Malá encyklopedie televizní techniky 6 - Antény

Pro mnohé čtenáře to možná bude velmi překvapující zjištění, ale slovo „anténa“ má velmi obecný a široký význam. V žádném případě není vhodné si pod tímto pojmem představovat nějaký konkrétní výrobek. Z pohledu odborníka je totiž možné za anténu považovat jakýkoliv kus drátu nebo dokonce i špendlík. Tentýž odborník ale může konkrétní výrobek nazývaný „anténa“ označit za kus železa nebo hůlku k hrachu.

Mnohým se možná tento úvod zdá poněkud zmatený a nelogický. Jedná se ovšem o naprosto korektní pohled. K důkladnému pochopení celé problematiky by bylo nutné popsat možná tisíce stran textu, proto se pokusím o poněkud zjednodušený výklad.

Slovo: „Anténa“ je obecným výrazem pro technické zařízení na příjem a vysílání elektromagnetických vln. Pokud tedy máme nějaké konkrétní technické zařízení které plní funkci antény, pak je možné takové zařízení označit za anténu. Pokud tuto funkci neplní, není to anténa. Z tohoto pohledu je opravdu možné použít i špendlík jako anténu.Takováto anténa ovšem není vhodná pro příjem či vysílání libovolného radiového signálu. Na špendlík asi nebude možné přijímat televizní či rozhlasové vysílání, a už vůbec nebude možné použít špendlík jako vysílací anténu na televizním či rozhlasovém vysílači. Špendlík nebo jehla ale můžou dobře posloužit jako anténa v pásmu centimetrových vln, např. pro WiFi.

Má-li totiž něco sloužit jako anténa, musí to splňovat mnoho technických požadavků. Především rozměry antény musejí být v určitém vztahu k délce elektromagnetické vlny kterou má tato anténa vysílat nebo přijímat. Zatěžovací impedance zářiče musí odpovídat zatěžovací impedanci připojeného zařízení a propojovacího kabelu. Vyzařovací charakteristika musí odpovídat podmínkám kvalitního spojení. Podobných požadavků na anténu je velké množství. Někdo může namítnout, že existují univerzální antény které přijímají všechno. Především je potřeba říct, že opravdu univerzální anténa neexistuje! Zaprvé se vždycky jedná jen o částečnou univerzálnost. Zadruhé je potřeba říct, že univerzálnost je vždy na úkor kvality. Je to podobné jako univerzální lék, nebo univerzální olej, či univerzální oblečení. Nic takového neexistuje.

Je potřeba si uvědomit, že „univerzální“ anténa přijímá veškerý signál který je v jejím dosahu. Jenže takovým signálem může být, a také velmi často bývá i různé rušení které se následně dostává do přijímače, a znehodnocuje tak přijímaný signál! V tomto případě je jakákoliv univerzálnost spíše na škodu než ku prospěchu věci. Každá anténa je proto definovaná mnoha konkrétními parametry podle kterých je možné posuzovat její vhodnost pro zamýšlené použití. Platí tedy, že není anténa jako anténa, nebo také, že anténa pro VKV rozhlas už není anténou pro TV na UHF. Stejně tak není možné použít dlouhovlnnou anténu AM rozhlasu pro příjem televize ze satelitů. V tomto případě by už byl vhodnější ten špendlík.

O anténách lze psát sáhodlouhé články ve kterých by bylo možné antény různě dělit do skupin a popisovat jejich vlastnosti a vzájemné odlišnosti. O smysluplnosti takových článků je ale možné s úspěchem pochybovat. Pokud má někdo zájem o podrobné informace z tohoto oboru, pak doporučuji kvalitní technickou literaturu. Případný zájemce o vyšší vzdělání v anténářském řemesle tak ovšem velmi brzy zjistí, že přečíst si jednu knížku rozhodně nestačí, a že je potřeba v započatém studiu pokračovat.

Pokud se v dalším textu budu držet tématu antén pro příjem pozemního televizního vysílání, pak je potřeba říct, že frekvenční pásmo ve kterém se dnes toto vysílání provozuje sahá od 48MHz do 860MHz. Poměr vlnových délek obou signálů je tak cca. 18:1. Anténa pro příjem na prvním kanále (48MHz) tak musí mít prvky téměř osmnáctkrát delší než anténa pro příjem na kanále 69 (860MHz). Je tedy zřejmé, že anténa pro 48MHz už není anténou pro 860MHz, a naopak. Takovéto antény jsou nezaměnitelné.

Pro správnou volbu antény pro daný účel je proto potřeba znát frekvenci na které bude anténa pracovat. Na tomto místě nastává další problém, a to, že pro příjem čtyř programů na čtyřech různých kanálech by bylo nutné použít čtyři různé antény. V tomto případě to opravdu nemusí být tak tragické. Většina prodávaných antén je schopna přijímat skupinu několika sousedních kanálů. Je tedy možné použít jednu anténu pro příjem i několika programů. Samozřejmě existují antény širokopásmové, které zvládnou celé IV a V televizní pásmo. V takových případech je ovšem nutné počítat s nevýhodami které takovéto řešení může mít.

V dnešní době je celkem obvyklé, že frekvenční oblast těsně pod IV televizním pásmem je využívána pro mobilní datové služby (CDMA). Vysílače těchto služeb jsou umísťovány přímo ve městech nebo na stožárech mobilních operátorů. Takovýto vysílač má pak v daném místě mnohem silnější signál než je signál z televizního vysílače vysílajícího ze vzdálenosti i několika desítek km. Širokopásmová anténa takovýto signál hravě zachytí, a v plné síle dodá do televizoru. Často se tak stane, že příliš silný signál CDMA dokonale znehodnotí televizní příjem, a to jen kvůli nevhodně zvolené anténě. Pokud je v takovémto případě použita „univerzální“ anténa doplněná zesilovačem, pak je celkem běžné, že televizní signál zmizí úplně nebo je zcela nepoužitelný!

