1. Vznik a šíření

2. Příjem

3. Stavba ant. rozvodu

4. Radiové obvody

5. Příloha

6. Odkazy

 

2       Příjem elektromagnetického vlnění

Obsah 2. kapitoly:

2    Příjem elektromagnetického vlnění

2.1             Přijímač (rádiový)

2.1.1                  Rezonanční (ladící) obvod

2.1.2                 Citlivost a selektivita

2.1.3                  Pásmové filtry – šířka pásma

2.1.4                  Demodulace FM signálu

2.1.5                  Odlaďovače

2.2              Princip antén

2.3              Základní vlastnosti antén

2.3.1                 Zisk

2.3.2                  Směrovost, vyzařovací diagram

2.3.3                  Činitel zpětného příjmu

2.3.4                 Impedance antény, vedení

2.3.5                  Stojaté vlnění

2.3.6                  Impedanční přizpůsobení antény

2.3.7                  Šířka pásma

2.4              Typy antén

2.4.1                  Jednoduché antény pro krátké, střední a dlouhé vlny

2.4.2                  Yagi

2.4.3                  Vícenásobné Yagi

2.4.4                 Logaritmicko-periodické

2.4.5                  Buzená patrová soustava

2.4.6                  Antény se zpětným zářením – Backfire

2.4.7                  Smyčkové antény – Quagi

2.5             Základní informace k amatérské stavbě antén

2.6              Konstrukce antén

2.6.1                   Antény pro příjem pásma FM2 (88-108 MHz) a I a II TV pásmo

2.6.2                   Kanálové antény pro TV pásmo III

2.6.3                   Širokopásmové antény pro IV. a V. TV pásmo (21.-60. kanál)

2.6.4                   Antény pro skupinu kanálů ve IV. a V. TV pásmu

2.7             Spojování antén do soustav

2.1     Přijímač (rádiový)

Přijímači je na vstup přiveden všechen vf signál zachycený anténou a úkolem přijímače je vybrat pouze jeden, žádaný signál a ten podstatně zesílit.

Skládá z vf části (ladící obvod) po které následuje demodulátor (detektor) ve kterém probíhá oddělení modulačního nf kmitočtu od nosného vf kmitočtu, který slouží pouze pro přenos nf signálu. Za demodulátorem následuje nf zesilovač, který zesílí nf signál na úroveň potřebnou pro vybuzení reproduktoru.

 

2.1.1   Rezonanční (ladící) obvod

Skládá se z paralelně zapojené cívky a kondenzátoru ke zdroji střídavého proudu. Z paralelního zapojení vyplývá, že na cívce i kondenzátoru bude stejné napětí U. Průběh proudu Ic na kondenzátoru předbíhá napětí U o čtvrt periody naopak proud I_L procházející cívkou je za napětím U o čtvrt periody opožděn. Proudy I_c a I_L procházejí proti sobě, takže se odečítají a obvodem prochází pouze rozdíl proudů. Do obvodu se volí kondenzátor s kapacitou a cívka s indukčností takovou, aby pro daný kmitočet byly jejich zdánlivé odpory X_C (induktance) a X_L (reaktance) stejné. Z toho vyplývá, že proudy I_C a I_L budou stejné, ale opačného smyslu, cívkou nebude procházet žádný proud a odpor obvodu bude nekonečně velký. Elektrická energie se v obvodu neustále „přelévá“ z cívky do kondenzátoru a naopak. Jedná se tedy o paralelní rezonanční obvod, který kmitá.  

Výpočet rezonančního obvodu dle Thomsonova vztahu:

X_L = X_C (rovnováha kapacitní a indukční reaktance)

2pf₀L = 1 / 2pf₀C

f₀ = 1 / 2p*Ö(LC)  [Hz; H; F]

f₀ – rezonanční kmitočet

Paralelní obvod má nekonečně velkou impedanci Z (odpor při průchodu střídavého proudu) právě při rezonančním kmitočtu f₀ (křivka 1). Při nižování kmitočtu od f₀ impedance klesá a má charakter indukčnosti (obvod se chová jako cívka). Při zvyšování zvyšování kmitočtu od f₀, impedance klesá, má však charakter kapacity (kondenzátor). Tyto úvahy však platí pouze pro ideální cívku a kondenzátor. Ve skutečnosti má cívka určitou jakost Q a kondenzátor určitý ztrátový činitel tg d (křivka 2).

U skutečného rezonančního obvodu má impedance Z při f₀ charakter odporu, značíme ji R₀

R₀ = 2pf₀LQ  čím je jakost Q vyšší tím je, tím je rezonanční křivka vyšší a užší

Rezonanční obvod pro kmitočet f₀ lze vytvořit z cívky libovolné indukčnosti, volíme-li odpovídající kondenzátor. Ve skutečnosti je nutné pro dosažení určité jakosti Q dodržovat některé zásady.

Rezonanční obvody mohou být:  

a)     trvale naladěny na jeden kmitočet f₀ – používá se zde neměnného kondenzátoru nebo cívky nanesené přímo na plošný spoj. Velkou

 výhodou je dobrá stabilita kmitočtu, který je ovšem neměnný.

b)     plynule laditelné v rozsahu kmitočtů f_0min-f_0max. Na žádaný kmitočet se dolaďují buď změnou indukčnosti cívky (obr a) nebo změnou kapacity kondenzátoru. Indukčnost cívek se dá měnit až o 25% změnou polohy jádra. Je-li rezonanční obvod dolaďován kondenzátorem (obr b) je kvůli lepší stabilitě zpravidla použito paralelní zapojení neproměnného a ladícího kondenzátoru. V praxi se používá otočný ladící kondenzátor a cívky L s měnící se indukčností pomocí dolaďovacího jádra (obr a) nebo  paralelní kombinací s dolaďovacím kondenzátorem C_P (obr b), nejčastěji však oběma způsoby současně (obr c). 

 

2.1.2    Citlivost a selektivita  

Citlivost přijímače je dána velikostí vf modulovaného napětí, které je nutno přivést na jeho vstup, aby dával určitý jmenovitý výkon do reproduktoru. Citlivost se značí E a pro její měření je stanoven kmitočet modulačního napětí, hloubka modulace vf napětí a výkon odevzdávaný do reproduktoru. Dále je stanoven poměr výstupního výkonu signálu k výstupnímu výkonu šumu přijímače.          U přijímačů s vestavěnou anténou se udává citlivost potřebnou intenzitou elektromagnetického pole (v mV/m), která je potřebná k předepsanému výstupnímu výkonu. Čím je toto číslo nižší tím je přijímač citlivější, a může zachytit více slabších stanic. Citlivost závisí na konstrukci přijímače, kmitočtu a druhu modulace.   Selektivita (značí s B) je schopnost přijímače vybrat ze spektra signálů, přivedených anténou, signál požadovaný a ostatní signály potlačit. Například u amplitudové modulace je používáno k modulaci tónu do 4,5 kHz, takže šířka pásma je ± 4,5 kHz (celkem 9 kHz). Ideální přijímač reprodukující celé pásmo vysílaných tónových kmitočtů od 16 do 4500 Hz by měl mít takovou selektivnost, aby při vyladění na 1000 kHz měl stejnou citlivost pro kmitočty pro 995,5 kHz až 1004,5 kHz a pro příjem na jiných kmitočtech by měl být dokonale necitlivý. V praxi tohoto bohužel nejde dosáhnout.

