Виды антенн. Типы и характеристики антенн: полное руководство по выбору и использованию — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие бывают виды антенн. Как выбрать подходящую антенну для приема ТВ или радио. Какие основные параметры антенн нужно учитывать. Как правильно установить и настроить антенну.

Содержание

Что такое антенна и зачем она нужна

Антенна — это устройство для приема или передачи радиоволн. Она преобразует электромагнитные волны в электрический сигнал и наоборот. Основные функции антенны:

Прием радиосигналов (для телевизоров, радиоприемников и т.д.)
Передача радиосигналов (для передающих станций, мобильных телефонов и т.п.)
Обеспечение беспроводной связи там, где проводная невозможна
Усиление и фокусировка радиосигнала в нужном направлении

Без антенны невозможна работа большинства современных устройств беспроводной связи и вещания. Поэтому важно понимать принципы работы антенн и их основные характеристики.

Основные виды антенн

Существует множество разновидностей антенн, различающихся по конструкции и назначению. Рассмотрим основные типы:

Проволочные антенны

Простейший и самый распространенный вид антенн. Изготавливаются из металлического провода различной формы:

Диполь — два отрезка провода, питаемые в центре
Рамочная — замкнутый контур из провода
Спиральная — провод, свернутый в спираль

Используются в радиоприемниках, мобильных устройствах, Wi-Fi роутерах.

Апертурные антенны

Имеют раскрыв (апертуру) для излучения или приема радиоволн. Основные виды:

Рупорные — в виде расширяющегося раструба
Щелевые — с прорезями в металлической поверхности
Зеркальные — с отражающей поверхностью

Применяются в спутниковых антеннах, радиолокации, сотовой связи.

Антенные решетки

Состоят из нескольких простых антенн, объединенных в общую систему. Позволяют формировать узконаправленное излучение и управлять диаграммой направленности. Используются в радиолокации, спутниковой и сотовой связи.

Ключевые параметры антенн

При выборе антенны нужно учитывать ее основные характеристики:

Диаграмма направленности

Показывает, как распределяется излучение антенны в пространстве. Может быть:

Всенаправленной — равномерное излучение во все стороны
Направленной — излучение сконцентрировано в определенном направлении
Многолучевой — несколько направленных лучей

Коэффициент усиления

Показывает, во сколько раз данная антенна усиливает сигнал по сравнению с эталонной. Измеряется в децибелах (дБ). Чем выше усиление, тем дальше «пробивает» антенна.

Полоса пропускания

Диапазон частот, в котором антенна эффективно работает. Широкополосные антенны могут принимать сигналы в широком спектре частот.

Входное сопротивление

Должно быть согласовано с сопротивлением фидера для минимизации потерь. Типичные значения — 50 или 75 Ом.

Как выбрать антенну для приема ТВ

При выборе телевизионной антенны нужно учитывать следующие факторы:

Расстояние до телевышки
Тип принимаемого сигнала (аналоговый/цифровой)
Диапазон частот (МВ/ДМВ)
Условия приема (город/сельская местность)
Место установки (комнатная/наружная)

Для уверенного приема в городе на небольшом расстоянии подойдет простая комнатная антенна. В сельской местности потребуется мощная направленная наружная антенна с усилителем.

Особенности установки и настройки антенн

Для получения максимального качества приема важно правильно установить и настроить антенну:

Выбрать оптимальное место установки с учетом прямой видимости передатчика
Сориентировать антенну в направлении на передающую станцию
Надежно закрепить антенну, чтобы исключить колебания

Использовать качественный антенный кабель с минимальными потерями
Настроить усилитель антенны (при наличии) на оптимальный уровень
Выполнить точную подстройку положения для получения максимального сигнала

При правильной установке и настройке даже недорогая антенна может обеспечить отличное качество приема телевидения и радио.

Перспективные разработки в области антенн

Антенные технологии продолжают активно развиваться. Основные направления:

Многодиапазонные и широкополосные антенны
Компактные антенны для мобильных устройств
Антенные решетки с электронным управлением лучом
Метаматериальные и фрактальные антенны
Адаптивные «умные» антенны

Это позволит создавать более эффективные системы беспроводной связи и вещания нового поколения.

