Zasada anteny. Anteny obszarowe. główne typy anten stosowanych w pokładowym sprzęcie radiowym. linie przesyłowe energii mikrofalowej. Najmocniejsze anteny wewnętrzne

Pomimo powszechnej internacjonalizacji społeczeństwa w naszym kraju, dobra połowa naszych rodaków woli spędzać wolny czas przed niebieskim ekranem telewizora. Różnica pomiędzy mieszkańcem miasta a mieszkańcem wsi w zakresie nadawania programów telewizyjnych jest bardzo znacząca. Jeśli ci pierwsi z reguły korzystają z usług telewizyjnych po łączach dedykowanych (telewizja kablowa), to drugim trudno obejść się bez anteny zewnętrznej.

Spróbujmy dowiedzieć się, jak wybrać odpowiednią antenę zewnętrzną do telewizora do daczy lub wiejskiego domu, jakie typy tych urządzeń można znaleźć w sprzedaży, a także zidentyfikować małą listę najpopularniejszych i szanowanych właścicieli modeli.

Rodzaje anten

Na początek nakreślmy główne typy tych urządzeń, które różnią się od siebie funkcjonalnością, wyglądem i innymi równie ważnymi cechami. Ostateczne wnioski na temat celowości zakupu należy wyciągnąć na podstawie osobistych potrzeb i geolokalizacji Twojego domu.

Antena satelitarna

Obecnie niezwykle popularne „naczynia” nie są w żaden sposób uzależnione od bliskości wież telewizyjnych, ponieważ nadają za pośrednictwem satelity. Ponadto na siłę sygnału zewnętrznej anteny satelitarnej telewizji nie ma wpływu ukształtowanie terenu.

Nawet najprostsza opcja „kuchenna”, taka jak offset czy direct focus, pozwala z łatwością otrzymać obraz w wysokiej jakości. Tutaj możesz dodać dużą liczbę dostawców, a jednocześnie wiele kanałów.

Pomimo oczywistych zalet zewnętrznej anteny satelitarnej telewizji nad innymi urządzeniami, ma ona również, dla niektórych, krytyczne wady. Po pierwsze, jest to koszt. Tutaj trzeba wydać pieniądze na samą „anterę”, a im gorszy teren (surowy klimat, bliskość przedsiębiorstw przemysłowych zakłócających sygnał itp.), tym większa średnica i tym bardziej zaawansowane technologicznie urządzenie jest wymagane, ponieważ no i tym droższe. Po drugie, będziesz musiał kupić odbiornik do przetwarzania transmisji, a w trudnych przypadkach konwektor, aby stworzyć antenę zewnętrzną do telewizora ze wzmacniaczem. Po trzecie, w przypadku normalnego nadawania oczywiście nie byłoby zbędne posiadanie inteligentnego telewizora zdolnego do wytwarzania i „przetwarzania” obrazu wysokiej jakości.

Anteny „polskie”.

To najprostsze, najbardziej bezpretensjonalne i najtańsze urządzenie, którego jest morze na rynku elektroniki. Posiada ramę kratową z antenkami i idealnie nadaje się do zwykłych domków letniskowych. Dzięki tej antenie możesz złapać kilkanaście kanałów lokalnych, w tym ORT i NTV. Ponadto mając do dyspozycji narzędzie, możesz z łatwością własnoręcznie wykonać pozór oryginału.

Anteny zewnętrzne do telewizora tego typu umieszcza się na domu, dachu, słupach i innych wzniesieniach, środkową częścią skierowaną w stronę wieży telewizyjnej. Ten ostatni nie powinien znajdować się dalej niż 30 km od Ciebie. Jeśli lokalny teren jest porośnięty drzewami, pagórkami, hałdami śmieci lub innymi przeszkodami zakłócającymi sygnał, antenę zewnętrzną telewizora należy zainstalować jak najwyżej. W trudnych przypadkach inteligentny wzmacniacz pomoże ustabilizować transmisję i wyeliminować większość zakłóceń.

Anteny „polskie” ze wzmacniaczem

Takie urządzenia schodzą już z linii montażowej z wbudowanym wzmacniaczem i nazywane są „aktywnymi”. Antena zewnętrzna do telewizora tego typu znacznie poszerza listę odbieranych kanałów i poprawia jakość transmisji.

Konstrukcja tego urządzenia składa się z kilku oddzielnych bloków, które są ułożone w określony sposób w celu maksymalnego odbioru sygnału. Wewnętrzny wzmacniacz pozwala rozszerzyć zasięg odbioru do 80 km, rozpoznając nawet najsłabsze transmisje (zwykle z utratą jakości). Podobnie jak w poprzednim przypadku, możesz własnoręcznie wykonać antenę zewnętrzną do telewizora ze wzmacniaczem. Jedyne, czego będziesz potrzebować oprócz materiałów opisanych powyżej, to wysokiej jakości konwerter. Urządzenia takie montuje się w najwyższym możliwym punkcie, czyli na dachu lub na domowym słupie/słupie.

Urządzenia z falami bieżącymi (Uda-Yagi)

Anteny tej klasy mają dość wysokie właściwości odbiorcze i są kompaktowe. Wszystkie główne elementy urządzenia mocowane są do jednego wspólnego wysięgnika. Dodatkowo tego typu antena jest w stanie pracować z kilkoma pasmami, co jest bardzo ważne w przypadku odległych i trudno dostępnych wiosek, gdzie w pobliżu znajdują się jedynie stare wieże nadające na niestandardowych częstotliwościach.

Anteny cyfrowe

Takie urządzenia składają się z dwóch części - tunera do cyfrowego przetwarzania sygnału i ramy anteny instalowanej na zewnątrz. Konstrukcja tego ostatniego jest tak prosta, jak to tylko możliwe, ponieważ główna odpowiedzialność za odbiór sygnału spoczywa na tunerze. Cyfrowa antena zewnętrzna do telewizji jest idealna dla tych, którym podoba się nowoczesna technologia, nie boją się licznych ustawień/wariacji w menu, a których dom znajduje się blisko miasta. Takie urządzenia są skonfigurowane tak, aby odbierać tylko sygnał główny i dobrze ignorować odbite zakłócenia.

Typy anten

W sumie istnieją dwa rodzaje anten - pasywne i aktywne. Pierwsza opcja dotyczy osobnego/zewnętrznego przetwornika, druga – z wbudowanym wzmacniaczem. Pod względem jakości odbioru sygnału różnią się niewiele, ale pod względem żywotności - znacznie.

Urządzenia aktywne zainstalowane „tak jak jest”, czyli bez dodatkowego zabezpieczenia, wytrzymają nieco ponad rok, ponieważ z powodu złej pogody i korozji wbudowany konwerter zaczyna zawodzić. Modele pasywne wyposażone są w zewnętrzny wzmacniacz, który można umieścić w domu lub gdzieś na strychu, dzięki czemu żywotność takich anten jest znacznie dłuższa.

Najlepsze anteny zewnętrzne do telewizora

Na krajowym rynku elektroniki można spotkać dużą ilość wszelkiego rodzaju urządzeń odbiorczych różnego typu i typu, gdzie każda seria czy model jest dostosowana do specyficznych warunków odbioru sygnału. Dlatego bardzo trudno wskazać konkretny model jako najlepszy, należy wziąć pod uwagę wiele indywidualnych czynników (geolokalizacja domu, pobliskie wieże telewizyjne, jakość transmisji sygnału itp.). Cóż, sporządzenie listy najlepszych producentów anten, którzy sprawdzili się w oczach wybrednych nabywców, jest całkiem możliwe.

Anteny delta

Anteny tej firmy cieszą się godną pozazdroszczenia popularnością wśród krajowych konsumentów, zwłaszcza że asortyment produktów firmy jest bardzo zróżnicowany. Na półkach sklepowych można znaleźć zarówno modele wąsko ukierunkowane, przeznaczone wyłącznie na fale metrowe i decymetrowe, jak i uniwersalne urządzenia szerokopasmowe.

Ponadto zdecydowana większość anten firmy Delta może pracować z sygnałem cyfrowym. Podłączenie i instalacja urządzeń jest stosunkowo prosta, wystarczy włożyć kabel do złącza ze wzmacniaczem F i zamocować urządzenie w najwyższym punkcie domu. Anteny dobrze radzą sobie z odbiorem i przetwarzaniem sygnału nawet ze znacznej odległości od domu do wieży telewizyjnej.

Anteny Lokusa

W ofercie firmy znajdują się zarówno modele aktywne (z wbudowanym przetwornikiem), jak i pasywne (z zewnętrznym wzmacniaczem). Krajowych nabywców szczególnie przyciąga polityka cenowa marki i bardzo dobra jakość produktów.