          

Rozdělení přijímačů podle zapojení:

- Tranzistorový přijímač s přímým zesílením a jedním ladícím obvodem s jakostí Q=50 má průběh křivky (křivka b) hodně vzdálen od ideálního obdélníku. Takový přijímač má velmi malou selektivitu a silná místní stanice by zabrala velkou část vlnového pásma. To lze vyřešit odlaďovačem nebo nasměrováním rámové antény.

         Zvětšení selektivity (křivka c) lze dosáhnout připojením dalšího zesilovacího stupně, který má další ladící obvod. K ladění se pak používá dvojitý ladící kondenzátor a oba obvody musí mít přesný souběh rezonančních kmitů f_o při jakémkoliv natočení ladícího kondenzátoru.

         Citlivost i selektivnost (až na Q=500) můžeme též zvýšit zavedením řízené kladné zpětné vazby do laděného obvodu. Přijímač s jedním laděním obvodem a přímým zesílením má průběh rezonanční křivky d.

         Přijímač se dvěma laděnými obvody se správně pracující zpětnou vazbou má poměrně dobrou selektivnost (křivka e).

- Superhet

Dá se s nimi dosáhnout téměř ideální selektivnosti a jakosti, což je dáno větším množstvím laděných obvodů a pásmových propustí. Aby mohl přístroj přijímat libovolnou vlnu, předřadí se před demodulační stupeň směšovací stupeň, kterým se kmitočet přijímaného signálu převede na mezifrekvenci (obvykle 10.7 MHz), tj. na kmitočet na kterém pracuje pracuje jednovlný přijímač. Celek pak tvoří tzv. superhet, který se skládá z těchto částí:

1.      vf zesilovač V (není nutný)

2.      Směšovací stupeň S s pomocným oscilátorem O

3.      Mezifrekvenční zesilovač M (s pásmovými propustmi)

4.      demodulační stupeň D

5.      nf zesilovač N

6.      koncový stupeň K

Superhet lze též vybavit automatickým vyrovnáváním citlivosti (avc), které vyrovnává hlasitost vysílání jsou-li přijímány signály s různou intenzitou nosné vlny nebo při kolísání intenzity vlivem úniků či odrazů.

 

2.1.3    Pásmové filtry – šířka pásma

Jednoduchý rezonanční obvod není ideálním ladícím obvodem, protože rezonanční křivka neodpovídá ideálnímu obdélníku. Mnohem výhodnější je obvod složený ze dvou a více jednoduchých rezonančních obvodů, naladěných na stejný kmitočet a vzájemně vázaných. Takový obvod nazýváme pásmová propust. Tvar rezonanční křivky pásmové propusti závisí na velikosti vzájemné vazby k mezi rezonančními obvody a mohou nastat následující případy: a)     vazba je velmi volná – rezonanční křivka podobná jako u jednoduchého laděného obvodu (křivka a) b)     zvětšením vazby se vrchol zvyšuje, při kritické hodnotě k vazby je hodnota nejvyšší (křivka b) c)      dalším zvyšováním vazby k se boky křivky rozšiřují a  vznikají dva vrcholy. Při mírně nadkritické vazbě se tvar blíží ideálnímu obdélníku d)     dalším zvyšováním se vrcholy křivky snižují (křivka d)

        

 

Potřebná vazba obou rezonančních obvodů se vytváří:

a)     vzájemnou indukčností M

b)     kapacitou C_VAZ mezi konci cívek obou obvodů

Indukční vazba se nastavuje přibližováním a vzdalováním cívek, změnou rozměrů kovové stínící přepážky mezi cívkami nebo přiložením feritové tyčinky k cívkám.

Kapacitní vazba se nastavuje změnou C_VAZ a její kritické hodnoty jsou 2 – 4 pF

 

 

2.1.4    Demodulace FM signálu

V současné době se používá výhradně smyčky automatického fázového závěsu PLL (Phase Locked Loop). Kmitočtová modulace spočívá v ovlivňování nosného kmitočtu modulačním signálem, ten mění frekvenci o ± 15 kHz. Princip spočívá v porovnávání kmitočtu nastaveného oscilátoru požadované stanice (např. pro frekvenci 91,9 MHz) s proměnným nosným kmitočtem. Demoduluje se tak pouze signál, jehož nosný kmitočet je shodný s kmitočtem nemodulovaného srovnávacího kmitočtu (91,9 MHz). Modulační napětí je poté odvozeno z jejich okamžitých rozdílů. Tento jednoduchý princip zaručuje minimální zkreslení a přesné ladění.

   Smyčka PLL má velmi široké využití při demodulaci FM i AM signálů, dekódování stereofonního signálu. Ve spolupráci s dalšími obvody (programovatelná dělička, krystalem řízený oscilátor, mikroprocesor) umožňuje digitální ladění přijímače s kmitočtovou syntézou.

2.1.5    Odlaďovače

Používají se při rušení slabých signálů silným vysílačem, pracujícím na blízkém kmitočtu. Mezi anténu a anténní vstup přijímače se zapojí paralelní obvod, naladění na kmitočet rušícího vysílače. Protože při rezonanci má obvod velký odpor, zamezí vstupu signálu rušícího vysílače do přijímače.

         Další typ odlaďovače je sériový ladící obvod, naladěný na rušící kmitočet, zapojený k přijímači paralelně.

         Odlaďovače je možno skládat pro odrušení více kmitočtů.

 

2.2    Princip antén

 

Přijímací anténa odebírá z elektromagnetického pole část jeho energie a předává ji do zářiče (dipólu) ve formě vf energie. Zářič dodává do napáječe polovinu přijaté energie, druhou polovinu vyzáří zpět do prostoru. Anténa svou přítomností deformuje pole dopadající vlny tak, že tok energie směřuje na svorky antény. Množství energie, která přejde do antény, je úměrné velikosti efektivní plochy antény. Velikost efektivní plochy antény závisí na míře deformace dopadajícího pole. Deformace je způsobena indukcí elektrického proudu, který na pole zpětně působí. Představa efektivní plochy je uplatňována zejména u reflektorových antén, funkci dipólu je zase vhodnější vysvětlovat prostřednictvím indukovaných proudů. Ramena dipólu vodivě spojují místa v prostoru mezi nimiž je elektrické napětí úměrné intenzitě pole a rozměru dipólu. Toto napětí vyvolá elektrický proud v dipólu. Proudový vzruch se šíří z jednoho konce dipólu na druhý a pokud je doba za kterou tuto vzdálenost urazí rovna periodě kmitů elektromagnetického vlnění jedná se o rezonanční délku (laděný dipól). Dipól je tedy v rezonanci, pokud je jeho délka násobkem poloviny vlnové délky přijímané vlny. Nejčastěji se používá půlvlný dipól. Dipól použitý v anténě může být: jednoduchý, skládaný, skládaný s dvojitým ramenem, napájený bočníkem, skupinový.

   

2.3    Základní vlastnosti antén

 

2.3.1    Zisk

Napětí dodané anténou do napáječe závisí na vlastnostech antény a intenzitě elektromagnetického pole. Je-li anténa laděná je její zisk přímo úměrný velikosti účinné ploše A_ef, kterou anténa v prostoru zaujímá. A_ef = G * l² / p (se vzrůstající frekvencí klesá). U antén Yagi je dána kružnicí v rovině předního direktoru kolmého na směr příjmu. Její poloměr je závislý na kmitočtu a elektrické délce antény l. Průmětem účinné plochy (3l dopředu a ½l dozadu) nesmí procházet žádné překážky, které by ovlivňovaly diagram záření.

