Антенна приёмная — элемент радиоприёмной установки, служащий для преобразования энергии электромагнитных волн, приходящих в точку приёма от передающих радиостанций, в энергию токов высокой частоты (см. статьи Радиоприёмник, Телевизор). Формы, размеры и конструкции антенн разнообразны и зависят от требуемых параметров, длины принимаемых радиоволн и назначения антенны.
Телевизионные антенны. В городах приём телевизионных сигналов организуется в основном с помощью наружных антенн систем коллективного приёма телевидения (СКПТ), часто называемых коллективными антеннами. Установка индивидуальных наружных антенн в городах на крышах и балконах зданий запрещена в законодательном порядке. В СКПТ от общей антенной установки, состоящей из одной или нескольких наружных антенн, обеспечивается приём сигналов от всех телецентров, обслуживающих данную местность. К приёмной антенне подключается кабельная распределительная сеть СКПТ, которая состоит из коаксиального кабеля, прокладываемого сверху вниз по лестничной клетке, и подключённых к нему распределительных абонентских устройств, устанавливаемых на каждом этаже здания. К распределительным устройствам с помощью экранированных кабелей подключаются телевизоры абонентов СКПТ. При необходимости в такую систему включаются один или несколько усилителей для компенсации ослабления телевизионных сигналов в распределительной сети дома. При приёме телевизионных сигналов дециметрового диапазона волн на входе распределительной сети СКПТ устанавливается конвертор — устройство, преобразующее эти сигналы в телевизионные сигналы одного из свободных каналов метрового диапазона волн. Наибольшее распространение получили СКПТ с числом абонентов не более 100 (одна коллективная наружная антенна на подъезд многоэтажного дома). СКПТ обеспечивают своим абонентам хорошее качество приёма чёрно-белых и цветных телевизионных программ, надёжны, их внедрение даёт большую экономию по затратам материалов и труда по сравнению с установкой индивидуальных антенн. Подключение абонентов к СКПТ производится радиомехаником ближайшего телевизионного ателье по предварительно поданной заявке. Ремонт и обслуживание СКПТ производится радиотелевизионными предприятиями министерств бытового обслуживания населения.
Рис. 1. Схемы конструкций приёмных телевизионных антенн.
В крупных городах всё шире применяются системы кабельного телевидения (СКТВ), представляющие собой более высокую ступень развития СКПТ. Число абонентов в СКТВ может превышать 10 ССО. С помощью таких систем возможен повсеместный приём телевизионных программ с высоким качеством. Телевизионные приёмные антенны, используемые в СКТВ, также как и в случае СКПТ, обеспечивают эфирный приём программ ближайших мощных передающих телевизионных станций и ретрансляторов. При наличии значительных эфирных помех подача телевизионных программ на СКТВ осуществляется с помощью упрощённых односторонних (симплексных) радиорелейных линий, спутниковых приёмных станций системы «Экран» и «Москва», а также по волоконно-оптическим линиям связи, соединяющих телецентр и ретранслятор с головной станцией СКТВ.
Для приёма телевизионных сигналов в городских условиях используют также комнатные телевизионные антенны. Выпускают много конструкций комнатных антенн. Однако качество приёма на комнатную антенну не всегда бывает удовлетворительным: изображение может оказаться нечётким, многоконтурным. Удовлетворительное качество приёма на комнатную антенну в ряде случаев можно получить в верхних этажах зданий, в помещениях, окна которых выходят на телецентр, а также в деревянных домах, расположенных от него не очень далеко (20 – 30 км).
В сельской местности преобладает эфирный приём сигналов телевидения с широким использованием индивидуальных средств приёма (комнатных или наружных индивидуальных телевизионных антенн, телевизионных усилителей и др.). Применяются индивидуальные телевизионные антенны как промышленного производства, так и самодельные (рис. 1). Простейшая из них — полуволновой вибратор. Кабель снижения подключают к антенне через симметрирующий короткозамкнутый четвертьволновой шлейф. Размеры вибратора и шлейфа подбирают под тот канал, который нужно принимать. Антенна промышленного производства ТАИ-12 представляет собой широкополосный вибратор. Она принимает сигналы всех 12 телевизионных каналов метрового диапазона волн. С нач. 80-х гг. вместо антенны ТАИ-12 промышленность выпускает более удобную и совершенную её модификацию ТАИ-12М («Луч»). Для самостоятельного изготовления может быть рекомендована так называемая зигзагообразная антенна. Её можно изготовить из доступных материалов — деревянных планок, гвоздей, проволоки — и по этой причине она популярна у начинающих радиолюбителей. Такая антенна выполняется в двух вариантах: 1-й — для каналов с 1-го по 5-й и 2-й — для каналов с 6-го по 12-й. Кабель снижения подключают к антенне без дополнительных симметрирующе-согласующих устройств. Направленные свойства антенны можно улучшить, установив рефлектор в виде металлической сетки. Также для самостоятельного изготовления могут быть рекомендованы два варианта широкополосной рамочной антенны: один для приёма каналов с 1-го по 5-й, другой — с 6-го по 12-й.