Konstrukcja anten jest bardzo prosta, a montaż nie wymaga żadnych specjalnych narzędzi ani przygotowań. Urządzenia są przeznaczone do jednoczesnej pracy z dwoma lub trzema telewizorami, dlatego nadają się nawet do dużych daczy.

Anteny „Harpun”

Kolejny uznany lider w produkcji wysokiej jakości anten na rynku krajowym. Choć ceny są przystępne, urządzenia tej firmy słyną z „wszystkożerności”. Prawie każdy model Harpoona jest idealny do obszarów o niepewnym odbiorze sygnału.

Dodatkowo dobra selektywność sygnału anten tej marki znacząco odciąża użytkownika od zakłóceń na ekranie telewizora. Jedną z krytycznych wad produktów Harpoon jest ich wybredność w pomiarze fal, dlatego mogą pojawić się problemy podczas pracy z przestarzałymi wieżami telewizyjnymi.

Anteny GoldMaster

Pomimo ponad przystępnych cen produktów, urządzenia tej firmy wyróżniały się bardzo dobrym odbiorem w miejscach o fatalnej jakości sygnału. Sądząc po opiniach użytkowników, anteny marki GoldMaster doskonale radzą sobie ze swoim zadaniem nawet w odległych obszarach wiejskich: obraz na ekranie jest pozbawiony „śniegu”, obraz nie zwalnia i nie jest zakłócany przez sąsiednie sygnały.

Ponadto urządzenia są w stanie wytrzymać niemal każdą złą pogodę, czy to deszcz, obfite opady śniegu czy burzliwe wiatry. Dodajmy do tego niskie ceny produktów i otrzymamy całkowicie optymalną opcję anteny krajowej.

Treść artykułu

ANTENA, struktura służąca do przesyłania lub odbierania fal radiowych (tj. promieniowania elektromagnetycznego o długości fal w zakresie od ~20 000 m do ~1 mm). Przykładami zastosowania anten są nadawanie programów radiowych i telewizyjnych, dalekosiężna komunikacja radiowa na falach krótkich i mikrofalach odbitych od anten satelitarnych, radary – wszystkie te procesy fizyczne i systemy techniczne opierają się na przenoszeniu energii w postaci fal elektromagnetycznych przez powietrza i przestrzeni kosmicznej. Zadaniem anteny nadawczej jest przekształcanie energii elektromagnetycznej pochodzącej z nadajnika w emitowaną falę elektromagnetyczną. Po stronie odbiorczej konieczna jest również antena, która odbiera część energii emitowanej przez antenę nadawczą i wysyła ją do mniej lub bardziej skomplikowanych obwodów detekcyjnych i wzmacniających, które stanowią podstawę odbiornika. Cm. RADIO I TELEWIZJA; RADAR.

TYPY ANTEN

Rodzaj konstrukcji anteny zależy od długości fali, na której musi ona działać. Aby skutecznie emitować energię, antena musi mieć wymiary zbliżone do roboczej długości fali. Dlatego przy niskich częstotliwościach wykorzystywanych niegdyś w transatlantyckiej łączności radiotelegraficznej i radiotelefonicznej (częstotliwości od 16 do 70 kHz, czyli fale o długości od 19 do 4,3 km), ogromny system przewodów antenowych o łącznej długości do 2 km była elektrycznie krótka antena i przez to okazała się nieefektywnym radiatorem. Gdyby taka antena miała mieć zauważalną kierunkowość, to jej skuteczność byłaby bardzo niska. Natomiast przy ultrawysokich częstotliwościach (mikrofale) zastosowanie wibratora półfalowego symetrycznego o długości niespełna 1 cm i odbłyśnika z polerowanego metalu o średnicy zaledwie kilku centymetrów pozwala na bardzo efektywne skupienie promieniowania takiego wibrator w wąską belkę.

ANTENA RADIOWA Z MODULACJĄ AMPLITUDY (540–1600 kHz, 550–190 m)

Maszt anteny nadawczej ćwierćfalowej.

Główny obszar zasięgu stacji nadawczej jest „obsługiwany” przez falę powierzchniową (naziemną). Aby fala rozeszła się w pobliżu powierzchni ziemi, musi mieć polaryzację pionową, czyli tj. wektor pola elektrycznego promieniowania musi być pionowy, dlatego wymagana jest antena pionowa. W rzeczywistości wystarczy antena o połowie wysokości; powodem tego jest ładunek lustrzany.

Kiedy pole elektromagnetyczne napotyka na swojej drodze płaszczyznę przewodzącą, zostaje od niej lustrzanie odbite. Zatem pole elektromagnetyczne wytworzone nad płaszczyzną przewodzącą przez pewien układ prądów i ładunków okazuje się identyczne z polem, które istniałoby, gdyby zamiast płaszczyzny przewodzącej istniał lustrzanie odbity układ prądów i ładunków, tj. po prostu lustrzane odbicie rzeczywistego układu na danej płaszczyźnie. Zatem pole nad płaszczyzną jest polem pionowego wibratora półfalowego symetrycznego (rys. 1). Taki wibrator promieniuje najintensywniej w płaszczyźnie prostopadłej do jego osi; w rozpatrywanym przypadku oznacza to, że promieniowanie jest kierowane wzdłuż powierzchni ziemi. W praktyce taką anteną jest maszt stalowy o wysokości około jednej czwartej długości fali, osadzony na izolatorach wsporczych (rys. 2). Ziemia staje się dobrym przewodnikiem poprzez zakopanie w niej układu przewodów rozchodzących się promieniowo od podstawy anteny. Jeżeli maszt antenowy jest wyposażony w odciągi zapewniające stabilność, należy je podzielić na odcinki za pomocą izolatorów na tyle krótkich, aby wpływ odciągów na pole lokalne anteny był nieistotny.

Kierunkowe układy antenowe wykonane z masztów antenowych.

Istnieją dwa powody, dla których stacja nadawcza może wymagać kierunkowego wzorca promieniowania. Po pierwsze, jego „publiczność” może znajdować się głównie po jednej stronie lokalizacji stacji nadawczej. Na przykład stacja regionalna zlokalizowana w nadmorskim mieście musi generować silniejszy sygnał w kierunku kontynentalnym, jeśli niepożądana jest utrata połowy jej mocy na rzecz morza. Po drugie, konieczne może być uniknięcie wzajemnych zakłóceń na obszarze obsługiwanym przez jakąkolwiek stację odległą działającą na tej samej częstotliwości; w tym przypadku charakterystyka promieniowania danej stacji powinna mieć zerowe promieniowanie w kierunku odległym.

Kierunkowość promieniowania często osiąga się poprzez utworzenie układu dwóch lub więcej masztów antenowych, w którym odległości między masztami i fazami wzbudzenia anten każdego masztu dobiera się tak, aby uzyskać pożądany wzór promieniowania. Zilustrujmy to podejście przykładem. Niech będą dwa identyczne maszty antenowe, umieszczone w odległości połowy długości fali od siebie i wzbudzone prądami o tej samej wielkości i fazie. Promieniowanie każdej anteny jest jednakowo skierowane w płaszczyźnie poziomej; Zatem patrząc z góry, każda z anten jawi się jako punktowe źródło fal kołowych rozchodzących się równomiernie we wszystkich kierunkach. Charakter promieniowania takiego układu dwóch anten jest określony przez superpozycję fal emitowanych przez obie anteny. Jak pokazano na ryc. 3 punkty położone na osi zachód-wschód (WE) znajdują się o połowę długości fali dalej od jednego masztu antenowego niż od drugiego. Zatem w tych punktach dwie emitowane fale są przesunięte w fazie o 180° i dlatego znoszą się nawzajem; W rezultacie wzdłuż linii WE w obu kierunkach nie ma promieniowania. Natomiast punkty położone na prostej północ-południe (NS) znajdują się w tej samej odległości od masztów antenowych, dzięki czemu obie fale w tych punktach są w tej samej fazie i sumują się. Taki układ nazywa się bocznym (poprzecznym) układem anten radiacyjnych - jego charakterystykę promieniowania pokazano na ryc. 4, A. Jeżeli maszty antenowe będą promieniować w przeciwfazie (różnica faz 180°), wówczas w osi NS nastąpi wzajemne znoszenie fal, a w osi WE nastąpi ich sumowanie. Taki system nazywany jest układem anten radiacyjnych podłużnych (osiowych). Jego charakterystyka promieniowania jest podobna do poprzecznej siatki radiacyjnej, tyle że obrócona o 90° (ryc. 4, B). Jeżeli dwa maszty antenowe znajdują się w odległości jednej czwartej długości fali od siebie i są wzbudzane przez prądy o jednakowej wielkości, ale fala emitowana przez maszt wschodni jest w fazie o 90° przed falą zachodnią, wówczas wzór promieniowania będzie miał kształt kardioidy (ryc. 5, linia przerywana). Linie przerywane i ciągłe na rysunku przedstawiają wzorce promieniowania uzyskane, gdy maszt wschodni zostanie przesunięty w fazie odpowiednio o 45° i 180°.

