^Вверх

foto1 foto2 foto3 foto4 foto5


3G 4G LTE

CDMA

Wi-Fi

Антенны своими руками

3G-Aerial

Поиск на сайте

Сейчас на сайте

На сайте 118 гостей и ни одного пользователя

Вход на сайт

Антенна Харченко для цифрового TV - 4.3 out of 5 based on 12 votes
1 1 1 1 1 Рейтинг 87% [12 Голоса (ов)]

uhv logo

Харченко Константин Павлович

Родился 11 августа 1931г. В 1950г. в Ленинграде окончил с медалью среднюю мужскую школу N 158 и поступил в Военную инженерную академию связи им.С.М.Буденного на радиофакультет. В 1955г. зачислен в головной по связи институт МО СССР. В декабре 1958г. изобрел свою первую антенну, которая надолго стала основой многих средств связи ВС СССР и стран Варшавского договора. Благодаря журналу «Радио» (№3 1961г.) она безраздельно «завоевала» крыши домов «по всей Руси великой» и далеко за ее пределами в качестве телевизионной (в народе «восьмерка», «зигзаг», «бубновочка»). Шесть дипломов I степени от журнала «Радио» и более 40 лет сотрудничества. Более семи лет преподавательского труда в ЛВВИУС им.Ленсовета.

Предлагаем вашему вниманию, уважаемый аноним, антенну Харченко, оптимизированную для приема цифрового телевидения. Конечно же она с равным успехом годится как для аналогового так и для цифрового телевидения любого стандарта, которое транслируется в диапазоне ДМВ. Почему же   мы позиционируем ее как «цифровую» антенну. Во первых, пройдет совсем немного времени и мы с вами об аналоговом ТВ будем вспоминать как о каком то антиквариате, по типу граммофона. А о «во вторых» следует рассказать подробнее...

Оригинальная антенна Харченко состоит их двух квадратных рамок периметром около 1λ, соединенных параллельно. Такая антенна имеет низкое входное сопротивление около 75 Ом, что очень удобно для прямого согласования с 75-омным фидером, а для симметрирования обычно достаточно проложить этот кабель вдоль одного из плеч рамки. Антенна Харченко, рассчитанная на 50 Ом, также отлично подходит для любительских диапазонов 144/433/1296 МГц, для CDMA-800, GSM-900, GSM-1800, WiFi-2400, чему посвящена отдельная статья на нашем сайте и пара онлайн-калькуляторов. Обратим ваше внимание, что ТВ вещание в 1961 г велось на метровых волнах и полосы пропускания антенны вполне хватало для приема 1-2 каналов, которыми и ограничивалось вещание в то время. Постепенно телевидение стало занимать ДМВ диапазон. Полосы пропускания антенны Харченко в этом случае стало не хватать. uhv oldДля решения этой проблемы были предложены более широкополосные варианты для аналогового ТВ, вещание которого велось в диапазоне 470-622МГц (21-39 частотные каналы). Один из самодельных вариантов такой антенны, правда не очень удачный, изображен на рисунке. В настоящее время по стандарту OIRT для цифрового телевидения выделен диапазон 470-860 МГц (21-69 каналы). При этом цифровые мультиплексы часто разбросаны по всему диапазону и относительно узкополосные антенны в этом случае не пригодны, разве что только для приема одного из мультиплексов. Для охвата такого широкого диапазона можно применить другие варианты антенны Харченко, которые имеют более высокое входное сопротивление. Например ромбические двойные рамки с периметром одной из рамок около 1.5λ имеют входное сопротивление около 300 Ом, что делает антенну более широкополосной и удобной для согласования с 300/75 Ом согласующими устройствами или антенными усилителями, которые в настоящее время широко распространены на рынке. Именно такая антенна была разработана пользователем под ником yurik82 путем цифровой оптимизации в NEC2 и последующей проверки в программе Ansys HFSS (подробности в конце статьи). Вы можете скачать архив с моделями 4NEC2 и HFSS для подробного изучения.uhv schemaАнтенна полностью симметрична как по вертикальной, так и по горизонтальной осям, проходящим через центр антенны. Все размеры указаны от центра до центра провода, т.е по осям проводов. Расстояние до рефлектора измеряется от плоскости на которой расположены оси проводов рамки до поверхности рефлектора. Длины сторон рамок (по оси провода) :

