Free songs
header_good

Anteny DVB-T i radiowe

Anteny DVB-T

Fale radiowe

Antena jest jednym z najważniejszych elementów systemu odbiorczego sygnału telewizyjnego.

Wraz z kablem koncentrycznym i złączami stanowi instalację, od której będzie zależeć jakość sygnału dostarczonego do telewizora, odbiornika naziemnego DVB-T lub satelitarnego DVB-S.

Wybór anteny, szczególnie do odbioru telewizji naziemnej, nie jest łatwy, ponieważ jest wiele rodzajów anten, które mogą pracować w różnych warunkach odbioru sygnału telewizyjnego.


Co to są fale radiowe?

Fale, na których są nadawane programy radiowe i telewizyjne z nadajników naziemnych, nazywane są radiowymi. Jest to rodzaj fal elektromagnetycznych, które przenoszą sygnał od nadajnika do anteny odbiorczej odbiornika, jakim może być radio i telewizor. Wyjaśnienie czym jest fala, jest trudne.

Fala elektromagnetyczna to rozchodzące się w przestrzeni zmienne pole elektryczne i magnetyczne. Inaczej można powiedzieć, że tam, gdzie jest elektryczność, jest i magnetyzm, ponieważ prąd elektryczny płynący przez przewód wytwarza wokół niego pole magnetyczne i odwrotnie – tam, gdzie jest zmienne pole magnetyczne, tam jest elektryczność. Jeśli w zmiennym polu magnetycznym umieścimy przewód elektryczny, to zacznie płynąć w nim prąd. Fala elektromagnetyczna jest nośnikiem energii i może być wykorzystywana do bezprzewodowego przenoszenia energii (zakodowanej informacji) na duże odległości.

Fala radiowa jest nadawana w postaci fali nośnej, która jest modulowana użytecznymi sygnałami: fonią (dźwięk – radiofonia) lub fonią i wizją (dźwięk i obraz – telewizja). Fale radiowe rozchodzą się podobnie jak fale na powierzchni jeziora wytworzone przez kamień wrzucony do wody, który powoduje powstanie falującej powierzchni. W formie graficznej fala jest przedstawiana jako sinusoida.



Parametry fal radiowych

Parametry opisujące fale radiowe


Częstotliwość fali radiowej

Częstotliwość

Częstotliwość jest wielkością charakteryzującą fale radiowe. Fizycznie jest to liczba pełnych zmian pola elektrycznego lub magnetycznego w ciągu jednej sekundy, wyrażona w hercach [Hz].

Częstotliwość dotyczy fali nośnej – to podstawowy parametr, z jakim spotka się użytkownik, gdy przeszukuje stacje na skali odbiorników radiowych analogowych lub w czasie strojenia kanałów telewizora.


Długość fali radiowej

Długość fali

Z tym terminem spotkamy się najczęściej w odniesieniu do odbiorników radiowych, gdy zmieniamy zakresy fal. Często się mówi, że odbiornik odbiera fale długie, średnie, krótkie lub ultrakrótkie. W technice fala jest przedstawiana jako sinusoida.

Dla fali sinusoidalnej długość fali to nic innego jak odległość między powtarzającymi się jej fragmentami, np. między dwoma wierzchołkami. Między długością fali a jej częstotliwością zachodzi zależność:
λ[m] = 300000/f [kHz], gdzie 300000 km/s to prędkość rozchodzenia się światła w próżni.

W powietrzu, w którym rozchodzą się fale radiowe prędkość ta jest nieznacznie mniejsza. W praktyce oznacza to, że odbiór sygnału radiowego z nadajnika odbywa się natychmiast. Z tej zależności można w prosty sposób policzyć częstosliwość nadawania stacji radiowej lub telewizyjnej:
f [kHz] = 300000/λ[m]


Zakres częstotliwości pasm radiowych

Zakres częstotliwości pasm radiowych

Pasmo radiowe lub telewizyjne jest to zakres częstotliwości określony przez Urząd Komunikacji Elektronicznej przyznany radiofoniom i telewizjom do nadawania programów. W technice pasmo telewizyjne opisywane jest głównie przez trzy terminy: zakres, częstotliwość, numer kanału.

