АНТЕННА АНТЕННИ ДЛЯ ТЕЛЕВІЗІЙНОГО ТА ЧС-РАДІОВIЩЕННЯ - Словник Кольєра - українська мова
(54-216 мГц, 5,6 м – 72 см)
До статті АНТЕННА
Телевізійні передавальні антени. Від телевізійної (або ЧС) антени, що передає, зазвичай потрібно, щоб вона давала рівномірно розподілене (ненаправлене) випромінювання в горизонтальній площині; проте у вертикальній площині вигідно концентрувати випромінювання у порівняно вузький промінь, спрямований до горизонту, бо саме там знаходиться "аудиторія" глядачів і слухачів, що обслуговується. Енергія, що спрямовується вище або нижче лінії горизонту, або губиться в космосі, або йде в землю. Характеристики діаграми спрямованості у вертикальній площині тієї чи іншої телевізійної антени, що передає, можна визначити порівнянням з відповідною діаграмою горизонтального напівхвильового симетричного вібратора у вертикальній площині, що містить цей вібратор. Коефіцієнт посилення антени за потужністю визначається як відношення вхідної потужності, що подається на вибраний для порівняння симетричний вібратор, до потужності, що подається на вхід антени, коефіцієнт посилення якої треба визначити за умови, що обидві антени дають однакову інтенсивність випромінювання в горизонтальній площині на відстані в одну милю (1,6 км). Ефективна випромінювана потужність визначається як потужність у ВАТ, що надходить по сполучній лінії (фідер) від передавача в антену, помножена на коефіцієнт посилення антени. Таким чином, ефективна випромінювана потужність у типовому випадку виходить набагато більше фактичної потужності передавача.
Однією з проблем конструювання антени, вирішення якої особливо важливе для телемовлення, є виключення відбитків від антени у сполучну лінію. Ця відбита енергія перепозначаєтьсяпередавачем в антену, куди вона потрапляє із затримкою, що дорівнює приватному від поділу подвійної довжини фідера на швидкість світла, і призводить до передачі в антену затриманого ехо-сигналу. У гіршому випадку ця луна може проявити себе на картинці, що приймається, як вторинне зображення (тьмяно відтворюване зображення, зміщене вправо), але навіть при менш неприємних наслідках чіткість одержуваного зображення погіршується.
Проблема відбиття, як і інші проблеми, пов'язані з конструкцією антени, при передачі телевізійного сигналу посилюються вимогами до ширини смуги тракту. Відеоінформація телевізійного сигналу займає смугу близько п'яти мегагерц, що становить майже 10% частоти нижніх каналів ТВ-діапазону, що несе. Це означає, що телевізійна антена, що передає, повинна мати конструкцію, що відповідає жорстким вимогам не тільки на одній частоті, але і в широкій смузі частот. Напівхвильовий дротяний симетричний вібратор був би зовсім непридатним для передач телебачення, тому що якщо навіть узгодити його з фідером і домогтися відсутності відображень на будь-якій одній частоті, то при зміні частоти на 5% диполь буде відображати у фідер чверть енергії, що подається на його вхід.
Телевізійна передаюча антена, що застосовується на практиці, являє собою "турнікетну" модель, яка складається з двох схрещених горизонтальних симетричних вібраторів, зроблених з труб діаметром 5 або 8 см. Кожен вібратор має в горизонтальній площині діаграму спрямованості у формі цифри 8, і при збудженні двох вібраторів з зсувом по фазі на 90? сумарна діаграма у тій же площині стає майже всеспрямованою. Спрямованість у вертикальній площині (а отже, і коефіцієнт посилення антени) можна покращити шляхом встановлення наантеною щогли кількох ярусів турнікетних антен одну над іншою.
Турнікетна антена - це прототип однієї з найбільш широко застосовуваних телевізійних передаючих антен, що отримала назву "супертурнікетної". Вібратори простої турнікетної антени придбали в ній форму випромінювачів із конфігурацією метелика – така конфігурація дозволяє отримати набагато більшу ширину смуги мовлення. Коефіцієнт посилення потужності триярусної супертурнікетної антени становить близько 4.
Телевізійні приймальні антени. На відміну від хвиль, що використовуються для АМ-мовлення, хвилі, на яких ведеться телемовлення, мають значно меншу довжину, так що приймальні антени розміром половину довжини хвилі тут цілком здійсненні. Так, телевізійний напівхвильовий симетричний вібратор настільки малий, що його можна зробити із твердої трубки. Разом з тим малий розмір навіть електрично довгої антени на цих частотах означає, що ефективна площа прийому хвилі падаючої (і, отже, можливість антени захопити її енергію) обмежена. Крім того, через велику ширину смуги телевізійного сигналу і шуму, рівномірно розподіленого по каналу, приймач повинен отримати значну кількість енергії, щоб забезпечити прийнятне відношення сигнал/шум. У світлі сказаного вище стає зрозумілим, що ефективність антени відіграє важливу роль у прийомі телевізійного сигналу.
