Назначение и направленные свойства антенн. Уличная антенна для телевизора: виды, описание лучших Виды телевизионных антенн

Несмотря на повсеместную интернетизацию населения в нашей стране, добрая половина соотечественников предпочитает проводить свободное время у голубого экрана телевизора. Разница между городским жителем и сельским в плане ТВ-вещания весьма значительна. Если первые, как правило, пользуются ТВ-услугами посредством выделенных линий (кабельное ТВ), то вторым без уличной антенны сложно обойтись.

Попробуем разобраться, как правильно выбрать уличную антенну для телевизора на дачу или в загородный дом, какие виды этих устройств можно встретить в продаже, а также обозначим небольшой список наиболее популярных и заслуживших уважение владельцев моделей.

Виды антенн

Для начала обозначим основные виды этих устройств, которые отличаются друг от друга по функциональности, внешнему виду и другим не менее важным признакам. Окончательные выводы о целесообразности покупки стоит делать исходя из личных потребностей и геолокации вашего дома.

Спутниковая антенна

Крайне популярные ныне «тарелки» никак не зависят от близости к телевышкам, потому как вещают через спутник. Кроме того, на мощность сигнала спутниковой уличной антенны для телевизора не влияет и рельеф местности.

Даже самый простой вариант «тарелки», вроде офсетной или прямофокусной, позволяет спокойно принимать изображение в высоком качестве. Сюда же можно добавить большое количество провайдеров, а вместе с тем и массу каналов.

Несмотря на явные преимущества спутниковой уличной антенны для телевизора перед другими устройствами, есть у неё и свои, для некоторых критичные недостатки. Во-первых - это стоимость. Здесь нужно потратиться на саму «тарелку», причём чем хуже местность (суровый климат, близость промышленных предприятий сбивающих сигнал и т. д.), тем большего диаметра и технологичнее требуется устройство, равно как и дороже. Во-вторых, нужно будет купить ресивер для обработки вещания и в сложных случаях конвектор, чтобы получилась уличная антенна для телевизора с усилителем. Ну и в-третьих, для нормальной трансляции явно не будет лишним толковый телевизор, способный выдавать и «переваривать» качественную картинку.

«Польские» антенны

Это самое простое, непритязательное и дешёвое устройство, коих море на рынке электроники. Оно имеет решётчатый каркас с усиками и отлично подойдёт для обычных дач. С помощью этой антенны можно поймать десяток местных каналов, включая ОРТ и НТВ. Кроме того, имея в распоряжении и инструмент, можно запросто сделать подобие оригинала своими руками.

Уличные антенны для телевизора такого плана размещают на доме, крыше, столбах и других возвышенностях, направив центральную часть в сторону телевышки. Последняя должна находиться не дальше 30 км от вас. Если местный рельеф разбавлен деревьями, буграми, терриконами или другими препятствиями, сбивающими сигнал, то установку уличной антенны для телевизора нужно проводить как можно выше. В сложных случаях, для стабилизации вещания и исключения большинства помех поможет толковый усилитель.

«Польские» антенны с блоком усиления

Такие устройства уже идут с конвейера со встроенным усилителем и называются «активными». Уличная антенна для телевизора такого плана значительно расширяет список принимаемых каналов и повышает качество трансляции.

Конструкция данного устройства состоит из нескольких отдельных блоков, которые расположены определённым образом для максимального восприятия сигнала. Внутренний усилитель позволяет расширить зону приёма для 80 км, распознавая даже самые слабое вещание (как правило, с потерей качества). Так же, как и в предыдущем случае, сделать уличную антенну для телевизора с усилителем можно своими руками. Единственное, что вам понадобится кроме вышеописанных материалов - это качественный конвертер. Устанавливают такие устройства на максимально высокой точке, то есть на крыше или самодельном столбе/шесте.

Устройства на бегущей волне (Уда-Яги)

Антенны такого класса имеют довольно высокие приёмные характеристики и отличаются компактностью. Все основные элементы устройства закреплены одной общей стреле. Кроме того, такой тип антенн в состоянии работать с несколькими диапазонами, что очень важно для отдалённых и труднодоступных посёлков, где поблизости только старые вышки, вещающие на нестандартных частотах.

Цифровые антенны

Такие устройства состоят из двух частей - это тюнер для обработки цифрового сигнала и антенный каркас, который устанавливается на улице. Конструкция последнего максимально проста, потому как основная ответственность за приём сигнала лежит именно на тюнере. Цифровая уличная антенна для телевизора прекрасно подойдёт для тех, кто «дружит» с современной техникой, не боится многочисленных настроек/вариаций в меню, и чей дом расположен недалеко от города. Такие устройства настраиваются на приём только основного сигнала и хорошо игнорируют отражённые помехи.