Pasmo telewizyjne jest podzielone na podzakresy, wykorzystywane przez telewizję analogową PAL, kablową, naziemną cyfrową DVB-T i satelitarną DVB-S.


tabela-pasma-telewizyjne


Działanie anteny DVB-T

Jak działa antena odbiorcza telewizji naziemnej?

System nadawczo-odbiorczy fal radiowych składa się z nadajnika i odbiornika, które są wyposażone w anteny. Zadaniem anteny nadawczej jest promieniowanie energii elektromagnetycznej. Na wejście anteny nadawczej jest doprowadzane napięcie o wielkiej częstotliwości, pod wpływem którego w przewodach anteny płynie prąd i powstaje pole elektromagnetyczne w przestrzeni.

Energia promieniowania przez antenę rozchodzi się pod postacią fali w prędkością światła. Gdy w polu oddziaływania fal elektromagnetycznych znajdzie sie antena (przewodnik metalowy), indukowane jest w niej napięcie zmienne o tej samej częstotliwości, co fala elektromagnetyczna. Wytworzony prąd doprowadza się do odbiornika, z którego po odpowiednim wzmocnieniu i przetworzeniu (demodulacja) powstaje sygnał elektryczny obrazu i dźwięku.

nadajnik-raszyn

Sygnał radiowy z nadajników naziemnych rozchodzi się dookólnie wokół nadajnika i ma określony zasięg – od kilku do klikudziesięciu kilometrów w zależności od mocy nadajnika.

Dysponując odbiornikiem radiowym lub telewizyjnym z anteną, w dowolnym miejscu w zasięgu fal nadajnika można odbierać programy radiowe i TV naziemne na nieograniczonej liczbie odbiorników.


tabela-pasma-radiowe


Anteny radiowe

Anteny radiowe

Pierwszymi antenami w historii były anteny służące do odbioru fal radiowych. Rodzaj anteny radiowej zależy od zakresu odbieranych fal.

Anteny na pasmo fal długich i średnich mają postać niewielkiej anteny ferrytowej wbudowanej w tuner radiowy. W tunerach stacjonarnych i amplitunerach stosuje sie anteny zewnętrzne do odbioru fal z modulacją amplitudową AM (długie, średnie, krótkie) i częstotliwością FM (UKF). Stacje radiowe w paśmie AM są odbierane za pomocą zewnętrznej anteny ramowej. Najlepszą jakośc dźwięku mają stacje UKF (FM). W radioodbiornikach przenośnych do ich odbioru używa się anteny prętowej teleskopowej, a w tunerach radiowych zestawów audio fabrycznie jest dodawany przewód, który trzeba uformować w kształcie litery T, tzn. nadać mu kształt dipola.

W starszych amplitunerach należy zwrócić uwagę na impedancję anteny, która ma wartość 300 Ω, a w nowych 75 Ω. Jeżeli antena ma 75 Ω, a amplituner 300 Ω, konieczne będzie zastosowanie symetryzatora, aby uniknąć strat sygnału spowodowanych niedopasowaniem impedancyjnym.

Anteny pokojowe na pasmo UKF wyglądają podobnie jak telewizyjne. Jednak ze względu na warunki propagacji fal najlepszy odbiór otrzyma się stosując antenę zewnętrzną na pasmo UKF.



Anteny naziemne telewizyjne (DVB-T)

Anteny naziemne telewizyjne (DVB-T)

Klasyfikacja anten DVB-T

Klasyfikacja anten naziemnych telewizyjnych

Ze względu na budowę:

  • • prętowe
  • • logarytmiczne
  • • siatkowe
  • • panelowe
  • • kierunkowe wieloelementowe

Ze względu na miejsce użytkowania:

  • • pokojowe
  • • zewnętrzne

Ze względu na odbierane pasmo:

  • • VHF
  • • UHF
  • • UHF + VHF (odbierające całe pasmo, nazywane szerokopasmowymi)


Prosta antena DVB-T

Konstrukcja prostej anteny DVB-T

Prosta antena ma kształt dipola, który jest podstawowym elementem budowy anten prętowych i może być elementem prostym lub pętlowym. Dipol (greckie słowo) oznacza układ dwubiegunowy. Antena dipolowa składa się z dwóch symetrycznych ramion. Jest elementem czynnym, do którego doprowadza się kabel antenowy (linia zasilająca, fider). To w tym elemencie powstają prądy i napięcie wysokiej częstotliwości, które są dostarczane kablem koncentrycznym do odbiornika.

