротность контуров составляет 25.

   Применение связанных контуров дает выигрыш по напряжению больше чем в 2 раза по сравнению с простым шунтированием Кроме того, поскольку оба контура являются активными, т. е. эдс от внешнего поля наводятся в каждом из них независимо, выигрыш увеличивается в еше большее число раз. Ограничение полосы пропускания антенны шириной в 4 Мгц при относительно крутых скатах резонансной характеристики оказывает положительное влияние на помехоустойчивость телевизионного изображения.

    Вторая трудность, возникающая при конструировании ферритовой телевизионной антенны, заключается в необходимости перестройки антенны с одного канала на другой. При небольшом числе каналов (два-три) перестройка антенны может осуществляться подключением отдельных антенн и переключением их. Это оказывается значительно выгоднее, чем переключение витков, применяемое в радиоприемниках.

Рис 45
Рис 45. Внешний вид комнатной ферритовой телевизионной антенны на две программы.
1 — антенна первой программы; 2 — барабан переключателя; 3 — антенна второй программы; 4 — держатель.

    На рис. 45 показан внешний вид двухпрограммной ферритовой комнатной телевизионной антенны. Электрическая схема ее приведена на рис. 46. Конструктивно она представляет собой устройство из двух отдельных антенн (первого и третьего каналов), выводы которых можно подключать либо к переключателю, либо к двух катодным повторителям.

Рис. 46
Рис. 46. Электрическая схема комнатной телевизионной ферритовой антенны, показанной на рис. 45.

    Антенна для первого канала состоит из двух пар параллельно расположенных и индуктивно связанных между собой катушек с ферритовыми сердечниками. Каждая пара катушек с помощью Q-метра настраивается подстроечным конденсатором (C1 и С2) иа частоту 52,5 Мгц. Коэффициент взаимоиндукции М1 между ними подбирается изменением расстояния между сердечниками, которое обычно не превышает 4 см. Антенна для третьего канала выполнена по более простой схеме и образует одиночный контур. Это объясняется в первую очередь более высокой частотой настройки (76 Мгц) и, во-вторых, рядом конструктивных соображений.

    Для антенны первого канала применяются ферритовые стержни с проницаемостью 20. Размеры их могут быть разными (например, длиной 100 и диаметром 10 мм для обеих антенн). Для антенны третьего канала могут служить ферритовые стержни с проницаемостью 15. Их можно изготовить из двух половинок ферритового стержня Ф-20, скрепленных полистироловой прокладкой. Такой сердечник с зазором 1,5 мм позволяет получить добротность спаренной антенны порядка 40 при частоте 76 Мгц.

    Катушки антенны первого канала намотаны на цилиндрическом каркасе из органического стекла длиной 40 мм и имеют внутренний диаметр 10 и внешний 13 мм. Каждая из них содержит 14—15 витков провода ПЭЛ 0,15 — ПЭЛ 0,3 и намотана прогрессивным шагом, равномерно увеличивающимся от средней части катушки (шаг 1 мм) к концам ее (шаг 5 мм). Витки укладываются в бороздах глубиной до 0,5 мм, выпиленных на каркасе катушки трехгранным напильником. Концы провода закрепляются на краях суровой ниткой. Антенные катушки третьего канала, содержащие по 8—10 витков, изготавливаются точно так же.

   Отдельные части держателя антенны стягиваются четырьмя винтами, располагаемыми в углах и проходящими через все четыре пластины держателя. Конденсаторы подстройки антенных контуров могут быть укреплены на внутренних пластинах держателя, при этом во внешних пластинах должны быть просверлены сквозные отверстия, позволяющие подстраивать контуры. Емкость подстроеч-ных конденсаторов (2—7 пф) может быть при необходимости уменьшена путем последовательного включения с ними конденсаторов постоянной емкости.

   Наиболее сложным при конструировании телевизионной ферри-товой антенны является выбор схемы ее включения. В простой антенне, показанной на рис. 46, связь антенн с входными лампами осуществляется с помощью катушек, концы которых выведены на переключатель каналов. Витки этих катушек (5—6 витков для первого канала и 3—4 витка для третьего) наматываются непосредственно на стержень антенны.

   Недостаток подобной схемы заключается в необходимости переделки входа телевизионного приемника, так как катушки связи должны подключаться непосредственно к сетке входной лампы. Антенна при этом должна быть размещена в непосредственной близости от входной лампы, т. е. внутри телевизора. Подсоединение к одному из связанных антенных контуров емкости сопротивления соединительных проводов и входа лампы изменяет его параметры. Поэтому во втором контуре, не связанном с лампой, необходимо предусмотреть компенсирующие элементы в виде дополнительных сопротивлений RK и емкости, величина которых подбирается.