Anteny odbiorcze rozgłoszeniowe.

Anteny odbiorcze o wysokości bliskiej połowie lub nawet jednej czwartej długości fali są zwykle zbyt duże. Na szczęście to ograniczenie często nie jest znaczące, gdyż natężenie pola generowane przez stację nadawczą jest zwykle tak duże, że nawet mała antena zapewni sygnał więcej niż wystarczający dla nowoczesnego odbiornika radiowego. Pomijając bardzo odległe lokalizacje, należy stwierdzić, że długa antena zewnętrzna nie poprawia stosunku sygnału do szumu, a często może jedynie pogorszyć odbiór. Większość radiotelefonów ma wbudowaną antenę pętlową lub ferrytową. Takim urządzeniem jest elektrycznie mały dipol magnetyczny.

Jeśli linie sił elektrycznych i magnetycznych tworzących pole anteny zostaną odwrócone, powstałe pole jest teoretycznie możliwe w tym sensie, że jest zgodne z prawami elektromagnetyzmu. Trudność polega na tym, że emisja takiego pola wymaga magnetycznego odpowiednika pierwotnego układu promieniującego; lecz magnetycznym odpowiednikiem ładunków elektrycznych poruszających się wzdłuż przewodników elektrycznych są pewne ładunki magnetyczne poruszające się wzdłuż przewodników magnetycznych; jednakże nie odkryto jeszcze ani ładunku magnetycznego, ani przewodnika magnetycznego. Istnieje jednak magnetyczny odpowiednik bardzo małego dipola – cewka indukcyjna. Chociaż miniaturowy dipol magnetyczny, czyli antena pętlowa, jak się ją nazywa, jest bardzo nieefektywną anteną nadawczą, jej niewielkie rozmiary i doskonała odporność na lokalne zakłócenia i szumy czynią ją idealnym środkiem do odbioru transmisji radiowych. Charakterystyka promieniowania małej anteny pętlowej pokazana jest na ryc. 6. Obracając ramkę można, stosując wyraźnie określone zera wykresu pokrywające się z osią ramki, wyeliminować odbiór zakłóceń. Taka antena pętlowa może mieć postać płaskiej, spiralnie zwiniętej cewki umieszczonej na tylnej ściance obudowy odbiornika lub w postaci cienkiego elektromagnesu z rdzeniem ferrytowym. Ze względu na ostro określone zera charakterystyki promieniowania, taka antena pętlowa jest stosowana w sprzęcie do namierzania kierunku.

Pasmo transmisji FM (88 do 108 MHz) jest umieszczone pomiędzy dolnym i górnym kanałem pasma telewizyjnego VHF (kanały 2 do 13); Dlatego anteny używane do nadawania i odbierania sygnałów FM są zasadniczo takie same, jak anteny używane w telewizji i chociaż poniższy opis będzie dotyczył głównie anten telewizyjnych, te ostatnie są mniej więcej odpowiednie również do transmisji w paśmie FM. Zazwyczaj zarówno stacje radiowe FM, jak i stacje telewizyjne nadają na falach spolaryzowanych poziomo.

ANTENY TELEWIZYJNE I RADIOWE FM (54–216 MHz, 5,6 m–72 cm)

Anteny nadawcze telewizji.

Antena nadawcza telewizji (lub FM) jest zwykle wymagana do wytwarzania równomiernie rozproszonego (bezkierunkowego) promieniowania w płaszczyźnie poziomej; jednakże w płaszczyźnie pionowej korzystne jest skupienie promieniowania w stosunkowo wąską wiązkę skierowaną w stronę horyzontu, gdyż to właśnie tam zlokalizowana jest „widownia” obsługiwanych widzów i słuchaczy. Energia skierowana powyżej lub poniżej horyzontu jest albo tracona w przestrzeń, albo trafia do ziemi. Charakterystykę charakterystyki charakterystyki promieniowania w płaszczyźnie pionowej określonej anteny nadawczej telewizji można określić poprzez porównanie z odpowiednią charakterystyką poziomego wibratora symetrycznego półfalowego w płaszczyźnie pionowej zawierającej ten wibrator. Zysk mocy anteny definiuje się jako stosunek mocy wejściowej dostarczonej do wybranego do porównania wibratora symetrycznego do mocy dostarczonej na wejście anteny, której wzmocnienie należy wyznaczyć, pod warunkiem, że obie anteny dają to samo natężenie promieniowania w płaszczyzny poziomej w odległości jednej mili (1,6 km). Efektywną moc wypromieniowaną definiuje się jako moc w watach przenoszoną przez linię łączącą (zasilacz) od nadajnika do anteny, pomnożoną przez zysk anteny. Zatem efektywna moc promieniowania jest zwykle znacznie większa niż rzeczywista moc nadajnika.

Jednym z problemów związanych z konstrukcją anteny, szczególnie ważnym w przypadku transmisji telewizyjnych, jest eliminacja odbić od anteny z powrotem do linii łączącej. Ta odbita energia jest odbijana przez nadajnik do anteny, gdzie dociera z opóźnieniem równym ilorazowi podwójnej długości podajnika podzielonej przez prędkość światła i prowadzi do przesłania opóźnionego sygnału echa do anteny. W najgorszym przypadku to echo może pojawić się na odebranym obrazie jako obraz wtórny (słaby odtworzony obraz przesunięty w prawo), ale nawet z mniej nieprzyjemnymi konsekwencjami pogarsza się klarowność powstałego obrazu.

Problem odbić, podobnie jak inne problemy związane z konstrukcją anteny, podczas transmisji sygnału telewizyjnego pogarszają wymagania dotyczące przepustowości ścieżki. Informacje wideo sygnału telewizyjnego zajmują pasmo około pięciu megaherców, co stanowi prawie 10% częstotliwości nośnej dolnych kanałów zakresu telewizyjnego. Oznacza to, że antena nadawcza telewizji musi być zaprojektowana tak, aby spełniać rygorystyczne wymagania nie tylko w przypadku jednej częstotliwości, ale także w szerokim paśmie częstotliwości. Symetryczny wibrator drutowy półfalowy byłby całkowicie nieodpowiedni do transmisji telewizyjnych, ponieważ nawet jeśli jest skoordynowany z podajnikiem i nie ma odbić na żadnej częstotliwości, to przy zmianie częstotliwości o 5% dipol odbije jedną czwartą energii dostarczonej do jego wejścia do podajnika.

Stosowana w praktyce telewizyjna antena nadawcza to model „kołowrotu”, który składa się z dwóch skrzyżowanych poziomych wibratorów symetrycznych wykonanych z rur o średnicy 5 lub 8 cm, każdy wibrator ma wzór kierunkowy w płaszczyźnie poziomej w kształcie figury 8, a gdy dwa wibratory są wzbudzane z przesunięciem fazowym o 90°, powstały wykres w tej samej płaszczyźnie staje się prawie dookólny. Kierunkowość w płaszczyźnie pionowej (a co za tym idzie zysk anteny) można poprawić instalując kilka poziomów anten kołowrotków na maszcie antenowym, jedna nad drugą.

Antena kołowrotkowa jest prototypem jednej z najpowszechniej stosowanych anten transmisyjnych telewizji, zwanej „super kołowrotem”. Wibratory prostej anteny kołowrotkowej przyjęły postać emiterów o konfiguracji motylkowej – taka konfiguracja pozwala na uzyskanie znacznie większej szerokości pasma transmisji. Zysk mocy trójpoziomowej anteny super kołowrotu wynosi około 4.

Anteny odbiorcze telewizji.

W przeciwieństwie do fal używanych w transmisji AM, fale używane w transmisjach telewizyjnych są znacznie krótsze, dlatego możliwe jest zastosowanie anten odbiorczych o połowie długości fali. Zatem symetryczny wibrator półfalowy telewizyjny jest tak mały, że można go wykonać ze sztywnej rurki. Jednak niewielki rozmiar nawet elektrycznie długiej anteny na tych częstotliwościach powoduje, że efektywny obszar odbioru padającej fali (a tym samym zdolność anteny do wychwytywania jej energii) jest ograniczona. Dodatkowo, ze względu na duże pasmo sygnału telewizyjnego i równomierny rozkład szumów w kanale, odbiornik musi otrzymać znaczną ilość mocy, aby zapewnić akceptowalny stosunek sygnału do szumu. W świetle powyższego staje się jasne, że wydajność anteny odgrywa ważną rolę w odbiorze sygnału telewizyjnego.

