Antena DVB-T

Jak samemu wykonać dobrą antenę zewnętrzną, do odbioru telewizji DVB-T?
Ja wykonałem sobie taką, wzorując się na wcześniejszych moich konstrukcjach.
Antena ta jest typu Yagi składa się z siedmiu elementów, zysk jej wynosi 11,6 dB,a wybór padł na tą konstrukcję gdyż podobnej  używam do łączności satelitarnych. Wystarczy odrobina chęci aby taką antenę sobie wykonać w domowych warunkach. Oczywiście można kupić gotową ale satysfakcja wykonania samemu jest ogromna.
Antena wykonana jest wg tabeli 7.2.1 książki autorstwa Z.Bieńkowskiego "Poradnik Ultrakrótkofalowca"

Postaram się w przystępny i przejrzysty sposób opisać wykonanie takiej anteny, aby każdy kto nie ma z tym styczności mógł samodzielnie ją wykonać.
Koszt takiej anteny w przypadku gdy będziemy musieli wszystko kupić jest w granicach 25-30 zł, ale zawsze można poszukać poniższych elementów gdzieś w naszych domowych rupieciach.
Potrzebny materiał to:
Rurka miedziana o przekroju 15 mm i dł. 1 m

Drut miedziany o przekroju 2,7- 3 mm i dł. 2 m

Wtyczka typ F dwie sztuki
Złączka do wtyczek F

Przewód antenowy 75Ohm 1m

Kostka elektryczna 2 szt (sam środek)

Antenę wykonujemy według z góry założonego wzoru z którego wyliczamy długości i odległości naszych elementów.
Na początek musimy znać częstotliwość na jakiej odbieramy programy.
Można sobie sprawdzić za pomocą interaktywnej mapy,  U mnie jest np. 714MHz i 698MHz (746MHz pr. I i II w HD ale w moim przypadku tą pomijam) więc wybrałem 700MHz do wykonania i takim przykładem się tutaj posłużę.
Gdy już znamy częstotliwość należy obliczyć sobie długość fali, mianowicie  dzielimy prędkość światła ( która w zaokrągleniu wynosi 300000km/s ) przez naszą częstotliwość.
W naszym przypadku posłużymy się przekształconym wzorem: dzielimy 30000 przez 700 i otrzymujemy długość fali w centymetrach.
Nasz wynik to 42 cm.

Teraz poznamy budowę anteny Yagi

 Pierwszy element od lewej to Reflektor, drugi to Wibrator, a następne to Direktory.
Aby wykonać naszą antenę musimy sobie obliczyć długości elementów, jak i odległości między nimi mnożąc poniższe wartości przez długość fali, którą wcześniej otrzymaliśmy.
Przypominam że ten przykład dotyczy anteny na częstotliwość 700MHz czyli, długość fali 42 cm.
Wyniki minimalnie można zaokrąglić do pełnych milimetrów, przy odbiorze nie będzie to miało większego znaczenia.
Elementy:
R...... 0.476 x 42 = 20 cm
W..... 0.52 x 42 = 21,80 cm ( do najdalszego punktu po zagięciu na daną wartość + "powrót" )
D1.... 0.47 x 42 = 19,75 cm
D2.... 0.436 x 42 = 18,30 cm
D3.... 0.43 x 42 = 18 cm
D4.... 0.43 x 42 = 18 cm
D5.... 0.43 x 42 = 18 cm
Odległości elementów:
Srw.... 0.25 x 42 = 10,50cm
Sw1... 0.05 x 42 = 2,10 cm
S12.... 0.289 x 42 = 12,10 cm
S23.... 0.406 x 42 = 17 cm
S34.... 0.323 x 42 = 13,50 cm
S45.... 0.422 x 42 = 17,70 cm

M...... 0.04 x 42 = 1,68 cm
d....... 0.0067 x 42 = 0,28 cm

Najtrudniejsze w wykonaniu anteny, to wywiercenie otworów w rurce, które muszą być w prostej linii i pod kątem prostym. Tutaj musimy się przyłożyć, małe odchylenia będzie można nadrobić wyginając pręty, ale im dokładniej tym lepiej.
Zaczynamy wiercić od piątego direktora, gdyż rurka która zostanie nam za reflektorem, posłuży nam jako  mocowanie do masztu.
Odległości otworów to oznaczenia Srw, Sw1, S12 ,S23, S34, S45
Ja dodatkowo jeszcze zaślepiłem sobie koniec gotową zaślepką