  • AC (AD, BE, BF) = 156 (140) мм
  • CN (DM, EN, FM) = 192 (172) мм

В результате получилась простая антенна с входным сопротивлением 300 Ом, с усилением 9.5±0.5 dBi и полосой пропускания 470-760 МГц по критерию КСВ < 2. Антенна проста в изготовлении, имеет очень хорошую повторяемость, не требует настройки и может быть изготовлена своими руками из самых доступных материалов. В сравнении с классической антенной Харченко этот вариант имеет следующие особенности:

  • намного более широкая рабочая полоса при сравнимом усилении;
  • возможность прямого подключения к точкам N и M пластинчатых симметризаторов или усилителей SWA/PAE/ALN;

К сожалению полный диапазон 470-860 МГц такая антенна не перекрывает, поэтому, если в местности где проживает аноним, часть мультиплексов работают на частотах выше 750 МГц - желательно антенну пересчитать вверх, уменьшив все размеры на 10%, пожертвовав усилением на нижних каналах 21-25. Этот вариант размеров рамки обозначен на чертеже в скобках. Размеры рефлектора и промежуток в месте подключения в этом случае не меняются.

В сравнении с популярными в интернете конструкциями - Тройной квадрат и антенной Туркина - этот вариант антенны Харченко имеет неоспоримые преимущества, такие как широкополосность при сравнимом усилении, некритичность к точности размеров, простота изготовления. Более того, мы не рекомендуем к повторению вышеупомянутые конструкции для приема цифрового телевидения, подробнее об этом можно прочитать здесь.uhv swr gain uhv 3d pattern

При размерах рефлектора 40х50 см коэффициент использования апертуры достигает 130% на нижних каналах, т.е. для такого усиления это достаточно компактная антенна и её габариты целиком оправдываются достигнутым усилением. Ширина основного лепестка диаграммы направленности около 70°.uhv patternВ качестве вибратора можно использовать распространенный медный или алюминиевый электрический провод 4 мм2 (Ø2.25 мм) или 10 мм2 (Ø3.57 мм), с запасом достаточно 1.5 метра провода. Более толстый проводник предпочтительнее из-за жесткости и дополнительной несущей способности. Можно использовать другие подручные материалы - ленты из оцинковки или латуни. В качестве рефлектора можно использовать строительную оцинкованную сетку с ячейками 20х20 или 20х50 мм. Если антенна будет спрятана от ветра (например на чердаке, балконе, вплотную к фасаду) рефлектор можно сделать из сплошной жестяной оцинковки. Вершины вибратора (точки A и B) желательно крепить на металлических стойках/болтах, тогда вибратор будет соединен с рефлектором и мачтой по постоянному току, что способствует стеканию статических зарядов на заземленную мачту, а не на симметризатор и далее на телевизионный кабель. Параметры антенны не отличаются для заземленной вершины и для изолированной. Т.к. оцинкованная сетка не имеет жесткости и несущей способности, для поддержания её формы надо изготовить 2 горизонтальных поперечины (из дюралюминиевого уголка или полосы) на уровне вершин вибратора. Стойки крепления вибратора крепить к этим горизонтальным распоркам. Технологический зазор N-M в центре можно варьировать в небольших пределах в зависимости от используемой коробки, в которую будет спрятан симметризатор (балун) или антенный усилитель типа SWA/PAE/ALN.uhv impedance

Несколько слов для тех, кто самодельные антенны считает пережитком "совка" и "колхозно-гаражной" культуры. Скажем только, что в цивилизованном мире, к которому часто апеллируют такие анонимы, самодельные антенны разрабатывают и делают и астрофизики (как то антенну Ховермана) и профессора медицины, а не сидят и ждут пока это сделает дядя и привезет готовую антенну на рынок. Именно поэтому мир и становится цивилизованным, ребята.