Из выпускаемых отечественной промышленностью наружных телевизионных антенн наибольшее распространение получила телевизионная антенна метрового диапазона волн «Волна» (первая модификация этой антенны называлась ИТА-12). В антенне «Волна» применена оригинальная электрическая схема, позволяющая получить при простой, лёгкой и малогабаритной конструкции достаточно хорошие для индивидуальной телевизионной антенны электрические параметры (коэффициент усиления, помехозащищённость и др.) во всём метровом диапазоне волн (каналы с 1-го по 12-й). Она обеспечивает возможность приёма телевизионных сигналов с горизонтальным или вертикальным направлением вектора напряжённости электрического поля (с горизонтальной или вертикальной поляризацией).
Очень широкое распространение в практике телевизионного приёма получила антенна типа «волновой канал» (ВК). Она состоит из активного вибратора (петлевого или прямого), рефлектора и одного или нескольких директоров. Элементы антенны и несущая стрела, на которой они располагаются, в большинстве случаев выполняются из труб алюминиевых сплавов. По своим диапазонным свойствам антенны ВК подразделяются на: а) одноканальные; б) двух-, трёхканальные; в) диапазонные, напр., для приёма каналов с 6-го по 12-й или с 21-го по 41-й. Этот тип антенны обладает хорошей направленностью, в антенне легко реализуются большие значения коэффициента усиления. Новый вариант антенны ВК для дециметрового диапазона длин волн (каналы с 21-го по 41-й), выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «Гамма», обладая повышенной помехозащищённостью, может принимать телевизионные сигналы как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией.
В конце 80-х гг. отечественная промышленность освоила серийный выпуск нового типа индивидуальной наружной телевизионной всеволновой антенны, получившей торговое наименование «Альфа». Она позволяет вести приём телевизионных сигналов, передаваемых по каналам метрового и дециметрового диапазонов волн (каналы с 1-го по 60-й). Представляет собой комбинированную антенну, состоящую из двух широкополосных антенн (одна метрового, другая дециметрового диапазона волн), объединённых в единую конструкцию с помощью несущей трубчатой стрелы. Спереди на этой стреле закреплены элементы антенны ВК дециметрового диапазона волн, сзади — широкополосный вибратор метрового диапазона волн, трубчатые плечи которого укреплены на коробке кабельного присоединителя. Антенна имеет один кабель снижения, подключённый к фильтру сложения сигналов (также закреплённому на несущей стреле), электрически объединяющему обе части антенны.
Антенны для СКИТ, а также индивидуальные антенны, выпускаемые промышленностью, пригодны для приёма сигналов чёрно-белого и цветного телевидения. Для оценки возможностей использования тех или других антенн для приёма сигналов цветного изображения необходимо иметь в виду, что неискажённый приём таких сигналов требует более равномерной частотной характеристики антенны. Самодельные радиолюбительские антенны, как правило, не отвечают этому требованию. Кроме постоянства параметров антенны в её рабочей полосе частот, для неискажённого воспроизведения цветного изображения уровень сигнала на входе цветного телевизора должен быть существенно (в 2 – 3 раза) выше, чем для воспроизведения чёрно-белого. В случае приёма на больших расстояниях от телецентра, особенно на границе зоны приёма, это требование можно выполнить при достаточно высоких значениях коэффициента усиления антенны.
Антенны для приёма сигналов радиовещания. На первых порах развития радиовещания, когда мощность передающих радиостанций и чувствительность радиоприёмников были сравнительно невелики, в качестве приёмной антенны в диапазонах длинных (ДВ), средних (СВ) и коротких (KB) волн чаще всего использовался длинный провод, который натягивался горизонтально над землёй или над металлической крышей здания и имел снижение к радиоприёмнику. Наружные проволочные антенны больших размеров применяют только в сельской местности; в городах установка индивидуальных наружных приёмных антенн на крышах запрещена в законодательном порядке.
В большинстве современных радиоприёмников для приёма в диапазонах ДВ, СВ и KB устанавливаетсят. н. магнитная (ферритовая) антенна, представляющая собой ферритовый стержень (размером приблизительно с карандаш), на который намотан изолированный провод. Такая антенна обладает хорошим заправленным действием: она плохо принимает в направлении, совпадающем с продольной осью ферритового стержня, и хорошо — в направлении, перпендикулярном этой оси. Напряжение сигнала на выходе магнитной антенны сравнительно невелико, но благодаря её хорошей направленности отношение напряжения полезного сигнала к напряжению помех в большинстве случаев больше, чем у любой проволочной антенны.