Zisk G = ( 4p / l² ) * A_ef

Zisk udává, kolikrát větší napětí dodá na své svorky anténa přijímající ve směru svého hlavního maxima v porovnání s referenční anténou. Obvyklou referenční anténou je půlvlnný dipól, méně používaným je všesměrový (izotropní) zářič nebo elementární dipól. Vztahy zisku mezi jednotlivými typy uvádí následující tabulka:

Napětí na svorkách skládaného dipólu (300W) lze podle intenzity elektromagnetického pole zjistit ze vztahu:

U_ant = 0,644* l E [mV;m; mV/m]

Napětí na svorkách anténní soustavy bude větší o její zisk. Zisk anténní soustavy tedy vyjadřuje kolikrát větší napětí je na svorkách antény než na svorkách samotného půlvlnného dipólu.

Výkonový zisk počítáme v decibelech (viz 1.4) jako logaritmus poměru výkonů.

G = 10log P₁/P₂ = 20log U₁/₂.

U₁-napětí měřené soustavy

U₂-napětí srovnávacího dipólu

 

2.3.2    Směrovost, vyzařovací diagram

Udává rozdílnou schopnost antény přijímat elektromagnetické vlnění z různých směrů. Tato vlastnost je vyjadřována  vyzařovacím (směrovým) diagramem antény, který se vynáší pro vertikální a horizontální rovinu. V něm je graficky znázorněna velikost napětí na svorkách v závislosti na úhlu, pod kterým vlnění dopadá. Pro znázornění se používá buď pravoúhlá soustava souřadnic, nebo polární souřadný systém (je názornější ale méně přesný).

Nejjednodušší směrový diagram má půlvlnný dipól. V rovině  kolmé na dipól je diagramem kružnice (všesměrový příjem). V rovině dipólu vzniká největší napětí, dopadá-li vlna kolmo, nulové při dopadu ze strany.

Přidáním dalších pasivních prvků k dipólu je možno ovlivnit směrový diagram a zlepšit směrovost. Směrový diagram se při tom rozpadne na hlavní lalok a na laloky postraní.

Dalším  důležitým parametrem je velikost úhlu (a), ve kterém neklesne napětí na anténě o víc jak 3 dB (50% pokles výkonu) – třídecibelová šířka hlavního svazku. Jednotlivé laloky jsou odděleny směry nulového příjmu. V tomto směru je anténa naprosto necitlivá, čehož se dá velmi dobře využít pro potlačení rušivého signálu. Rušič je vhodné nasměrovat do směru nulového příjmu i za cenu, že užitečný signál nedopadá ve směru hlavního maxima. 

 

 

2.3.3    Činitel zpětného příjmu

Je poměr napětí na svorkách antény při příjmu ve směru hlavního maxima k napětí při příjmu ve směru největšího postranního laloku v zadní části směrového diagramu. Činitel zpětného příjmu nejvíce ovlivňuje počet a nastavení reflektorů. Poměr zisků bývá 10 – 40 dB.        Využívá se především pří vícenásobném příjmu ve městech nebo při interferenci dvou signálů z různých směrů.

 

2.3.4    Impedance antény, vedení

Je dána poměrem napětí a proudu: Z = u/i (popř. elektrické a magnetické složky) na místě připojení antény k napáječi. Jedná se o součet reálné a imaginární (jalové) složky, který měříme v ohmeh. Z_a=R_vst ± jX 

Z_a-impedance antény

R_vst – reálná složka (R_V+R_Z); R_V-odpor záření antény; R_Z-ztrátový odpor

jX – imaginární (jalová)

 

 Součástí reálné složky je vyzařovací odpor antény R_a, jehož velikost lze určit z výkonu vyzářeného anténou P a z efektivního proudu tekoucího anténou dle vztahu: R_a = P*I² = ( R_V+R_Z)*I². Imaginární část má pro délku antény l >l/2 indukční charakter (+) a pro l < l/2 charakter kapacitní (-). Ideální stav nastane, když je l=l/2.Imaginární složka zcela zmizí a vstupní impedance antény je rovna odporu záření R_a. Ideálně tenký půlvlnný dipól vzdálen od všech předmětů má na svorkách impedanci 73,13 W. Při přiblížení k ostatním předmětům nebo přidáváním pasivních prvků u soustav Yagi impedance dipólu rychle klesá. Je tedy nutné přizpůsobit výstupní impedanci pro souosé vedení na 75 W (viz 2.4.6).

         U vysokofrekvenčního vedení se jedná o charakteristickou impedanci (vlnovou impedanci). Při průchodu proudu vzniká ve vodiči (v ideálním nekonečném vedení) magnetické a elektrické pole, které má intenzitu podle průchozího proudu. Vedení odebírá ze zdroje výkon: P=U*I, který se spotřebuje na vytvoření pole. Vedení se chová jako odpor R=U*I. Při zmenšení průměru vodičů nebo zvětšení jejich vzájemné vzdálenosti se zmenší magnetické pole a proud, čímž se zvětší odpor vedení vůči zdroji. Opačným postupem se odpor zmenšuje. Místo pojmu odpor se používá výraz charakteristická impedance. Značíme ji Z₀ a vzorec pro výpočet je Z = Ö(L/C). Její hodnota pro souosý koaxiální kabel je 75W, pro dvoulinku 300W. Konec vedení musí být zakončen zakončovacím odporem R_zak (vstupní obvod přijímače) rovnající se Z₀.

         Špatným přizpůsobení napáječe k anténě či přijímače vznikají ztráty, které jsou způsobeny vznikem stojatých vln.

 

 

2.3.5    Stojaté vlnění

Z předešlého odstavce vyplývá, že pro maximální výkon je nutné, aby mezi anténou, vedením a zakončovacím vedením platila podmínka R_a=Z₀=Rz.

 

Impedanční nepřizpůsobení na konci vedení vytváří po vedení stojaté vlnění. Vlna postupující vedením k zátěži R_Z se na konci odráží s různou fází a amplitudou a postupuje zpět. Poměrem vlny odražené a původní je určen činitel odrazu s, jehož absolutní hodnota je číslo vždy menší než 1. Na vznikajícím stojatém vlnění se nachází maxima a minima napětí a proudu. Vzdálenost dvou maxim (minim) odpovídá poloviční délce stojatého vlnění l_v, která je závislá na rychlosti šíření (permitivitě vodiče).

Poměr napěťového maxima a minima je činitel stojatého vlnění s = U_max / U_min, který je roven činiteli nepřizpůsobení         s = R_z/Z₀ (pro R_z>Z₀) nebo

                                                                  s = Z₀/R_z (pro R_z<Z₀)

Z definice vyplývá, že činitel stojatého vlnění je větší než 1. Například při zapojení starého (do r.1974) televizoru se vstupní impedancí 300W na souosý kabel s Z₀=75W, vznikne nepřizpůsobení s = R_z/Z₀ = 300/75 = 4

Při tomto nepřizpůsobení bude napětí na vstupu TV p-krát menší

p = 2 / (Ös + 2 + 1/s) = 2 / (Ö 4 + 2 + ½) = 0,8 = -1,9 dB

Jestliže je napáječ nepřizpůsoben u napáječe i u přijímače, pak se ztráty sčítají a kvalita signálu je špatná (zvlášť při dvojitém odrazu).

