Антенна Харченко для цифрового ТВ за 5 минут: калькулятор для расчета и сборка своими руками

Что такое антенна Харченко и чем она хороша

В 1961 году в третьем номере журнала «Радио» была опубликована статья инженера К. Харченко «Зигзагообразная антенна», которая способствовала улучшению качества изображения для людей, проживающих вне зоны надежного приема. Среди радиолюбителей она получила названия «ромбовидная», «восьмерка», «биквадрат» или просто «антенна Харченко».

Конструкция состоит из двух ромбов, переходящих друг в друга. Угол между внешними поверхностями составляет ок. 90°. Ромбическая форма фильтрует дециметровый сигнал, адаптируя размеры структуры к длине волны. Точно рассчитав параметры, вы добьетесь усиления частотного диапазона в вашем регионе до необходимого.

Дизайн биквадрат имеет ряд особенностей, которые позволили ему оставаться популярным уже более полувека:

• обеспечивает высокий коэффициент усиления;
• подходит для приема ТВ и мобильного интернета – нужно только правильно подобрать размер страниц;
• широкополосный – способен захватывать как цифровые, так и аналоговые каналы;
• простой и недорогой в конструкции — позволяет любому установить и использовать его для приема слабого сигнала.

Свойства антенны

Антенна Харченко предназначена для цифрового телевидения, но может принимать и аналоговый сигнал. Поэтому можно будет настроить телевизор на прием не только цифровых передач, но и находить аналоговые каналы.

Аналогичное название антенна получила из-за своей конструкции. Внешне он напоминает два соединенных квадрата или ромба.

Большим преимуществом является универсальность. Помимо приема эфирного ТВ-сигнала, его можно использовать для работы с мобильной связью, Wi-Fi. Производство в этом случае ничем не отличается. Вам просто нужно сделать это в разных размерах.

Биквадрат принимает сигнал от более удаленных ретрансляторов, чем пивная банка или кабельная (рамочная) антенна. И сложность почти такая же. Стоимость изготовления антенны небольшая, а в некоторых случаях обычно делается бесплатно. Все, что вам нужно, это медный проводник, который будет выполнять роль приемного элемента.

Делаем биквадратную антенну в домашних условиях

Самодельная антенна собирается за 30-40 минут. Кроме того, элементы конструкции изготавливаются из самых распространенных материалов, которые наверняка уже есть у вас дома или в гараже.

Необходимые материалы и инструменты

Основные материалы:

• медная проволока сечением 1,5–5 миллиметров, длиной около метра;
• обычный антенный провод (коаксиальный), 3-5 метров;
• паяльник, припой и канифоль соответственно;
• штекер для телевизора;
• напильник или наждачная бумага для удаления проволоки;
• измерительная лента или линейка;
• маркер или маркер.

Дополнительные материалы, которые могут вам понадобиться:

• основа для антенны (например, деревянная рейка);
• клей;
• изолента.

Ручной расчет

Размеры антенны Харченко напрямую зависят от диапазона принимаемых частот.

Расчет для наземного телевидения состоит из определения длины волны и переноса значений в составной блок. Цифровые телеканалы транслируются в стандарте DVB-T2 на радиочастотах в диапазоне от 400 до 800 МГц в зависимости от региона.

Точную зону мультиплексного вещания вы узнаете из инструкции по определению частот цифрового ТВ.

Пример:

В Москве первый мультиплекс вещает на частоте 546 МГц (ТВК 30), второй — на 498 МГц (ТВК 24). Я хочу получить оба пакета, поэтому возьму средний:

(546 + 498)/2 = 522 МГц.

1. Рассчитываем длину волны по формуле:
   λ = c/F, где:
   λ — длина волны;
   c – скорость света (3×108 м/с);
   F – частота.
2. Замените значения:
   λ = 300/522 ≈ 0,5747 м = 57,47 см.

Вы можете использовать полученное значение, но для практического использования оно может оказаться слишком большим. Мы вправе взять ровно половину или четверть длины волны:

λ/2 = 0,5747/2 ≈ 0,287 м = 28,7 см.

λ/4 = 0,4918/4 ≈ 0,143 м = 14,3 см.