P.S: Информация, полезная для специалистов по конструированию антенн от yurik82:

Готового решения для перекрытия современного диапазон ДМВ в работах Харченко и Кисмерешкина нет, т.к. в то время используемый диапазон частот был меньше и нужды в таких антеннах не было. У БиКвада Харченко с фиксированным периметром рамки при полной симметрии двойной рамки есть 4 основных степени свободы:

  1. расстояние от центра симметрии до вершины A(B);
  2. расстояние от центра до линии CD(EF);
  3. длина этой линии;
  4. расстоянине от рамок до рефлектора;

Для того чтобы подобрать эти размеры оптимальным образом (для максимизации коэффициента усиления при ограничении КСВ<2), использовалcя разработанный Николаем Младеновым скрипт Python для движка NEC2:
http://clients.teksavvy.com/~nickm/scripts.html
Используя методы нелинейного программирования, такой скрипт в автоматическом режиме перебирает десятки тысяч комбинаций "степеней свободы антенны". В результате получается модель антенны у которой желаемые свойства максимизируются.
Конечный результат был также проверен в симуляторе Ansys HFSS (результаты в 4NEC2 и HFSS полностью совпадают)
https://ypylypenko.livejournal.com/20678.html

Литература и ссылки по теме:

 

Комментарии   

yurik82
#21 yurik82 20.02.2019 21:29
Цитирую Игорь22:
Скажите, рефлектор, обязательно делать сеткой для улицы, или можно например просто горизонтально расположенные металические полоски или алюминевые жилы на определенном растоянии.

Можно. Если с шагом до 4-5 см то будет практически эквивалент сплошного рефлектора.
Можно даже всего 4, 6 или 8 прутков, но тогда размеры и положение этих прутков надо более точно знать. Размеры есть тут:

http://clients.teksavvy.com/~nickm/biquads.html

Там есть для 470-860 (UHF 69) и 470-700 (UHF 52)
3G-Aerial admin
#22 3G-Aerial admin 20.02.2019 21:29
Сетка для улицы - это исключительно для уменьшения парусности. Чтоб вашу антенну ветром не унесло. А так конечно можно и ваш вариант и даже сплошной экран если антенна где то возле стены и ветер не страшен. Либо еще какой дуршлаг. Не принципиально.
www.youtube.com/watch?v=QphlW36wwPw
Богдан
#23 Богдан 17.03.2019 08:40
Большое спасибо за эту антенну. Очень хорошая конструкция с прекрасными характеристикам и и повторяемостью. Сделал уже 3 шт. Брал усредненные размеры (между основными и теми, что в скобках). Единственно, расстояние полотно-рефлект ор, поэксперементир овав сделал 90 мм. Антенна принимает 38 и 43 каналы мультиплексов, расстояние до вышки 15 км. непрямой видимости (пятиэтажки и лесополоса), сам живу на 1-ом этаже, антенна висит на окне, которое приблизительно смотрит в сторону вышки, уровень сигнала 90%, качество 100%.
Усилитель SWA-49 (с другими хуже).
Пробовал другие типы антенн (тройной квадрат и класическую Харченко, с тем же усилителем), результат гораздо хуже.
Therion
#24 Therion 10.04.2019 06:44
Добрый день! А возможно использовать сплошной рефлектор из фольги? И как это скажется на усилении и КСВ?
yurik82
#25 yurik82 10.04.2019 07:09
Цитирую Therion:
возможно использовать сплошной рефлектор из фольги? И как это скажется на усилении и КСВ?

можно. никак не скажется
Алексей95
#26 Алексей95 12.04.2019 11:25
Как все рассчитывается, мне необходимы сами формулы. Нигде не могу найти формулы для расчёта сторон антенны харченко, и этой тоже
yurik82
#27 yurik82 12.04.2019 11:45
Цитирую Алексей95:
формулы для расчёта сторон антенны харченко, и этой тоже

Формул для расчета антенн не существует. Эта антенна не исключение.
Все антенны в мире имеют авторскую конструкцию. В результате опытов, НИОКР или ЭМ моделирования, методом проб и ошибок, подгонки размеров под техзадание - получается антенна на некоторую частоту. И она имеет некоторые компромиссные характеристики, чтобы удовлетворить техзадание. Изменив размеры всегда можно улучшить одни характеристики в ущерб другим.

Пересчет существующей конструкции антенны на любые другие частоты проводится простым масштабирование м. Принцип подобия работает и в электромагнетиз ме, в и аэродинамике, гидродинамике. Чтобы снизить рабочую частоту в 2 раза - все размеры надо увеличить в 2 раза. Принцип подобия гарантирует что параметры не изменятся.

Иными словами, размеры любой антенны можно выражать не в метрах, а в лямбдах. Тогда в чертеж подставляем длину волны которая нужна - и получаем размер в метрах. Все калькуляторы на этом сайте так и работают.

Модели в формате NEC и HFSS для этой антенны - выложены по тексту статьи. Чтобы пересчитать на другие размеры - скачиваете и пропорционально меняете все размеры.