Типы антенн

Всего можно обозначить два типа антенн - пассивная и активная. Первый вариант подразумевает отдельный/внешний конвертер, а второй - со встроенным усилителем. По качеству приёма сигналов они мало чем отличаются, а вот по сроку службы - значительно.

Активные устройства, установленные «как есть», то есть без дополнительной защиты, прослужат немногим больше года, потому как из-за непогоды и коррозии встроенный конвертер начинает выходить из строя. Пассивные модели идут с внешним усилителем, который может быть расположен дома или где-нибудь на чердаке, поэтому срок службы таких антенн гораздо дольше.

Лучшие уличные антенны для телевизора

На отечественном рынке электроники можно встретить большое количество всяческих приёмных устройств разного вида и типа, где каждая серия или модель адаптирована под специфические условия приёма сигнала. Поэтому обозначить какую-то конкретную модель как лучшую очень сложно, здесь нужно учитывать много индивидуальных факторов (геолокация дома, близлежащие ТВ-вышки, качество проходимости сигнала и т. п.). Ну а составить список лучших производителей антенн, которые хорошо зарекомендовали себя в глазах придирчивых покупателей, вполне реально.

Антенны «Дельта»

Антенны этой фирмы пользуются завидной популярностью у отечественного потребителя, тем более что ассортимент компании очень разнообразен. На полках магазинов можно найти как узконаправленные модели, которые рассчитаны исключительно на метровые и дециметровые волны, так и широкополосные универсальные устройства.

Кроме того, подавляющее большинство антенн от компании «Дельта» может работать с цифровым сигналом. Подключение и монтаж устройств сравнительно лёгок, достаточно вставить кабель в разъём с F-усилителем и зафиксировать прибор на максимально высокой точке дома. Антенны хорошо справляются с приёмом и обработкой сигнала даже на значительном удалении дома от телевизионной вышки.

Антенны Lokus

В ассортименте компании встречаются как активные (со встроенным конвертором), так и пассивные модели (с внешним усилителем). Отечественного покупателя особо привлекает ценовая политика бренда и весьма неплохое качество изделий.

Конструкция антенн очень проста, а монтаж не требует какого-то специфического инструмента или подготовки. Устройства рассчитаны на одновременную работу с двумя-тремя телевизорами, поэтому подойдут даже для больших дач.

Антенны «Гарпун»

Ещё один признанный лидер по производству качественных антенн на отечественном рынке. Цены хоть и отличаются демократичностью, но устройства компании славятся «всеядностью». Практически любая модель «Гарпуна» отлично подойдёт для зон с неуверенным приёмом сигнала.

Кроме того, хорошая избирательность сигнала антенн этой марки в значительной мере избавляет пользователя от помех на экране телевизора. Один из критичных минусов изделий «Гарпун» - это привередливость к метровым волнам, поэтому при работе с устаревшими телевышками могут возникнуть проблемы.

Антенны GoldMaster

Несмотря на более чем демократичные цены изделий, устройства этой компании отличились очень неплохим приёмом в местах с ужасным качеством сигнала. Судя по отзывам пользователей, антенны марки GoldMaster отлично справляются с поставленной задачей даже в отдалённых местах сельской местности: изображение на экране без «снега», картинка не тормозит и не перебивается соседствующими сигналами.

Кроме того, устройства хорошо переносят практически любую непогоду, будь то дождь, крупный снег или штормовой ветер. Добавим сюда низкие цены на изделия и получим вполне оптимальный дачный вариант антенны.

Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.

Антенны - преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование - электромагнитную волну, в ВЧ колебания.

Диаграмма направленности - графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.

Антенны

Симметричный вибратор

В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.

Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.

Диаграмма направленности симметричного вибратора

В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.

В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:

Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.

Несимметричный вибратор

Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.

Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.

Наклонная V-образная

Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V

Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.

Антенна бегущей волны

Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.

Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:

Антенна волновой канал

Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор - активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.

За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:

Рамочная антенна

Направленность - двулепестковая

Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.

Как разновидность - рамочная антенна с рефлектором:

Логопериодическая антенна

Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 - это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.
Диаграмма направленности следующая:

Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.

Поляризация

Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный - горизонтальную.

Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.

При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.

Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.

PS:

В городах кабельное телевиденье практически полностью вытеснило «беспроводных» конкурентов, но все равно спрос на ТВ-антенны есть. Для того чтобы принимать эфирное ТВ нужно подобрать устройство подходящее под вашу местность по конструкции и диапазону. Особенно часто такая необходимость возникает в деревне и частном секторе. В этой статье мы рассмотрим какими бывают антенны для телевизора и как её правильно выбрать.

Основы

Прежде чем перейти к разговору о видах телевизионных антенн стоит рассказать о базовых терминах, которые будут использоваться в статье.