Заключение

Антенны играют ключевую роль в современных системах связи и вещания. Понимание принципов их работы и основных характеристик позволяет грамотно выбирать и использовать антенны для различных задач. При правильном выборе и настройке антенна обеспечит отличное качество приема радио и телевидения.

Виды антенн

При выборе приемной антенны необходимо учитывать: насколько она удалена от телебашни, какова мощность передатчика, плотность застройки и ландшафт, на каком этаже вы живете и куда выходят окна, каков уровень промышленных и бытовых помех. Чем ближе приемная антенна к передающей станции, тем качественнее прием.

По месту установки

Комнатные антенны устанавливаются внутри помещения. Прием на комнатную антенну возможен только там, где уровень ТВ-сигнала достаточно высокий — такие места называют зонами уверенного приема (в прямой видимости от телебашни). В действительности таких зон не так уж и много. Не очень много шансов получить с помощью комнатной антенны качественную «картинку» в деревне, на даче и других удаленных от башни местах. Конечно, хочется обойтись симпатичной изящной конструкцией, а не лазить по крышам и балконам, но законы физики обойти никак не получится.

Наружные антенны могут применяться в большинстве мест, включая загородные дома и дачи (вне зон прямой видимости телебашни). Подходят для местности с плотной застройкой и сложным ландшафтом. Располагаются на крышах, стенах, балконах зданий. Установка наружной антенны требует существенных усилий и некоторого опыта, но может обеспечить лучшее качество приема! Коллективные антенны расположены на крыше дома и обеспечивают ТВ-сигналом весь дом. Используются в многоквартирных домах, в том числе в условиях плотной многоэтажной застройки.

По типу усиления сигнала

Пассивные антенны принимают и усиливают сигнал за счет своей конструкции (геометрии). Они не подключаются к электрической сети и не имеют активных элементов усиления: транзисторов, микросхем или других электронных компонентов. Таким образом, пассивная антенна не вносит собственных помех и шумов (которые неминуемо производятся различными электронными компонентами) в принимаемый сигнал. Подходит для приема ТВ-сигнала на небольшом расстоянии от башни.

Пассивные малогарабитные комнатные антенны — используются для приема сигнала на небольшом расстоянии от передающей башни. Подходят в условиях малоэтажной застройки, на высоте более 10 метров.

Пассивные антенны с высоким коэффициентом усиления подойдут для приема цифрового эфирного телевидения в сельской местности при значительном удалении от башни.

Активные антенны

усиливают принимаемый сигнал не только за счет особенностей конструкции, но и с помощью электронного усилителя, которым они оснащены. Усилитель может быть смонтирован внутри корпуса антенны или отдельно от него. Питание осуществляется от бытовой электросети с помощью адаптера (блока питания).

По принимаемым частотам

Всеволновые антенны способны одновременно принимать сигналы обоих диапазонов: МВ и ДМВ. Чаще всего телезрители нуждаются именно в таких антеннах, потому как различные телеканалы в России транслируются как в МВ-диапазоне, так и в ДМВ-диапазоне.

Дециметровые антенны подходят для приема только цифрового эфирного телевидения. Принимают дециметровые волны (ДМВ) в диапазоне ультравысоких частот 300-3000 МГц (волны от 1 до 0,1 метра).

Обращаем внимание! Метровые антенны подходят для приема только аналоговых ТВ-каналов. Принимают метровые волны (МВ) в диапазоне очень высоких частот 30-300 МГц (волны от 10 до 1 метра).

Последнее обновление: 28 декабря 2018 г., 17:32

ТВ антенна. Виды и конструкция. Работа и применение. Особенности

ТВ антенна – это устройство для улучшения качества приема волн телевизионных каналов. Принятый с ее помощью сигнал передается на телевизор по коаксиальному кабелю, который обеспечивает минимальное искажение. Антенны могут использоваться для приема аналогового, цифрового либо спутникового сигнала, что зависит от их конструктивных особенностей. На данный момент на территории России самыми распространенными являются антенны аналогового телевидения. Его трансляцию ведет Останкинская башня, используя метровые и дециметровые волны.