Długość dipola jest obliczana ze wzorów dla danej częstotliwości fali nośnej stacji radiowej lub telewizyjnej. Ze względu na odbierane pasmo i długość fali, antena może mieć dipol nazywany całofalowym (odpowiadający pęlnej długości fali) lub skrócony o połowę – nazywany półfalowym.

Do odbioru fal w paśmie VHF jest stosowany w technice odbiorczej dipol półfalowy prosty. Jest on zbudowany z pręta metalowego o długości wynoszącej połowę długości fali stacji, którą za pomocą tej anteny zamierzamy odbierać. W środku dipol jest przecięty, aby doprowadzić zasilanie. Natomiast do odbioru fal w paśmie UHF są stosowane dipole o długości równej długości fali (całofalowe), ze względu na krótsze długości fal.


Antena prętowa DVB-T

Anteny prętowe

W praktyce proste anteny mają kształt pręta lub litery V (teleskopowa).

Antena prętowa zazwyczaj odbiera pasmo VHF oraz UHF i ma charakterystyczną dookólną. Takie anteny najczęściej są antenami pokojowymi lub używanymi w urządzeniach przenośnych, odbiornikach radiowych, telewizorach i odbiornikach DVB-T USB do laptopów.

Prosta antena ma ściśle określoną długość związaną z odbieranym zakresem częstotliwości. Antena typu V ma dwa ramiona teleskopowe, które można skracać lub wydłużać, ustawiać pod różnymi kątami. W ten sposób dopasowuje się ją do częstosliwości danej stacji i zwiększa kierunkowość. Anteny te są skuteczne jedynie blisko nadajnika.


Anteny wieloelementowe DVB-T

Anteny wieloelementowe na pasmo UHF

Przy odległości powyżej 30 km powinno stosować się anteny wieloelementowe kierunkowe. Odbiór programów TV w IV i V paśmie (UHF 21-69) wymaga od anten znacznie większej liczby elementów niż na zakres VHF. W tym paśmie nadają wszystkie programy telewizyjne DVB-T. Fale są znacznie krótsze – decymetrowe, bardziej podatne na zakłócenia powodowane przeszkodami na ich drodze. Zwiększając liczbę elementów anteny, zapewnia się większy zysk i kierunkowość, co umożliwia odbiór w bardzo trudnych warunkach propagacji fal.



Najlepsze anteny DVB-T

Anteny DVB-T z najlepszymi parametrami

Najlepsze parametry mają anteny kierunkowe z reflektorami i direktorami prostymi typu Yagi-Uda lub z direktorami w kształcie litery X.

Anteny typu Yagi-Uda z direktorami prostymi na pasmo UHF zawierają zazwyczaj od 11 do 19 elementów i mają zysk 8-13 dB, promieniowanie przód/tył 19-26 dB, a szerokość wiązki 22-35°.

Anteny w wersjach profesjonalnych charakteryzują się wzmocnioną konstrukcją mechaniczną, mocowanie minimalizuje wpływ masztu na odbiór wybranej stacji i są przeznaczone do odbioru jednego lub kilku kanałów. Anteny wieloelementowe typu ATX mają największy zysk, dochodzący do 18-19 dB i wąską charakterystykę kierunkową, umożliwiającą w dużym stopniu wyeliminowanie odbić pochodzących od przeszkód terenowych w bliskości miejsca odbioru. Antena zazwyczaj składa się z reflektora kątowego, całofalowego dipola oraz 4 rzędów po 5, 10, 22 (w zależności od wersji) direktorów pasmowych w kształcie położonej litery X lub położonej cyfry 8. Przykładowo antena ATX-91 ma 91 elementów i długość 2,3 m.