Устройство которое принимает и усиливает радиосигнал и передаёт окружающим его абонентов. В народе его называют ТВ-вышкой. Её внешний вид вы видите на рисунке ниже.

Антенна - устройство для приема или передачи радиоволн. Её основная задача - преобразовать электромагнитные волны в сигнал (на приеме) и наоборот (для передачи). Её подключают к приемнику, в нашем случае к телевизору. Одними из основных характеристик для потребителя являются диаграмма направленности, коэффициент усиления и рабочая частота.

Усилитель - устанавливается между антенной и приемником. Задача этого устройства усилить полосу частот принимаемого диапазона. О них мы уже писали подробную статью ранее.

Какие бывают антенны?

В разговоре об антеннах для телевизора не совсем рационально использовать «книжную» классификацию этих устройств, это, во-первых, бесполезно, а, во-вторых - будет сложно для неподготовленного читателя. Мы несколько упростим терминологию и расскажем простым языком какие бывают антенны для приема ТВ-сигнала.

Диапазон принимаемых частот ТВ-каналы в РФ и странах бывшего советского союза передаются по метровому (сокращенно МВ - частоты от 30 до 300 МГц) и дециметровому (ДМВ, частоты 300 МГц - 3 ГГц). Основная часть каналов передаётся в ДМВ-диапазоне, а в МВ - в основном местное городское ТВ.

Обобщенно можно выделить широкополосные и узкополосные антенны. Но за широкую полосу принимаемых частот приходится платить качеством приема.

Направленность антенн

Бывают всенаправленные и узконаправленные антенны. Говоря простым языком направленность антенны - это её поле зрения, и чем оно уже, тем большая дальность действия антенны и вы сможете принять сигнал с более удаленного ретранслятора. Большая часть телевизионных антенн направленные, то есть их нужно располагать в пространстве так, чтобы диаграмма её направленности смотрела в сторону расположения ретранслятора.

Внутренние и внешние антенны

Внутренние или комнатные телевизионные антенны устанавливают в помещении, такие изделия многим знакомы из детства. Они устанавливались либо прямо на телевизор, либо на ближайший подоконник. Обычно выглядели как два «рога» - это были штыревые часто телескопические антенны.

Такие антенны хоть и удобны тем, что практически не требуют настройки, нужно было лишь подключить, а возможно и слегка полиеперемещать по комнате, но хорошего сигнала можно добиться можно если ретранслятор находится не слишком далеко - на расстоянии до 15, а в лучшем случае до 20 км (редко и маловероятно). Хотя на прием влияет и погода и количество преград на пути сигнала, об этом мы поговорим позже.

Такие антенны делят на три типа:

1. Штыревые. Штыри могут быть цельными и телескопическими.

2. Рамочные. Металлическая рамка, изогнутая в круглую форму, но это не обязательно форма может и отличаться

3. Комбинированные - совмещенное изделие со штырями и рамкой - так получается добиться большей дальности приема и качества сигнала.

На рисунке выше вы видите комбинированную антенну с рамкой и двумя телескопическими штырями.

Внешние или уличные антенны размещаются на балконе, фасаде дома или на его крыше. В последнем варианте вы можете точно направить антенну на передающую вышку. Обычно их внешний вид подобен тем, что изображена на рисунке ниже.

Но на современном рынке представлены не совсем обычные модели - плоские антенны.

CIFRA-12 - внешняя панельная направленная антенна с усилением до 12 dBi, по заявлениям производителя предназначена для приема цифрового телевиденья DVB-T/DVB-T2

Их еще называют MIMO, панельными или патч-антеннами. Её принимающий элемент выполнен либо из металлических пластин, либо расположен на печатной плате. При прочих равных обеспечивают большую ширину принимаемого канала.

Активные и пассивные

Активные антенны - в них устанавливают . Он может питаться как от отдельного источника питания 12В, а 5-вольтовые усилители питают либо от источника питания, либо напрямую по кабелю от телевизора или тюнера, если в них, конечно, встроена такая функция.

Пассивные модели работают без усилителя, но и уровень сигнала с них ниже. Это значит, что в удаленной местности их прием телеканалов будет либо затруднен, либо и вовсе невозможен, хотя это сильно зависит от конструкции антенны.

Спутниковые

Спутниковое телевиденье это отдельный вид передачи ТВ-сигнала со спутника на соответствующую антенну.

Различают различные диапазоны частот на который передают сигнал спутники:

L - 1452-1550 МГц и 1610-1710 МГц;

S - 1930-2700 МГц;

C - 3400 -5250 МГц и 5725 - 7075 МГц;

X - 7250-8400 МГц;

Ku - 10,70-12,75 ГГц и 12,75 - 14,80 ГГц;

Ka - 15,40-26,50 ГГц и 27,00 - 30,20 ГГц;

K - 84,0-86,0 ГГц.