 

2.3.6    Impedanční přizpůsobení antény (symetrizace)

Správné impedanční přizpůsobení jednotlivých článků vf řetězce je nejdůležitější podmínkou pro správný přenos vf energie. Protože není možné, aby všechny články měli shodnou vlnovou impedanci, používají se transformační členy. Pro přizpůsobení vf kmitočtů nelze použít transformátorů jako u nf, ale používá se transformačních účinků vedení dlouhého ¼ l a ½ l.Vlna při průchodu úsekem vedení dlouhým ½ l změní svou fázi na opačnou.          Tím lze transformovat jak velikost vlnové impedance tak i povahu (symetrická-nesymetrická), což umožňuje připojení antén (symetrická) na souosé vedení. Nejsnažší obvody jsou pro transformaci impedance v poměru Znesym / Zsym v poměru 1/4. To je důvod pro stanovení impedance symetrického napáječe (dvoulinky) na 300 W a souosého (nesymetrického) 75 W. Při snaze o jednoduché připojení souosého napáječe na symetrické anténní svorky dochází k ztrátám výkonu nepřizpůsobením a fázové chyby způsobí změnu směru maximálního příjmu (obr a).

připojení loaxiálu přímo na svorky antény

Metody symetrizace:

 

a)     půlvlnným vedením (obr b)

Proud přicházející souosým vedením do bodu b se dělí na dvě poloviny. Jedna prochází do symetrické impedance, druhá postupuje smyčkou – v bodě a má opačnou fázi. Jestliže napětí středního vodiče vzhledem k plášti kabelu v bodě b označíme U_b=U, je v bodě a napětí mezi středním vodičem a pláštěm U_a – U. Napětí mezi body b a a je U_b – U_a = 2U. Impedance je:

Z=2U / (I/2) = 4*(U/I) = 4 Z₂    (300 W ® 75 W). Půlvlnná smyčka bývá vyrobena z vedení se stejnou impedancí jako symetrizované vedení. Důležité je však správné stanovení délky smyčky, která je závislá na symetrizovaném kmitočtu a beze ztrát pracuje v rozmezí 0,9-1,1 f.

b)     půlvlnou smyčkou na tištěném spoji

V běžné praxi je nejpoužívanější symetrizační člen tvořený vedením (meandrem) na oboustranně plátované desce  pro plošné spoje. Jedná se tedy o mikropáskové vedení.

 

půlvlnná smyčka na tištěném spoji	půlvlnné vedení

 

 

c)      půlvlnou smyčkou z miniaturní dvoulinky Dvoulinka je navinuta na trn o průměru 3,8 mm a tvoří 5 závitů (obr a). Uprostřed je překřížena a konec dvoulinky má být co nejkratší. Úsek vedení dlouhý l/4 se dá využít i pro přizpůsobení dvou vedení s různou impedancí. Impedance Z1 připojená k jednomu konci se na druhém konci jeví jako ZV=Ö(Z1*Z2). Pro přizpůsobení dvou symetrických vodičů  75W a 300W je stačí propojit vedením l/4 s impedancí ZV = Ö(75*300) = 150W. Při změně impedance vodiče z nesymetrické na symetrickou lze opět použít vedení o 150W (obr b).  Při paralelním spojení vedení v bodě a je impedance Za = 150/2 W (=75W pro nesouměrné vedení) a při sériovém spojení v bodě b je Zb = 2*150W (=300W pro souměrné vedení)

 

d)     čtvrtvlnným vedením na dvouděrovém jádru Jedná se o předešlý typ navinutý na jádrech izolantu (organického skla) nebo na feritových jádrech. Feritové jádro zkracuje vlnovou délku, takže rozměry symetrizačního členu vyjdou malé i v I. TV pásmu. Ztráty v symetrizačním obvodu závisí na pracovním kmitočtu a materiálu a rozměrech jádra. Jsou vhodné pro širokopásmové použití.

 

 

2.3.7    Šířka pásma

Je jí vyjadřována oblast kmitočtů, které je anténa schopna přijmout a předat do napáječe s určitou účinností příjmu a přijatelným stojatým vlněním (< 1,6; tzn., že imaginární složka nesmí překročit jistou hranici) . Šířka pásma je největší u logaritmicko-periodických antén a nejmenší u kanálových. Dá se ovlivňovat průměrem prvků, šířka pásma je úměrně větší s jejich průměrem. 

 

 

2.4    Typy antén

 

2.4.1    Jednoduché antény pro krátké, střední a dlouhé vlny  

Svislý vodič izolovaný od země je nejjednodušší anténa. Aby měla dobrou účinnost, musí se její elektrická délka rovnat násobku l/4, pak se jí říká laděná anténa. Její nevýhodou je nutnost přeladění při změně pásma a nutnost uzemění přijímače (obvod musí být uzavřen). Napětí na drátové anténě závisí na její efektivní výšce vůči zemi, takže by měla být co nejvýše nad zemí. Na konec drátové antény je vhodné připojit vodorovný nebo šikmý vodič, který zvyšuje kapacitu vrcholu antény proti zemi, čímž se zmenšuje její odpor a anténa dává větší proud.

 

Rámová anténa se používá u přenosných zařízení, kde kvůli uzemnění a rušením u zemského povrchu nelze použít drátovou anténu. Tento druh antény využívá magnetické složky elektromagnetického záření, které se indukuje v závitech cívky. Smyčka (cívka) se namotá na obdélníkový rám a její konce se propojí se vstupními svorkami přijímače. Rámová anténa má osmičkovou charakteristiku s širokým neostrým maximem, takže největší napětí dává při nasměrování plochy smyčky k vysílači. Napětí je tím větší, čím má rám větší účinnou plochu a počet závitů. Velikost rámu má však své omezení dané vstupním laděným obvodem.

Feritová anténa je založena na stejném principu jako rámová. Rám (cívka) má miniaturní rozměry a do jeho dutiny je vložena feritová tyčinka. Velká magnetická vodivost ferritové tyčinky způsobuje deformaci magnetického pole,  které se v ní soustřeďuje a vinutím prochází velký magnetický tok. Velikost indukovaného napětí závisí na parametrech jako u rámové a navíc na permeabilitě (vodivosti), jakosti feritu a na poměru délky feritu k průřezu. Problémy s příjmem může způsobit nf nebo stejnosměrné magnetické pole vznikající např. v reproduktoru.

2.4.2    Yagi

Anténní strukturu skládajícího se z dipólového zářiče, reflektoru a soustavy dipólů navrhli v roce 1926 japonští vědci Yagi a Uda. Ti si všimli, že při přiblížení vodiče o délce l/2 k dipólu na vzdálenost l/4, začne se vytvářet směrovost antény.

Antény se skládají z přijímacího dipólu (zářiče) za kterým je umístěn reflektor tvořený jedním nebo více prvky, před zářičem ve směru příjmu jsou umístěny direktory. Výhodou těchto antén je, že rozměry prvků jsou dány vztahy podle vlnové délky přijímaného vlnění, což umožňuje například stavbu kanálové antény.

Navržení nové antény je však velmi obtížné a u více než tříprvkových bylo nutné provádět optimalizaci rozměrů pouze pokusy a pomocí empirických pouček a vzorců. Díky výpočetní technice je však propočet vlastností antény záležitost několika vteřin.

Yagiho anténa se skládá ze tří částí: vlnovodná, transformační a obvod zářiče (viz obr).