Następnie docinamy elementy na odpowiednie długości, ściągamy izolacje i prostujemy.
Mój patent na prostowanie, to kawałek drewna (większy niż nasz element) kładziemy drut na podłodze przykrywamy drewnem i (rolujemy) do wyprostowania.
Gdy rurka ma otwory, a elementy są proste, i docięte można zacząć lutować. Do tego można wykorzystać małą gazową lutownice

a jeżeli nie mamy to np. elementy można polutować za pomocą opalarki, ewentualnie można wykorzystać do tego palnik w kuchence gazowej. Należy pamiętać aby każdy element był równomierny z dwóch stron rurki.
Można element podzielić na pół następnie odjąć 7,5 mm (połowa średnicy naszej rurki) wynik to długość elementu do ścianki rurki.
Można również elementy dociąć z nadwyżką i po przylutowaniu do rurki dociąć na wymagany wymiar.
Należy pamiętać o dobrym polutowaniu elementów.

Gdy dojdziemy do Wibratora nie wyginamy go, tylko najpierw lutujemy
element o zawyżonej długości ok.50 cm

Teraz dopiero wyginamy wibrator na wymiar czyli 1,68 cm

następnie docinamy tak aby odległość  końców zasilania wynosiła 27 mm (przy każdej antenie)

Gdy już polutowaliśmy, sprawdzamy czy wszystkie elementy są w jednej linii. Jeżeli nie, podginamy tak aby nic nam nie wystawało - patrząc z przodu anteny

Sprawdzamy i korygujemy kąty wszystkich elementów do naszego nośnika, tak aby były pod kątem prostym

Dla zabezpieczenia i estetyki można wyczyścić antenę drobnym papierem ściernym i pomalować, bezbarwnym lub jakimkolwiek innym lakierem.

Nasza antena jest prawie gotowa, teraz należy wykonać dopasowanie 300 Ohm anteny do 75 Ohm naszego odbiornika.

Do tego celu potrzebny będzie nam kawałek przewodu antenowego, w celu wykonania pętli dopasowującej.
Aby obliczyć długość przewodu do pętli, należy podzielić długość naszej fali, przez dwa a następnie pomnożyć przez 0,66. (K=0,66 jest to współczynnik skrócenia dla większości przewodu 75 Ohm)
Daje nam to wynik w zaokrągleniu 14 cm i tyle ma mieć nasza pętla, ale w oplocie.
Jak widać na rysunku powyżej musimy ściągnąć izolacje z oplotu i gorącej żyły, tak że dodajemy sobie jeszcze 2 cm i w sumie z naszego metrowego przewodu ucinamy 16 cm.
Na końce założyłem koszulki termokurczliwe aby podczas lutowania nie przetopić izolacji na przewodach.

Teraz robimy pętlę, staramy się aby nie załamać przewodu, dodajemy przewód który pójdzie do TV i lutujemy do siebie trzy oploty. Następnie lutujemy gorącą żyłę z pętli i przewodu do TV.

Kostkę elektryczną wykorzystałem do przykręcania przewodu (pętli) do wibratora. Ja zdecydowałem się przy wibratorze polutować, ale wystarczy przykręcić. Należy pamiętać że kostka jest przedłużeniem wibratora i w tym wypadku należy go skrócić, tak aby odległość między przylutowanymi kostkami wynosiła 27 mm.
Przewody można również zamiast przykręcenia, bezpośrednio dolutować do wibratora, pomijając pomysł z kostką elektryczną.
W sklepach elektrycznych można kupić gotowe puszki antenowe do montażu, w tym przypadku zamiast kostki, na końce wibratora lutujemy konektory oczkowe.

Jeszcze jeden ze sposobów to przylutowanie oczek, na szerokość standardowej puszki antenowej (27mm)

Teraz dołączamy przewód koncentryczny, który uprzednio zabezpieczamy izolacją bądź silikonem, przed warunkami atmosferycznymi  (można do całości wykorzystać jakąś puszkę plastikową ze starej anteny). Przewód koncentryczny mocujemy do rurki zaciskami bądź taśmą izolacyjna. Na drugim końcu przewodu zakładamy wtyczkę F, drugą zakładamy na przewód od TV, Wtyczki F skręcamy ze sobą za pomocą złączki potocznie zwanej beczką.
Złącze możemy zabezpieczyć koszulką termokurczliwą.
Po podłączeniu anteny do odbiornika, mój tuner pokazywał 100% jakości i siły sygnału, nawet na 746MHz.
Należy pamiętać o tym że jest to antena pasywna i nie potrzebuje zasilania, niektóre dekodery mają taką funkcję, należy ją wyłączyć.

