Якість прийому сигналів наземного телевізійного мовлення (НТВ) багато в чому залежить від якості використовуваних антен. Приймальні TV антени перетворять енергію електромагнітних хвиль у ВЧ-енергію, що надходить по кабелю зниження до антенного (щоглових) підсилювача або безпосередньо до телевізійного приймача (при індивідуальному прийомі таке можливо).
За місцем установки антени діляться на:
- вбудовані, що встановлюються всередині телевізора;
- кімнатні, призначені для установки усередині приміщення;
- зовнішні, призначені для установки поза приміщеннями. Саме цей вид антен використовується на практиці найбільш часто, тому що дозволяє реалізувати максимальну якість сигналу при максимальному видаленні від телецентру.
Залежно від діапазонних властивостей, антени підрозділяються на канальні (призначені для прийому одного TV каналу), багатоканальні (для прийому декількох TV каналів в межах одного діапазону), діапазонні (для роботи в одному або декількох діапазонах) і усехвильові (для прийому будь-якого каналу в будь-якому з використовуваних діапазонів). Очевидно, що найкращими параметрами володіють канальні антени. Одноко, використання канальних антен при індивідуальному прийомі є «дорогим задоволенням». Найбільш економічними є діапазонні і усехвильові антени.
Відзначимо основні параметри, на які слід звертати увагу при виборі антени.
Робочий діапазон частот - це інтервал частот, в межах якого спостерігається зміна потужності сигналів не більше ніж в два рази. В межах робочого діапазону частот повинні витримуватися всі заявлені параметри.
Діаграма спрямованості (ДН) характеризує залежність електрорушійної сили (ЕРС), наведеної в антені електромагнітним полем, від орієнтації її в просторі. Зазвичай вона будується в полярній (мал.1а) або в прямокутної (рис.1б) системах координат. Пелюсток, що відповідає максимальному сигналу або нульового напрямку, називається основним або головним, інші називаються бічними або задніми. Основним параметром ДН є кут розчину (ширина) головного пелюстка в обох площинах, в межах якого ЕРС, наведена в антені електромагнітним полем, спадає до рівня 0,707 (або потужність зменшується до рівня 0,5, тобто на 3 дБ щодо максимального значення ) Чим вже ДН, тим більше спрямованість.
Форма діаграми спрямованості залежить від типу і конструкції антени. Діаграма спрямованості напівхвильового вібратора в горизонтальній площині нагадує вісімку, а у вертикальній - коло. Антена «хвильової канал» має яскраво виражений головний пелюстка. Зі збільшенням числа директорів в антені, головний і побічні пелюстки звужуються, при цьому збільшуються спрямовані властивості антени.
Коефіцієнт спрямованої дії (КНД) характеризує спрямовані властивості антени і представляє число, що показує у скільки разів потужність сигналу, прийнята антеною, більше потужності, яку прийме еталонна антена (полуволновой вібратор). КНД залежить від ширини діаграми спрямованості антени в горизонтальній і вертикальній площинах. КНД фактично є коефіцієнтом посилення антени без урахування коефіцієнта корисної дії (0,92 ... 0,98).
Коефіцієнт посилення антени є найважливішим показником якості антени і показує, у скільки разів рівень наводимого в ній сигналу перевищує рівень сигналу на напівхвильового вібратор. Коефіцієнт посилення антени по напрузі (або по «полю») можна визначити як відношення напруги, що розвивається антеною на узгодженому навантаженні, до напруги, що розвивається на тому ж навантаженні узгодженим з нею напівхвильового вібратором. Обидві антени вважаються розташованими в тій же точці електромагнітного поля і орієнтованими на максимум прийому.
Деякі зарубіжні виробники, з метою завищення заявлених значень, вказую коефіцієнт посилення антени по відношенню до ізотропному випромінювача (повністю ненаправленная антена, що має просторову діаграму спрямованості у вигляді сфери). Реально таких антен немає, але вона є зручним еталоном, за допомогою якого можна порівнювати параметри існуючих антен. Якщо коефіцієнт посилення антени GA вказано в децибелах щодо ізотропної антени, то для перерахунку необхідно відняти 2,15 dB.
Коефіцієнт захисної дії (КЗД) визначає перешкодозахищеність антени. КЗД - це відношення напруги, одержуваного від антени на узгодженому навантаженні при прийомі з заднього або бокового напрямку Uзад до напруги на тому ж навантаженні при прийомі з головної пелюстки Uгл. В умовах міського прийому або заміського прийому, але при наявності безлічі перевідбиттів, КЗД є основним параметром при виборі антени.
Вхідний опір антени - це параметр, який характеризує її імпедансні властивості в точці харчування (місце підключення фідера). У переважній більшості випадках використовуються стандартні ТВ антени з опором 75 Ом (характеристичний опір, прийняте в телевізійній техніці). Необхідно пам'ятати, що вхідний імпеданс антени також залежить від об'єктів, що знаходяться поблизу антени і впливають на розподіл поля в просторі. Це необхідно враховувати при виборі місця установки антени. Залежність вхідного опору антени від частоти носить назву частотної характеристики. Чим менше змінюється вхідний опір антени при зміні частоти, тим ширше її смуга пропускання. Відхилення вхідного опору антени від номінального значення характеризується коефіцієнтом зворотних втрат (коефіцієнтом відображення, КБВ, Кст.U).
Вітрова навантаження є параметром, що характеризує величину згинального моменту на щоглу за вітряної погоди. Цей параметр залежить від «парусність» антени і визначає надійність антени (зазвичай вибирається мінімально можливим). Якщо висота установки антенного комплексу більше 20 м від поверхні землі, значення вітрового тиску можуть сягає 1,100 N / м2 (швидкість вітру 42 м / с або 150 км / год). З урахуванням сказаного, фіксована частина щогли повинна становити не менше однієї шостої вільної довжини.
Сталь, з якої виготовлена щогла, повинна мати гарантований межа розширення, і максимальне навантаження не повинна перевищувати 90% від межі розширення так, щоб щогла не зламалася, а тільки вигнулась. Мінімальна товщина стінки щогли в області кріплення повинна бути не менше 2 мм.
Конструкція антени є маловажним параметром. Важливо лише звернути увагу не на зручність її збірки, а на довгострокову механічну стабільність її конструкції. Наприклад, деякі конструкції антен фірм Cober і Funke діапазонів MBI, MBII мають дуже низьку механічною стабільністю фіксації вібраторів. Найбільш сильним динамічним поштовхом, що призводить до дезорієнтації одного з вібраторів, є колективний «старт» ворон, часто сідають на зручні для них вібратори.
Найбільшого поширення набули діректорной ( «хвильової канал») і логоперіодічеськие антени. Діректорной антени мають більший коефіцієнт посилення і прості у виготовленні. Логоперіодічеськие антени влаштовані більш складно і при тих же габаритних розмірах, що і діректорной антени, мають менший коефіцієнт посилення. Однак логоперіодічеськие антени значно широкосмугового, що дозволяє використовувати їх в більшому інтервалі частот на метрових і дециметрових хвилях.
Синфазні антенні решітки (САР) призначені для прийому телевізійних передач на великих відстанях від телевізійних центрів і ретрансляторів в зоні слабкого нестійкого сигналу і являють собою складну спрямовану антенну систему, зібрану з окремих слабонаправленних антен, рознесених в просторі і розташованих так, що фази наведених в них сигналів виявляються однаковими. Антени в решітці з'єднуються між собою і працюють на спільну узгоджену навантаження.
Зазвичай синфазну грати збирають з однакових антен, розташованих в кілька рядів або кілька поверхів (або те й інше разом). Використання замість однієї антени декількох таких же антен, з'єднаних в САР, призводить до збільшення сигналу на виході такий антеною системи, звуження ДН (як результат - до збільшення коефіцієнта посилення в порівнянні з коефіцієнтом посилення одиночної антени, що входить до складу САР), а в ряді випадків - до підвищення КЗД.
Результуюча потужність сигналу на виході ідеальної САР (підсумовування сигналів без втрат) в n разів більше потужності сигналу па виході одиночної антени того ж типу, де n - кількість антен на ігровому полі. Використання САР збільшує вартість приймальної системи та може бути рекомендовано тільки у випадках невпевненого прийому (тобто далеко від телецентру або при наявності заважають об'єктів або при знаходженні в низині) або при наявності потужних відображають сигналів з бокового або заднього напрямків.