Stavebními prvky jsou: zářič, reflektor a direktory.

a)     Zářič (aktivní prvek) – je většinou tvořen skládaným půlvlným dipólem na kterém se indukuje napětí. Na svorkách antény vzniká impedance 300W, která je symetrizačním členem transformována na 75W.

b)     Reflektor – plní dvě funkce

1.      Odráží zpět část energie, která nebyla zachycena zářičem a tím zvyšuje zisk

2.      Odstiňuje zářič od energie dopadající ze zadního směru, což udává činitel zpětného příjmu

Délka jednoprvkového reflektoru a jeho vzdálenost od zářiče musí být taková, aby proud procházející reflektorem byly v protifázi vzhledem k zářiči, teprve pak dochází k potřebnému odrazu. Reflektor musí být vzdálen 0,15-0,25 l od zářiče a musí být o něco delší než 0,5 l (délka dipólu).

     Pro širokopásmové antény Yagi pro IV. a V. pásmo se často používá úhlový reflektor, který je účinnější na zisk i činitel zpětného příjmu.

c) Direktory

Antény Yagi patří do skupiny s povrchovou vlnou jejíž vznik podél antény umožňují právě direktory. Tím se zvětšuje prostorová oblast, ze které může energie přejít do napáječe, zvětšuje se i efektivní plocha antény a tím i zisk. Jednotlivé direktory jsou vlastně dipóly se zkratovanými svorkami. Vlna přijatá direktorem se od zkratu odráží a je zpět vyzářena s fázovým zpožděním daným délkou direktoru. Jsou-li vzájemné rozteče direktorů v souladu s fázovými posuvy, vznikne vedená vlna, která energii s přispěním reflektoru předá prostřednictvím zářiče do napáječe. Konfigurace direktorů má zásadní vliv pro směrové vlastnosti antény.

Vlastnosti antén lze ovlivňovat volbou rozteče mezi direktory a jejich rozměry. Direktory se směrem od zářiče ve směru příjmu zkracují a jejich rozteče zvětšují, čímž se potlačují postranní laloky příjmu a zvětšuje se šířka pásma.

Důležitým prvkem je kompenzační direktor umístěný nejblíže zářiče. Ten má největší vliv na impedanci, takže je možno jeho polohou vůči zářiči kompenzovat vliv ostatních prvků na impedanci.

V poslední době jsou pro běžný TV příjem vytlačovány modernějšími logaritmicko-periodickými anténami, ale přesto se pro svou snadnou konstrukci a výrobu a dobré elektrické vlastnosti používají pro příjem v FM a III. TV pásmu. Jejich přednosti se uplatní zejména ve velmi obtížných podmínkách.

 

2.4.3    Vícenásobné Yagi

Pro zvýšení zisku je možné zařadit více antén do sestav (viz 2.5), což je ovšem prostorově náročné. Mnohem jednodušší řešení je seskupení antén do jediné jednotky pomocí vícenásobných dipólů. Nejčastěji se používá direktor složený z čtyřech půlvlnných dipólů (jako dva celovlnné dipóly nad sebou). Zářič má tvar zdvojeného U a pro dosažení impedanční širokopásmovosti je těsně před ním umístěn širokopásmový direktor. Anténu zakončuje úhlová reflektorová stěna.

         Vlastnost antén v sestavách jsou dány roztečí jednotlivých antén, které se pohybují od 0,5 – 2,5 l, což u složeného direktoru nejde dodržet. Rozteče bývají 0,1 - 0,15 l . Z tohoto důvodu nemohou poskytovat parametry jako rozměrné anténní soustavy ale i tak pro dobré potlačení bočního a zpětného příjmu a pro vyšší zisk jsou často používány.

U nás se používá  velmi rozšířená anténa SuperColor z Kovoplastu Chlumec, která může mít až 91 prvků.

 

2.4.4    Logaritmicko-periodické

Patří do skupiny buzené soustavy neboť všechny zářiče jsou propojeny vedením. Jejich charakteristickou vlastností je, že velikost parametrů (impedance, zisk..) se periodicky opakuje v logaritmické závislosti na kmitočtu. Periodická kolísání parametrů jsou však malá, takže je můžeme v širokém pásmu považovat za konstantní.          Jednotlivé zářiče mohou být jednoduché nebo skládané dipóly jejichž propojovací vedení je mezi sousedními prvky překříženo. Jednotlivé dipóly rezonují v jistém kmitočtovém pásmu a jsou řazeny tak, aby rezonovaly postupně, čímž se dá dosáhnout velké šířky pásma. Rozměry jsou dány úhlem příjmu a poměrem délek dvou sousedních prvků. Nejdelší zářič má délku lmax/2; nejkratší má délku lmin/3. Od nejdelšího prvku je každý následující vždy o určitou část kratší stejně jako jejich vzájemná rozteč. Je-li nejdelší prvek l pak další mají délku al, a2l, a3l..(a<1). Rozteč nejdelšího od kratšího = h, ha,ha2

obr: Princip logaritmicko periodické antény

Každý prvek antény je buzen tak, že sousední prvky jsou vždy v protifázi. Podle toho rozlišujeme dvě konstrukce:

a)     Pro nízké kmitočty – napájecí vedení je prvky vždy překříženo

b)     Pro TV pásmo IV a V – používá se dvojitá plošná log-per. anténa a prvky jsou na vedení připojeny střídavě

Anténa se dělí na: a)     aktivní část - prvky jsou v blízkosti rezonance b)     přenosovou část – zprostředkovává přenos energie do napáječe Zisk záleží na délce antény, počtu prvků a úhlu a. S anténou dlouhou 3 m, s 58 dipóly je možno dosáhnout zisku 12 dB v celém IV a V TV pásmu. Tyto antény jsou v poslední době velmi oblíbené pro svou širokopásmovost, nepatrné vedlejší laloky a velký činitel zpětného příjmu. Díky těmto vlastnostem je v některých případech možné vyřešit celý anténní systém jednou anténou.

 

        

         Jedinou nevýhodou je klesající zisk se vzrůstající frekvencí. Tuto vlastnost napravuje Kombinovaná anténa, která se skládá z:

a)     vlnovodné části tvořené půlvlnnými direktory (typ Yagi)

b)     budící částí tvořené logaritmicko-periodickou soustavou

Může být použita pro příjem všech pěti pásem se ziskem až 16 dB

Různé tvary plošných log-per. antén

2.4.5    Buzená patrová soustava

Na rozdíl od půlvlnného dipólu u antén Yagi je základním stavebním prvkem těchto soustav celovlnný dipól. Tím je zaručena značná širokopásmovost a menší nároky na přesnou výrobu.

Skládá se zpravidla ze čtyř pater zářičů, které jsou od sebe vzdáleny l/2. Její princip spočívá v tom, že při kolmém dopadu signálu na zářiče se na nich indukuje napětí. Jednotlivá patra soustavy jsou spojena vedením o délce l/2, což zajišťuje, že signály z jednotlivých pater jsou ve fázi  a výsledný výkon je dán součtem výkonů všech zářičů.

Z jejich principu vyplývá ovšem i několik nevýhod:

a)              Ta první plyne z pravidla, že dipól polovinu výkonu ihned vyzáří. V nehomogením poli tak dipóly slaběji ozářené vyzáří část energie přijaté silněji ozářenými dipóly.

b)              Druhá nevýhoda nastane při dopadu vlnění jiným než kolmým směrem na patra. Fáze jednotlivých signálů jsou posunuty a přenos energie je menší. V krajním případě je úhel dopadu takový, že mezi jednotlivými patry nastane posun fáze o l/2, což způsobí úplné vyrušení těchto signálů.