Dalším velmi důležitým parametrem každé antény je tzv. vyzařovací diagram který má velmi úzkou souvislost s počtem prvků antény, a také s její konstrukcí. Existuje celkem velké množství antén které jsou si velmi podobné, jsou určené pro příjem stejných kanálů, a přitom mají rozdílný počet prvků. Antény s větším počtem prvků mívají větší zisk, užší vyzařovací diagram a bývají náročnější na homogenitu elektromagnetického pole. Výkonnější antény (s větším ziskem) jsou určené především pro příjem v místech se slabým signálem. Stejně tak jsou ale tyto antény nevhodné do míst s velkým počtem odrazů, a tedy s nehomogenním elektromagnetickým polem.

Dlouhá anténa s velkým počtem prvků použitá v místě s velkou nehomogenitou tak může paradoxně dodat horší signál, než anténa s polovičním počtem prvků a poloviční délkou. Z uvedeného je tedy zřejmé, že ani v tomto případě není možné poskytnout jednoduchou a univerzální radu pro správnou volbu antény. Posuzovat totiž nehomogenitu elektromagnetického pole, a vhodnost konkrétní antény do daných podmínek, to není vůbec snadná záležitost. Pro něco takového je potřeba znát velké množství vlivů které mají konkrétní dopad na výsledné chování antény za daných podmínek.

Jako zdánlivě jednoduchá věc se může zdát umístění antény v prostoru. Ani to však není tak jednoduché jak se na první pohled zdá. Při umísťování antény na budovu je potřeba zvážit jednotlivé vlivy a parametry příjmu. Jiné priority budou ve městě s velkou úrovní možného rušení, jiné pak na samotě s velmi slabým signálem. V místech se zvýšeným nebezpečím rušení od motorových vozidel, elektrické trakce a továren je vhodné anténu umísťovat na tu stranu budovy, která je odvrácená od těchto zdrojů rušení. Někdy se anténa umísťuje tak, že signál přijímá přes hřeben střechy, a samotná budova tvoří přirozenou zábranu před rušením. V případě příjmu slabého signálu v místech bez rušení je naopak vhodné umístit anténu na přivrácenou stranu střehy směrem k vysílači. Na „náběžné“ straně střechy bývá totiž i několikanásobně silnější signál než nad hřebenem střechy. Tímto způsobem je také možné eliminovat množství odrazů, což zlepší homogenitu pole, a dovolí použít výkonnější anténu.

Z výše uvedených příkladů by mělo být zřejmé, že volba a instalace antény mají velké množství variant závislých na počtu faktorů které jsou brány v úvahu. V ideálním případě by však měly být brány v úvahu všechny možné faktory, a to do nejmenších detailů. Čistě teoreticky by tak bylo možné vytvořit obrovskou tabulku možných variant, na jejímž základě by mohl pracovat i laik. Vytvořit takovou tabulku ovšem není dost dobře možné. Její rozsah by byl tak obrovský, že by byla nepoužitelná.

Mimo to by existovaly i další problémy které by bránily její použitelnosti. Bez znalosti konkrétních úrovní přijímaných signálů, bez znalosti úrovní rušení, šumového pozadí a další parametrů je takováto tabulka nepoužitelná. Vzhledem k tomu, že laik takovéto údaje není schopen zjistit, nemá tvorba takovéto pomůcky vůbec žádný smysl. Odborník pak vyhodnotí situaci mnohem rychleji na základě zkušeností a provedených měření, než na základě nějaké tabulky.

Na samotný závěr dnešního dílu bych rád uvedl jeden konkrétní příklad instalace antén. Jedná se o příjem šesti televizních programů na chatě „Návrší“ pod Kralickým Sněžníkem. Samotný příjem je realizovaný ze tří vysílačů, na dvě televizní antény. Jedna anténa přijímá signály ČT1, ČT2 a TV NOVA z vysílače na Pradědu. Druhá anténa přijímá signály Prima TV z vysílače Tlustá hora u Zlína a programy STV1 a STV2 z vysílače Velká Javořina. Nainstalování obou antén na anténní stožár je patrné z fotografie č.1. Zesilování signálů a vzájemné propojení obou antén v jednom slučovači je patrné z obr.2.

Zdánlivě jednoduchá montáž se ovšem dost značně zkomplikovala vzájemným prolínáním přijímaných kanálů z obou vysílačů. Programy z Pradědu vysílají na kanálech 36,50,53. Prima z Tlusté hory vysílá na k58, slovenské programy z Velké Javořiny na k39 a k 56. Vysílač na Pradědu je v přímé viditelnosti z místa příjmu, a úroveň signálů je vysoká.

Naopak signály z druhé antény přicházejí z velké vzdálenosti, a jejich úroveň je na hranici přijímatelnosti. Signály z obou antén je nutné upravit na přibližně stejnou úroveň, a následně vyvést do anténního rozvodu. Jak je patrné z druhé fotografie, není možné takovéto signály slučovat a upravovat běžnými anténními komponenty. Zesilovače a slučovač bylo nutné nechat vyrobit přesně pro tento účel na zakázku.



Obr.1



Obr.2

V dalším díle seriálu se budu věnovat anténním zesilovačům. Tentokrát až v únoru 2008.