ТВ антенна является очень распространенным устройством, поскольку практически ни один телевизор не сможет работать без антенны, за исключением тех, которые подключаются к кабельному телевидению. Различные населенные пункты имеют разную удаленность от ретранслятора. Одни дома могут быть расположены в сотнях километрах от них, а другие всего в нескольких шагах. Этот фактор напрямую влияет на мощность антенны, которая позволит принимать сигнал приемлемого качества, компенсируя удаленность.

Все ТВ антенны можно разделить на 3 категории:

Комнатные.
Уличные.
Спутниковые.

Комнатная ТВ антенна

Эти устройства устанавливаются внутри помещения. Они самые дешевые, а кроме этого не требуют сложного монтажа. При выборе в их пользу не придется прокладывать коаксиальный кабель на улицу, проделывая сквозное отверстие в фасадной стене или раме окна. Огромным недостатком данной конструкции является слабый сигнал. В связи с этим их устанавливают только в зонах с расстоянием до 30 км от телецентра или ретранслятора. На более дальней дистанции получаемый сигнал будет иметь сильное искажение, что не позволит просматривать качественную картинку телепередач.

Комнатные антенны также могут оснащаться усилителем сигнала. Чем дальше от ретранслятора, тем более мощный усилитель потребуется. Данные устройства по конструкции разделяют на два вида:

Стержневые.
Рамочные.

Стержневые

Это самые слабые комнатные устройства. Они имеют 2 или 4 телескопических усов-вибраторов, которые и улавливают сигналы. Их длина обычно не превышает 1 м. Они подключаются к специальной подставке, которая внутри имеет согласующий трансформатор, передающий сигнал на коаксиальный кабель и дальше на телевизор. Использование такой конструкции имеет свои преимущества. Она легкая, а благодаря телескопическим усам может компактно складываться для транспортировки.

Если ретранслятор сигнала находится близко, усы можно сделать короткими, чтобы они не занимали полезное пространство. При отдаленности телебашни их высота ставится на максимум, что позволяет компенсировать расстояние. Зачастую стержневая ТВ антенна идет в комплекте с телевизором. Большинству она известна под народным названием «рожки». Такие антенны хорошо принимают волны в метровом диапазоне. Для проведения их настройки необходимо менять не только высоту, но и расстояние между усами, для чего предусматривается их крепление с помощью шарниров. Большим недостатком стержневой антенны является отсутствие универсальной настройки. Выставив положение усов для хорошего приема одного канала, второй начнет транслироваться на экране с помехами.

Рамочные

Более или менее совершенными являются устройства рамочного типа. Они улавливают сигналы в дециметровом диапазоне. Эти устройства имеют металлический контур, выполненный в виде рамки, которая закреплена на подставке. Такое оборудование все же лучше чем стержневое, но все равно далеко от идеала. Его не получится использовать при значительной удаленности от ретранслятора или телебашни.

Уличная ТВ антенна

Более мощными являются наружные антенны для приема телевизионного сигнала. Они устанавливаются на возвышении в зонах открытой видимости. Зачастую такие антенны можно увидеть на крышах многоэтажных домов. Жители частного сектора устанавливают их на вершине высокой металлической трубы зафиксированной вертикально. В этом случае обеспечивается возвышение на 10-15 м, что позволяет компенсировать искажение волн стенами домов и ветвями деревьев. Фактически, чем больше вокруг преград для сигнала, тем на более высокое расстояние необходимо поднять антенну.

Данные устройства бывают различной внешней конструкции, но все они разделяются на 2 вида по принципу действия:

Активные.
Пассивные.

Активная конструкция

Такая ТВ антенна имеет усилитель мощности, что позволяет принимать сигналы намного качественнее и компенсировать помехи. Подобные устройства выбираются в том случае, если ретранслятор находится далеко, а перед антенной имеются серьезные преграды рассеивающие сигналы, такие как дома, лесные массивы и линии электропередач. Также активное устройство потребуется, если установка ведется на низине, когда нет прямой видимости между источником трансляции и точкой приема.