Размеры антенны представленной в статье я получил с помощью брутфорса. Скрипт Python от Николая Младенова неделю перебирал миллионы комбинаций размеров по такому техзаданию:

-- 470-710 MHz
--swr-target=2.7
--f2r-target=15
--f2b-target=15
--target-function=(4*max_ml+16*max_gain_diff+4*max_f2r_diff+max_f2b_diff)/25

Как автор антенны, я даже не знаю какие получились стороны у вибратора. На чертеже не фигурирует периметр нигде. Посчитать периметр можно по формулах длины гипотенузы у прямоугольного треугольника
3G-Aerial admin
#28 3G-Aerial admin 16.04.2019 12:18
Цитирую Алексей95:
Как все рассчитывается, мне необходимы сами формулы. Нигде не могу найти формулы для расчёта сторон антенны харченко, и этой тоже

Это довольно популярный запрос в поисковиках: "формула расчета антенны Харченко". Но антенны не рассчитываются по "формулам". Как на самом деле рассчитываются можно прочитать здесь:
https://3g-aerial.biz/antenna-calculation
Андрэ
#29 Андрэ 08.05.2019 08:23
Приветствую! Подскажите, размеры лучше со скобок брать? Провод дм 7мм
Igor
#30 Igor 23.06.2019 17:59
Подскажите какие размеры нужно изменить под входное сопротивление 75 ом ? Нужно подключать кабель напрямую к антенне без усилителя (симметризатора ).
yurik82
#31 yurik82 23.06.2019 20:26
Цитирую Igor:
Подскажите какие размеры нужно изменить под входное сопротивление 75 ом ?

Все размеры надо принципиально изменить. Низкое сопротивление (40...100 Ом) имеет 1-лямбдовый биквад. Эта антенна - 1.5 лямбдовый высокоомный (250...450 Ом) биквад.
75-омный 1-лямбдовый Биквад перекрывает полосу 10-20 МГц, т.е. 1 частотный канал. Поэтому вы не должны хотеть 1-лямбдовый биквад.

Цитирую Igor:

Нужно подключать кабель напрямую к антенне без усилителя (симметризатора).

Симметричную антенну (диполь, биквад) невозможно подключить к трехпроводной ассиметричной линии (коаксиальному кабелю) без симметризатора (балуна), даже если Rвх антенны 75 Ом и сопротивление коаксиала 75 Ом
Igor
#32 Igor 23.06.2019 20:30
Спасибо.
Будем заказывать платы согласования.
Igor
#33 Igor 23.06.2019 21:00
Еще вопросик. Какой симметризатор лучше использовать? На бинокле(кольце) или вот такой https://shopdelta.eu/obrazki1/sa_iv-v-dipol_img2_d.jpg типа на полосковой линии ?
yurik82
#34 yurik82 23.06.2019 21:26
Цитирую Igor:
Еще вопросик. Какой симметризатор лучше использовать? На бинокле(кольце) или вот такой https://shopdelta.eu/obrazki1/sa_iv-v-dipol_img2_d.jpg типа на полосковой линии ?

Те что на полосковой линии не принимают МВ (в современных условиях это плюс), зато лучше принимают ДМВ. На частотах ниже 700 МГц преимущество около 1 дБ, выше 700 МГц около 2 дБ. У ферритовых также высокий риск попасть на подделку из марок феррита которые на этих частотах очень плохо работают.
Igor
#35 Igor 23.06.2019 21:31
Огромное спасибо.

Добавить комментарий


Последние коммы

  • Расчет Bi-loop антенны
    • 3G-Aerial admin
      Само слово "диапазон" википедия определяет как интервал значений какой либо величины. Другими словами ...
       
    • nskar
      День добрый. Скажите, пожалуйста, почему при выборе в калькуляторе диапазона 3g, частота которого ...
  • Расчет антенны "Тройной квадрат"
    • А-др
      Спасибо большое,полный проект для меня сделали, с проводом почти угадали (у меня 2,4мм), а то я ...
       
    • 3G-Aerial admin
      К сожалению вы поняли неправильно. В статье предлагаются два варианта размеров антенны, для 470-700МГц ...
       
    • А-др
      Спасибо за ответ.Не совсем так, на 56 канал нужна антенна другому человеку принимать в 44км от вышки ...

Рейтинг@Mail.ru