ANTENY SZEROKO-PASMOWE CZY WĄSKO-PASMOWE
Do porządnego wzmacniacza, warto zastosować anteny odbiorcze o odpowiedniej jakości i trwałości.
Dla tego pokusiłem się zebrać i zamieścić w tym temacie, trochę informacji o solidnych antenach, aby wątek był pełniejszy.
Temat jest sprzed dwu miesięcy ale dla przyszłych szperaczy szukających pomocy, taki szereg przydatnych informacji będzie "w jednym miejscu".
Wysoką ocenę jakości, antena szeroko-pasmowa reflektorowa ASR-860, zawdzięcza odpowiedniej konstrukcji i dokładności wykonania jej elemetów mechanicznych.
Solidna budowa elementów mechanicznych decyduje o wysokiej trwałości tej anteny i zapobiega możliwym błędom montażu w trakcie instalacji anteny w miejscu odbioru.
Dzięki temu uzyskano wysoką powtarzalność oraz zgodność deklarowanych parametrów technicznych z rzeczywistymi właściwościami elektrycznymi tej anteny.
Pod tym względem, ASR-860 znacznie przewyższa jakością większość krajowych anten szerokopasmowych boczno-kierunkowych, zwanych antenami "siatkowymi".
Łatwo się ją rozkłada i składa dzięki zawiasowej konstrukcji reflektora.
Niestety, jest trochę zbyt ciężka do mocowania jej na czubku drzewa, dla tego jej miejsce jest na solidnym maszcie na dachu domu.
Kosztuje oczywiście znacznie więcej niż "siatkowa" zakupiona na wiejskim targu, ale jej trwałość i znany producent są, moim zdaniem, warte tej ceny, jeśli chcemy zrobić sobie przyjemność "na długo, i raz a dobrze".
Z drugiej jednak strony, antena tzw. "siatkowa" prawidłowo wykonana przez solidnego producenta, dającego wieloletnią gwarancję, też jest warta zainteresowania.
Niemiecki Hirschmann też ma w swojej ofercie i pod własnym znakiem firmowym, szerokopasmową antenę typu "siatka", ale rygorystyczni Niemcy proponują ją tylko na zakres IV-V-UHF-21-69, czyli bez zakresu III-VHF-6-12.
A jakie tam są grube druty ocynkowanej siatki ekranu!!!
Nic dziwnego, że po 10 latach nie widać na nich śladu rdzy.
W porównaniu z naszymi krajowymi (oszczędnościowymi) "chucherkami", spotykanymi na wiejskich targach, są one kilku-krotnie trwalsze.
Anteny szeroko-pasmowe tego typu, FESA-805 ("siatkowe" f-my Hirschman) będące w ofercie z 2007r. mają siatkowy ekran-reflektor wykonany z drutu aluminiowego.
Warto wiedzieć, że pod względem budowy, tzw. "anteny siatkowe" to układ czterech dipoli cało-falowych "zestawionych" synfazowo, i zamocowanych przed płaskim (siatkowym) reflektorem-ekranem.
Z analizy zysku energetycznego anten tzw. "siatkowych" wynika, że płaski ekran tych anten, oprócz znacznego zwiększenia stosunku F/B (Front to Back) promieniowania Przód/Tył, zwiększa również zysk energetyczny takiej anteny w o ok.2.0db-2.7dB, dzięki reflektorowemu oddziaływaniu siatkowego ekranu.
Płaski ekran-reflektor szerokopasmowej anteny "siatkowej" prawidłowo współpracuje z synfazowym układem czterech dipoli cało-falowych rozmieszczonych pionowo w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku odbioru.
Natomiast antena ASR-860, dzięki reflektorowi-ekranowi ukształtowanemu na wzór powierzchni walcowo-parabolicznej, prawidłowo współpracuje z pojedynczym szerokopasmowym elementem czynnym, czyli z "kombinowanym" dipolem cało-falowym.
Element czynny w ASR-860 jest umieszczonym "w liniowej strefie" ogniskowania tego reflektora, dzięki czemu jej zysk energetyczny jest niemal taki sam, w zakresach III (VHF) i, IV,V(UHF), jak w antenach tzw. "siatkowych".
W przypadku anteny ASR-860, element czynny "zbierający sygnał" jest tak ukształtowany, że zapewnia również względnie poprawny odbiór zakresu radiowego UKF 87.5-108MHz.