    Более удобна в эксплуатации, но более сложна в изготовлении антенна с повторителями или антенными усилителями. Ее достоинство — возможность подсоединения с помощью коаксиального кабеля к стандартному несимметричному входу телевизора, а ее недостаток (в ламповом варианте) — необходимость подачи питания на катодные повторители.

Рис. 47
Рис. 47. Схемы включения ферритовых антенн.
а — с катодными повторителями; б — с антенным усилителем;
1 — антенна; 2 — дроссель; 3 — трансформатор; 4 — кабель.

   Схемы таких антенн, собранных на эконо мичных лампах типа 1Ж17Б, представлены на рис. 47. Для простоты антенна каждого канала показана здесь условно без специфических особенностей. Переход с одного канала на другой осуществляется переключением напряжения накала ламп. Как видно из рис. 47,б, антенна включена здесь по симметричной схеме, что повышает эффективность антенны и улучшает диаграмму ее направленности. Трансформатор, применяемый в схеме на рис. 47, а, описывается ниже. Источники питания (1, 2 и 40 в) катодных повторителей могут быть размещены как в телевизоре, так и прямо под антенной.

    Как известно, большинство наших телецентров излучает горизонтально поляризованные волны, и для приема таких волн фер-рнтовые антенны должны устанавливаться вертикально. Внутри помещения электромагнитное поле имеет как вертикальную, так и горизонтальную поляризацию, и поэтому выбор соответствующего положения ферритовой антенны должен производиться опытным путем по качеству изображения. Следует иметь в виду, что диаграмма направленности ферритовой антенны при приеме горизонтально поляризованных волн круговая, т. е. антенна всенаправленна.

    Компактная ферритовая антенна, в которой используются повторители, может быть очень удобно установлена в комнате. В частности, она может быть помещена в оконном проеме, где напряженность поля значительно выше, чем внутри комнаты. Экспериментальная проверка показывает, что даже простейшая ферритовая антенна (без катодных повторителей) обеспечивает удовлетворительный прием передач как в самой Москве, так и на расстоянии до 20 км от нее.

    Более проста по конструкции апериодическая комнатная антенна, обладающая почти такими же приемными свойствами, как и настроенная антенна, не не требующая предварительной настройки. Апериодическая антенна состоит из ферритового сердечника с магнитной проницаемостью 400 или 250, антенной катушки, намотанной на каркасе, витка связи и симметрирующего трансформатора с индуктивным шлейфом, описанного ниже (см. стр. 62). Эскиз такой антенны и электрическая ее схема приведены на рис. 48.

Рис. 48
Рис. 48. Апериодическая ферритовая антенна.
1 — каркас; 2 — антенная катушка; 3 — конденсатор; 4 — виток связи; 5 — трансформатор; 6 — кабель; 7 — хомутик.

   Сердечник антенны длиной 240 мм набран из цилиндрических столбиков диаметром 14,5 и высотой 16 мм, изготовленных из феррита 400НН. Он помещен в винипластовую трубку с внешним диаметром 20 мм и зажат с двух сторон, ввинчиваемыми в трубку пробками. Антенная катушка, состоящая из 3 витков провода ПЭ 0,8, намотанного с шагом 10 мм, соединена с конденсатором 2—7 пф. Виток связи расположен вблизи от антенной катушки; его концы выведены на трансформатор короткими (2—3 см) проводами. Вторичная обмотка трансформатора подсоединяется к коаксиальному кабелю (РК-1 длиной около 1 м), идущему к телевизору. К оплетке кабеля подпаивается и корпус трансформатора.

    Антенна располагается на верхней крышке телевизора. Направленные свойства у нее выражены в условиях комнатного приема слабо (как, впрочем, и у всех других комнатных антенн). Такая антенна на частоте первой программы несколько уступает, а на частоте второй программы равна по приемным свойствам наиболее распространенной комнатной штыревой антенне и обеспечивает уверенный прием обеих программ московского телецентра в Москве и пригородах.

Сопутствующие статьи:

Источник:

Хомич В.И. Приемные ферритовые антенны (2-е изд.). МРБ Вып.485, 1963 г.

[ На главную ]      [ Антенны ]

Материал подготовил RA3TOX.