Na częstotliwościach roboczych nadawania programów telewizyjnych zakłócenia atmosferyczne nie mają szczególnego znaczenia, ale antena odbiorcza wychwytuje wiele zakłóceń przemysłowych i szumów kosmicznych. Dlatego ważne jest, aby antena odbiorcza miała jasno określoną kierunkowość, co pozwala nie odbierać sygnałów pochodzących z kierunków, które nie pokrywają się z kierunkiem pożądanej stacji nadawczej. Innym rodzajem zakłóceń, który często pogarsza jakość odbioru telewizji, jest propagacja wielodrogowa, podczas której pożądany sygnał dociera do anteny odbiorczej dwiema drogami o różnej długości. Zatem np. jeden sygnał może pochodzić bezpośrednio z nadajnika, a inny może zostać odbity od góry lub budynku. Propagacja wielodrogowa pojawia się na ekranie w postaci obrazów wielokonturowych i aby się jej pozbyć, należy zastosować antenę kierunkową, która pozwala wykluczyć odbiór wzdłuż jednej z dwóch wiązek.

Szerokość pasma telewizyjnej anteny odbiorczej musi być bardzo duża, ponieważ wymagana jest pokrycie nie tylko jednego kanału, ale zwykle wszystkich trzynastu, znajdujących się w zakresie częstotliwości 4:1. Na szczęście dopasowanie linii transmisyjnej do anteny, w której nie występują odbicia, nie jest już tak istotne po stronie odbiorczej, gdzie niedopasowanie prowadzi jedynie do utraty słabego sygnału bez generowania echa. Istotne jest jednak dopasowanie linii łączącej do odbiornika, jednak w tym przypadku należy zwrócić uwagę na konstrukcję odbiornika.

Odbicia powstałe na skutek nieregularności linii łączącej mogą powodować wielokrawędziowość lub utratę ostrości obrazu. Odbicia te często występują, jeśli dwużyłowy kabel taśmowy przebiega zbyt blisko konstrukcji metalowych, takich jak korytka kablowe lub dreny. Stanie się to jasne, jeśli przypomnimy sobie, że energia elektromagnetyczna o wysokiej częstotliwości rozchodzi się w polu, które powstaje wokół drutów służących jako przewodniki tego pola.

Jedną z najprostszych anten służących do odbioru sygnału telewizyjnego jest dipol półfalowy pętlowy (rys. 7), który różni się od konwencjonalnego dipola półfalowego tym, że jego impedancja wyjściowa (300 omów) jest zgodna z powszechnie stosowanymi typami zasilaczy , a także to, że ma szersze pasmo; innymi słowy skutecznie przenosi odebraną energię elektromagnetyczną o szerszym zakresie częstotliwości do linii łączącej.

Aby uzyskać pożądany wzór promieniowania w płaszczyźnie poziomej i pionowej, antenę bazową zwykle stosuje się w połączeniu z jednym lub większą liczbą elementów pasywnych. Element pasywny to kolejna antena umieszczona blisko głównej, ale niepodłączona do zasilacza. Jest on podłączony do anteny głównej (a co za tym idzie do odbiornika) jedynie poprzez pola lokalne. Zrozumienie, w jaki sposób element pasywny wpływa na charakterystykę promieniowania anteny, jest łatwe, ponieważ opiera się on zasadniczo na tej samej zasadzie, co antena dookólna; różnica polega na tym, że w tym przypadku wzbudzona jest tylko jedna antena, podczas gdy druga otrzymuje energię tylko ze swojego bliskiego pola. Jako przykład można zauważyć, że pręt o połowie długości fali umieszczony (jak pokazano na ryc. 8) w odległości jednej czwartej długości fali od dipola półfalowego działa jak reflektor. Dlaczego jest to prawdą, można wyjaśnić w następujący sposób. Pole lokalne wzbudzonej (głównej) anteny indukuje ładunki i prądy o przeciwnym znaku w elemencie pasywnym, ale ze względu na odległość wynoszącą jedną czwartą długości fali, te prądy i ładunki opóźniają się w stosunku do odpowiednich prądów i ładunków w antenie głównej o około ćwierć okresu, tj. Prąd w elemencie pasywnym wyprzedza prąd w antenie głównej o około 90°. Charakter promieniowania anteny napędzanej z elementem pasywnym określa się poprzez nałożenie obu wypromieniowanych pól fal. Sytuacja ta jest bardzo podobna do tej rozważanej dla dookólnego (w płaszczyźnie poziomej) układu rozgłoszeniowego AM; jego wzór promieniowania pokazano linią przerywaną na ryc. 5. Te dwie fale mają tendencję do wzajemnego znoszenia się w kierunku elementu pasywnego i wzmacniania się w przeciwnym kierunku; stąd element pasywny działa jak reflektor. Element pasywny nie musi znajdować się w odległości jednej czwartej długości fali od wzbudzanej anteny. Jeśli zostanie umieszczony bardzo blisko niego, na przykład w odległości zaledwie 0,1 długości fali, nadal będzie działał jak reflektor, jeśli jego długość będzie nieco większa niż połowa długości fali. Zwiększanie długości elementu pasywnego powoduje, że staje się on indukcyjny, w wyniku czego przepływający przez niego prąd opóźnia się w fazie z siłą elektromotoryczną indukowaną przez pole anteny głównej. Jeśli pobliski element pasywny jest nieco krótszy niż połowa długości fali, staje się przewodnikiem („kierownikiem”) i skupia promieniowanie po swojej stronie głównej anteny. Wszystko powyższe jest bezpośrednio związane z antenami odbiorczymi. Ponieważ charakterystyki promieniowania nadawczego i odbiorczego są takie same, w antenach odbiorczych telewizorów można zastosować pasywne reflektory i reflektory, aby uzyskać wymagany charakter promieniowania. Typowy układ anten wysoce kierunkowych z jednym reflektorem i trzema reżyserami pokazano na ryc. 9.

Oprócz właściwości fal radiowych, konieczne jest staranne dobranie anten, aby uzyskać maksymalną wydajność w odbiorze/transmisji sygnału.
Przyjrzyjmy się bliżej różnym typom anten i ich celom.

Anteny- przekształcają energię drgań o wysokiej częstotliwości z nadajnika na falę elektromagnetyczną zdolną do rozprzestrzeniania się w przestrzeni. Lub, w przypadku odbioru, powoduje odwrotną konwersję - falę elektromagnetyczną na oscylacje HF.

Wzór kierunkowy- graficzne przedstawienie zysku anteny w zależności od orientacji anteny w przestrzeni.

Anteny

Wibrator symetryczny

W najprostszym przypadku składa się z dwóch sekcji przewodzących, z których każda jest równa 1/4 długości fali.

Szeroko stosowany do odbioru programów telewizyjnych, zarówno samodzielnie, jak i w ramach anten kombinowanych.
Na przykład, jeśli zakres fal metrowych programów telewizyjnych przekroczy znak 200 MHz, wówczas długość fali wyniesie 1,5 m.
Każdy segment wibratora symetrycznego będzie równy 0,375 metra.

Kierunkowy wzór wibratora symetrycznego

W idealnych warunkach wzór promieniowania płaszczyzny poziomej to wydłużona ósemka, umieszczona prostopadle do anteny. W płaszczyźnie pionowej diagram jest okręgiem.
W rzeczywistych warunkach diagram poziomy ma cztery małe listki umieszczone względem siebie pod kątem 90 stopni.
Ze schematu możemy wywnioskować, jak ustawić antenę, aby uzyskać maksymalny zysk.

Jeżeli długość wibratora nie zostanie wybrana prawidłowo, charakterystyka promieniowania będzie miała następującą postać:

Główne zastosowanie dotyczy zakresów fal krótkich, metrowych i decymetrowych.

Wibrator asymetryczny

Lub po prostu antena biczowa, to „połowa” symetrycznego wibratora zamontowanego pionowo.
Długość wibratora wynosi 1, 1/2 lub 1/4 długości fali.

Jest to ósemka przecięta wzdłuż. Ze względu na to, że druga połowa „ósemki” jest pochłaniana przez ziemię, współczynnik kierunkowy wibratora asymetrycznego jest dwukrotnie większy niż wibratora symetrycznego, ze względu na fakt, że cała moc jest emitowana w węższym kierunek.
Główne zastosowanie, w pasmach DV, HF, SV, jest aktywnie instalowane jako anteny w transporcie.