В основном большинство система работают в C и Ku-диапазонах, а в Европе и Америке также популярен диапазон Ka. Для чего нужна эта информация? Дело в том, что размеры антенн уменьшаются с ростом частоты. То есть при одинаковых размерах антенна при приёме Ku будет работать эффективнее, чем для приема волн из диапазона C, а сигнал будет на 9.5 дБ сильнее на Ku. В размерах одинаковый результат при приеме дадут антенны 2.4-4.5 м для C и 0.6-1.5 м для Ku, соответственно.

Конструктивно спутниковые антенны напоминают тарелки, собственно поэтому их так и называют в народе. Выполняют их в виде вогнутого в параболическую форму диска в центре фокусировки которого расположены принимающие головки - правильное их название LNB-конвертер (Low-noise block downconerter).

Спутниковые антенны бывают:

Стальные - прочные и тяжелые. Их преимущество в том, что они слишком боятся ударов при транспортировке и эксплуатации. А недостаток в том, что со временем может сойти покрытие и они начинают ржаветь, а также из-за тяжелого веса нужно предусматривать надежное крепление для них, но это же позволяет добиться большей устойчивости при ветре.

Алюминиевыми - легкие. Их преимущество в легком весе, значит и требования к креплениям не такие жесткие. Однако мягкость алюминия является недостатком таким антенн - их можно повредить при транспортировке, или, когда она уже будет установлена, в результате ударов во время бури и прочего.

По форме бывают:

Прямофокусные. Правильная круглая форма, которая образуется в результате вращения параболы, если выразится простым языком. Диаметром могут быть от 0.55 до 3.7 м, их часто используют в C и Ku диапазонах. При маленьких размерах часть приемного зеркала затеняется и качество сигнала ухудшается. Такие антенны чаще используют для связи с дальними спутниками.

Офсетные. Их чаще принимают для частного приема телевиденья. Их форма слегка вытянутая, из-за чего точка фокусировки и, следовательно, расположение приемных головок смещена к нижней стороне, смотрите на рисунке ниже.

Также спутниковые тарелки бывают различных исполнений - «сплошными» и перфорированными.

«Сплошные» тарелки более распространены, а перфорированные легче, но дороже и у них есть преимущество - самоочистка от дождя и снега. Из-за конструкции они меньше расшатываются от ветра, значит и меньше нагрузка на несущую конструкцию и уменьшается вероятность того, что собьётся направление антенны во время сильной бури.

Спутниковые тарелки бывают разных диаметров и чем больше диаметр - тем лучше сигнал. Поэтому модель антенны нужного диаметра подбирают под мощность сигнала в предполагаемом месте приёма.

Что влияет на эффективность приёма

Подведем небольшие итоги и перечислим условия, которые влияют на качество приема телесигнала.

1. Расстояние до ретранслятора. Чем ближе - тем лучше, но, если у вас активная антенна уровень сигнала может быть слишком сильным тогда качество картинки тоже будет плохим.

2. Конструкция и тип антенны.

3. Для комнатных антенн критична их установка - количество стен до уличной. Чем ближе к наружной стене - тем больше вероятность получения хорошего сигнала.

4. Высота установки, прямая видимость телевышки и количество препятствий между антенной и ретранслятором.

5. Погодные условия. В метель и ливень сигнал ослабевает.

Сколько стоит качественный ТВ-приём?

Чтобы облегчить вам выбор мы составили таблицу интересных моделей с актуальными ценами различных конструкций и из разных центовых диапазонов.

Заключение

Информация особенно актуальна для жителей Украины. В связи с тем, что произошёл переход на цифровое телевещание, продавцы наживаются на незнании людей продавай им «специальные антенны для DVB-T/DVB-T2 телевидения». Дело в том, что вещание происходит на тех же частотах что и аналоговое, поэтому вам не придется ничего менять, а нужно лишь докупить DVB-T тюнер, подобный тому, что используют со спутниковой тарелкой, кстати его название - DVB-S. Фактически выбор телевизионных антенн - это дело индивидуальное, поэтому рекомендуем посетить тематические форумы, или еще проще посмотреть, что установлено у соседей и в какую сторону направлено.

Содержание статьи

АНТЕННА, конструкция, используемая для передачи или приема радиоволн (т.е. электромагнитных излучений с длинами волн в пределах от ~20 000 м до ~1 мм). В качестве примеров использования антенн можно привести радио и телевещание, дальнюю радиосвязь на коротких волнах и микроволнах, отраженных спутниковыми антеннами, радиолокацию – в основе всех этих физических процессов и технических систем лежит передача энергии в форме электромагнитных волн через воздушное и космическое пространство. Функция передающей антенны состоит в том, чтобы преобразовывать электромагнитную энергию, поступающую от передатчика, в излучаемую электромагнитную волну. На стороне приема тоже необходимо иметь антенну, которая принимает часть энергии, излученной передающей антенной, и пересылает ее на более или менее сложные детектирующие и усиливающие схемы, которые и составляют основу приемника. См . РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ; РАДИОЛОКАЦИЯ.