Как только вы знаете длину волны, рассчитывается размер кадра. На примере значения 575 мм получаем следующее:

• длина внешней стороны ромба: 575/4 = 143,75 мм;
• общая длина шнура 1150 мм.

Калькулятор антенны Харченко

Можно сделать проще: рассчитайте все параметры с помощью онлайн-калькулятора. Алгоритм работы аналогичен представленному выше, действие всех формул автоматизировано. На выходе получится готовый чертеж с размерами «двойного квадрата».

Калькулятор не помещается полностью в окно, поэтому листайте синее окно вверх-вниз, вправо-влево, чтобы заполнить все поля.

Сборка

1. Возьмите провод. Для антенны подходит только медь (надежно припаять алюминий или другой металл не получится, а чистота принимаемого сигнала будет зависеть от качества соединения с контактами).
2. С помощью линейки и маркера отметьте 8 одинаковых отрезков, длину которых (L1) вы вычислили на калькуляторе.
3. На чистом листе бумаги начертите шаблон будущего каркаса телевизионной антенны и соблюдайте рассчитанные размеры.
4. Согните проволоку по меткам, ориентируясь на шаблон. У вас должна получиться прямая восьмерка с углами 90°.
5. С помощью напильника или наждачной бумаги зачистите края проволоки и загиб на краях, затем закрепите свободные концы тонкой медной проволокой.
6. Спаяйте концы вместе.
7. Возьмите антенный провод, зачистите его примерно на 2 см и припаяйте к каркасу антенны: центральную жилу на одном изгибе, экран на другом. Подсоедините штекер RF к другому концу кабеля.
8. Изолируйте все точки пайки. Можно использовать силиконовый герметик или простую изоленту.

Настройка

После установки включите телевизор и выполните поиск цифровых каналов. Если у вас есть префикс, автоматически начните его поиск. Анализируйте дальше:

• Прием сигнала хорошего качества.
  Крепить получившийся каркас к любой поверхности можно с помощью клея или жидких гвоздей. Кабель также необходимо зафиксировать, чтобы он не мешал слабому месту пайки.
• Качество принимаемого сигнала недостаточно хорошее.
  Попробуйте переместить антенну: измените вертикальный и горизонтальный углы наклона. Если это не помогает, необходимо усилить полученный сигнал с помощью рефлектора.

Изготовление рефлектора

Рефлектор представляет собой экран, который размещается за основной рамой антенны. Для производства подойдет металлическая пластина или стеклотекстолит, используемые для печатных плат. Можно взять сетку, состоящую из металлических прутьев. А можно сделать экран самостоятельно из толстой фольги, наклеенной на прочную основу нужного размера.

В данном примере экран сделан со стороны корпуса ПК.

К расположению рефлектора предъявляются следующие требования:

• расстояние между ним и приемником ровно 1/7 длины принимаемой волны (на калькуляторе это значение D). Создать диэлектрические прокладки для сборки единой конструкции;
• площадь активной (проводящей) поверхности рефлектора на 20% больше площади ТВ-антенны;
• приемник должен «лежать» внутри плоскости рефлектора.

В этом примере прокладки сделаны из старых маркеров, скрепленных пластиковой лентой

Рекомендуем полную пошаговую видеоинструкцию по изготовлению биквадрата с экраном:

Как сделать антенну: пошаговая инструкция

1. На проволоке маркером или легкими насечками ножом сделайте отметки от начала до конца на расстоянии 15 см друг от друга.
2. Зажать провод в тиски или плоскогубцами, согнуть провод под углом 90°. Четвертый изгиб необходимо сделать в обратную сторону, чтобы квадрат не перекрывал первый. Таким образом, мы получаем два алмаза.
3. Свободные концы не должны касаться другого внутреннего угла.
4. Аккуратно зачистите внешние концы проволоки наждачной бумагой или напильником.
5. Спаяйте концы кислотой и припаяйте. Можно предварительно продеть концы проволокой, чтобы облегчить пайку.
6. Зачистите антенный кабель прибл. 20 мм. Снимите верхнюю оболочку на эту длину. И снять внутреннюю изоляцию примерно на 5 мм.
7. Припаяйте слой экрана к кабелю к одному углу. Прикрепите медную жилу кабеля к другой пайкой.
8. Вы можете прикрепить кабель к одной или обеим сторонам блока Харченко. Используйте изоленту или другой клейкий материал. Но лучше обжать кабель пластиковой лентой. Изоляционная лента под воздействием влаги со временем начнет отслаиваться.
9. Последним шагом является защита центральной точки антенны. Залейте центр эпоксидной смолой или горячим клеем. Обязательно проверьте, чтобы внутренние уголки не закрывались.