Pochylony w kształcie litery V

Konstrukcja nie jest sztywna, montowana jest poprzez naciągnięcie elementów przewodzących na palikach.
Ma przesunięcie charakterystyki promieniowania na boki przeciwne do wierzchołka litery V

Stosowany do komunikacji w paśmie HF. Jest to standardowa antena dla radiostacji wojskowych.

Antena na falę bieżącą

Ma również nazwę - antena z nachyloną wiązką.

Jest to odcinek nachylony, którego długość jest kilkakrotnie większa niż długość fali. Wysokość zawieszenia anteny wynosi od 1 do 5 metrów, w zależności od zasięgu pracy.
Charakter promieniowania ma wyraźny płat kierunkowy, co wskazuje na dobry zysk anteny.

Szeroko stosowany w wojskowych stacjach radiowych w paśmie HF.
Po rozwinięciu i zwinięciu wygląda to tak:

Antena kanałowa falowa

Tutaj: 1 - podajnik, 2 - reflektor, 3 - reżyser, 4 - wibrator aktywny.

Antena z równoległymi wibratorami i reżyserami o długości fali zbliżonej do 0,5, rozmieszczonymi wzdłuż linii maksymalnego promieniowania. Wibrator jest aktywny, dostarczane są do niego wibracje HF, a w reżyserach indukowane są prądy HF w wyniku absorpcji fal EM. Odległość między reflektorem a reżyserami jest utrzymywana w taki sposób, że gdy fazy prądów RF pokrywają się, powstaje efekt fali biegnącej.

Dzięki tej konstrukcji antena ma wyraźną kierunkowość:

Antena pętlowa

Orientacja - dwupłatkowa

Służy do odbioru programów telewizyjnych UHF.

Jako odmiana - antena pętlowa z reflektorem:

Antena log-okresowa

Właściwości wzmocnienia większości anten różnią się znacznie w zależności od długości fali. Jedną z anten o stałym schemacie promieniowania na różnych częstotliwościach jest LPA.

Stosunek maksymalnej do minimalnej długości fali dla takich anten przekracza 10 - jest to dość wysoki stosunek.
Efekt ten osiąga się poprzez zastosowanie wibratorów o różnej długości, osadzonych na równoległych nośnikach.
Wzór promieniowania jest następujący:

Jest aktywnie wykorzystywany w komunikacji komórkowej podczas budowy wzmacniaków, wykorzystując zdolność anten do odbioru sygnałów w kilku zakresach częstotliwości jednocześnie: 900, 1800 i 2100 MHz.

Polaryzacja

Polaryzacja jest kierunkiem wektora składowej elektrycznej fali elektromagnetycznej w przestrzeni.
Wyróżnia się polaryzację pionową, poziomą i kołową.

Polaryzacja zależy od rodzaju anteny i jej umiejscowienia.
Na przykład wibrator asymetryczny umieszczony pionowo daje polaryzację pionową, a wibrator umieszczony poziomo daje polaryzację poziomą.

Anteny z polaryzacją poziomą dają większy efekt, ponieważ... Zakłócenia naturalne i przemysłowe mają głównie polaryzację pionową.
Fale spolaryzowane poziomo odbijają się od przeszkód z mniejszą intensywnością niż pionowo.
Kiedy rozchodzą się fale spolaryzowane pionowo, powierzchnia Ziemi pochłania o 25% mniej ich energii.

Podczas przechodzenia przez jonosferę płaszczyzna polaryzacji obraca się, w wyniku czego wektor polaryzacji po stronie odbiorczej nie pokrywa się, a wydajność części odbiorczej maleje. Aby rozwiązać problem, stosuje się polaryzację kołową.

Wszystkie te czynniki należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu łączy radiowych zapewniających maksymalną wydajność.

PS:

W tym artykule omówiono tylko niewielką część anten i nie pretendowano do zastąpienia podręcznika na temat urządzeń antenowo-zasilających.

Antena telewizyjna to urządzenie poprawiające jakość odbioru kanałów telewizyjnych. Odebrany za jego pomocą sygnał przesyłany jest do telewizora za pośrednictwem przewodu, co zapewnia minimalne zniekształcenia. Anteny mogą służyć do odbioru sygnałów analogowych, cyfrowych lub satelitarnych, w zależności od ich cech konstrukcyjnych. Obecnie w Rosji najpopularniejsze są anteny telewizji analogowej. Jest nadawany przez Wieżę Ostankino za pomocą fal metrowych i decymetrowych.

Rodzaje anten telewizyjnych

Urządzenie jest bardzo powszechne, ponieważ prawie żaden telewizor nie może działać bez anteny, z wyjątkiem tych podłączonych do telewizji kablowej. Różne osady mają różną odległość od wzmacniacza. Niektóre domy mogą być oddalone o setki kilometrów, inne o kilka kroków. Czynnik ten bezpośrednio wpływa na moc anteny, co pozwoli odebrać sygnał o akceptowalnej jakości, kompensując odległość. Wszystkie anteny telewizyjne można podzielić na 3 kategorie:

Wnętrz.
Ulica.
Satelita.

Wewnętrzna antena telewizyjna

Urządzenia te są instalowane w pomieszczeniach zamkniętych. Są najtańsze, a poza tym nie wymagają skomplikowanego montażu. Jeśli je wybierzesz, nie będziesz musiał ciągnąć kabla koncentrycznego na zewnątrz, wykonując otwór przelotowy w ścianie fasady lub ramie okna. Ogromną wadą tej konstrukcji jest słaby sygnał. W związku z tym instaluje się je tylko w obszarach oddalonych do 30 km od centrum telewizyjnego lub wzmacniacza. Na większej odległości odbierany sygnał będzie mocno zniekształcony, co nie pozwoli na oglądanie wysokiej jakości obrazu telewizyjnego.

Anteny wewnętrzne mogą być również wyposażone we wzmacniacz sygnału. Im dalej jesteś od wzmacniacza, tym mocniejszy wzmacniacz będzie Ci potrzebny. Urządzenia te są podzielone na dwa typy według projektu:

Pręt.
Rama.

Pręt

To najsłabsze urządzenia wewnętrzne. Mają 2 lub 4 wibratory teleskopowe, które odbierają sygnały. Ich długość zwykle nie przekracza 1 m. Podłączane są do specjalnego stojaka, w którym znajduje się transformator dopasowujący, który przekazuje sygnał na kabel koncentryczny, a następnie do telewizora. Korzystanie z tego projektu ma swoje zalety. Jest lekki, a dzięki teleskopowym ramionom można go kompaktowo złożyć do transportu.

Jeśli wzmacniacz sygnału jest blisko, wąsy można zachować krótkie, aby nie zajmowały użytecznej przestrzeni. Gdy wieża telewizyjna jest odległa, jej wysokość jest ustawiona na maksymalną, co pozwala zrekompensować odległość. Często do telewizora dołączona jest antena prętowa. Większość ludzi zna go pod popularną nazwą „rogi”. Takie anteny dobrze odbierają fale w zakresie metrów. Aby je wyregulować, należy zmienić nie tylko wysokość, ale także odległość między wąsami, dla których są one zabezpieczone za pomocą zawiasów. Dużą wadą anteny prętowej jest brak uniwersalnego strojenia. Po dostosowaniu pozycji wąsów do dobrego odbioru jednego kanału, drugi zacznie być nadawany na ekranie z zakłóceniami.

Struktura

Urządzenia typu ramkowego są mniej więcej doskonałe. Odbierają sygnały w zakresie decymetrów. Urządzenia te posiadają metalowy zarys wykonany w formie ramki, która mocowana jest na stojaku. Taki sprzęt jest wciąż lepszy od sprzętu wędkarskiego, ale wciąż daleki od ideału. Nie można go używać w znacznej odległości od wzmacniacza lub wieży telewizyjnej.

Zewnętrzna antena telewizyjna

Anteny zewnętrzne do odbioru sygnałów telewizyjnych mają większą moc. Instaluje się je na wzgórzu w otwartych obszarach widoczności. Często takie anteny można zobaczyć na dachach wielopiętrowych budynków. Mieszkańcy sektora prywatnego instalują je na wysokiej metalowej rurze zamocowanej pionowo. W tym przypadku zapewniona jest wysokość 10-15 m, co pozwala zrekompensować zniekształcenie fal przez ściany domów i gałęzie drzew. W rzeczywistości im więcej przeszkód sygnałowych, tym na większą odległość należy podnieść antenę.

Urządzenia te mają różne konstrukcje zewnętrzne, ale wszystkie są podzielone na 2 typy zgodnie z zasadą działania:

Aktywny.
Bierny.