ТИПЫ АНТЕНН

Тип конструкции антенны зависит от длины волн, на которых она должна работать. Чтобы эффективно излучать энергию, антенна должна иметь размеры, близкие к длине рабочей волны. Поэтому на низких частотах, использовавшихся в свое время для трансатлантической радиотелеграфной и радиотелефонной связи (частоты от 16 до 70 кГц, т.е. волны длиной от 19 до 4,3 км), огромная система антенных проводов общей протяженностью до 2 км представляла собой электрически короткую антенну и оказывалась, следовательно, неэффективным излучателем. Если такая антенна должна была иметь заметную направленность, то ее эффективность получалась очень низкой. Напротив, на сверхвысоких частотах (СВЧ) использование полуволнового симметричного вибратора длиной менее 1 см и отполированного металлического рефлектора диаметром всего лишь несколько сантиметров позволяет весьма эффективно фокусировать излучение такого вибратора в узкий луч.

АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОВЕЩАНИЯ С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ(540–1600 кГц, 550–190 м)

Четвертьволновая передающая антенная мачта.

Основная зона охвата широковещательной станции «обслуживается» поверхностной (земной) волной. Для того чтобы волна распространялась вблизи земной поверхности, она должна иметь вертикальную поляризацию, т.е. вектор электрического поля излучения должен быть вертикальным, и, следовательно, необходима вертикальная антенна. В действительности достаточно иметь антенну лишь половинной высоты; причиной тому является ее зеркальный заряд.

Когда электромагнитное поле встречает на своем пути проводящую плоскость, оно зеркально отражается от нее. Поэтому электромагнитное поле, создаваемое над проводящей плоскостью некоторой системой токов и зарядов, оказывается идентичным полю, которое существовало бы, если бы вместо проводящей плоскости имелась зеркально отраженная система токов и зарядов, т.е. просто зеркальное отображение реальной системы в данной плоскости. Таким образом, поле над плоскостью – это поле вертикального полуволнового симметричного вибратора (рис. 1). Такой вибратор наиболее интенсивно излучает в плоскости, перпендикулярной его оси; в рассматриваемом случае это означает, что излучение направлено вдоль поверхности земли. Такая антенна на практике представляет собой стальную мачту высотой около четверти длины волны, установленную на опорных изоляторах (рис. 2). Землю делают хорошим проводником, закапывая в нее систему проводов, расходящихся в радиальных направлениях от основания антенны. Если антенную мачту для устойчивости снабжают проволочными оттяжками, то их надо разделить изоляторами на секции, достаточно короткие, чтобы влияние оттяжек на локальное поле антенны было незначительным.

Направленные антенные решетки из антенных мачт.

Существуют две причины, по которым широковещательной станции может требоваться направленная диаграмма излучения. Во-первых, ее «аудитория» может находиться преимущественно с одной стороны от места расположения передающей станции. Так, например, региональная станция, размещенная в приморском городе, должна создавать более сильный сигнал в континентальном направлении, если нежелательно, чтобы половина ее мощности терялась на морских просторах. Во-вторых, может возникнуть необходимость исключения взаимных помех в зоне, обслуживаемой какой-либо удаленной станцией, работающей на той же самой частоте; в этом случае диаграмма направленности данной станции должна иметь нулевое излучение в направлении на удаленную.

Направленность излучения часто достигается созданием решетки из двух или большего числа антенных мачт, в которой расстояния между мачтами и фазы возбуждения антенн каждой из мачт выбраны так, чтобы получить желаемую диаграмму направленности. Проиллюстрируем данный подход примером. Пусть имеются две одинаковые антенные мачты, находящиеся друг от друга на расстоянии в половину длины волны и возбуждаемые токами одинаковой величины и фазы. Излучение каждой антенны равнонаправленно в горизонтальной плоскости; таким образом, если смотреть сверху, каждая из антенн выглядит как точечный источник круговых волн, распространяющихся равномерно во всех направлениях. Диаграмма направленности такой двухантенной решетки определяется наложением волн, излучаемых обеими антеннами. Как показано на рис. 3, точки, находящиеся на оси запад – восток (WE), от одной антенной мачты на полдлины волны дальше, чем от другой. Таким образом, в этих точках две излучаемые волны отличаются по фазе на 180° и, следовательно, гасят друг друга; в результате излучение по линии WE в обе стороны отсутствует. Точки же, расположенные на прямой север – юг (NS), напротив, находятся на одинаковом удалении от антенных мачт, так что обе волны в этих точках оказываются в одинаковой фазе и суммируются. Такая система называется антенной решеткой бокового (поперечного) излучения – ее диаграмма направленности представлена на рис. 4,а . Если же антенные мачты излучают в противофазе (разность фаз 180° ), то вдоль оси NS будет происходить взаимное гашение волн, а вдоль оси WE – их сложение. Такая система называется антенной решеткой продольного (осевого) излучения. Ее диаграмма направленности похожа на диаграмму направленности решетки поперечного излучения, но повернута на 90° (рис. 4,б ). Если две антенные мачты находятся друг от друга на расстоянии в четверть длины волны и возбуждаются токами равной величины, но волна, излучаемая восточной мачтой, опережает по фазе западную на 90° , то диаграмма направленности будет иметь форму кардиоиды (рис. 5, пунктирная линия). Штриховой и сплошной линиями на рисунке представлены диаграммы направленности, получаемые при опережении по фазе восточной мачтой на 45° и 180° соответственно.