Активные антенны могут передавать сигнал на несколько телевизоров. Для этого необходимо просто использовать специальный тройник для коаксиального кабеля. Применяемый у них усилитель требует отдельного источника питания. Для этого предусматривается понижающий блок на 12 вольт. Он подключается к коаксиальному кабелю у телевизора и подает напряжение к точке приема к усикам-вибраторам, возле которых находится скрытая в герметичном корпусе плата усилителя.

Пассивные устройства

Такие антенны стоят дешевле, но их можно выбирать только в том случае, если имеется прямая видимость без препятствий между точкой приема и оборудованием трансляции. В таких условиях использование усилителя не нужно. Жители отдельных домов могут проживать слишком близко к транслирующей башне, поэтому им нужна именно такая антенна. Но даже она может принимать сигнал с искажением от того, что он слишком сильный. В этом случае потребуется установка специального оборудования – аттенюатора. Он позволяет компенсировать этот недостаток, уменьшив силу сигнала до приемлемого для телевизора уровня.

Спутниковая антенна

Безусловно, самым лучшим оборудованием для получения телевизионного сигнала является спутниковая ТВ антенна. Она улавливает трансляцию не от расположенной на земле телебашни, а со спутника. Это массивная конструкция, которая стоит в разы дороже, чем уличные и тем более комнатные устройства. Антенна состоит из большой тарелки из металла окрашенной в белый цвет, которая выступает в роли экрана для фокусировки спутниковой трансляции. Попавшие на нее волны улавливаются конвертером, который выполнен в виде небольшой головки размером немного меньше кулака. Он настраивается на определенный спутник и принимает все телеканалы, которые тот передает. Количество конверторов на антенне отличается в зависимости от региона, но редко превышает 3 штуки.

Сигналы обычных трансляторов на земле и спутниковых отличаются, поэтому телевизор не может их воспринимать. В связи с этим между инвертором и телевизионным экраном устанавливается ресивер. Он представляет собой небольшое устройство, габариты которого немного меньше чем DVD приставки. Его задача заключается в трансформации спутникового сигнала в стандартный для телевизора.

Обычно, если в доме имеется два телевизора, то для каждого из них потребуется отдельная ТВ антенна, что обусловлено спецификой конвертера. При приеме одного канала со спутника он не может одновременно обрабатывать другой канал. Иными словами, если провести такое подключение, то все телевизоры будут показывать один телеканал.

Сравнительно недавно данная проблема была решена. Появились универсальные конвертеры, которые позволяют проводить подключение к двум телевизорам, сохранив возможность просмотра разных каналов. В их конструкции предусматривается два входа для подключения коаксиального кабеля. К сожалению, конструкция не идеальна. При выборе такого конвертера, будет использоваться одна ТВ антенна, но все равно к каждому телевизору потребуется подключить по ресиверу.

Спутниковые устройства передают на телевизор намного более качественный сигнал, чем наземные станции, поэтому пользуются большой популярностью, особенно в регионах, где трансляторы находится очень далеко. Даже вместе с очень сложным рельефом удастся смотреть телевизионные программы с идеальной картинкой, что было бы невозможно при использовании наружной антенны. Помехи при трансляции со спутника могут возникать только в случае сильной грозы или интенсивного снегопада.

Спутниковые антенны имеют массу преимуществ. Они безусловно лучше остальных видов, но у них имеется и недостаток. Помимо большей стоимости, они требуют квалифицированного обслуживания. Провести их установку самостоятельно вряд ли удастся, поскольку нужно изначально проверить качество сигнала и выставить тарелку в правильном направлении под нужным углом. Кроме этого, чтобы ресивер работал правильно, необходимо записать частоты каналов трансляции, которые периодически меняются. После прошивки можно будет просматривать все каналы на протяжении нескольких месяцев, после чего некоторые из них начнут исчезать, пока из сотен не останется всего несколько штук. Потребуется снова проводить перепрошивку. Сделать это самостоятельно сложно, потому что требуется специальный кабель и программное обеспечение с кодами каналов. Придется периодически обращаться в специализированные сервисные центры, услуги которых не бесплатны.