Większość nowoczesnych anten szerokopasmowych ma duży reflektor kątowy, zwiększający szerokośc pasma, stosunek promieniowania głównego do wstecznego i kierunkowość anteny oraz zysk w porównaniu z typowymi antenami Yagi-Uda. Najpopularniejszy jest reflektor dwuścienny o kącie rozwarcia 60-90°, który może przyjmować różne kształty. Prosty reflektor składa się z kilkunastu prętów ustawionych poziomo, bardziej złożone mają sztywne kratownice, przyjmujące kształt paraboliczny. Długości poszczególnych elementów anteny wylicza się ze wzorów. Od ich liczby, wymiarów, odległości między nimi zależy odbierane pasmo, a więc to, jakie kanały telewizyjne będą odbierane, jak duży sygnał otrzyma się z anteny (zysk), jaki będzie stosunek promieniowania wstecznego do kierunkowego oraz jaką charakterystykę kierunkową będzie miała antena.

Nowością są anteny kierunkowe z trzema rzędami direktorów ustawionych pod różnymi kątami, dzięki czemu np. antena 44-elementowa ma zaledwie ok. 1 metra długości przy zachowaniu bardzo dobrych parametrów (zysk 12-17 dB bez wzmacniacza). Taki układ elementów ułatwia ustawienie anteny.


Anteny logarytmiczne

Anteny logarytmiczne

Nazwa anten wywodzi się od logarytmicznej zależności parametrów impedancji wejściowej, zysku i szerokości wiązki głównej od częstotliwości.

Anteny logarytmiczne mają kształt trójkąta, tworzony przez charakterystycznie ułożone dipole. Na wierzchołku trójkąta może być zamontowany wzmacniacz. Tam też doprowadza się kabel łączący antenę z telewizorem. Fala elektromagnetyczna odbierana przez antenę przechodzi od wierzchołka do anteny, aż dotrze do dipola, wymiarami zbliżonego do jej długości.

Antena logarytmiczna nie wymaga symetryzatora, ma impedancję wejściową 75 Ω, bez wzmacniacza może mieć zysk ok. 12 dB, a ze wzmacniaczem zysk może wynosić od 16 do 25 dB. Antena logarytmiczna w całym paśmie UHF ma jednakowy zysk. Anteny te bez wzmacniacza mogą mieć zasięg do 25 km.


Anteny siatkowe

Anteny siatkowe

Odmianą anteny szerokopasmowej jest antena zbudowana z reflektora w postaci kratownicy płaskiej, popularnie nazywanej siatką, przed którą są umocowane dipole. Dipol składa się z dwóch prętów ustawionych w kształcie litery V lub pętlicowo i zamocowanych poziomo przed siatką. Różnice konstrukcyjne wpływają na parametry anten siatkowych.

Anteny takie charakteryzują się mniejszą kierunkowością i odpornością na zakłócenia i odbicia od anten typu Yagi-Uda. Zysk wynosi od 10 do 14 dB, stosunek promieniowania głównego do wstecznego 16-25 dB.

Anteny te zajmują mało miejsca (80 x 60 cm) i są chętnie instalowane na balkonach oraz dachach. Zazwyczaj są sprzedawane ze wzmacniaczami, np. o wzmocnieniu 24 dB i 32 dB. Stosuje się je z reguły przy odbiorze na jednym odbiorniku TV. Zalecane są w wypadku nadajników znajdujących się w odległości 10-30 km.

Do odbioru telewizji DVB-T nie są polecane starsze anteny siatkowe. Zazwyczaj są one wyposażone w szerokopasmowe wzmacniacze wzmacniające wszystkie sygnały leżące poza pasmem telewizyjnym, a więc odbierają także zakłócenia przemysłowe i sygnały pochodzące z urządzeń radiokomunikacyjnych i nadajników CDMA (Code Division Multiple Access).

Nadajniki CDMA są wykorzystywane do przesyłania danych takich, jak VoIP i bezprzewodowego internetu. Jeżeli w pobliżu jest nadajnik CDMA pracujący na częstotliwości 450 MHz, należy zdemontować wzmacniacz (pudełko na antenie) i zastąpić go symetryzatorem. Jeżeli to nie pomoże, trzeba zastosować antenę kierunkową Yagi-Uda bez wzmacniacza, a w szczególnych sytuacjach filtr pasmowy i wzmacniacz. Nowe anteny siatkowe mają wzmacniacze z pasmem ograniczonym do UHF.