Aktywny projekt

Taka antena telewizyjna posiada, co pozwala odbierać sygnały o znacznie lepszej jakości i kompensować zakłócenia. Takie urządzenia wybiera się, jeśli wzmacniacz znajduje się daleko, a przed anteną znajdują się poważne przeszkody rozpraszające sygnał, takie jak domy, lasy i linie energetyczne. Aktywne urządzenie będzie również potrzebne, jeśli instalacja będzie prowadzona na terenach nizinnych, gdzie pomiędzy źródłem transmisji a punktem odbioru nie będzie bezpośredniej widoczności.

Aktywne anteny mogą przesyłać sygnał do wielu telewizorów. Aby to zrobić, wystarczy użyć specjalnego trójnika do kabla koncentrycznego. Wzmacniacz, którego używają, wymaga osobnego źródła zasilania. W tym celu zapewniono 12-woltową jednostkę obniżającą napięcie. Łączy się z kablem koncentrycznym telewizora i dostarcza napięcie do punktu odbiorczego anten wibratora, w pobliżu którego znajduje się płytka wzmacniacza ukryta w szczelnej obudowie.

Urządzenia pasywne

Takie anteny są tańsze, ale można je wybrać tylko wtedy, gdy między punktem odbioru a sprzętem nadawczym jest bezpośrednia widoczność bez przeszkód. W takich warunkach zastosowanie wzmacniacza nie jest konieczne. Mieszkańcy poszczególnych domów mogą mieszkać zbyt blisko wieży nadawczej, dlatego właśnie takiej anteny potrzebują. Ale nawet ona może odebrać sygnał ze zniekształceniami, ponieważ jest on zbyt silny. W takim przypadku będziesz musiał zainstalować specjalny sprzęt - tłumik. Pozwala zrekompensować tę wadę, zmniejszając siłę sygnału do poziomu akceptowalnego dla telewizora.

Antena satelitarna

Oczywiście najlepszym sprzętem do odbioru sygnału telewizyjnego jest antena telewizji satelitarnej. Odbiera transmisję nie z wieży telewizyjnej znajdującej się na ziemi, ale z satelity. Jest to masywna konstrukcja, która kosztuje kilka razy więcej niż urządzenia zewnętrzne, a zwłaszcza wewnętrzne. Antena składa się z dużej metalowej czaszy pomalowanej na biało, która pełni funkcję ekranu skupiającego transmisję satelitarną. Uderzające w niego fale wychwytywane są przez przetwornik, który wykonany jest w formie małej główki nieco mniejszej od pięści. Dostraja się do określonego satelity i odbiera wszystkie kanały telewizyjne, które transmituje. Liczba konwerterów na antenie różni się w zależności od regionu, ale rzadko przekracza 3 sztuki.

Sygnały od nadawców konwencjonalnych naziemnych i satelitarnych są różne, więc telewizor ich nie odbiera. W związku z tym odbiornik instaluje się pomiędzy falownikiem a ekranem telewizora. To niewielkie urządzenie, nieco mniejsze gabarytami od dekodera DVD. Jego zadaniem jest przekształcenie sygnału satelitarnego na standardowy dla telewizora.

Zwykle, jeśli w domu są dwa telewizory, to każdy z nich będzie wymagał osobnej anteny telewizyjnej, co wynika ze specyfiki konwertera. Odbierając jeden kanał z satelity, nie może on jednocześnie przetwarzać innego kanału. Innymi słowy, jeśli wykonasz takie połączenie, wszystkie telewizory będą wyświetlać jeden kanał telewizyjny.

Stosunkowo niedawno problem ten został rozwiązany. Pojawiły się uniwersalne konwertery, które umożliwiają podłączenie dwóch telewizorów przy jednoczesnym zachowaniu możliwości oglądania różnych kanałów. Ich konstrukcja zapewnia dwa wejścia do podłączenia kabla koncentrycznego. Niestety projekt nie jest idealny. Wybierając taki konwerter, wykorzystamy jedną antenę telewizyjną, ale nadal konieczne będzie podłączenie odbiornika do każdego telewizora.

Urządzenia satelitarne przesyłają do telewizora sygnał o znacznie wyższej jakości niż stacje naziemne, dlatego cieszą się dużą popularnością, szczególnie w regionach, gdzie nadawcy są bardzo daleko. Nawet w bardzo trudnym terenie będziesz mógł oglądać programy telewizyjne z idealnym obrazem, co byłoby niemożliwe przy zastosowaniu anteny zewnętrznej. Zakłócenia w transmisji satelitarnej mogą wystąpić tylko w przypadku silnej burzy lub obfitych opadów śniegu.

Anteny satelitarne mają wiele zalet. Na pewno są lepsze od innych typów, ale mają też wadę. Oprócz tego, że są droższe, wymagają wykwalifikowanej konserwacji. Jest mało prawdopodobne, że będziesz w stanie je zainstalować samodzielnie, ponieważ musisz najpierw sprawdzić jakość sygnału i ustawić antenę we właściwym kierunku pod odpowiednim kątem. Ponadto, aby odbiornik działał poprawnie, konieczne jest nagrywanie częstotliwości nadawanych kanałów, które okresowo się zmieniają. Po zainstalowaniu oprogramowania sprzętowego będziesz mógł oglądać wszystkie kanały przez kilka miesięcy, po czym niektóre z nich zaczną znikać, aż pozostanie tylko kilka z setek. Będziesz musiał ponownie flashować. Wykonanie tego samemu jest trudne, ponieważ wymaga specjalnego kabla i oprogramowania z kodami kanałów. Będziesz musiał okresowo kontaktować się z wyspecjalizowanymi centrami serwisowymi, których usługi nie są bezpłatne.

Jeśli w normalnych warunkach pogodowych antena telewizji satelitarnej zacznie nadawać sygnał z zakłóceniami, najprawdopodobniej dzieje się tak z powodu braku bezpośredniej widoczności między anteną a satelitą. Zwykle jest to spowodowane przerostem drzew. Wystarczy przyciąć gałęzie i jakość sygnału zostaje przywrócona. Dodatkowo problem może leżeć w zmianie położenia konwertera. Podczas instalowania anteny ustawia się ją pod odpowiednim kątem w stosunku do położenia satelity. Jeśli kąt zmieni się nieznacznie, jakość odbioru będzie zniekształcona. Zwykle podczas silnego wiatru źle zabezpieczona płyta może się lekko obrócić, dosłownie o kilka centymetrów. W takim przypadku należy go ponownie skonfigurować. Jest to dość trudne bez specjalnego sprzętu diagnostycznego.

jest najprostszym typem urządzeń zasilanych anteną i jest prostym przewodnikiem, w którym w symetrycznych (w stosunku do środka) punktach prądy są równe pod względem wielkości i mają ten sam kierunek w przestrzeni. Na ryc. 3.1. pokazano przykładową charakterystykę rozkładu prądu wibratora symetrycznego. Tutaj w punktach symetrycznych Z i -Z warunek Iz=I-z jest spełniony. Strzałki na rysunku pokazują, że prądy we wskazanych punktach symetrycznych mają ten sam kierunek. Oczywiście kierunek ten jest pokazywany przez pewien moment.

Na ryc. 3.2. Pokazano charakterystykę promieniowania wibratorów symetrycznych o różnych stosunkach L/l. Liczby te przedstawiają wzorce promieniowania w płaszczyźnie przechodzącej przez oś wibratora. Wzory promieniowania przestrzennego reprezentują powierzchnie ciał obrotowych utworzone przez obrót każdej krzywej wokół osi wibratora.

Rozpatrzenie ryc. 3.2. pokazuje, że dopóki całkowita długość wibratora (2L) nie przekracza długości fali (a dokładniej 1,25l), maksimum charakterystyki promieniowania uzyskuje się w kierunkach prostopadłych do osi wibratora. Przy 2L<=l в диаграммах отсутствуют боковые лепестки. Когда L становится большим, чем l, в диаграмме появляются боковые лепестки, а уже при 2L=3/2l направления максимума диаграммы излучения получаются не в направлениях, перпендикулярных к оси вибратора, а под углом к ней, примерно равным 400. При значительном увеличении отношения l/L максимум диаграммы прижимается к оси провода. Излучение вдоль оси вибраторов отсутствует при любых длинах.На практике часто используются антенны, состоящие из большого числа идентичных вибраторов - многовибраторные антенны. Многовибраторная антенна представляет собой так называемую решетку излучателей. Решетки же из вибраторов (многоэтажная синфазная антенна и антенна волновой канал) являются достаточно простыми.

Antena kanałowa falowa.