Кроме магнитной антенны, многие транзисторные радиоприёмники (а также телевизоры переносного типа) снабжены телескопической антенной, выполненной в виде раздвижной системы металлических трубок примерно равной длины. Трубки входят одна в другую с некоторым трением, необходимым для обеспечения электрического контакта между ними. Такая антенна, являющаяся по существу разновидностью отрезка провода, благодаря системе раздвижных элементов позволяет изменять её длину при настройке на радиостанцию и уменьшать габариты в нерабочем состоянии (при транспортировке, хранении и т. п.).
Для сельской местности наиболее удобна Г-образная антенна (рис. 2), обеспечивающая при заданной высоте опор большой выходной сигнал, а также возможность одинаково хорошо принимать радиосигналы с любых направлений. Горизонтальный провод антенны длиной от 15 до 30 м подвешивается между двумя опорами, установленными на земле или на крышах соседних домов. Горизонтальную часть антенны и снижение (вертикальную часть длиной около 15 м) изготовляют из одного куска антенного канатика диаметром 1,5 – 2,3 мм. Можно применять также любые медные и биметаллические провода (оголённые или в изоляции) диаметром от 1,5 до 4 мм. Допускается применение и железной (стальной) проволоки, но такая антенна будет давать меньшее напряжение полезного сигнала. Горизонтальная часть антенны с обоих концов изолируется при помощи орешковых или брусковых изоляторов. При отсутствии таких изоляторов можно использовать, например, обычные фарфоровые ролики. Снижение антенны должно быть отведено от края крыши на 1,5 – 2 м при помощи шеста с изолятором. При закреплении концов горизонтальной части антенны на деревьях необходимо принять меры, которые исключили бы разрыв антенного провода при раскачивании деревьев ветром и от провисания в тихую погоду. Можно рекомендовать противовес, натягивающий провод антенны через блок (рис. 3). Ввод снижения антенны в дом производится через отверстие в оконной раме. Провод необходимо изолировать с помощью фарфоровой втулки или резиновой трубки. В помещении провод снижения подключается к грозовому переключателю, служащему для заземления антенны во время грозы. При приближении грозы приём следует прекратить, антенну заземлить, радиоприёмник отключить от антенны и заземлить. На наружной стене дома, вблизи от антенного ввода, рекомендуется устанавливать грозовой разрядник (рис. 4).
Рис. 2. Общий вид установки Г-образной антенны.
Рис. 3. Схема крепления концов провода антенны на дереве.
Рис. 4. Схема конструкции и включения грозоразрядника.
Современные радиоприёмники, как правило, не нуждаются в заземлении. Однако при пользовании наружной антенной в сельской местности необходимо сделать грозозащитное заземление. Один из возможных вариантов такого заземления приведён на рис. 5. Для изготовления заземлителя можно взять стальную трубу диаметром до 5 см, длиной около 3 м. Вместо трубы может быть использована фасонная сталь любого профиля. Если почва имеет высокое удельное электрическое сопротивление (песок, суглинок), то следует ставить два заземлителя, забиваемых в землю на расстоянии 5 – 6 м друг от друга. В очень сухих, песчаных и каменистых грунтах и при низком уровне грунтовых вод необходимо делать искусственную обработку грунта (например, посыпать солью) с целью повышения его проводимости. Присоединение провода к заземлителю выполняется сваркой или пайкой. Место сварки (пайки) закрашивается асфальтовым лаком. Для провода заземления следует применять стальную проволоку диаметром 4 – 5 мм.
Рис. 5. Схема выполнения и размещения заземлителя.
Антенны для приёма в диапазоне ультракоротких волн (УКВ). Удовлетворительный приём сигналов монофонического радиовещания можно осуществить с помощью любых типов антенн, в том числе из отрезков провода. Достаточно хорошее качество приёма обеспечивают телевизионные антенны, применяемые в СКПТ, и индивидуальные (например, ТАИ-12, «Луч», «Волна»). Однако для приёма сигналов стереофонического радиовещания необходимы антенны, имеющие достаточно хорошие (равномерные) частотные характеристики и обладающие хорошей помехозащищённостью. Этим требованиям удовлетворяют УКВ антенны, используемые в системах кабельного телевидения, а также индивидуальные телевизионные антенны «Волна» «Луч» и типа ВК, размеры которых подобраны применительно к диапазону УКВ.