Радиовещательные приемные антенны.

Радиовещательные приемные антенны с высотой, близкой к половине или даже четверти длины волны, оказываются, как правило, непомерно большими. К счастью, это ограничение часто не играет существенной роли, так как напряженность поля, создаваемого передающей станцией, обычно настолько большая, что даже маленькая антенна обеспечивает более чем достаточный сигнал для современного радиоприемника. Исключая из рассмотрения крайне удаленные пункты, надо сказать, что длинная наружная антенна не улучшает отношение сигнал/шум и часто может лишь ухудшить прием. Большинство вещательных радиоприемников выпускаются со встроенной рамочной или ферритовой антенной. Такое устройство представляет собой электрически небольшой магнитный диполь.

Если электрические и магнитные силовые линии, образующие поле антенны, поменять местами, то полученное в результате поле теоретически возможно в том смысле, что оно подчиняется законам электромагнетизма. Трудность состоит в том, что для излучения такого поля требуется магнитный аналог исходной излучающей системы; но магнитный аналог электрических зарядов, движущихся по электрическим проводникам, – это некие магнитные заряды, движущиеся по магнитным проводникам; однако ни магнитного заряда, ни магнитного проводника пока еще не удалось обнаружить. Существует, однако, магнитный аналог очень маленького диполя – катушка индуктивности. Хотя миниатюрный магнитный диполь, или рамочная антенна, как его называют, является весьма малоэффективной передающей антенной, такие качества, как миниатюрность и отличные возможности противостоять местным помехам и шумам, делают его идеальным средством для приема радиовещательных передач. Диаграмма направленности небольшой рамочной антенны представлена на рис. 6. Поворачивая рамку, можно, используя резко выраженные нули диаграммы, совпадающие с осью рамки, исключить прием помехи. Такая рамочная антенна может иметь форму плоской спирально намотанной катушки, размещаемой на задней стенке корпуса приемника, или форму тонкого соленоида с ферритовым сердечником. Благодаря резко выраженным нулям диаграммы направленности такую рамочную антенну используют в радиопеленгационной аппаратуре.

Диапазон ЧМ-радиовещания (от 88 до 108 МГц) заключен между нижним и верхним каналами ОВЧ-диапазона телевидения (от 2-го до 13-го канала); поэтому антенны, применяемые для передачи и приема ЧМ-сигналов, по существу такие же, как и используемые для телевидения, и хотя в последующем описании речь будет идти преимущественно о телевизионных антеннах, последние в большей или меньшей степени пригодны также и для ЧМ-радиовещания. Обычно и ЧМ-радиостанции, и телевизионные передающие станции ведут передачи на волнах с горизонтальной поляризацией.

АНТЕННЫ ДЛЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО И ЧМ-РАДИОВЕЩАНИЯ(54–216 мГц, 5,6 м – 72 см)

Телевизионные передающие антенны.

От телевизионной (или ЧМ) передающей антенны обычно требуется, чтобы она давала равномерно распределенное (ненаправленное) излучение в горизонтальной плоскости; однако в вертикальной плоскости выгодно концентрировать излучение в сравнительно узкий луч, направленный к горизонту, ибо именно там находится обслуживаемая «аудитория» зрителей и слушателей. Энергия, направляемая выше или ниже линии горизонта, либо теряется в космосе, либо уходит в землю. Характеристики диаграммы направленности в вертикальной плоскости той или иной телевизионной передающей антенны можно определить сравнением с соответствующей диаграммой горизонтального полуволнового симметричного вибратора в вертикальной плоскости, содержащей этот вибратор. Коэффициент усиления антенны по мощности определяется как отношение входной мощности, подаваемой на выбранный для сравнения симметричный вибратор, к мощности, подаваемой на вход антенны, коэффициент усиления которой надо определить, при условии, что обе антенны дают одинаковую интенсивность излучения в горизонтальной плоскости на расстоянии в одну милю (1,6 км). Эффективная излучаемая мощность определяется как мощность в ваттах, поступающая по соединительной линии (фидеру) от передатчика в антенну, умноженная на коэффициент усиления антенны. Таким образом, эффективная излучаемая мощность в типичном случае получается намного больше фактической мощности передатчика.