Antena kanałowo-falowa to układ wibratorów o długości bliskiej połowie długości fali i umieszczonych prostopadle do linii prostej, wzdłuż której zachodzi promieniowanie. Aktywny jest tylko jeden wibrator w antenie, pozostałe wibratory są pasywne (rys. 3.3.).

Pierwszy wibrator pasywny nazywany jest reflektorem, następnie wibratorem aktywnym, a następnie ponownie wibratorami pasywnymi - reżyserami. Antena emituje kanał falowy w kierunku reżyserów i ma charakterystykę promieniowania zbliżoną do igłowej. Liczbę dyrektorów można wyznaczyć na podstawie zadanej wydajności anteny, korzystając z przybliżonego stosunku: D = 5N, gdzie N jest liczbą dyrektorów.

Metody obliczania kanału falowego pozwalają uzyskać jedynie przybliżone wyniki, które następnie są dopracowywane eksperymentalnie.

Wibrator asymetryczny.

Jeżeli wibrator znajduje się w odległości H od idealnej płaszczyzny przewodzącej, to zgodnie z zasadą odbić lustrzanych jest on równoważny dwóm wibratorom umieszczonym w odległości 2H, przy czym drugi wibrator jest lustrzanym odbiciem pierwszego . Jeśli wibrator jest równoległy do płaszczyzny, nad którą się znajduje, to jego obraz jest przeciwfazowy, natomiast jeśli jest prostopadły, to jest w fazie. Ta okoliczność umożliwia zastosowanie tylko jednego ramienia wibratora symetrycznego, instalując go bezpośrednio w idealnej, prostopadłej do niego płaszczyźnie przewodzącej. Tak wykonana antena wibratora nazywana jest wibratorem asymetrycznym, a jej parametry można łatwo określić. Jednakże w przypadku, gdy płaszczyzna, nad którą znajduje się wibrator, ma skończoną przewodność, obliczenie parametrów anteny jest bardzo skomplikowane.

Aby poprawić wydajność Wibratory asymetryczne i ograniczenie wpływu właściwości gruntu na jego parametry realizuje się poprzez uziemienie anteny lub przeciwwagi. Uziemienie anteny to układ przewodów zakopanych na niewielkiej, zwykle niezbyt dużej głębokości w ziemi. Przeciwwaga to układ przewodników umieszczonych na określonej wysokości nad ziemią. Wymiary obszaru objętego uziemieniem anteny (przeciwwagą) powinny być wystarczająco duże (większe niż długość fali), a odległości między przewodnikami powinny być małe (mniejsze niż jedna czwarta długości fali).

Charakterystyka wibratora w trybie 1/4l

Ten typ anteny to wibrator, którego długość ramienia jest równa jednej czwartej długości fali. W takim wibratorze antywęzeł prądowy znajduje się dokładnie na zaciskach, a napięcie na nich jest równe zeru. Rezystancja wejściowa wibratora jest czysto aktywna, a reaktancja wynosi zero. Ze względu na brak reaktywnego składnika wydajności. taka antena będzie maksymalna. Wibrator zachowuje się jak szeregowy obwód rezonansowy z RA=73 Ohm. Tryb ten nazywany jest trybem pracy na fali własnej (rezonansowej). Innymi słowy, fala własna anteny to najdłuższa długość fali, przy której reaktancja wynosi zero.

Współczynnik kierunkowy wynosi 1,641, a charakterystyka promieniowania tego typu anteny ma charakter dwulistkowy z maksimami w kierunku 900 i 2700 (patrz rys. 3.2.). Wibratory tego typu stosowane są w konstrukcji anten wąskopasmowych ze względu na znaczne uproszczenie procedury dopasowywania do ścieżki zasilania (wyjścia nadajnika).

Charakterystyka wibratora w trybie L=5/8l

Przy długości ramion wibratora L=5/8l wibrator asymetryczny ma jeden listek główny w kierunku prostopadłym do osi wibratora oraz dwa małe listki boczne (rys. 3.2.). Pomimo obecności listków bocznych kierunkowość promieniowania w kierunku prostopadłym do osi wibratora jest maksymalna.

Oznacza to, że zysk takiej anteny będzie maksymalny. Reaktancja wibratora ma charakter wyłącznie pojemnościowy i jest stosunkowo duża.

Jednym ze skutecznych sposobów wdrożenia anteny o polaryzacji pionowej i wysokiej kierunkowości jest utworzenie liniowego układu antenowego, w którym połączonych jest kilka współliniowych elementów promieniujących znajdujących się w fazie. Strojenie anten typu współliniowego wymaga precyzyjnych obliczeń. Na ryc. 3.5. Przedstawiono typowe konstrukcje anten współliniowych z graficznym wyjaśnieniem zasady ich działania. W antenie na ryc. 3.4.a cewki indukcyjne są połączone pomiędzy elementami promieniującymi półfalowymi, aby zapewnić moc w trybie wspólnym. Ten typ anteny nazywany jest anteną obciążoną i często jest używany jako antena samochodowa.

Anteny pokazane na rys. 3.4.b, c nazywane są zwykle antenami koncentrycznymi współliniowymi. Anteny tego typu znajdują zastosowanie zarówno jako anteny samochodowe, jak i jako anteny stacji bazowych. Zasilanie fazowe tych anten zależy od długości elementów promieniujących i odległości między nimi, dlatego są to anteny wąskopasmowe.Anteny współliniowe mają stosunkowo duży zysk. Są zbudowane w taki sposób, że pomimo dużej długości anten, wykluczają jej odcinki z prądami o przeciwnym kierunku. Na ryc. 3.5. pokazano przykłady wykonania anteny Marconiego-Franklina.

Cewki na rys. 3.4.a i odcinki linii na rys. 3.4.b mają długość elektryczną równą połowie fali; w tych cewkach i sekcjach prądy są w przeciwnym kierunku, ale nie promieniują. W pozostałych promieniujących sekcjach anteny prądy są w fazie. Ryc.3.6. wyjaśnia budowę i zasadę działania anteny wykonanej z przecinających się odcinków linii koncentrycznej (rys. 3.5.).

Zewnętrzne i wewnętrzne przewody sekcji półfalowych są połączone krzyżowo. Wewnętrzny przewodnik i wewnętrzna powierzchnia rury służą jako linia energetyczna, do której w punktach „a” i „b” podłączone są wibratory promieniujące w postaci zewnętrznych powierzchni rury 1 i 2 lub 3 i 4. Przy podstawy, antena ta musi być zasilana symetrycznie, w przeciwnym razie połowa wibratorów otrzyma potencjalną masę i nie będzie promieniować. Na ryc. 3.6. pokazano wariant tego typu anteny, który charakteryzuje się większą zdolnością produkcyjną w produkcji.

Wszystkie nowoczesne anteny współliniowe są z reguły zamknięte w obudowie dielektrycznej (zwykle z włókna szklanego), która chroni przed wpływami klimatycznymi i służy jako konstrukcja nośna.

W przypadku anten zasilanych z jednego końca, którymi są wszystkie omówione powyżej anteny współliniowe, prąd maleje w miarę zbliżania się do drugiego końca anteny z powodu tłumienia promieniowania, szczególnie w przypadku anten o stosunkowo dużych przekrojach. Prowadzi to do rozszerzenia płata głównego, zmniejszenia płatków bocznych i kierunkowości. Anteny te są wąskopasmowe, gdyż o prawidłowym fazowaniu ich elementów decyduje stosunek długości fali do wymiarów części antenowych.Zastosowanie takich anten jako stacjonarnych w stacjach bazowych, w odróżnieniu od układów antenowych, ma szereg zalety. Anteny takie są łatwe w montażu ze względu na niewielką masę i wymiary, mają dość duży zysk i równomierną kołową charakterystykę promieniowania.Anteny współliniowe mogą być również stosowane jako antena samochodowa, szczególnie dla wysokich zakresów częstotliwości 800... 900 MHz.

Antena pokazana na ryc. 3.7 to antena Marconiego-Franklina z niewielką liczbą sekcji i jedną cewką fazującą. Cewkę wykorzystuje się także pod względem właściwości mechanicznych – nadaje antenie elastyczność, która jest pożądana w przypadku anten pojazdów mobilnych.

Impedancja wejściowa anteny okazuje się czysto aktywna tylko podczas pracy na falach rezonansowych. Jeżeli antena jest wzbudzana innymi falami, to aby dostarczyć do anteny maksymalną moc nadajnika, konieczne jest dostrojenie anteny poprzez dopasowanie. Te. kompensować składnik bierny rezystancji wejściowej. W trybie przedłużania, charakterystycznym dla tego typu anten, w celu kompensacji składowej reaktywnej zwykle stosuje się cewkę indukcyjną, która niejako wydłuża wibrator (ryc. 3.8).

