Популярное

Распродажа

Цифровое вещание DVB-T2

Главная Как сделать выбор

Как правильно выбрать эфирную антенну?

Качество приема сигналов наземного телевизионного вещания (НТВ) во многом зависит от качества используемых антенн. Приемные TV антенны преобразуют энергию электромагнитных волн в ВЧ-энергию, поступающую по кабелю снижения к антенному (мачтовому) усилителю или непосредственно к телевизионному приемнику (при индивидуальном приеме такое возможно).

По месту установки антенны делятся на:

  • встроенные, устанавливаемые внутри телевизора;
  • комнатные, предназначенные для установки внутри помещения;
  • наружные, предназначенные для установки вне помещений. Именно этот вид антенн используется на практике наиболее часто, т.к. позволяет реализовать максимальное качество сигнала при максимальном удалении от телецентра.

В зависимости от диапазонных свойств, антенны подразделяются на канальные (предназначены для приема одного TV канала), многоканальные (для приема нескольких TV каналов в пределах одного диапазона), диапазонные (для работы в одном или нескольких диапазонах) и всеволновые (для приема любого канала в любом из используемых диапазонов). Очевидно, что наилучшими параметрами обладают канальные антенны. Одноко, использование канальных антенн при индивидуальном приеме является «дорогим удовольствием». Наиболее экономичными являются диапазонные и всеволновые антенны.

Отметим основные параметры, на которые следует обращать внимание при выборе антенны.

Рабочий диапазон частот – это интервал частот, в пределах которого наблюдается изменение мощности принимаемых сигналов не более чем в два раза. В пределах рабочего диапазона частот должны выдерживаться все заявляемые параметры.

Диаграмма направленности (ДН) характеризует зависимость электродвижущей силы (ЭДС), наведенной в антенне электромагнитным полем, от ориентации ее в пространстве. Обычно она строится в полярной (рис.1а) или в прямоугольной (рис.1б) системах координат. Лепесток, соответствующий максимальному сигналу или нулевому направлению, называется основным или главным, остальные называются боковыми или задними. Основным параметром ДН является угол раствора (ширина) главного лепестка в обеих плоскостях, в пределах которого ЭДС, наведенная в антенне электромагнитным полем, спадает до уровня 0,707 (или мощность уменьшается до уровня 0,5, т.е. на 3 дБ относительно максимального значения) Чем уже ДН, тем больше направленность.

Форма диаграммы направленности зависит от типа и конструкции антенны. Диаграмма направленности полуволнового вибратора в горизонтальной плоскости напоминает восьмерку, а в вертикальной – круг. Антенна «волновой канал» имеет ярко выраженный главный лепесток. С увеличением числа директоров в антенне, главный и побочные лепестки сужаются, при этом увеличиваются направленные свойства антенны.

Коэффициент направленного действия (КНД) характеризует направленные свойства антенны и представляет число, показывающее во сколько раз мощность сигнала, принятая антенной, больше мощности, которую примет эталонная антенна (полуволновой вибратор). КНД зависит от ширины диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях. КНД фактически является коэффициентом усиления антенны без учета коэффициента полезного действия (0,92…0,98).

Коэффициент усиления антенны является самым важным показателем качества антенны и показывает, во сколько раз уровень наводимого в ней сигнала превышает уровень сигнала на полуволновом вибраторе. Коэффициент усиления антенны по напряжению (или по «полю») можно определить как отношение напряжения, развиваемого антенной на согласованной нагрузке, к напряжению, развиваемому на той же нагрузке согласованным с ней полуволновым вибратором. Обе антенны считаются расположенными в той же точке электромагнитного поля и ориентированными на максимум приема.

Некоторые зарубежные производители, в целях завышения заявленных значений, указываю коэффициент усиления антенны по отношению к изотропному излучателю (полностью ненаправленная антенна, имеющая пространственную диаграмму направленности в виде сферы). Реально таких антенн нет, но она является удобным эталоном, с помощью которого можно сравнивать параметры существующих антенн. Если коэффициент усиления антенны GA указан в децибелах относительно изотропной антенны, то для пересчета необходимо вычесть 2,15 dB.