Tohoto lze výhodně využít při potlačení rušení, pocházejícího nejčastěji kolmo ze zdola. Rušení dopadá na jednotlivá patra s fázovým posunem a tím se vyruší.

Vznikající fázový posun lze kompenzovat přepólováním vedení mezi jednotlivými patry. To se provede překřížením vedení mezi patry 1,2 a 3,4. Spoj mezi patry 2,3 není překřížený neb soustava musí být symetrická vůči napáječi.

Tento typ antén je určen pro III. ale hlavně pro IV. a V. TV pásmo. Nejčastěji se skládá ze čtyř pater, které je složeno buď ze samotného zářiče nebo je tvořeno Yagi soustavou s obvykle čtyřmi prvky. Pro dobrý činitel zpětného příjmu je použita reflektorová stěna. Pro jejich vlastnosti může jedna anténa postačit pro kvalitní příjem všech stanic.

Tyto antény jsou v dnešní době velmi rozšířeny. Je to dáno dobrým příjmem ve všech používaných pásmech a taky jejich cenovou dostupností. Ta je nejlepší u antén typu tzv. „polské síto“, kde cena bez předzesilovače nepřekročí 200 Kč. Vzhledem k tomu, že u těchto antén je velmi důležité pečlivé sfázování a předzesilovač (většinou není odolný proti statické elektřině) jsou výsledky těchto antén často nedostačující. Kvalitní patrové soustavy vyrábí v ČR Kovopodnik Plzeň, které mají patra tvořeny anténami Yagi (vyšší zisk, směrovost) a jsou osazeny kvalitními předzesilovači. Anténa dává ve IV. a V. pásmu zisk asi 13 dB (bez předzesilovače) a úhel příjmu je poměrně široký – asi 50°.

šestnáctipatrová soustava - přepólování direktorů

 

2.4.6    Antény se zpětným zářením – Backfire

Podstata této antény spočívá v tom, že přicházející vlnění je koncentrováno řadou direktorů a dopadá na hlavní reflektorovou stěnu. Po odrazu postupuje vlnění opět po direktorech a odráží se od malého reflektoru na zářič. Tímto lze teoreticky dosáhnout dvojnásobného (3 dB) zisku oproti anténám Yagi. Ve skutečnosti je zisk vyšší o 2,5-2,8 dB a je nutné, aby reflektor odrážel beze ztrát veškeré vlnění soustředěné direktory. Reflektor musí mít rozměry alespoň 10 l a rozměr oka menší než l/10.

         První modifikací antény Backfire je Short Backfire (SBF – obr a). Mezi reflektory R₁ a R₂ nejsou direktory, ale pouze zářič. Rovinný reflektor nedosahuje takového zisku jako parabolické antény, takže je opatřován prstencem, který toto kompenzuje. SBF je sice více úzkopásmová v porovnání s parabolickými, ale její výroba je podstatně levnější.

         Druhou modifikací (obr b)je SBF s předřazenou vlnovou řadou direktorů (SBF-L). Zde jsou direktory jako u antén Yagi, jiné je pouze uspořádání zářiče.

SBF	SBF-L

 

2.4.7    Smyčkové antény – Quagi

V pásmech krátkých vln mohou být místo přímých prvků použity smyčky různých tvarů. Zisk je větší jen asi o 1 dB a jejich hlavní výhodou je lepší příjem silného signálu v nehomogenním poli a menší rozměry prvků. Smyčky mají oproti dipólům poloviční impedanci, takže vznikají problémy s přizpůsobením k napáječi.

 

 

2.5    Základní informace k amatérské stavbě antén 

 

Základním prvkem antény je půlvlnný dipól (nejčastěji skládaný). Nejvyšší napětí (kmitny) vzniká na koncích dipólů a nejmenší uprostřed. Průběh proudu je opačný. Z toho vyplývá, že impedance dipólu (Z=u/i) je uprostřed malá a na koncích vysoká. Impedance jednoduchého dipólu je závislá na výšce nad zemí a může se pohybovat od 35W do 90W. Maximální příjem dipólu v horizontální rovině je kolmo na dipól. Ve vertikální rovině (elevace) je snaha dosáhnout co nejnižší úhel příjmu pro potlačení rušení. Toho je dosaženo je-li dipól umístěn ve výšce rovnající se lichému násobku l/4 (úhel asi 60°). Je-li výška nad zemí násobkem l/2 má vyzařovací úhel asi 90°, takže přijímá i seshora a vzniká rušení.  Vstupní impedanci dipólu můžeme zvýšit přidáním paralelně připojeného vodiče do jeho blízkosti. Jsou-li oba vodiče stejně silné, zvýší se impedance asi čtyřikrát z původních 73 na asi 280 až 300W.

   

Pro stavbu antén jsou nejpoužívanější hliníkové trubky o průměru asi 6 mm. Průměr lze libovolně měnit podle potřeby, protože ideální anténa je nekonečně malý předmět v nekonečně velké volném prostoru. Při malém průměru (0,7 mm) je zisk i činitel kvality Q lepší, bude však značně úzkopásmová (pouze pro jeden kanál). Přidáváním na průměru bude širokopásmovější. Pak platí pravidlo, že při zmenšování průměru prvků musí být jejich rozměry delší a naopak.

Pro konstrukci nosné tyče prvků je vhodné použít nevodivého materiálu nebo prvky zavěsit na silonová vlákna (pouze v místnosti), protože ideální anténa nosnou tyč nemá.  

Návrh antény Yagi Pro návrh tříprvkové Yagiho antény postačí těchto pět vzorců, do kterých dosadíme pouze požadovanou frekvenci f pro kterou bude mít nejlepší parametry. Po dosazení f v MHz vyjde délka prvků v metrech Délka dipólu = 140 / f Délka reflektoru = 150 / f Délka direktoru = 138 / f Rozestup mezi direktorem a dipólem = 30 / f Rozestup mezi dipólem a reflektorem = 45 / f

 

2.6    Konstrukce antén

 

V této kapitole jsou uvedeny nejpoužívanější antény roztříděné podle pásma příjmu. U každé je uvedeno vhodné použití, její výhody a nevýhody. Většinu antén lze amatérsky sestavit a tak nechybí ani schéma konstrukce a údaje o rozměrech jednotlivých prvků. Vlastnosti antény jsou uvedeny v tabulce a lze je vyčíst i z vyzařovacího diagramu.

U antén jsou uvedeny tyto vlastnosti.

provozní zisk[dB]

činitel zpětného příjmu [dB]

s - činitel stojatého vlnění

a_h – třídecibelová šířka svazku v rovině polarizace (vodorovné)

a_v - třídecibelová šířka svazku ve svislé rovině

 

 

2.6.1    Antény pro příjem pásma FM2 (88-108 MHz) a I a II TV pásmo

a)     antény tvořené dipólem Skládá se z dvou vodičů délky l/4. Jejich délka musí být vynásobena zkracovacím činitelem (0,95-0,97), který záleží na přijímané frekvenci a síle materiálu. S touto jednoduchou anténou je docíleno všesměrové charakteristiky příjmu . Impedance je asi 73W. Při použití skládaného dipólu místo jednoduchého je dosaženo  impedance 300W.

Pro antény automobilů je používán pouze jeden vodič l/4, druhý je nahrazen protiváhou karoserie auta. Výstupní impedance je 36,5W a zisk až 3 dB.

