Антенна для приёма УКВ ЧМ радиостанций

Антенна для приёма УКВ ЧМ радиостанций

В настоящее время в крупных городах в диапазоне УКВ работают десятки радиовещательных ЧМ радиостанций с самой разнообразной тематикой. Мощность передатчиков обычно составляет 1...4 кВт, поэтому радиус зоны уверенного приёма на простые антенны невелик и составляет 30...40 км.

Современные УКВ ЧМ тюнеры, входящие в состав ресиверов и домашних кинотеатров, способны обеспечить высокое качество приёма стереопередач при достаточном уровне радиосигнала. Существенное отличие тюнера от других источников программ состоит в том, что он получает сигнал через внешнюю среду, т. е. через эфир. Его чувствительность в стереофоническом режиме при отношении сигнал/шум на выходе 50 дБ обычно составляет 30...50 мкВ.

Чтобы тюнер нормально функционировал, ему нужна антенна, и не какая-нибудь (хотя в городе он и с куском провода работает), а хорошая, в том смысле, что она должна принимать сигналы радиостанций и по возможности ослаблять различные помехи. Об этом часто забывают, полагая, что, как и CD-проигрыватель, тюнер может работать где угодно. Существенное влияние на качество приёма в УКВ диапазоне оказывает многолучевое распространение радиоволн (МЛР). Из-за этого эффекта на вход приёмника могут одновременно поступать несколько сигналов, кроме прямого, ещё и несколько отражённых от тех или иных препятствий. Особенно вероятно появление отражённых сигналов в городах, что приводит к ухудшению качества приёма, даже в том случае. если уровень сигнала достаточен для нормальной работы тюнера.

Уменьшить влияние МЛР можно за счёт применения направленных антенн. Для высококачественного приёма сигналов вещательных УКВ ЧМ радиостанций на значительном удалении от передатчика необходимо применять эффективную направленную наружную антенну. Затраты на её изготовление окупятся повышением качества приёма.

Описание такой антенны для диапазона 88... 108 МГц предлагается вниманию читателей. Её конструкция (размеры) показана на рис. 1, она была проверена и оптимизирована с помощью программы MMANA-GAL. Поскольку для радиовещания в УКВ диапазоне применяют вертикальную поляризацию, у этой антенны поляризация также вертикальная. Она содержит семь директоров, два рефлектора и активный (петлевой) вибратор, к которому подключено согласующе-симметрирующее устройство. Все вибраторы изготовлены из дюралюминиевой трубы с внешним диаметром 20 и толщиной стенок 2 мм, а несущая стрела и держатель рефлекторов — из стальной трубы диаметром 32 и толщиной 3 мм (водопроводная труба). Держатель рефлекторов закреплён на конце стрелы с помощью болта М8х80 с гайкой и скобы (рис. 2).

Петлевой вибратор изготовлен из двух одинаковых частей, которые с одной стороны соединены и закреплены с помощью скобы с накладкой двумя болтами М6х30 с гайками и закреплены на стреле с помощью болта М8х70 с гайкой, а с другой — на корпусе согласующе-симметрирующего устройства (рис. 3). Концы вибратора, закреплённые на корпусе, предварительно расплющивают и сверлят в них крепёжные отверстия. Общий вывод согласующе-симметрирующего устройства с помощью кронштейна также крепят на стреле.


Директоры и рефлекторы также состоят из двух частей, которые скрепляют (рис. 4) между собой и крепят к стреле аналогично петлевому вибратору. Для изготовления мачты применена стальная труба с внешним диаметром 50 мм. Поскольку она параллельна вибраторам, для исключения её влияния на характеристики антенны верхнюю часть мачты следует выполнить составной, разделив её электрически на расстоянии 570 мм от стрелы антенны (рис. 5). Верхнюю и нижнюю части мачты крепят между собой с помощью стального хомута шириной 180 мм, толщиной 2 мм и четырёх болтов М6х20 с гайками (рис. 6). Паронитовые прокладки толщиной 1 мм изолируют хомут и две части мачты друг от друга. Мачту крепят к стреле в центре тяжести антенны (см. рис. 4).


Поскольку входное сопротивление антенны составляет около 300 Ом, для подключения к кабелю снижения сопротивлением 75 Ом необходимо согласующе-симметрирующее устройство с коэффициентом трансформации 4:1. Оно применено готовое — от серийно выпускаемых антенн АТВК. Принципиальная схема этого устройства показана на рис. 7, а его монтаж в пластмассовом корпусе — на рис. 8. Катушки L1 и L2 намотаны на кольцах типоразмера 7x4x2 из феррита 50ВЧ вдвое сложенным проводом ПЭЛ 0,23 и содержат по восемь витков.


Основные расчётные характеристики антенны: КСВ, коэффициент усиления Ga и отношение излучения вперёд/назад F/B получены с помощью упомянутой выше программы и показаны на рис. 9.


Спад коэффициента усиления наблюдается в начале диапазона, что, впрочем, компенсируется условиями распространения УКВ — чем ниже частота, тем меньше затухание На частоте 104 МГц расчётный коэффициент усиления антенны составляет 12,7 дБ, а действующая высота — 4 м. При напряжённости поля в точке приёма 10 мкВ/м на выходе антенны будет сигнал 40 мкВ, что достаточно для качественного стереоприёма. При большой длине кабеля снижения, возможно, потребуется применение антенного усилителя.