Остается только надеть штекер антенны на кабель и попробовать настроить цифровое ТВ на приставке Т2 или телевизоре.

Как подключить штекер

1. Используйте нож, чтобы удалить 1 см внешней изоляции.
2. Ослабьте оплетку и отогните экран назад.
3. На 7-8 мм снимите изоляцию, закрывающую жилу.
4. Начните обматывать F-коннектор руками. Вкручивать нужно до тех пор, пока экран полностью не окажется под разъемом. Сердечник должен немного выступать из соединительного отверстия. Если она слишком сильно торчит, укоротите нить нитеобрезателями или ножницами. Если винт туго затянут, зажмите разъем плоскогубцами.
5. Вкрутите переходник в резьбу на коннекторе. Вы можете подключить антенну к телевизору.

Если телевизор повесить на обычный несъемный кронштейн, расстояние между тумбой и стеной будет минимальным. Почти всегда это затрудняет вставку вилки в розетку телевизора. Поэтому лучше использовать угловой (V-образный) антенный переходник вместо прямого.

Читайте также: Как уменьшить, увеличить обороты электродвигателя 220 и 12В?

Подключение и настройка антенны

1. Установите «двойной квадрат» снаружи или внутри помещения.
   

   Размещение в помещении допускается только при прямой видимости сигнала и отсутствии сильных препятствий на пути вышки.

   Воспользуйтесь инструкцией по правильной установке антенны, чтобы максимально точно направить конструкцию на вещателя сигнала DVB-T

2. Протяните кабель к телевизору и вставьте штекер в антенный вход устройства.
3. Попробуйте автоматический поиск каналов.

Если антенна для приема цифровых телеканалов сделана правильно, поиск найдет не менее 10 каналов. Если сигнал идет на большую территорию и достигает высокого уровня, телевизор найдет два десятка телепрограмм.

Как сделать рефлектор

Рефлектор – это металлическая поверхность, необходимая для отражения сигнала. Если этого не сделать, сигнал пройдет через антенну и будет поглощен стеной. Отражатель будет отражать радиосигнал обратно к антенному проводнику. Это позволяет усилить сигнал.

Изготавливается только из токопроводящего материала. В качестве материала можно взять:

• сплошной листовой металл;
• стекловолокно, из которого делают печатные платы (покрытые слоем медной фольги);
• металлическая сетка в качестве клетки для попугаев или грызунов;
• можно соорудить самому из доски, прикрепив с одной стороны обычную фольгу.

Площадь рефлектора должна быть примерно в 20-30 раз больше размеров биквадрата Харченко. Поэтому стороны «отражателя» должны торчать.

Интересное решение — кусок от корпуса системного блока компьютера.

Вам нужно прикрепить «восьмерку» на рефлекторе через теплоизоляционный материал. Не разрешается закрываться. Можно прикрепить через кусок трубы из ПВХ, маркерную оболочку или другой непроводящий материал.

Расстояние от отражателя до ромба Харченко должно быть в 7 раз меньше длины стороны. Если взять приведенный выше расчет, то расстояние будет 15/7 = 2,1 см.

Подключение усилителя

Проблем с подключением внешнего усилителя не возникнет. Это устройство, которое врезается в кабель, ввинчивая два разъема F на концах соединительных кабелей. Устанавливается только в помещении как можно ближе к антенне. Поэтому подключать его следует сразу же, как только кабель заведут в квартиру.

Что касается встроенного усилителя (платы), то он подключается непосредственно к антенным выходам, т.е к внутренним торцам. Сложностей меньше, так как в плате есть контакты, которые нельзя замкнуть. Поэтому со стороны платы, используемой в соединении, например, должен быть помещен кусок тонкой резины. Материал предотвращает короткое замыкание контактов проводников воздушного ресивера.

