Не задумывались, почему в телевидении используется кабель 75 Ом, а в радио – 50? Существует тесная связь с антеннами. Подход хочется унифицировать, ведь телевизионный кабель стоит 5 рублей за метр, а для протягивания WiFi приходится потратиться. Пользователи портала ВашТехник нашли дешевое решение в виде подбора кабеля с хорошими характеристиками за приемлемую цену. Попробуем ответить, как выглядит домашняя антенна, собранная из подручных материалов.
Характеристики домашней антенны с точки зрения радиолюбителей
Самодельная домашняя антенна не считалась редкостью во времена СССР. В магазине устройство было не достать, приходилось выдумывать. Антенну дома мастерили все. Обсудим теоретические основы.
Конструкция антенны проста, но разновидностей множество. Изначально речь шла об излучающем вертикальном (горизонтальном) куске провода. О длине не думали до момента изучения электродинамики распространения радиоволн. В скором времени стало ясно, что антенна излучает в эфир волны потому, что на поверхности присутствует распределение токов и напряжений, повторяющих законы передачи.
В идеале длина провода кратна четверти длины волны (бывает и иначе). Такое распределение получается наиболее выгодным, и информация начинает передаваться в эфир.
Конструкций появляется несколько. Прежде всего, полуволновой диполь, известный как вибратор Герца. Сопротивление приближенно равняется на резонансной волне 75 Ом. Это стандарт телевизионного кабеля. Коаксиальный кабель не является симметричной линией, он ещё наделен собственным волновым сопротивлением. Если параметры антенны не подстроить под фидер, часть мощности начнет отражаться, что пагубно повлияет на КПД системы. В результате голый провод без антенны принимает лучше, нежели неправильная антенна.
Покупные телевизионные антенны имеют сопротивление излучению 75 Ом. Понятно, что на каждой длине волны этого соблюсти нельзя, поэтому реальный КСВ (коэффициент стоячей волны) по диапазону колеблется. Измеряется параметр специальным прибором. Считается хорошим показателем, когда КСВ по всем длинам волн не превышает 2.
Желающим сделать все самостоятельно следует помнить: симметричная самодельная антенна соединяется с несимметричным коаксиальным кабелем через симметрирующее устройство. Напомним, что выпущено два стандарта, сложно сделать универсальное оборудование:
- В телевидении используются устройства с сопротивлением на рабочей частоте равным 75 Ом. Гнездо телевизора, кабель и антенна работают друг с другом.
- В радиовещании господствуют устройства с волновым сопротивлением 50 Ом. Причины опишем ниже.
Причины различий домашних антенн
Известно немало жизнеспособных конструкций и размеров антенн. Почему в радиовещании используются устройства с волновым сопротивлением 50 Ом, а в телевидении – 75 Ом? Зависит от традиций. Никто подумать не мог, что в машинах будут телевизоры. Информбюро сообщало о победах через приемник. Радиосвязь служит военным целям, следовательно, призвана обладать мобильностью. Этим вызвана причина выбора кабелей с сопротивлением 50 Ом и вертикальная линейная поляризация. Что это означает на практике:
- Если поляризация горизонтальная, для приема нужно точнее нацелить антенну на точку вещания. В противном случае до нуля падает принятый сигнал. Понятно, что саперу на минном поле некогда разбираться, где стоит передатчик. Если поляризация вертикальная, антенна не принимает в параллельном к земле расположении. Мобильные системы становятся относительно свободными благодаря тому, что в азимутальной плоскости диаграмма направленности антенны идентична по всем углам. Что касается телевидения, оборудование развертывают не спеша, поэтому направление на вышку примерно известно.
- Сопротивление также играет немалую роль. Вещание, в том числе военное, изначально шло на относительно низких частотах. Посчитаем длину волны для верхней границы КВ: 299792458 / 30000000 = 9,993 метра. Половина составляет приблизительно пять метров. Высокая антенна! Попробуй в поле разверни. Рации дальнобойщиков и сейчас работают на этих частотах. Что делать? Используются четвертьволновые вибраторы, свойства (КПД и дальность связи) несколько хуже. Размер играет ключевую роль. Штырь высотой 2,5 метра под силу поставить за считанные секунды любому. На волнах КВ и ниже сигнал огибает препятствия и заходит за горизонт, распространяясь далеко. Волны FM двигаются по прямой, поэтому далеко от цивилизации встречаются зоны полного радиомолчания. В военной обстановке это неприемлемо.
По указанным двум причинам и выбраны упомянутые стандарты. Стоит заметить, что информация уже слегка устарела, даже для диапазона КВ используют ферритовые антенны с намоткой. Известна третья причина не смешивать телевидение и радио – помехи. Вещание бы мешало принимать правильный сигнал. В свете появления мультиплексов причина смотрится просто смехотворной, поэтому будущее за унификацией, что и демонстрирует правительство, сдобрив телевизионные программы радио (на одной волне, с разделением по времени). Пора уже начинать и стандарт создавать единый. Не факт, что элементарные линейные антенны станут лидерами в гонке.
Читатели должны понимать, что геометрические размеры домашней антенны – ещё не все. Если хотим принимать телевидение, изготавливаем несимметричный четвертьволновый вибратор из отрезка кабеля сопротивлением 75 Ом, сдирая оплетку на нужное расстояние. Не забудьте повернуть горизонтально для максимального приема.
Итак, домашние телевизионные антенны рассчитываются на горизонтальную поляризацию. Причем конструкция теперь уже не всегда соответствует полуволновому вибратору. Следовательно, при желании проложить РК – 75, потребуется согласовать изделие, ведь сопротивление четвертьволнового вибратора составляет примерно 50 Ом, как могли уже догадаться внимательные читатели. На практике самодельные конструкции не дотягивают до показателя, даже в радиовещании изделия нуждаются в согласовании. И, наконец, домашняя антенна для телевизора со спутниковыми каналами параболическая. Уровень сигнала относительно мал, направление на космический аппарат прямое и неизменное. Это дает возможность использовать домашние антенны с высоким коэффициентом усиления.
В нашей стране радиолюбительству придавалось главенствующее значение. Собранная дома антенна имелась в каждой семье.
Итак, сопротивление кабеля связано с волновым сопротивлением вибратора, наиболее часто используемого при передаче специфической информации радио и телевидения. Это позволяет обойтись минимумом согласующих устройств при сохранении работоспособности комплекса. Сегодня правило уже не выдерживается, но традиции применения специфических кабелей остались. Изделия оптимизированы для передачи нужного (радиовещанию и телевидению) спектра и частот.
