Jak fungují televizní antény?

Kromě vlastností rádiových vln je nutné pečlivě vybírat antény pro dosažení maximálního výkonu při příjmu/vysílání signálu.
Pojďme se blíže podívat na různé typy antén a jejich účely.

Antény — přeměnit energii vysokofrekvenčních vibrací z vysílače na elektromagnetické vlnění, které se může šířit vesmírem. Nebo v případě příjmu produkuje obrácenou konverzi – elektromagnetické vlnění na KV oscilace.

Směrový vzor — grafické znázornění zisku antény v závislosti na orientaci antény v prostoru.

Antény

Symetrický vibrátor

V nejjednodušším případě se skládá ze dvou vodivých úseků, z nichž každý je roven 1/4 vlnové délky.

Široce používané pro příjem televizního vysílání, a to jak samostatně, tak jako součást kombinovaných antén.
Pokud tedy například metrový rozsah vlnových délek televizního vysílání prochází značkou 200 MHz, pak bude vlnová délka 1,5 m.
Každý segment symetrického vibrátoru bude roven 0,375 metru.

Směrový vzor symetrického vibrátoru

Za ideálních podmínek je vyzařovací diagram vodorovné roviny podlouhlá osmička, umístěná kolmo k anténě. Ve svislé rovině je diagramem kruh.
V reálných podmínkách má horizontální diagram čtyři malé laloky umístěné navzájem pod úhlem 90 stupňů.
Z diagramu můžeme usoudit, jak umístit anténu pro dosažení maximálního zisku.

Pokud není délka vibrátoru zvolena správně, vyzařovací diagram bude mít následující podobu:

Hlavní použití je v rozsahu krátkých, metrových a decimetrových vln.

Asymetrický vibrátor

Nebo jednoduše bičová anténa, je to „polovina“ symetrického vibrátoru namontovaného vertikálně.
Délka vibrátoru je 1, 1/2 nebo 1/4 vlnové délky.

Radiační diagram je následující:

Jde o osmičkový řez podélně. Vzhledem k tomu, že druhá polovina „osmičky“ je pohlcena zemí, směrový koeficient asymetrického vibrátoru je dvakrát větší než koeficient symetrického vibrátoru, protože veškerý výkon je vyzařován v užším směru. směr.
Hlavní aplikace v pásmech DV, HF, SV je aktivně instalována jako antény v dopravě.

Nakloněný ve tvaru V

Konstrukce není tuhá, je sestavena natažením vodivých prvků na kůlech.
Má posunutí vyzařovacího diagramu do stran protilehlých ke špičce písmene V

Používá se pro komunikaci v rozsahu HF. Jedná se o standardní anténu pro vojenské radiostanice.

Anténa s pohyblivou vlnou

Má také název – anténa se sklonem.

Jde o nakloněný úsek, jehož délka je několikanásobně delší než vlnová délka. Výška zavěšení antény je od 1 do 5 metrů v závislosti na provozním dosahu.
Vyzařovací diagram má výrazný směrový lalok, což ukazuje na dobrý zisk antény.

Široce používán ve vojenských rádiových stanicích v rozsahu HF.
Po rozbalení a sbalení to vypadá takto:

Anténa s vlnovým kanálem

Zde: 1 – podavač, 2 – reflektor, 3 – direktory, 4 – aktivní vibrátor.

Anténa s paralelními vibrátory a direktory v blízkosti 0,5 vlnové délky umístěné podél linie maximálního záření. Vibrátor je aktivní, jsou do něj přiváděny VF vibrace, v direktorech se indukují VF proudy díky pohlcování EM vln. Vzdálenost mezi reflektorem a direktory je podporována takovým způsobem, že když se fáze vysokofrekvenčních proudů shodují, vzniká efekt postupné vlny.

Díky této konstrukci má anténa jasnou směrovost:

Smyčková anténa

Používá se pro příjem UHF TV programů.

Jako varianta – smyčková anténa s reflektorem:

Log-periodická anténa

Vlastnosti zisku většiny antén se velmi liší v závislosti na vlnové délce. Jednou z antén s konstantním vyzařovacím diagramem na různých frekvencích je LPA.

Poměr maximální a minimální vlnové délky u takových antén přesahuje 10 – to je poměrně vysoký poměr.
Tohoto efektu je dosaženo použitím vibrátorů různých délek namontovaných na paralelních nosičích.
Radiační diagram je následující:

Aktivně se používá v celulární komunikaci při konstrukci opakovačů, přičemž využívá schopnost antén přijímat signály v několika frekvenčních rozsazích najednou: 900, 1800 a 2100 MHz.

Polarizace

Polarizace je směr vektoru elektrické složky elektromagnetické vlny v prostoru.
Existují: vertikální, horizontální a kruhová polarizace.

Polarizace závisí na typu antény a jejím umístění.
Například vertikálně umístěný asymetrický vibrátor poskytuje vertikální polarizaci a horizontálně umístěný poskytuje horizontální polarizaci.

Horizontální polarizované antény poskytují větší účinek, protože. přírodní a průmyslové interference mají převážně vertikální polarizaci.
Horizontálně polarizované vlny se od překážek odrážejí méně intenzivně než vertikálně.
Když se šíří vertikálně polarizované vlny, zemský povrch absorbuje o 25 % méně jejich energie.

Při průchodu ionosférou se v důsledku toho rovina polarizace otočí, vektor polarizace na přijímací straně se neshoduje a účinnost přijímací části klesá. K vyřešení problému se používá kruhová polarizace.

Všechny tyto faktory by měly být brány v úvahu při navrhování rádiových spojů pro maximální účinnost.

PS:

Tento článek nastiňuje pouze malou část antén a nepředstírá, že nahrazuje učebnici anténních napáječů.