На робочих частотах телемовлення атмосферні перешкоди немає особливого значення, але приймальна антена вловлюватиме масу індустріальних перешкод і космічний шум. Тому важливо, щоб приймальна антена мала чітко виражену спрямованість, що дозволяє не приймати сигнали, що приходять з напрямків, що не збігаються з напрямком на потрібну станцію, що передає. Інший тип перешкод, які часто погіршують якістьтелевізійного прийому - це багатопроменеве поширення, при якому потрібний сигнал приходить на приймальну антену по двох шляхах різної довжини. Так, наприклад, один сигнал може прийти безпосередньо від передавача, а інший - відбившись від будь-якої гори чи будівлі. Багатопроменеве поширення проявляється на екрані у вигляді багатоконтурності зображень, і, щоб позбавитися від нього, треба використовувати спрямовану антену, що дозволяє виключити прийом по одному з двох променів.
Ширина лінії телевізійної приймальної антени має бути дуже великою, оскільки від неї потрібно охопити не один канал, а зазвичай всі тринадцять, розміщені в діапазоні частот 4:1. На щастя, узгодження лінії передачі з антеною, при якому відбиття не виникають, не так істотно на приймальній стороні, де неузгодженість призводить лише до втрати слабкого сигналу, не породжуючи ехо-сигналів. Важливе значення має, однак, узгодження сполучної лінії з приймачем, але в цьому випадку слід приділити увагу конструкції приймача.
Відображення, що виникають на неоднорідностях сполучної лінії, можуть викликати багатоконтурність або втрату різкості зображення. Такі відбиття часто виникають, якщо двопровідний стрічковий кабель проходить надто близько до металевих конструкцій, наприклад, таких як лотки для проводів або водостоки. Це стане зрозумілим, якщо згадати, що високочастотна електромагнітна енергія поширюється на полі, що виникає навколо проводів, які є провідниками цього поля.
Одна з найпростіших антен, що використовуються для прийому телевізійного сигналу, являє собою напівхвильовий петлевий симетричний вібратор (рис. 7), який відрізняється від звичайного симетричного напівхвильового вібратора тим, що його вихідний імпеданс (300 Ом) узгоджується з широкозастосовуваними типами фідерів, а також тим, що він має ширшу смугу; інакше кажучи, він ефективно передає електромагнітну енергію, що приймається, ширшого діапазону частот в сполучну лінію.
Щоб отримати потрібну діаграму спрямованості у горизонтальній та вертикальній площинах, базову антену зазвичай використовують спільно з одним або декількома пасивними елементами. Пасивний елемент - це ще одна антена, розміщена поблизу основної, але не приєднана до фідера. З основною антеною (а отже, і з приймачем) вона пов'язана лише з локальними полями. Зрозуміти, як пасивний елемент впливає на діаграму спрямованості антени, легко, оскільки тут, по суті, використовується той самий принцип, що й у ненаправленій решітці антени; різниця ж у тому, що у разі збуджується лише одне антена, іншу приймає енергію лише з її ближнього поля. Для прикладу відзначимо, що стрижень напівхвильової довжини, вміщений (як показано на рис. 8) на відстані чверть довжини хвилі від напівхвильового симетричного вібратора, діє як відбивач. Чому це справді так, можна пояснити так. Локальне поле збуджуваної (основний) антени індукує в пасивному елементі заряди і струми протилежного знака, але з-за відстані чверть довжини хвилі ці струми і заряди відстають від відповідних струмів і зарядів в основний антені приблизно чверть періоду, тобто. Струм в пасивному елементі випереджає струм в основній антені приблизно на 90?. Діаграма спрямованості збудливої антени з пасивним елементом визначається шляхом накладання обох хвильових полів, що випромінюються. Ця ситуація дуже схожа на розглянуту для ненаправленої (в горизонтальній площині) ґрат АМ-мовлення; її діаграмаспрямованості показано пунктирною лінією на рис. 5. Ці дві хвилі мають тенденцію гасити один одного у напрямку до пасивного елементу та посилювати один одного у протилежному напрямку; отже, пасивний елемент діє як відбивач. Пасивний елемент не обов'язково повинен знаходитися на відстані в чверть хвилі від антени, що збуджується. Якщо його помістити дуже близько до неї, наприклад на відстані всього 0,1 довжини хвилі, він проте діятиме як відбивач, якщо його довжину зробити трохи більше половини довжини хвилі. Збільшення довжини пасивного елемента робить його індуктивним, у результаті поточний струм відстає по фазі від електрорушійної сили, що індукується полем основної антени. Якщо ж розташований пасивний елемент зробити трохи коротше половини довжини хвилі, він стає напрямним ("директором") і концентрує випромінювання на своїй стороні від основної антени. Усе сказане вище має безпосереднє відношення і до прийомних антен. Оскільки діаграми спрямованості при передачі та прийомі однакові, пасивні директори та відбивачі можна використовувати в телевізійних приймальних антенах для отримання необхідної діаграми спрямованості. Типова високонаправлена антенна решітка з одним відбивачем та трьома директорами показана на рис. 9.