Коэффициент защитного действия (КЗД) определяет помехозащищенность антенны. КЗД – это отношение напряжения, получаемого от антенны на согласованной нагрузке при приеме с заднего или бокового направления Uзад к напряжению на той же нагрузке при приеме с главного лепестка Uгл. В условиях городского приема или загородного приема, но при наличии множества переотражений, КЗД является основным параметром при выборе антенны.

Входное сопротивление антенны – это параметр, который характеризует ее импедансные свойства в точке питания (место подключения фидера). В подавляющем большинстве случаях используются стандартные ТВ антенны с сопротивлением 75 Ом (характеристическое сопротивление, принятое в телевизионной технике). Необходимо помнить, что входной импеданс антенны также зависит от объектов, находящихся вблизи антенны и влияющих на распределение поля в пространстве. Это необходимо учитывать при выборе места установки антенны. Зависимость входного сопротивления антенны от частоты носит название частотной характеристики. Чем меньше меняется входное сопротивление антенны при изменении частоты, тем шире ее полоса пропускания. Отклонение входного сопротивления антенны от номинального значения характеризуется коэффициентом возвратных потерь (коэффициентом отражения, КБВ, Кст.U).

Ветровая нагрузка является параметром, характеризующим величину изгибающего момента на мачту при воздействии ветра. Этот параметр зависит от «парусности» антенны и определяет надежность антенны (обычно выбирается минимально возможным). Если высота установки антенного комплекса более 20 м от поверхности земли, значения ветрового давления могут достигать 1100 N/м2 (скорость ветра 42 м/с или 150 км/час). С учетом сказанного, фиксированная часть мачты должна составлять не менее одной шестой свободной длины.

Сталь, из которой изготовлена мачта, должна иметь гарантированный предел расширения, и максимальная нагрузка не должна превышать 90% от предела расширения так, чтобы мачта не сломалась, а только выгнулась. Минимальная толщина стенки мачты в области крепления должна быть не менее 2 мм.

Конструкция антенны является маловажным параметром. Важно лишь обратить внимание не на удобство ее сборки, а на долговременную механическую стабильность ее конструкции. Например, некоторые конструкции антенн фирм Cober и Funke диапазонов MBI, MBII обладают очень низкой механической стабильностью фиксации вибраторов. Наиболее сильным динамическим толчком, приводящим к дезориентации одного из вибраторов, является коллективный «старт» ворон, часто садящихся на удобные для них вибраторы.

Наибольшее распространение получили директорные («волновой канал») и логопериодические антенны. Директорные антенны обладают большим коэффициентом усиления и просты в изготовлении. Логопериодические антенны устроены более сложно и при тех же габаритных размерах, что и директорные антенны, имеют меньший коэффициент усиления. Однако логопериодические антенны значительно широкополоснее, что позволяет использовать их в большем интервале частот на метровых и дециметровых волнах.

Синфазные антенные решетки (САР) предназначены для приема телевизионных передач на больших расстояниях от телевизионных центров и ретрансляторов в зоне слабого неустойчивого сигнала и представляют собой сложную направленную антенную систему, собранную из отдельных слабонаправленных антенн, разнесенных в пространстве и расположенных так, что фазы наведенных в них сигналов оказываются одинаковыми. Антенны в решетке соединяются между собой и работают на общую согласованную нагрузку.

Обычно синфазную решетку собирают из одинаковых антенн, расположенных в несколько рядов или несколько этажей (или то и другое вместе). Использование вместо одной антенны нескольких таких же антенн, соединенных в САР, приводит к увеличению сигнала на выходе такой антенной системы, сужению ДН (как результат – к увеличению коэффициента усиления по сравнению с коэффициентом усиления одиночной антенны, входящей в состав САР), а в ряде случаев – к повышению КЗД.

Результирующая мощность сигнала на выходе идеальной САР (суммирование сигналов без потерь) в n раз больше мощности сигнала па выходе одиночной антенны того же типа, где n – количество антенн в решетке. Использование САР увеличивает стоимость приемной системы и может быть рекомендовано только в случаях неуверенного приема (т.е. далеко от телецентра или при наличии мешающих объектов или при нахождении в низине) или при наличии мощных отражающих сигналов с бокового или заднего направлений.