Indukcyjność całkowicie włączonej cewki musi być taka, aby jej rezystancja kompensowała pojemność anteny.

Anteny skrócone (anteny w trybie przedłużenia) są szeroko stosowane jako anteny instalowane na obiektach poruszających się (samochody, samoloty itp.). Wynika to z faktu, że takie anteny łatwo się kamuflują, wytrzymują znaczne obciążenia wiatrem i są łatwe w użyciu. Jednak przy długościach fal niepodzielnych przez 0,25 l zwiększa się składnik reaktywny impedancji wejściowej anteny, co utrudnia dostrojenie anteny. Gdy długość ramienia wynosi L=5/8l, osiągana jest maksymalna charakterystyka kierunkowości anteny, ale impedancja wejściowa ma silną składową pojemnościową, aby to skompensować, zainstalowana jest dopasowująca cewka.

Cechy konstrukcyjne anten samochodowych i anten stacjonarnych.

Głównymi wymaganiami dotyczącymi projektowania anten samochodowych są zwartość i stabilność pracy w trudnych warunkach pracy w pojeździe. W przypadku stosowania w specjalnych systemach komunikacji mobilnej, w niektórych przypadkach dodawany jest wymóg ukrycia. Z tych powodów anteny jednowejściowe o małych wymiarach i prostej konstrukcji stosowane są jako elementy stacji radiowych dla obiektów ruchomych. Wymienione wymagania najpełniej spełniają asymetryczne wibratory pionowe montowane na dachu samochodu i wykorzystujące go jako przeciwwagę.

Bardziej wydajne anteny współliniowe, zapewniające wyższą skuteczność, mogą być również stosowane jako anteny do poruszających się obiektów. Jednak jednocześnie zwiększają się pionowe wymiary samochodu, konstrukcja samej anteny staje się bardziej skomplikowana i droższa, a obciążenie wiatrem z nadjeżdżającego strumienia powietrza podczas ruchu wzrasta. Ponadto przy zastosowaniu anteny współliniowej, ze względu na jej znaczny rozmiar w pionie, trudno jest zapewnić dyskrecję.

Wibrator pionowy asymetryczny to rura, której najniższy punkt jest punktem zasilania wibratora.

W zależności od sposobu montażu emitera na dachu nadwozia istnieją dwie możliwości: z emiterem zamocowanym za pomocą śrub lub wkrętów oraz z położeniem emitera ustalonym za pomocą magnesu trwałego umieszczonego na podstawie. Pierwsza opcja montażu anteny samochodowej zapewnia najbardziej niezawodne mocowanie emitera. Zakłada jednak obecność otworów w dachu nadwozia i nie pozwala na zmianę położenia emitera. Druga opcja pozwala na szybką zmianę położenia emitera lub całkowite usunięcie go z dachu. Magnes trwały umieszczony jest w toroidalnym obwodzie magnetycznym, który jest przewodnikiem i jednocześnie bazą („masą” dla obwodu dopasowującego). Przy wysokiej częstotliwości połączenie elektryczne podstawy z dachem zapewniane jest za pomocą śrub oraz poprzez pojemność pomiędzy podstawą a dachem, a w przypadku zastosowania podstawy magnetycznej - tylko poprzez tę pojemność. Dla stosowanych częstotliwości jego wartość jest dość wysoka.

Główne właściwości elektryczne anten samochodowych to zysk, charakter charakterystyki promieniowania, poziom dopasowania i pasująca szerokość pasma. Dopuszczalna moc wejściowa w tym przypadku nie jest parametrem krytycznym, ponieważ moc nadajników na poruszających się obiektach jest zwykle niewielka.

Umieszczenie emitera anteny w celu ukrycia lub ze względów estetycznych, w pobliżu metalowych powierzchni nadwozia, we wnękach (np. reflektorach) itp. prowadzi do zmniejszenia odporności na promieniowanie, a zatem do pogorszenia dopasowania i zmniejszenia pasma częstotliwości roboczej; Ponadto wzór promieniowania urządzenia z podajnikiem antenowym jest zniekształcony. W tym sensie optymalne jest umieszczenie anteny o polaryzacji pionowej, na przykład pionowego słupa, na dachu samochodu. Kiedy taka antena zostanie przesunięta ze środka dachu w stronę krawędzi, impedancja wejściowa anteny, a co za tym idzie jej dopasowanie do zasilacza, zmieni się stosunkowo niewiele, gdyż determinują ją przede wszystkim pola bliskoreaktywne ograniczone do stosunkowo krótkich odległości z anteny, tj. niewielki fragment dachu. Ale tego samego nie można powiedzieć o wzorze promieniowania. Reprezentując dach jako blachę o ograniczonych wymiarach, otrzymujemy wzorce promieniowania w przybliżeniu odpowiadające tym pokazanym na ryc. 3.9 - 3.11.

Umieszczając wibrator pionowy w środku arkusza o trzech długościach fali, uzyskujemy podwyższony i symetryczny wzór promieniowania w płaszczyźnie pionowej (ryc. 3.10.).

Po przesunięciu wibratora do krawędzi blachy (rys. 3.11.) rozkład promieniowania w płaszczyźnie pionowej staje się asymetryczny: po stronie, w której wibrator znajduje się bliżej krawędzi, obraz promieniowania jest bardziej uniesiony.

Wzorce promieniowania azymutalnego w przypadku arkusza kołowego będą bezkierunkowe, w przypadku prostokątnego – zbliżone do bezkierunkowego. Na ryc. 3.11. W tym przypadku podano przybliżony widok charakterystyki promieniowania azymutalnego pod kątem 300 do horyzontu - różni się on już znacznie od charakterystyki dookólnej. Oczywiście optymalną lokalizacją anteny jest środek dachu samochodu.

Umieszczając urządzenia antenowo-zasilające na obiektach nieruchomych, należy zachować terytorialną separację anten nadawczych i odbiorczych, określoną wymaganiami kompatybilności elektromagnetycznej, racjonalnego i efektywnego wykorzystania sprzętu radiowego, urządzeń antenowo-zasilających oraz obszaru, na którym znajdują się anteny. być umiejscowionym.

Wzajemne oddziaływanie anten może przejawiać się w bocznym odchyleniu listka głównego charakterystyki poziomej promieniowania, wzroście poziomu jego listków bocznych oraz w kącie uwolnienia maksimum charakterystyki pionowej od gruntu. Aby zapobiec tego typu niepożądanym zjawiskom, należy unikać umieszczania w pobliżu anteny przewodów i innych urządzeń antenowych, których wymiary są bliskie rezonansowi fali roboczej anteny. Wzajemne oddziaływanie anten jest niedopuszczalne. Aby zapewnić niezakłócone kształtowanie się wzorców promieniowania, przed każdą anteną należy utworzyć tzw. wolną strefę.

Na kształtowanie się charakterystyki promieniowania istotny wpływ ma sposób mocowania anteny (na szczycie masztu lub na boku lub krawędzi), a także wymiary i charakter przekroju masztu. Na ryc. 3.12. Pokazano zależność zniekształceń charakterystyki promieniowania od wymiarów poprzecznych i przekroju masztu.

Rysunek pokazuje, że zwiększenie średnicy masztu nieuchronnie prowadzi do powstania zagłębienia wzoru w płaszczyźnie azymutalnej z tyłu względem anteny. Ponadto, aby zmniejszyć wzajemne oddziaływanie dwóch anten (odbiorczej i nadawczej), są one rozmieszczone w płaszczyźnie czołowej.

Zależność tłumienia sygnału (w dB) od stosunku odległości separacji anteny do długości fali pokazano na rys. 3.13. Biorąc pod uwagę pożądaną (określoną) separację między antenami w dB i znaną roboczą długość fali (w metrach), na podstawie wykresu wyznacza się poziomą separację między antenami (w metrach). Jeżeli z jakiegoś powodu poziomy odstęp anten nie jest możliwy (lub wystarczający), stosuje się również pionowy odstęp anten. Na ryc. 3.14. Przedstawiono wykres tłumienia sygnału (w dB) w funkcji stosunku odstępu anten do długości fali.

Wielkość odstępu pionowego anten przy pożądanej (zadanej) izolacji między nimi w dB i znanej długości fali roboczej (w metrach) określa się z wykresu w taki sam sposób, jak dla wykresu poziomego. Aby zapewnić stabilność komunikacji, należy konieczne jest uwzględnienie wszystkich powyższych parametrów przy rozmieszczeniu anten i uwzględnienie możliwości wzajemnego oddziaływania anten jedna na drugą, zwłaszcza w warunkach ograniczonych miejsc rozmieszczenia systemów antenowych.