V poslední době je velmi oblíben kruhový dipól. Jedná se o běžný skládaný dipól, který je ohnut do kruhu a tím umožňuje všesměrový příjem i v rovině dipólu.   Použití: Je vhodný pouze pro příjem silnějších stanic u kterých nedochází k rušení z jiných směrů. Používá se především pro FM pásmo, kde je vhodné nahradit symetrizační člen předzesilovačem. Přehled toho, co lze touto anténou chytit najdete v 5. kapitole v Bandscanu

 

 

Kanál Střední kmitočet f Rozměry [mm] Z S d FM2 93 1550 60 13

 

b)     tříprvková anténa

Patří mezi nejrozšířenější antény. Díky reflektoru a direktoru projevuje, na rozdíl od dipólu, směrovou charakteristiku a zisk.

Použití: Pro příjem slabších stanic, kde není signál znehodnocen odrazy od členitého okolí a směrem k vysílači je přímá viditelnost. Pro své rozměry je ještě možná instalace na balkón či okenní rám.

Pásmo, kanál Rozměry R Z D H1 H2 d FM2 1670 1470 1360 630 480 14 5 1610 1420 1310 610 460 14
Technické údaje: provozní zisk 4,6 – 5,2 dB čin. zpět. příjmu -12 až –14 dB s < 1,25 ah 72° – 68° av 105°

 

 

c)      pětiprvková s dvojitým reflektorem

Dvojitý reflektor zajišťuje velký činitel zpětného příjmu a proto je vhodná ve městských čtvrtích a tam, kde členitost okolí způsobuje mnohosměrné šíření. Existuje ve dvou modifikacích. Buď se zářičem na obr. a, nebo se zářičem na obr. b se kterým dosahuje lepších výsledků v obtížných podmínkách příjmu.  

obr a R Z D1 D2 H H1 H2 H3 S S1 d1 d3 d FM2 1690 1470 1340 1300 880 550 150 550 30 70 10 20 12 4. k 1840 1600 1450 1410 950 600 163 600 30 80 10 20 12   obr b R Z D1 D3 H H1 H2 H3 S d L FM2 1820 1600 1410 1310 800 560 110 610 70 18 1290 4. k 1960 1730 1520 1410 860 610 120 660 70 18 1390 d-průměr všech prvků; L-celková délka antény
Technické údaje: provozní zisk 6 – 6,4 dB čin. zpět. příjmu - 20 dB s < 1,3 ah 65° av 75°

 

 

 

 

 

       

 

d)     šestiprvková

Je určena pro příjem stereofoního rozhlasu v místech slabého signálu. Okolní prostředí však musí být rovinné bez odrazů. Má pouze jeden reflektor a proto je více citlivá na rušivý signál jdoucí zezadu.

Technické údaje: provozní zisk 8 dB čin. zpět. příjmu - 15 dB s < 1,4 ah 55° av 73°

 

e)     sedmiprvková - Supersonik

Je to nejlepší sériově vyráběná anténa pro příjem FM rozhlasu v ČR. Konstrukčně vychází z osmiprvkové antény, ale reflektorová stěna s třemi reflektory je nahrazena jiným uspořádáním dvou reflektorů. Je vhodná pro příjem signálu znehodnoceného odrazy. Její výhodou je i velký útlum signálu jdoucího ze zadního směru. Nevýhodou je poměrně široký úhel příjmu.

Co lze s touto anténou zachytit v tomto městě naleznete v příloze jako Bandscan.

Technické údaje: provozní zisk 9 dB čin. zpět. příjmu - 22 dB s < 1,4 ah 50° av 62°

 

f)       parabolická úprava sedmiprvkové antény

Autorem této úpravy je Petr Kružík a oproti klasickému Supersoniku by anténa měla mít až o 2 dB vyšší zisk a lepší impedanční přizpůsobení.

 

g)     devítiprvková

Je konstruována pro maximální zisk a velice úzký vyzařovací úhel. To je vhodné pro dálkový příjem FM rozhlasu. Díky úzkému třídecibelovému svazku je možné příjmat i velmi vzdálené stanice, které se nekryjí se směrem silnějších a bližších stanic. U tohoto typu může být vhodné použít předzesilovač.

Její nevýhodou je malý činitel zpětného příjmu a tedy možnost rušení ze zadního směru .

h)     čtrnáctiprvková – Jagger Welle

Patří k tomu nejlepšímu, co se kdy pro FM rozhlas vyrábělo. Svými jedinečnými vlastnostmi je vhodná pro dálkový příjem (Dx-ing). Její maximální zisk je 11 dB, má ultrasměrovou vyzařovací charaktristiku a značný činitel zpětného příjmu. Bohužel se dnes nevyrábí (dříve pouze v Německu), ale je možno ji postavit podle tohoto schématu.

 

2.6.2  Kanálové antény pro TV pásmo III

Jsou používány pro příjem 6. – 12. kanálu. V ČR je v tomto pásmu šířena hlavně TV Nova.

Existují i antény pro celé třetí pásmo, ty však dosahují horších vlastností.

 

a)     tříprvková anténa

Je vhodná do míst s dostatečně silným signálem bez odrazů. Její rozměry umožňují instalaci na okenní rám (nutný volný prostor směrem k vysílači).

Kanál Rozměry     R Z D 6, 7 880 780 740 8, 9 810 720 680 10, 11, 12 740 650 620
Technické údaje: provozní zisk 5,2 dB čin. zpět. příjmu - 12 až –14 dB s < 1,2 ah 73°-70° av 100°-105°

 

        

b)     pětiprvková

Díky dvěma reflektorům je výhodná zejména při mnohasměrném šíření (poblíž vysílače, ve městě). Svými malými rozměry umožňuje i montáž na okně či balkóně. Pro své vlastnosti je nejrozšířenější anténou v tomto pásmu, zejména pro příjem TV Novy .

 

Kanál Rozměry R Z D1 D2 6, 7 915 775 715 695 8, 9 840 710 660 640 10, 11, 12 765 645 605 585
Technické údaje: provozní zisk 6,5 dB čin. zpět. příjmu - 20 až –24 dB s < 1,2 ah 65° av 73°

 

2.6.3    Širokopásmové antény pro IV. a V. TV pásmo (21.-60. kanál)

   

a)     osmiprvková anténa s dvojitým reflektorem

Jedná se o poměrně dosti rozšířenou anténu i přesto, že je vhodná do míst se silným signálem a bez odrazů ze zadního směru. Její nevýhodou je poněkud horší činitel zpětného příjmu a impedanční přizpůsobení.

21. k 60. k provozní zisk 8 dB 9,5 dB čin. zpět. příjmu –20 dB –18 dB s < 1,6 < 2 ah 58° 45° av 78° 50°

  

 b)      třináctiprvková

Patří také k velmi rozšířeným a je vhodná zejména do oblastí se středně silným signálem a méně členitým okolím.

Technické údaje:   21. k 60. k provozní zisk 7,8 dB 12 dB čin.zpět.příjmu –21 dB –23 dB s < 1,4 < 1,25 ah 51° 42° av 73° 48°

 

 

c)     devatenáctiprvková  Yagi pro kanály 21-60

Je vhodná do míst se středním až slabým signálem v členitém prostředí větších měst nebo v kopcovitém terénu. Díky sedmiprvkovému reflektoru je zvlášť vhodná  při rušení ze zadního směru.