Вибір антенного підсилювача
Наведемо рекомендації по вибору антенного підсилювача. Правильний вибір антенного підсилювача в істотному ступені впливає на якість телевізійної картинки у абонента. Коротко розглянемо це питання.
1. Тип антенного підсилювача. Підсилювачі можна розділити на 2 типу: щоглові (встановлюються безпосередньо на щоглі і харчуються по кабелю зниження) і антенні (встановлюються всередині приміщення, зазвичай на горищі і мають мережевим живленням
220 В / 50 Гц). Очевидно, що використання антенних підсилювачів багато зручніше. Однак, в цьому випадку сигнал, що надходить від антени до підсилювача неминуче послаблюється за рахунок втрат в кабелі зниження. Це викликає зниження відносини сигнал / шум, яке проявляється на екранах телевізорів у вигляді «снігу» (типова зашумленность). У діапазонах МВІ, МВII (48-100 МГц) втрати кабелю незначні і можна сміливо використовувати антенний підсилювач. А ось в діапазоні ДМВ (470-862 МГц) бажано використовувати вже щогловий підсилювач з дистанційним живленням по кабелю.
2. Коефіцієнт посилення антенного підсилювача. Типовий обман будь-якого покупця: беріть підсилювач з максимально можливим коефіцієнтом посилення. Це далеко не так. Як правило, цілком достатньо мати підсилювач з коефіцієнтом посилення близько 20-30 дБ. В іншому випадку може виникнути його перевантаження великими рівнями
3. Максимальний рівень вихідного сигналу. Дуже важливий параметр. Без математичних викладок його складно зрозуміти. Примітивно пояснимо його так: - це той максимальний рівень сигналу, вище якого на екранах телевізорів з'являються спотворення (смуги), які проявляються часто у вигляді синхронної перешкоди. Звернемо увагу читачів, що саме максимальний рівень вихідного сигналу є найбільш дорогим. Вартість будь-якого підсилювача зростає пропорційно збільшенню даного параметра. Щогловий підсилювач повинен володіти максимальним вихідним рівнем не менше 100 дБмкВ, а антенний - не менше 105 ... 108 дБмкВ (на 2 канали посилення). Хорошим підсилювачем вважається той, який володіє даною величиною понад 114 дБмкВ.
4. Коефіцієнт шуму. Даний параметр дуже значимий в діапазоні ДМВ, менш значущий в діапазоні МВIII і надає мале вплив в діапазонах МВІ, II (див. Таблицю частот). Щогловий підсилювач з коефіцієнтом шуму в 3 дБ і менш вважається якісним. Для діапазонів МВІ, МВIII цілком достатньо коефіцієнта шуму величиною навіть 6 дБ.
5. Число входів. Антенні підсилювачі (тобто живляться від місцевого харчування
220 В / 50 Гц), як правило, мають кілька входів. Такі підсилювачі жаргонно називають «мультібендамі» (multiband - багатодіапазонний). Кожен вхід розрахований на свій діапазон. Найбільш популярними є підсилювачі з трьома входами: МВІ, II (47-100 МГц) + МВIII (174-230 МГц) + ДМВ (470-862 МГц). Спрощена структурна схема такого підсилювача представлена на рис.1. Але кожному з входів встановлюється змінний атенюатор, що дозволяє вирівняти рівні сигналів між діапазонами (але без вирівнювання рівнів всередині кожного з діапазонів). Недоліком такого підсилювача є та обставина, що підсилювач є єдиним, тобто він підсилює відразу ВСЕ сигнали, що надходять по діапазонним входів. Збільшення числа каналів (програм) тягне за собою збільшене навантаження на підсилювач, що також може привести до його перевантаження.
Більш раціональним (і трохи дорожчим) є рішення використання роздільних підсилювачів по кожному з діапазонів (див. Рис.2). Саме спільне використання підсилювачів дозволяє максимально реалізувати їх динамічний діапазон. У цьому випадку кожен з підсилювачів буде посилювати вже обмежене числа каналів, тобто буде відчувати значно меншу енергетичну завантаження. Більш того, в даному випадку з'являється можливість використовувати саме щогловий підсилювач в діапазоні ДМВ, тобто реалізувати гранично можливу якість прийому. Вартість такого рішення (рис.2) вище, ніж при використанні одного антенного підсилювача (рис.1). Однак, це різниця не велика і зазвичай не перевищує 20-30%.