Выбор антенного усилителя

Приведем рекомендации по выбору антенного усилителя. Правильный выбор антенного усилителя в существенной степени влияет на качество телевизионной картинки у абонента. Кратко рассмотрим этот вопрос.

1. Тип антенного усилителя. Усилители можно разделить на 2 типа: мачтовые (устанавливаются непосредственно на мачте и питаются по кабелю снижения) и антенные (устанавливаются внутри помещения, обычно на чердаке и обладают сетевым питанием ~220 В/50 Гц). Очевидно, что использование антенных усилителей много удобнее. Однако, в этом случае сигнал, поступающий от антенны к усилителю неизбежно ослабляется за счет потерь в кабеле снижения. Это вызывает снижение отношения сигнал/шум, которое проявляется на экранах телевизоров в виде «снега» (типовая зашумленность). В диапазонах МВI, МВII (48-100 МГц) потери кабеля незначительны и можно смело использовать антенный усилитель. А вот в диапазоне ДМВ (470-862 МГц) желательно использовать уже мачтовый усилитель с дистанционным питанием по кабелю.

2. Коэффициент усиления антенного усилителя. Типовой обман любого покупателя: берите усилитель с максимально возможным коэффициентом усиления. Это далеко не так. Как правило, вполне достаточно иметь усилитель с коэффициентом усиления порядка 20-30 дБ. В противном случае может возникнуть его перегрузка большими уровнями

3. Максимальный уровень выходного сигнала. Очень важный параметр. Без математических выкладок его сложно понять. Примитивно поясним его так: - это тот максимальный уровень сигнала, выше которого на экранах телевизоров появляются искажения (полосы), проявляющиеся часто в виде синхронной помехи. Обратим внимание читателей, что именно максимальный уровень выходного сигнала является наиболее дорогим. Стоимость любого усилителя растет пропорционально увеличению данного параметра. Мачтовый усилитель должен обладать максимальным выходным уровнем не менее 100 дБмкВ, а антенный – не менее 105…108 дБмкВ (на 2 канала усиления). Хорошим усилителем считается тот, который обладает данной величиной свыше 114 дБмкВ.

4. Коэффициент шума.
Данный параметр очень значим в диапазоне ДМВ, менее значим в диапазоне МВIII и оказывает малое влияние в диапазонах МВI,II (см. таблицу частот). Мачтовый усилитель с коэффициентом шума в 3 дБ и менее считается качественным. Для диапазонов МВI, МВIII вполне достаточно коэффициента шума величиной даже 6 дБ.

5. Число входов. Антенные усилители (т.е. питающиеся от местного питания ~220 В/50 Гц), как правило, имеют несколько входов. Такие усилители жаргонно именуют «мультибэндами» (multiband – многодиапазонный). Каждый вход рассчитан на свой диапазон. Наиболее популярными являются усилители с тремя входами: МВI,II (47-100 МГц) + МВIII (174-230 МГц) + ДМВ (470-862 МГц). Упрощенная структурная схема такого усилителя представлена на рис.1. Но каждому из входов устанавливается переменный аттенюатор, что позволяет выровнять уровни сигналов между диапазонами (но без выравнивания уровней внутри каждого из диапазонов). Недостатком такого усилителя является то обстоятельство, что усилитель является единственным, т.е. он усиливает сразу ВСЕ сигналы, поступающие по диапазонным входам. Увеличения число каналов (программ) влечет за собой увеличенную нагрузку на усилитель, что также может привести к его перегрузке.

Более рациональным (и немного более дорогим) является решение использования раздельных усилителей по каждому из диапазонов (см. рис.2). Именно раздельное использование усилителей позволяет максимально реализовать их динамический диапазон. В этом случае каждый из усилителей будет усиливать уже ограниченное числа каналов, т.е. будет испытывать значительно меньшую энергетическую загрузку. Более того, в данном случае появляется возможность использовать именно мачтовый усилитель в диапазоне ДМВ, т.е. реализовать предельно возможное качество приема. Стоимость такого решения (рис.2) выше, чем при использовании одного антенного усилителя (рис.1). Однако, это разница не велика и обычно не превышает 20-30%.

Дополнительная, полезная информация
Немного теории Коллективный прием
Как правильно выбрать антенну Сетка частот
Типовые решения Стоимость
Цифровое вещание