Одной из проблем конструирования антенны, решение которой особенно важно для телевещания, является исключение отражений от антенны обратно в соединительную линию. Эта отраженная энергия переотражается передатчиком в антенну, куда она попадает с задержкой, равной частному от деления двойной длины фидера на скорость света, и приводит к передаче в антенну задержанного эхо-сигнала. В худшем случае это эхо может проявить себя на принимаемой картинке как вторичное изображение (тускло воспроизводимое изображение, смещенное вправо), но даже при менее неприятных последствиях четкость получаемого изображения ухудшается.

Проблема отражений, как и другие проблемы, связанные с конструкцией антенны, при передаче телевизионного сигнала усугубляются требованиями, предъявляемыми к ширине полосы тракта. Видеоинформация телевизионного сигнала занимает полосу около пяти мегагерц, что составляет почти 10% несущей частоты нижних каналов ТВ-диапазона. Это означает, что телевизионная передающая антенна должна иметь конструкцию, соответствующую жестким требованиям не только на одной частоте, но и в широкой полосе частот. Полуволновый проволочный симметричный вибратор был бы совершенно непригодным для передач телевидения, так как если даже согласовать его с фидером и добиться отсутствия отражений на какой-либо одной частоте, то при изменении частоты на 5% диполь будет отражать в фидер четверть подаваемой на его вход энергии.

Применяемая на практике телевизионная передающая антенна представляет собой «турникетную» модель, которая состоит из двух скрещенных горизонтальных симметричных вибраторов, сделанных из труб диаметром 5 или 8 см. Каждый вибратор имеет в горизонтальной плоскости диаграмму направленности в форме цифры 8, и при возбуждении двух вибраторов со сдвигом по фазе на 90° суммарная диаграмма в той же плоскости становится почти всенаправленной. Направленность в вертикальной плоскости (а следовательно, и коэффициент усиления антенны) можно улучшить путем установки на антенной мачте нескольких ярусов турникетных антенн одну над другой.

Турникетная антенна – это прототип одной из самых широко применяемых телевизионных передающих антенн, получившей название «супертурникетной». Вибраторы простой турникетной антенны приобрели в ней форму излучателей с конфигурацией бабочки – такая конфигурация позволяет получить намного большую ширину полосы вещания. Коэффициент усиления по мощности трехъярусной супертурникетной антенны составляет около 4.

Телевизионные приемные антенны.

В отличие от волн, используемых для АМ-вещания, волны, на которых ведется телевещание, имеют значительно меньшую длину, так что приемные антенны размером в половину длины волны здесь вполне осуществимы. Так, телевизионный полуволновый симметричный вибратор настолько мал, что его можно сделать из жесткой трубки. Вместе с тем малый размер даже электрически длинной антенны на этих частотах означает, что эффективная площадь приема падающей волны (и, следовательно, возможность антенны захватить ее энергию) ограниченна. Кроме того, из-за большой ширины полосы телевизионного сигнала и шума, равномерно распределенного по каналу, приемник должен получить значительное количество энергии, чтобы обеспечить приемлемое отношение сигнал/шум. В свете вышесказанного становится понятным, что эффективность антенны играет важную роль в приеме телевизионного сигнала.

На рабочих частотах телевещания атмосферные помехи не имеют особого значения, но приемная антенна будет улавливать массу индустриальных помех и космический шум. Поэтому важно, чтобы приемная антенна имела четко выраженную направленность, позволяющую не принимать сигналы, приходящие с направлений, не совпадающих с направлением на нужную передающую станцию. Другой тип помех, часто ухудшающих качество телевизионнного приема, – это многолучевое распространение, при котором нужный сигнал приходит на приемную антенну по двум путям разной длины. Так, например, один сигнал может прийти непосредственно от передатчика, а другой – отразившись от какой-либо горы или здания. Многолучевое распространение проявляется на экране в виде многоконтурности изображений, и, чтобы избавиться от него, надо использовать направленную антенну, позволяющую исключить прием по одному из двух лучей.

Ширина полосы телевизионной приемной антенны должна быть очень большой, поскольку от нее требуется охватить не один канал, а обычно все тринадцать, размещенные в диапазоне частот 4:1. К счастью, согласование линии передачи с антенной, при котором отражения не возникают, не так существенно на приемной стороне, где рассогласование приводит лишь к потере слабого сигнала, не порождая эхо-сигналов. Важное значение имеет, однако, согласование соединительной линии с приемником, но в этом случае следует уделить внимание конструкции приемника.