Сам кабель припаян к выходам на плате. Или монтируется с помощью зажимного крепления, если оно имеется на плате. Кстати, это лучший вариант, проще в реализации и надежнее. Кабель зачищается по стандартной схеме. А после установки лишние части обрезаются во избежание замыканий с другими контактами.

Как с усилителем, так и без него центральную часть можно защитить пластиковым коробом. Плата требует обязательной защиты.

Усилителю нужно питание. Напряжение можно подавать двумя способами:

• приставка, затем в настройках ресивера включается питание;
• внешний источник питания, если приставка не используется. Сам телевизор не может включить питание, поэтому подключен блок питания антенны.

Чтобы включить ленту на консоли, нужно зайти в меню поиска и переключить соответствующую опцию во включенное состояние.

А вот блок питания следует подключать к той стороне кабеля, которая вставляется в розетку телевизора (или приставки).

Из блока выходит провод, на конце которого находится сепаратор. Необходимо размотать устройство, зачистить кабель, вставить его в хомут и затянуть болты.

Затем в антенный вход вставляется штекер-разделитель, устройство подключается к розетке. После этого вы можете настроиться и смотреть цифровые телеканалы.

Усиление для GSM связи

Нет необходимости улучшать прием в городских условиях проживания. Сигнал передается хорошо, башни корпуса плотные. А вот в отдаленной загородной местности сигнал может быть плохого качества. Здесь нужно усиление.

Мобильная связь передается на ультракоротких волнах на частотах 900 и 1800 МГц. Чем выше значение, тем дольше может передаваться сигнал. Поэтому за городом требуется расчет на частоту 1800 МГц.

По формуле расчета получается волна 300/1800 = 166 мм, а сторона выходит 41,5 мм.

Современные устройства не предназначены для работы с внешней антенной. Подключить устройства можно будет только изнутри, предварительно разобрав телефон. Поэтому рекомендуется использовать для этой цели старый мобильный телефон.

Для модемов 3G и 4G

Использование биквадратной антенны не ограничивается приемом цифрового телевидения. Когда скорость мобильного интернета неудовлетворительна, может помочь и антенна Харченко.

Сначала, как и в случае с цифровым телевидением, нужно узнать частоту передачи сигнала 3G или 4G (LTE). У каждого мобильного оператора она своя, но она находится в диапазоне 1,9-2,1 ГГц. Расчетное значение длины волны составляет от 14 до 16 сантиметров.

Исходя из этого, получаем следующие размеры антенны:

• для 1,9 ГГц = 3,5 сантиметра;
• для 2,1 ГГц = 4 сантиметра.

Конструкция собрана так же, как и для цифрового ТВ.

Рефлектор не будет мешать этой антенне. Расстояние между ним и приемником должно быть обеспечено равным 2,3 сантиметра. К готовой антенне припаивается кабель 50-65 Ом, а к другому концу припаивается штекер Jack 3,5 мм, который вставляется в антенный вход модема.

Для сотового телефона

Обычные телефоны GSM основаны на приеме радиосигнала ультракоротких волн (УКВ) с частотой 900 или 1800 МГц. Чем выше это значение (короче длина волны), тем дальше он распространяется, но тем хуже огибает препятствия. То есть в бетонных джунглях GSM лучше работает на частоте 900 МГц, а за городом, в сельской местности — на 1800 МГц.

В современном телефоне уже нельзя свободно подключить внешнюю антенну. Но внутри каждого из них есть встроенный, а разъем универсальный. Поэтому в местности, где нет мобильной связи, можно найти старый телефон с возможностью подключения антенны или разобрать новый и подключить к нему внешний.

Как мы уже выяснили, нас интересует «дальняя» связь GSM на частотах 900 МГц.

Длина волны для GSM: 300/900 МГц = 333 мм, а ромб 83,5 х 80 мм.

Вместо заключения

Все принципы передачи информации, описанные в этой статье, основаны на радиоволнах. Хотя прогресс не стоит на месте и скорость передачи информации увеличивается, принципы радиотехники остаются неизменными. Антенна Харченко — простое и эффективное устройство для приема слабого сигнала как цифрового ТВ, так и мобильного интернета.