Если при нормальных погодных условиях спутниковая ТВ антенна начинает транслировать сигнал с помехами, то скорее всего это связано с отсутствием прямой видимости между тарелкой и спутником. Обычно это связано с разрастанием деревьев. Достаточно обрезать ветки и качество сигнала восстанавливается. Кроме этого, проблема может заключаться в изменение положения конвертера. При монтаже антенны он выставляется под правильным углом относительно расположение спутника. Если угол немного меняется, то качество приема искажается. Обычно во время сильного ветра плохо закрепленная тарелка может немного повернуться, буквально на несколько сантиметров. В этом случае требуется ее перенастройка. Это довольно сложно сделать без специального диагностического оборудования.

Что такое антенна? Различные типы антенн и характеристики антенн

В этом уроке мы узнаем об антеннах, о том, какие существуют типы антенн, различные свойства антенн и многие другие важные аспекты антенн.

Если вас интересует Беспроводная связь Инжиниринг, будет время, когда вы столкнетесь с проектированием или работой с антеннами. Независимо от области интересов, я надеюсь, что этот учебник по антеннам и различным типам антенн будет полезен даже нетехническому человеку.

[адсенс1]

Важное примечание:

Теория антенн включает в себя множество сложных математических расчетов, начиная с электромагнитных волн, уравнений Максвелла, характеристик мощности, излучения и т. д.

Их обсуждение выходит за рамки этого руководства, так как это только вводная работа.

Схема

Антенны повсюду

Возможно, вы знакомы с антеннами в целом, независимо от того, понимаете ли вы принцип работы антенны. Везде, где есть беспроводная связь, есть антенна. Форма, размер и тип антенны могут быть разными, но, тем не менее, антенна задействована.

ПРИМЕЧАНИЕ. Беспроводная связь, такая как инфракрасная связь, является исключением.

Например, рассмотрим два самых важных устройства в нашей жизни: мобильный телефон и телевизор (или просто телевизор). Оба этих устройства полагаются на беспроводную связь, и, следовательно, оба эти устройства должны каким-то образом иметь связанную с ними антенну.

[адсенс2]

ВНИМАНИЕ:

Кабельное телевидение здесь не обсуждается, несмотря на наличие антенны (обычно с оператором, который принимает сигнал с помощью антенны и передает его по коаксиальному кабелю).

На самом деле, как эти устройства, так и многие другие беспроводные устройства, такие как маршрутизаторы, беспроводные модемы, игровые контроллеры, устройства Bluetooth (например, наушники) и т. д., так или иначе имеют антенну.

Итак, что такое антенна?

Антенна – это структура, связанная с областью перехода между «направленной волной» и «свободным пространством». Хорошо, это определенно не очень хорошее определение для новичка. Позвольте мне сказать так: Антенна (или иногда называемая антенной) — это электрическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в электромагнитные волны (или просто радиоволны) и наоборот.

Сигнал от линии передачи или направляющего устройства (отсюда термин «направленная волна»), такого как коаксиальный кабель, подается на антенну, которая затем преобразует сигнал в электромагнитную энергию для передачи через пространство (отсюда термин «свободная волна»). космос).

Антенна может использоваться как для передачи, так и для приема электромагнитного излучения, т. е. передающая антенна собирает электрические сигналы с линии передачи и преобразует их в радиоволны, тогда как приемная антенна делает прямо противоположное, т. е. принимает радиоволны из космоса. и преобразует их в электрические сигналы и передает их в линию передачи.

Зачем нам Антенны?

Есть несколько причин, почему нам нужны или почему мы используем антенны, но важная причина, почему мы используем антенны, заключается в том, что они обеспечивают простой способ передачи сигналов (или данных), когда другие методы невозможны.

Возьмем, к примеру, самолет. Пилоту необходимо часто общаться с персоналом УВД. Если бы не было никакого смысла, если бы мы привязали трос (динамически изменяемой длины) к хвосту самолета и подключили его к УВД.

Беспроводная связь — единственный возможный вариант, а Антенны — шлюз для этого. Есть много ситуаций или приложений, в которых кабели предпочтительнее беспроводной связи с антеннами (например, высокоскоростной Ethernet или соединение между игровой консолью и телевизором).