Отражения, возникающие на неоднородностях соединительной линии, могут вызывать многоконтурность или потерю резкости изображения. Такие отражения часто возникают, если двухпроводной ленточный кабель проходит слишком близко к металлическим конструкциям, например таким, как лотки для проводов или водостоки. Это станет понятным, если вспомнить, что высокочастотная электромагнитная энергия распространяется в поле, возникающем вокруг проводов, которые служат проводниками этого поля.

Одна из самых простых антенн, используемых для приема телевизионного сигнала, представляет собой полуволновый петлевой симметричный вибратор (рис. 7), отличающийся от обычного полуволнового симметричного вибратора тем, что его выходной импеданс (300 Ом) согласуется с широко применяемыми типами фидеров, а также тем, что он обладает более широкой полосой; иначе говоря, он эффективно передает принимаемую электромагнитную энергию более широкого диапазона частот в соединительную линию.

Чтобы получить нужную диаграмму направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, базовую антенну обычно используют совместно с одним или несколькими пассивными элементами. Пассивный элемент – это еще одна антенна, размещенная вблизи от основной, но не подсоединенная к фидеру. С основной антенной (а следовательно, и с приемником) она связана только локальными полями. Понять, как пассивный элемент влияет на диаграмму направленности антенны, легко, поскольку здесь, по существу, используется тот же принцип, что и в ненаправленной антенной решетке; разница же состоит в том, что в данном случае возбуждается только одна антенна, а другая принимает энергию лишь от ее ближнего поля. Для примера отметим, что стержень полуволновой длины, помещенный (как показано на рис. 8) на расстоянии в четверть длины волны от полуволнового симметричного вибратора, действует как отражатель. Почему это действительно так, можно пояснить следующим образом. Локальное поле возбуждаемой (основной) антенны индуцирует в пассивном элементе заряды и токи противоположного знака, но из-за расстояния в четверть длины волны эти токи и заряды отстают от соответствующих токов и зарядов в основной антенне приблизительно на четверть периода, т.е. ток в пассивном элементе опережает ток в основной антенне приблизительно на 90° . Диаграмма направленности возбуждаемой антенны с пассивным элементом определяется путем наложения обоих излучаемых волновых полей. Эта ситуация очень похожа на рассмотренную для ненаправленной (в горизонтальной плоскости) решетки АМ-вещания; ее диаграмма направленности показана пунктирной линией на рис. 5. Эти две волны имеют тенденцию гасить друг друга в направлении к пассивному элементу и усиливать друг друга в противоположном направлении; следовательно, пассивный элемент действует как отражатель. Пассивный элемент не обязательно должен находиться на расстоянии в четверть волны от возбуждаемой антенны. Если его поместить очень близко к ней, например на расстоянии всего 0,1 длины волны, он тем не менее будет действовать как отражатель, если его длину сделать чуть больше половины длины волны. Увеличение длины пассивного элемента делает его индуктивным, в результате чего текущий по нему ток отстает по фазе от электродвижущей силы, индуцируемой полем основной антенны. Если же близко расположенный пассивный элемент сделать чуть короче половины длины волны, он становится направляющим («директором») и концентрирует излучение на своей стороне от основной антенны. Все вышесказанное имеет непосредственное отношение и к приемным антеннам. Поскольку диаграммы направленности при передаче и приеме одинаковы, пассивные директоры и отражатели можно использовать в телевизионных приемных антеннах для получения необходимой диаграммы направленности. Типичная высоконаправленная антенная решетка с одним отражателем и тремя директорами показана на рис. 9.

НАЗНАЧЕНИЕ АНТЕННАнтенны - РТ устройства предназначенные для
излучения и приема электромагнитных волн.
ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
ПРИЁМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
антенна антенна
ВОЛН
Передат
чик
фидер
фидер
Приём
ник

КЛАССИФИКАЦИЯ АНТЕНН

ПО ДИАПАЗОННОМУ ПРИЗНАКУ

ПО ХАРАКТЕРУ ИЗЛУЧАЮ-ЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ПО ВИДУ РАДИОТЕХНИ-ЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

АНТЕННЫ ДЛИННЫХ И СРЕДНИХ ВОЛН

АНТЕННЫ КОРОТКИХ ВОЛН

АНТЕННЫ УЛЬТРАКОРОТКИХ ВОЛН

ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН ДЛИННЫХ И СРЕДНИХ ВОЛН

ОСОБЕННОСТИ КОРОТКО-ВОЛНОВЫХ АНТЕНН

АНТЕННЫ КВ-диапазона

АНТЕННЫ КВ-диапазона

ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН УКВ-ДИАПАЗОНА