Autor podpowiadał, aby anteny z tabeli 7.2.1 obliczać na górne pasmo, gdyż antena powyżej obliczonego rezonansu pracuje bardzo stromo, natomiast poniżej, ma niewiele gorsze parametry, co widać na poniższym wykresie. Oczywiście uwaga ta dotyczy bardziej anten nadawczych, przy odbiorze niewiele nam to poprawi sygnał.

Jeżeli posiadamy telefon z Androidem, możemy posłużyć się aplikacją, która wskaże nam kierunek ustawienia naszej anteny, moc i odległość nadajnika, częstotliwość jak i kanał, oraz programy jakie będziemy odbierać na wskazanym Mux'ie.
Program DVB-T finder napisał p. Maciej Grzegorczyk, jest to aplikacja darmowa którą można pobrać w markecie lub kliknij tutaj.
Na stronie autora znajdziemy opis programu: http://esys.com.pl/dvb-t-finder/


Aby wzmocnić odbierany sygnał, można takie anteny ze sobą połączyć w układ antenowy.
Każde podwojenie anten daje nam dodatkowo 3dB zysku, czyli możemy połączyć ze sobą dwie, cztery, osiem, szesnaście anten itd.
Pomijając skomplikowane rozważania teoretyczne:
gdy połączymy dwie anteny obok siebie, zawężamy wiązkę w płaszczyźnie poziomej, co będzie eliminowało stację z boku anteny o -30dB w odległości kątowej około 20 stopni ( pojedyncza antena osłabia taki sygnał tylko o -3dB).
Natomiast gdy połączymy anteny nad sobą, główna wiązka jest zachowana, ale zawęża się wiązkę w płaszczyźnie pionowej około 28 stopni. Obydwa układy oczywiście dają dodatkowy zysk 3dB.
Aby dodać następne 3dB, musimy już połączyć ze sobą cztery anteny.
Takie układy można zastosować w przypadku większych odległości od nadajnika, bądź gdy mamy kiepskie warunki odbioru, ewentualnie gdy mamy czas i ochotę na eksperymenty.
Aby obliczyć odległości między antenami należy poniższe wartości pomnożyć przez naszą długość fali:
SE.... 1.6 x 42 = 67.20 cm  (poziom)
SH.... 1.5 x 42 = 63 cm (pion)

Jak połączyć dwie anteny Yagi?

Anteny 75Ω łączymy przewodem o impedancji  75Ω, przewody mogą być dowolnej długości ale względem siebie długość musi być jednakowa na odcinku AB, jeżeli nie znamy impedancji przewodu lub stosujemy przewód o innej impedancji to długości przewodów na odcinku AB powinny mieć n * λ/2.
W trójniku B uzyskujemy impedancje 37.5Ω  (75:2=37.5),
następnie impedancje z punktu B do punktu C transformujemy odcinkiem przewodu  λ/4 50Ω razy współczynnik skrócenia (k).
Od punktu C dajemy przewód 75Ω dowolnej długości do naszego odbiornika.

Łączenie anten schowałem w puszcze elektrycznej

Aby zachować zgodność fazową, żyły środkowe dołączamy do końcówek wibratorów oznaczonych literą A.

Odległość 63 cm dotyczy tylko naszych anten, które są wyżej obliczone na pasmo 700 MHz, natomiast zasada łączenia może być stosowana do innych anten Yagi.

Na powyższym zdjęciu gotowe anteny odbiór: jakość sygnału jak i siła pokazuje 100% na częstotliwościach 746 MHz, 698 MHz, 634 MHz oraz Czeskie i Słowackie stacje na 602 MHz daje 100% jakości i 67% sygnału.

Gdy mamy problemy z zakłóceniami od LTE można zastosować filtr, który skutecznie odetnie nam niepożądany sygnał . Po zastosowaniu takiego filtra, siła sygnału TV podnosi się o kilka procent.
Ja zastosowałem taki:

Poniżej wykres charakterystyki w/w filtru.