Различные типы антенн

Теперь, когда мы немного узнали об антеннах в целом и о том, почему мы их используем, давайте продолжим и рассмотрим различные типы антенн. Существует несколько типов антенн и в каждой литературной работе есть своя классификация антенн.

Ниже перечислены некоторые распространенные типы антенн:

Проволочные антенны
- Короткая дипольная антенна
- Дипольная антенна
- Рамочная антенна
- Несимметричная антенна
Логопериодические антенны
- Антенны-бабочки
- Логопериодические антенны
- Логопериодическая дипольная решетка
Апертурные антенны
- Щелевая антенна
- Рупорная антенна
Микрополосковые антенны
- Прямоугольная микрополосковая патч-антенна
- Четвертьволновая патч-антенна
Рефлекторные антенны
- Плоская рефлекторная антенна
- Антенна с угловым отражателем
- Антенна с параболическим отражателем
Линзовые антенны
Антенны бегущей волны
- Антенна с длинным проводом
- Антенна Яги-Уда
- Спиральная проволочная антенна
- Спиральная антенна
Массивные антенны
- Двухэлементная антенная решетка
- Линейная антенная решетка
- Антенны с фазированной решеткой

Давайте теперь кратко рассмотрим некоторые из этих различных типов антенн.

Проволочные антенны

Одной из наиболее часто используемых антенн являются проволочные антенны. Их можно найти в транспортных средствах (автомобилях), кораблях, самолетах, зданиях и т. д. Проволочные антенны бывают разных форм и размеров, например, прямой провод (диполь), петля и спираль.

Короткая дипольная антенна

Пожалуй, самая простая из всех антенн — Короткая дипольная антенна. Это частный случай дипольной антенны.

В своей простейшей форме это провод разомкнутой цепи с подачей сигнала в центр. Термин «короткий» в короткой дипольной антенне напрямую не относится к ее размеру, а скорее к размеру провода относительно длины волны сигнала.

Для типичной короткой дипольной антенны длина провода составляет менее одной десятой длины волны рабочей частоты.

Дипольная антенна

Дипольная антенна состоит из двух проводников на одной оси, и длина провода должна быть меньше длины волны.

Рамочная антенна

Рамочная антенна состоит из одного или нескольких витков провода, образующих петлю. Излучение, создаваемое рамочной антенной, сравнимо с излучением короткой дипольной антенны.

Несимметричная антенна

Частным случаем дипольной антенны является несимметричная антенна, т. е. половина дипольной антенны.

Апертурные антенны

Класс направленных антенн. Апертурные антенны имеют отверстие в поверхности. Обычно апертурная антенна состоит из диполя или рамочной антенны в направляющей конструкции с отверстием для излучения радиоволн.

Щелевая антенна

Тип апертурной антенны, которая содержит одну или несколько щелей, прорезанных на поверхности волновода. Они обычно используются в микроволновых частотах и имеют всенаправленную диаграмму направленности.

Рупорная антенна

Одной из самых популярных антенн является рупорная антенна, которая осуществляет переход между линией передачи и волной, распространяющейся в свободном пространстве. Он действует как естественное продолжение волновода.

Основные параметры антенн (характеристики)

К настоящему времени у нас есть общее представление об антенне и о том, как она является важным компонентом системы беспроводной связи. Следующим важным моментом, который необходимо понять, является то, что характеристики типичной системы беспроводной связи зависят от характеристик антенны, используемой в системе.

Например, рабочие характеристики системы связи восходят к характеристикам направленности антенны. Независимо от приложения, в котором используется антенна, все антенны связаны с несколькими основными параметрами.

Эти параметры иногда также называют свойствами антенны или характеристиками антенны. Некоторые основные характеристики антенны перечислены ниже:

Диаграмма направленности антенны
Интенсивность излучения
Направленность и усиление
Эффективность излучения и усиление мощности
Входное сопротивление
Эффективная длина
Полоса пропускания
Эффективная апертура
Поляризация антенны

Давайте разберемся в этих свойствах антенн один за другим.