Technické údaje:   21. kanál 60. kanál provozní zisk 8,5 dB 12,5 dB čin. zpět. příjmu –24 dB –32 dB s < 1,4 < 1,3 ah 46° 38° av 52° 42°

d)     anténa typu W

Její výhodou je možnost příjmu ve všech pásmech, včetně rozhlasového. V I.TV pásmu rezonuje jako půlvlnný dipól, v pásmu VKV FM2 jako celovlnný dipól, v III.TV pásmu jako dipól dlouhý 2l a ve IV. jako dipól délky 4l. Její vlastnosti ji nepředurčují pro dálkový příjem ani pro obtížné podmínky, ale pro její snadné zhotovení je velice oblíbená.

e)     širokopásmový dipól s úhlovým reflektorem

Anténa seskládá z rozměrného reflektoru, tvořeného ze síta a jednoho širokopásmového direktoru, tvořeného z plechového profilu. Všechny spoje na reflektoru busí být spájeny cínem. Tato jednoduchá konstrukce zajišťuje velký činitel zpětného příjmu, dobrý zisk a úzký vyzařovací úhel, což ji předurčuje k použití ve městech, kde vzniká rušení a mnohasměrné odrazy.

 

     f)   krátká reflektorová anténa se dvěma vlnovodnými řadami

Jedná se o málo rozšířenou anténu, která však poskytuje velmi dobré elektrické vlastnosti i v místech velmi slabého signálu. Zářič i reflektor vychází z předchozího typu. Důležité je dodržet vzdálenost S₁ až S₁₀ (mezi řadami), protože mají přímý vliv na vlastnosti antény.

Technické údaje: provozní zisk 13 dB čin. zpět. příjmu –25 dB s < 1,3 ah 28° av 42°

g)     parabolická anténa

Primární zářič je tvořen dvojící dipólů před pomocným reflektorem. Zisk antény lze oproti uvedenému typu podstatně zvýšit přidáním sítě s velikostí ok 20 mm. Její zisk je v porovnání s ostatními typy největší a má taky velice úzký vyzařovací úhel, což je vhodné pro dálkový příjem. Její nevýhodou je vyšší výrobní náročnost (cena), takže není příliš používaná.

	Technické údaje:   21. kanál 60. kanál provozní zisk 11,7 dB 13,1 dB čin. zpět. příjmu –17,5 dB –16 dB s  ?  ? ah 24,5° 25° av 13° 16,5°

h)     logaritmicko-periodická pro kanály 21 – 81

Anténa se skládá ze sběračů z ocelového pásku (30x3 mm), reflektor a zářiče jsou z ocelového pásku 12x0,5 mm. Mezi sběrači je jako rozpěrka použit polystyrén (jeho permitivita má vliv na charakteristickou impedanci, která je 75W). Vnitřní vodič souosého kabelu se připojuje na horní sběrač, vnější pak na dolní.

Tyto antény jsou v poslední době velmi oblíbené pro své universální použití, dobrý zisk, vynikající impedanční přizpůsobení, vysoký činitel zpětného příjmu a pro malé rozměry.

délka   délka rozteč R 328 Z10 180 h1=100 h10=60 Z1 300 Z11 170 h2=95 h11=57 Z2 285 Z12 160 h3=90 h12=53,5 Z3 270 Z13 152 h4=85 h13=50,5 Z4 255 Z14 143 h5=80 h14=47,5 Z5 240 Z15 135 h6=76 h15=45 Z6 228 Z16 127 h7=72 h16=43 Z7 214 Z17 120 h8=67,5 h17=40 Z8 202 Z18 114 h9=64 h18=38 Z9 190
Technické údaje:   21. k 60. k 81. k provozní zisk 10 dB 11,5 dB 10 dB čin. zpět. příjmu –25 dB –32 dB -30 dB s < 1,05 < 1,03 <1,1 ah 46° 40° 44° av 60° 48° 58°

2.6.4   Antény pro skupinu kanálů ve IV. a V. TV pásmu

 

a)     dvacetisedmiprvková anténa pro kanály ve IV. a V TV pásmu

Tento extrémní typ představuje téměř maximum směrovosti i ziskovosti u Yagi antén. Díky čtveřici reflektorů má vynikající činitel zpětného příjmu. Její vyzařovací úhly jsou velmi úzké (nutnost přesného směrování) a impedanční přizpůsobení je také výborné. Je určena pro příjem v nejobtížnějších podmínkách a vyzařovací diagram lze dále tvarovat řazením do soustav. Nevýhodou je délka 5,5l.

	Technické údaje: provozní zisk 15,5-16,5 dB čin. zpět. příjmu -38 dB s < 1,2 ah 24° av 28°

2 .7           Spojování antén do soustav

Pro dosažení maximálního signálu je možné z dvou a více antén vytvořit anténní řady. Dosáhne se zvětšení zisku, směrovosti nebo potlačení nežádoucího signálu. Použitím dvou antén lze dosáhnout dvojnásobného zisku (+3dB), k čemuž je nutné bezeztrátové sloučení signálů, které musí být stejné nebo ve fázi. K tomu je zapotřebí dostatečně homogenní elektromagnetické  pole.

Zlepšování směrovosti pracuje na stejném principu jako soufázově buzené soustavy (2.5.5). Jsou-li antény umístěny vedle sebe ve vodorovné rovině, zúží se úhel příjmu v horizontální rovině. Jsou-li umístěny nad sebou, zúží se úhel příjmu ve vertikální rovině. V ideálním případě bude šířka třídecibelového svazku poloviční.

V řadě složené ze čtyř antén se zvětší zisk na čtyřnásobek (+6 dB) a třídecibelová šířka svazku se zúží buď čtyřikrát nebo dvakrát (při uspořádání 2x2).

Při seskupování antén je nutné dodržet vzájemnou minimální vzdálenost, která záleží na zisku antén a jejich orientaci. Výsledné parametry anténní soustavy lze nastavit dle diagramu, kde křivka 1 udává rozteče pro maximální zisk a křivka 2 maximální potlačení postraních laloků.

Využití těchto soustav je především u rozsáhlých společných televizních rozvodů, kde je potřebný dostatečně silný signál pro nahrazení ztrát v dlouhých napáječích.

 

2.7.3    Vzájemné propojení antén v řadě

Antény se napájejí soufázově, takže v místě spojení napáječů musí mít signály od jednotlivých antén stejnou fázi a velikost. Proto musí mít napáječe od všech antén stejnou délku nebo se mohou lišit o násobek vlnové délky. Liší-li se jejich délky o lichý násobek poloviny vlnové délky jsou jsou jejich signály v protifázi a dochází ke ztrátám. Další podmínkou je správné impedanční přizpůsobení (300W) v místě spojení napáječů.

Správné propojení čtyř antén

Patrové soustavy jsou spojeny vedením l/2 a napáječ je připojen v jeho středu. Posunem místa připojení lze omezit vliv šikmého dopadu. Vedení nemají délku l/4 takže vzniká impedanční nepřizpůsobení, které však lze zanedbat.

         U čtyřpatrové soustavy mají úseky impedanci 425W. V bodech A je tedy dosaženo impedance 300W a lze na ně pohlížet jako na dvoupatrovou soustavu. Pro vertikální směrování se posouvá spoj A i B (B dvojnásobně oproti A)

čtyřpatrová soustava	omezení vlivu šikmého dopadu

úvodní stránka

doporučené rozlišení 1024x768