Anteny panelowe

Anteny panelowe

Nowością na rynku antenowym są niewielkie płaskie anteny panelowe, które nie mają wystających elementów. Przeważnie są to anteny aktywne z wbudowanym wzmacniaczem sygnału. Do anteny należy dołączyć zewnętrzny zasilacz i kabel antenowy.

Anteny panelowe wykonywane są w dwóch wersjach: do użytku wewnętrznego lub zewnętrznego. Obudowy anten do użytku zewnętrznego są wykonywane z tworzyw odpornych na promieniowanie UV i duże zmiany termiczne, a elementy anteny są zabezpieczone przed wnikaniem wilgotności. Anteny mają podstawkę, aby je można było ustawić na telewizorze, niektóre mogą być wieszane na ścianie. Większość modeli jest antenami szerokopasmowymi na zakresy VHF i UHF ze wzmacniaczem regulowanym wzmocnieniem. Lepiej wybrać antenę odbierającą tylko pasmo UHF, które przeznaczono do nadawania telewizji DVB-T – wzmacniacz nie wzmacnia wtedy sygnałów z innych zakresów częstotliwości. Zazwyczaj mają wbudowaną diodę LED, sygnalizującą zasilanie wzmacniacza. Mają one różne wielkości oraz wzmocnienie.

Typowa antena panelowa ma kształt prostokąta o wymiarach mniejszych niż kartka papieru A4, np. 14 x 24 cm i dwa wejścia: na dołączenie kabla antenowego i zasilacza wzmacniacza. Może mieć przełącznik pracy (ze wzmacniaczem lub bez niego) oraz potencjometr regulacji wzmocnienia. Poprawę odbioru zapewnią także anteny z reflektorem siatkowym. Reflektor umieszczony za dipolem odbija fale dochodzące z tyłu lub z boku. Najlepiej są odbierane wtedy tylko fale bezpośrednio docierające z kierunku nadajnika.


Anteny pokojowe DVB-T

Warunki odbioru przez antenę pokojową

Poprawny odbiór za pomocą anteny pokojowej jest możliwy w promieniu od 3 do 10 km od nadajnika TV, lecz odległość może być jeszcze krótsza z powodu różnych uwarunkowań. Natężenie pola elektromagnetycznego wewnątrz budynków jest znacznie mniejsze niż na zewnątrz z powodu tłumienia przez ściany, metalowe konstrukcje, rury zbrojenia. Pole elektromagnetyczne w pomieszczeniu z powodu wielokrotnych odbić od ścian jest bardzo nierównomierne i duże znaczenie ma właściwe ustawienie anteny. W znalezieniu największego sygnału może być pomocna funkcja poziomu sygnału w odbiorniku DVB-T, której grafikę obserwuje się na ekranie telewizora.

Antenę najlepiej ustawić przy oknie, gdzie tłumienie będzie najmniejsze. Warto sprawdzić sygnał w kilku pokojach.Wewnątrz mieszkania jest często wysoki poziom zakłoceń powodowanych przez liczne urządzenia elektryczne, np. świetlówki, komputery, telefony komórkowe czy telefony bezprzewodowe DECT. Obraz mogą zakłócać przechodzące blisko anteny osoby i przejeżdżające samochody. W celu zapewnienia dobrego odbioru sygnał DVB-T musi być silniejszy od zakłoceń w miejscu ustawienia anteny.

Lepsze anteny pokojowe mają wbudowane filtry eliminujące zakłócenia. Należy mieć świadomość, że największe problemy odbioru w mieście za pomocą anten pokojowych będą mieli mieszkańcy mieszkań na parterze. Sygnał jest wtedy tłumiony przez sąsiednie bloki i ze swojej natury ma najmniejsze natężenie blisko powierzchni ziemi. Te problemy sprawiają, że w wielu sytuacjach konieczne będzie kupienie droższej wieloelementowej anteny zewnętrznej kierunkowej i zamontowanie jej na dachu.



%d bloggers like this: