Эфирные антенны

Достижения - Услуги - Проектирование - Консультации

Статьи - Информационные - Познавательные - Деловые

Лицензия на выполнение проектных работ и Лицензия на выполнение строительно-монтажных работ

Ссылки - много полезных и интересных сайтов по различным интересам и темам

Самые популярные Русско-английские поисковые системы

Эфирные антенны.

   Вместо предисловия. В настоящее время у населения России имеется в эксплуатации большое число телевизионных приемников, как отечественного, так и импортного производства.
Работают, помимо сотни телецентров, тысячи ретрансляторов, доставляющих телевизионные программы в самые отдаленные населенные пункты.
   Телевизор в нашей жизни стал главным информатором, мюзиклом и театром, собеседником и даже другом. И, естественно, нам хочется, чтобы изображение было четким, звук чистым, а краски полноцветными. Как только этот электронный друг занимает уютное, почетное место в нашей квартире, встает вопрос, - как добиться желаемого - четкости, чистоты и полноцветности? К тому же очень хочется, чтобы принимать все каналы, и на всех частотах.
   Основную роль на качество ТВ приема играет приемный тракт, мощность телевизионного передатчика и расстояние до него. Варианты приема не отличаются многообразием.
   Первый вариант - Вы присоединены к кабелю системы коллективного приема, что гарантирует Вам 3 - 4 канала с приемлемым качеством. Эти системы построены давно, обслуживаются муниципальной антенной службой кое-как, несмотря на то, что Вы исправно платите абонентную плату за пользование коллективной телевизионной антенной.
   Тогда для качественного приема Вы начинаете изобретать различные варианты - ставите комнатную антенну, вывешиваете за окном всеволновую антенну и т.д. Если в прямой видимости Вашего балкона находится телевизионная вышка - особых проблем нет. Когда же этого нет, начинаются пром - бле - мы. Или Вы устанавливаете антенну на крышу, или вообще на соседний, более высокий дом. Начинается экспериментальный подбор компонентов, усилителей, кабелей методом проб и ошибок. И, вот она, желанная (телевизионная антенна), в Ваших руках, … уже в доме, уже подключена …, а экран снежит, изображение дрожит, звук шипит, цвет плывет.
   Очень хорошо, если Вам повезло: антенна - то, что надо, прием сигнала - класс, настроение - шик!
Но и это порой не решает всех проблем. Чаще всего телевизионное вещание ведется не только с одного направления. Но и других. В этом случае играет роль правильная ориентация антенны.
   Весь диапазон эфирного телевизионного вещания разделен следующим образом:
   - VLO (VHF) - МВ диапазон, 1…2 и 3…5 каналы, 48…56 и 66…108 МГц, или 1 и 2-частотные диапазоны вещания;
   - VHF - МВ диапазон, 6…12 каналы, 170…230 МГц, или 3-частотный диапазон вещания;
   - UHF - ДМВ диапазон, 21…34 и 35…69 каналы, 470…582 и 582…860 МГц, или 4 и 5-частотный диапазоны вещания.
   Для удовлетворительного (отношение сигнал/шум больше 30 дБ) - хорошего (отношение сигнал/шум больше 37 дБ) качества принимаемого изображения, номинальная напряженность поля в точке приема, на высоте 10 м от поверхности Земли, согласно ранее принятого ГОСТ (ГОСТ 7845-79), должна составлять:
   - первый частотный диапазон - 50 дБ или 320 мкВ/м;
   - второй частотный диапазон - 54 дБ или 500 мкВ/м;
   - третий частотный диапазон - 57 дБ или 710 мкВ/м;
   - четвертый частотный диапазон - 70 дБ или 3160 мкВ/м;
   - пятый частотный диапазон - 74 дБ или 5010 мкВ/м,
при этом приемная антенна должна иметь коэффициент усиления:
   - первый и второй частотный диапазон - 4…6 дБ или 2.0 раза;
   - третий частотный диапазон - 8 дБ или 2.5 раз;
   - четвертый частотный диапазон - 10 дБ или 3.2 раз;
   - пятый частотный диапазон - 15…18 дБ или 6…8 раз относительно одиночного полуволнового вибратора или к данным надо прибавить 2.15 дБ (или умножить на 1.3 раз), если нам необходимо знать коэффициент усиления относительно изотропной антенны.
   При этом на антенном входе телевизионного приемника должно быть напряжение сигнала в пределах 50…54 дБ или 320…500 мкВ, для обеспечения хорошего качества телевизионного изображения.
   Конструкция антенн. Предварим этот раздел небольшим ликбезом на тему устройства приемной телевизионной антенны.
   В основе любой антенны для эфирного приема телевидения лежит основной элемент - полуволновой вибратор. Существует несколько разновидностей таких вибраторов: линейный разрезной, линейный неразрезной и петлевой. Диаграмма направленности любого вибратора имеет форму восьмерки, проходящей в плоскости антенны. При этом наибольший уровень сигнала получается в направлении главного лепестка антенны в горизонтальной плоскости. При повороте антенны на 90 градусов, плоскость меняется на вертикальную.
   Качество антенны с точки зрения усиления сигнала тем выше, чем выше ее направленность (чем уже главный лепесток диаграммы направленности антенны) и чем меньше обратный и боковые лепестки.
   Классический пример, директорная антенна или "волновой канал" состоит из активного полуволнового петлевого вибратора и ряда пассивных вибраторов, закрепленных на общей стреле.
   В общем случае длина вибратора определяется соотношением равным половине длины волны рабочей полосы частот, с учетом коэффициента укорочения, зависящего от соотношения этой же средней длины волны к эквивалентному диаметру вибратора.
   Следующий элемент антенны (размещен спереди вибратора) - директор - это обычный стержень, имеющий такие же почти геометрические размеры, соединенный с основной штангой, но чуть меньше вибратора. Директоров может быть много, от этого зависит коэффициент усиления антенны. Директора еще называют пассивными вибраторами.
Элемент, размещенный сзади вибратора - рефлектор - это стержень или конструкция из нескольких стержней, он имеет размеры большие, чем вибратор и директоры.
   Для облегчения конструкции антенны: конструктивные элементы выполняются из механически прочного антикоррозийного алюминиевого сплава типа АМГ-Н. Вибраторы метровых волн изготавливаются из трубок диаметром 8…24 мм, а дециметровых - из трубок диаметром 4…16 мм; стрелы антенн изготавливаются из трубок диаметром 32…36 мм и 22…26 мм соответственно.
   Таким образом, рассмотренная конструкция представляет собой решетку линейных электрических вибраторов, в которых наводится ЭДС, если длина их соответствует длине волна электромагнитных волн данного телевизионного канала. Размеры всех вибраторов и их расстояния между собой выбраны так, чтобы ЭДС наведенные в вибраторах оказывались в фазе, тогда все ЭДС будут складываться, увеличивая эффективность антенны по сравнению с одиночным вибратором.

Конструкции антенн могут быть разнообразными. От конструктивного исполнения антенны зависит эффективность антенны.
Существует множество конструкций антенн МВ, ДМВ диапазона, так и совмещенные, которые могут принимать телевизионные каналы с 01 по 69. По функциональному назначению все эти антенны можно разделить на две группы: комнатные и внешние (наружные). Принципиально они ничем друг от друга не отличаются, может быть, только в размерах и защищенности от воздействия климатических условий.

  Основные характеристики антенн. Каждая антенна имеет целый ряд определенных характеристик, необходимых для оценки ее качества. Характеристиками антенн является рабочий диапазон частот (полоса пропускания), диаграмма направленности, коэффициент усиления антенны, помехозащищенность антенны (коэффициент защитного действия), входное сопротивление антенны, коэффициент бегущей волны, коэффициент стоячей волны и другие параметры.
   Рабочий диапазон частот (полоса пропускания) - интервал частот, в котором выдержаны все характеристики, перечисленные выше, или спектр частот, на границах которого мощность принятого сигнала уменьшается не более чем в два раза. Исходя из этого антенны, бывают: узкополосные (одноканальные) и широкополосные (многоканальные или универсальные). Рабочий диапазон частот указывается в МГц.
   Диаграмма направленности определяется шириной главного лепестка в горизонтальной и вертикальной плоскостях на уровне 0.707 от максимального значения.
   По ширине главного лепестка направленности антенны делятся на направленные и ненаправленные. Чем уже главный лепесток, тем лучше направленность антенны. Диаграмма направленности указывается в градусах в соответствующих плоскостях.
   Коэффициент усиления антенны показывает, насколько уровень наводимого в ней сигнала превышает уровень сигнала на эталонной антенне, и зависит от ее геометрических размеров, количества элементов, ширины главного лепестка в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Коэффициент усиления указывается в дБ или относительных единицах относительно полуволнового вибратора или изотропной антенны (полуволновой штырь). Любые попытки разыскать такую конструкцию телевизионной антенны, которая бы была компактной, малогабаритной и, вместе с тем, обладала большим коэффициентом усиления, бесполезны.
   Помехозащищенность (коэффициент защитного действия) антенны зависит от уровня боковых и заднего лепестка. Помехозащищенность указывается в дБ или относительных единицах. Чем больше помехозащищенность, тем антенна считается лучше, хотя эта характеристика антенны бывает, важна только в определенных условиях приема, когда в направлении, противоположном главному, расположен источник сильной помехи.
   Входное сопротивление антенны характеризует ее импедансные свойства в месте подсоединения фидера (кабеля) снижения. Входное сопротивление указывается в Ом. Входное сопротивление антенны не может быть измерено омметром или другим подобным прибором: для его измерения необходима специальная измерительная аппаратура.
Коэффициент бегущей волны (КБВ) показывает степень согласования приемной антенны с фидером (кабелем) снижения. КБВ выражается в относительных единицах и стремится к единице.
Коэффициент стоячей волны (КСВ) - величина обратная КБВ. КСВ выражается в относительных единицах и стремится к единице.

Типы антенн. Как уже отмечалось выше, конструкции антенн великое множество. Часть этого разнообразия приемных телевизионных антенн приведена на рисунках 1…8.
Можно выделить типы телевизионных антенн: "волновой канал" (рис 1…3), бегущей волны (рис. 4), рамочные (рис. 5), зигзагообразные (рис. 6), логопериодические (рис. 7), решетки (рис. 8) и другие.

рис.1

рис.2

рис.3 рис.4

рис.5 рис.6 рис.7

рис.8

  Особенности приема ДМВ. Для диапазона ДМВ характерно, то, что здесь длина волны меньше, огибание препятствий хуже и всяческие отражения играют более существенную роль. В частности, стена дома является хорошим отражателем волн. При отсутствие прямой видимости этим свойством пользуются. При хорошем уровне сигнала можно принимать ТВ программу на отраженной волне. Особенно это заметно в комнате. Иногда можно найти положение антенны (комнатной) и точку, когда прием наилучший. При прямой видимости, любые отражения играют роль помехи. В этом случае большое значение приобретает узкая диаграмма направленности, когда соотношение мощности, принимаемой с основного направления, существенно выше с других направлений.
   При использовании комнатных антенн условия приема сигналов имеют ряд особенностей, основными из которых следует назвать ослабление приходящих сигналов в стенах здания, дополнительные многократные их отражения от предметов, находящихся в комнате, и невозможностью применения антенн с требуемыми характеристиками.
   Ослабление уровня сигнала, проходящего внутрь здания, по сравнению с уровнем сигнала вне его, зависит от конструкции и материалов стен, а также от того, на каком этаже находится комната. Результаты измерений уровня напряженности поля показали, что ослабление на первом этаже здания составляет 35 дБ (в 56 раз) в диапазоне МВ и 28 дБ (в 25 раз) в диапазоне ДМВ. На двенадцатом этаже эти ослабления соответственно равны 20 и 0 дБ (в 10 и 1 раз). Наличие окон в стене, обращенной к телецентру, заметно увеличивает уровень сигнала внутри комнаты.
   Из-за многократных отражений внутри здания, большого числа приходящих сигналов напряженность поля в различных точках комнаты может отличаться более чем на 20 дБ (в 10 раз). Это приводит к тому, что внутри одного помещения, возможно, такое расположение антенны, при котором прием может быть приемлемым, плохим или совсем отсутствовать. При многопрограммном вещании распределение полей внутри комнаты для различных каналов не совпадает. Следовательно, приемлемое расположение антенны для одного канала может оказаться совершенно неудачным для других.
   С учетом рассмотренных условий приема ослабление напряженности сигнала внутри здания может достигать 20…55 дБ (в 10…500 раз). Следовательно, максимальная дальность приема с использованием комнатных антенн невелика, и, применение комнатных телеантенн возможно при условии, что телезритель заранее согласен с невысоким, как правило, качеством сигнала на экране своего телеприемника, а также с неудобствами, связанными с размещением и настройкой комнатной телеантенны.

  Результаты тестирования антенн. В настоящее время в продаже имеются телевизионные антенны разных видов. Специализированные магазины города предлагают различные типы телевизионных антенн: внутренние (комнатные) и внешние (наружные) от отечественных и импортных производителей отличающиеся, как внешним видом, комплектацией, так и ценой.
   Ниже в таблице 1 и таблице 2 приведены телевизионные антенны представленные на прилавках торговли города. Цены на антенны не приведены, читатель сам ознакомится с ними в специализированных магазинах.
В таблице 3 и таблице 4 приведены результаты тестирования антенн. Все антенны протестированы в одинаковых условиях. Направление на ТВ передатчики - с точностью 5 - 15 градусов.
   Внутренние антенны (табл. 3) тестировались в здании на третьем этаже, на подоконнике окна. В направлении приема от г. Ижевска и телевышки г. Чайковский находилось 5 этажное здание на расстоянии 60 метров и прочие здания различной этажности (азимут 240 градусов). Прием с азимута 80 градусов был закрыт стенами помещения и другими зданиями, преимущественно пятиэтажной постройки. Соединительный кабель - один и тот же, входящий в комплект антенн.
   Внешние антенны (табл. 4) тестировались на высоте 2 метра от уровня земли. В направлении приема находились здания различной этажности. Соединительный кабель, согласующее устройство, антенный усилитель, блок питания с инжектором - один и тот же, к нему присоединялись только разные антенны. В таблице 4 цветом выделены каналы, на которых в результате измерений - отношение сигнал/шум более 30 дБ.
   Результаты сведены в таблицы 1…5. В экспертной оценке (табл. 5, поз. 1…6) для внутренних антенн исключены показатели: устойчивость к коррозии и ветроустойчивость.

Внутренние антенны (комнатные). Табл. 1.

№	Торговое название и тип антенны	Диапазон рабочих частот, МГц	Каналы приема	Общие свойства антенны	Комплектация	Входное сопротивление, Ом
1	«Усы» - телескопическая	40-230	1-12	многоканальная	два телескопических «Уса», соединенных шарнирно, подставка, 1.2 м кабеля, согласующее устройство-разъем	75
2	Урал - логопериодическая	470-800	21-61	-	антенное полотно, стойка, основание, 1.2 м кабеля с разъемом	75
3	Логос-М - логопериодическая	470-800	21-61	-	антенное полотно, стойка, основание, 1.2 м кабеля с разъемом	75
4	Дельта - логопериодическая	470-800	21-61	-	линия для крепления вибраторов, вибраторы, основание, 1.2 м кабеля с разъемом	75
5	Дельта К-331 - комбинированная	40-800	1-61	диапазонная	линия для крепления вибраторов с согласующим устройством, вибраторы ДМВ, вибратор МВ, основание, 1.2 м кабеля с разъемом	75
6	Дельта К-331А - комбинированная	40-800	1-61	-	линия для крепления вибраторов с согласующим устройством и усилителем, вибраторы ДМВ, вибратор МВ, основание, блок питания с инжектором, 7.5 м кабеля с разъемом	75

Внешние антенны (наружные). Табл. 2.

№	Торговое название и тип антенны	Диапазон рабочих частот, МГц	Каналы приема	Общие свойства антенны	Коэффициент усиления, дБ (по паспорту на антенну)	Комплектация	Входное сопр., Ом
1	ASP-8 - антенная решетка	40-800	1-61	диапазон- ная	13.5	антенна в комплекте, скобы крепления, усилитель, блок питания с инжектором и разъемом (кабель отдельно)	75
2	Урал-ТВ-супер-000 - антенная решетка	40-800	1-61	-	12.5	-	75
3	Урал-ТВ-супер-010 - антенная решетка	40-800	1-61	-	6.5	-	75

Напряжение сигнала на выходе внутренних антенн. Табл. 3.

№	Номер каналов	Название каналов	Основная частота, МГц	Направление приема, градусов (азимут)	Уровень сигнала на выходе антенны - Uа , дБмкВ
					Тип антенны
					«Усы»	Урал	Логос-М	Дельта	Дельта К-331	Дельта К-331A (с усил.)
1	2	ОРТ	59.25	240	22.6	-	-	-	31.2	43.4
2	6	ТВЦ	175.25	240	43.5	-	-	-	45.0	58.3
3	10	РТР	207.25	240	23.1	-	-	-	23.4	39.3
4	12	Культура	223.25	240	17.6	-	-	-	-	28.3
5	24	НТВ	495.25	240	40.6	45.2	47.2	40.7	44.5	61.1
6	26	ТНТ	511.25	80	50.5	51.3	53.4	54.5	48.6	61.4
7	28	РТР+Т7	527.25	240	49.5	52.9	57.7	51.4	57.0	76.2
8	31	Арсенал	551.25	240	28.4	31.4	32.7	31.1	27.9	53.4
9	34	ТВ-6	575.25	240	28.5	31.6	33.8	31.5	30.1	49.1

Напряжение сигнала на выходе внешних антенн. Табл. 4.

№	Номер каналов	Название каналов	Основная частота, МГц	Направление приема, градусов (азимут)	Уровень сигнала на выходе антенны - Uа, дБмкВ
					Тип антенны
					ASP-8		Урал-ТВ- супер-000		Урал-ТВ- супер-010
					без усил.	с усил.	без усил	с усил.	без усил	с усил.
1	2	ОРТ	59.25	250	40.3	60.1	36.1	61.9	39.4	63.7
2	6	ТВЦ	175.25	250	45.7	72.5	51.6	74.4	29.9	65.6
3	10	РТР	207.25	250	34.9	54.6	38.4	66.6	29.1	56.7
4	12	Культура	223.25	250	20.7	41.4	-	41.6	17.4	37.3
5	24	НТВ	495.25	250	29.6	48.5	25.7	53.8	30.7	60.9
6	26	ТНТ	511.25	250	49.8	83.7	49.5	84.3	50.5	75.2
7	28	РТР+Т7	527.25	250	42.1	65.6	39.8	65.2	36.3	64.5
8	31	Арсенал	551.25	250	25.9	44.6	28.5	56.7	25.1	52.0
9	34	ТВ-6	575.25	250	-	50.5	28.7	56.8	24.3	46.2

Экспертная оценка. Табл. 5.

№	Тип антенны	Торговое название антенны	Производитель	Баллов (мах-5, мин-1):
№	Тип антенны	Торговое название антенны	Производитель	Упаковка	Транспор- тировка	Удобство монтажа	Устойчивость к коррозии	Ветро устойчивость	Цена/ Качество
1	Комнатная	«Усы»	Россия	3	4	3	-	-	-
2	-	Урал	-	3	4	2	-	-	3
3	-	Логос-М	-	3	4	5	-	-	4
4	-	Дельта	-	3	4	3	-	-	3
5	-	Дельта К-331	-	3	4	3	-	-	3
6	-	Дельта К-331А	-	3	4	3	-	-	3
7	Наружная	ASP-8	Польша	3	3	4	4	5	4
8	-	Урал-ТВ-супер-000	Россия	3	3	3	3	5	5
9	-	Урал-ТВ-супер-010	-	3	3	3	3	5	4

  Выводы. Из рассмотренного выше материала сделаем обобщение.
   1. Для качественного телевизионного приема необходима антенна, обладающая хорошими характеристиками. При покупке антенны необходимо изучить паспорт на нее. Хорошие антенны имеют этот документ.
   2. В принципе любой проводник (и не только проводник) может играть роль приемной антенны. Необходимо лишь согласовать его геометрические размеры с длиной волны, на которой ведется телевизионное вещание. Полезно знать, что чем ровнее поверхность проводников, из которых изготовлена антенна, тем выше ее качественные показатели (выше добротность).
   3. Кроме геометрического соответствия длин, важно согласовать кабель снижения с антенной, чтобы вся наведенная ЭДС на элементах антенны поступила на вход телевизионного приемника. Полезно знать, что чем больше диаметр кабеля снижения, тем меньше в нем потери, и, значит, большая часть наведенной ЭДС поступит на вход телевизионного приемника.
   4. Чтобы, и, хорошая антенна, хорошо работала, необходимо чтобы она (антенна) была правильно установлена и ориентирована на источник сигнала - телевизионную вышку. Полезно знать следующее - вблизи антенны не должно быть металлических предметов.
   5. Для обеспечения качественного приема необходимо использовать канальные наружные телевизионные антенны, отвечающие требованиям ГОСТ 11216-80.
   6. Проше задачу обеспечения качественного приема на Вашем ТВ доверить специалистам. Важно помнить, что нормально работающая антенна у соседа по лестничной площадке может у Вас и не работать (наихудший вариант).

И.Брагин 08.2001 г.