Również przed-wzmacniacze antenowe "dopuszkowe", stosowane w ASR-860 zapewniają wzmocnienie pasma częstotliwości UKF-FM.
Antena ASR-860 doskonale nadaje się do odbioru programów nadawanych w zakresie VHF i UHF, z jednego nadajnika, z wysokim i średnim poziomem sygnału.
Ponieważ ASR-860 ma dość szeroki (45 stopni) kąt odbioru (zwany czasem kątem połowy mocy) w płaszczyźnie poziomej, to w szczególnym przypadku możliwy jest także odbiór programów nadawanych z kilku różnych nadajników.
Sytuacja taka dotyczy nadajników usytuowanych względem anteny odbiorczej (tu; ASR-860), na kierunkach (azymutach) nie różniących się więcej niż o ok.~45stopni.
Termin "kąt połowy mocy: oznacza w praktyce, że odchylenie kierunku ustawienia anteny ASR-860 o 22.5 stopnia (w lewo lub w prawo) od dokładnego kierunku na antenę nadawczą, spowoduje, że poziom mocy sygnału odbieranego spada o połowę, czyli o 3dB w skali logarytmicznej.
Dane z ulotki na opakowaniu handlowym anteny ASR-860, o jej zysku energetycznym są trochę nie precyzyjne, jeśli chodzi o możliwość porównywania parametrów elektrycznych z parametrami anten typu Yagi-Uda.
Porównywanie tych parametrów przydatne jest w trakcie wyboru odpowiedniego typu i zestawu antem dostosowanych do konkretnych warunków i miejsca odbioru programów R i TV.
Lepiej opierać się na danych ze strony internetowej Telkom-telmor
Erata na dzień 01.10.2015; telmor nie ma już w swojej ofercie anten ASR-860 za to opracował podobną antenę DVB-Tna zakres IV-V, w różnych odmianach na bazie ASR-860
link do; Anteny-ASR-DVB-T
(Uwaga, kąt połowy mocy podano (ostatnio) tam jako 45stopni dla UKF, ale ktoś się chyba "walnął" przy tworzeniu tabelki, bo z wykresu kołowego charakterystyki kierunkowej anteny widać, że ten kąt odnosi się do zakresu UHF IV-V a nie UKF-FM)
Antena ASR-860 bez przed-wzmacniacza ma średni zysk energetyczny dla kanałów 6-12 VHF ok. 6dB
W kanałach UHF od k.21 do k.60, zysk anteny rośnie wraz ze wzrostem numeru kanału;
- zysk w zakresie IV narasta od od 9.5dB do 11.0dB -średni 10.5dB
- zysk w zakresie V narasta od 11.0dB do ok.14dB.
I to właśnie tę wartość zysku energetycznego należy stosować w porównaniach z innymi antenami bez przedwzmacniacza.
Notabene, producent podaje, że są to wartości po uwzględnieniu strat w symetryzatorze antenowym, czyli w porównaniach z innymi antenami też należy ten fakt brać pod uwagę.
Antena ASR-860 oferowana jest w trzech opcjach;
- ASR-860 z symetryzatorem antenowym,
- ASR-860P15 z przed-wzmacniaczem o wzmocnieniu G=15dB,
- ASR-860 z przed-wzmacniaczem antenowym o wzmocnieniu 25dB.
W przypadku "zadowalającego" poziomu natężenia pola fal elektromagnetycznych sygnałów programów R i TV, które chcemy prawidłowo odbierać, wystarczy antena ASR-860, w wersji bez przed-wzmacniacza, czyli z samym symetryzatorem.
W takim przypadku, nawet jeśli zastosowana instalacja rozdzielcza na kilka do kilkunastu gniazd abonenckich wymaga wzmocnienia mocy, lepiej jest uniknąć stosowania przed-wzmacniacza antenowego i zastosować pod dachem, odpowiedni mikro-wzmacniacz abonencki lub wzmacniacz kanałowo strojony np;
link; WWK-861 Uniwersalny wzmacniacz wielozakresowy
link; GAF-860 -Wzmacniacz kanałowy DVB-T, DVB-H
W przypadku niskiego poziomu natężenia pola elektromagnetycznego sygnałów porządanych, należy zastosować antenę ASR-860 w wersji z przed-wzmacniaczem.
Jeśli tłumienie przewodu koncentrycznego, łączącego antenę z "odbiornikiem" jest mniejsze od A=2.0dB, to wystarczy antena ASR-860/P15, z przed-wzmacniaczem o szumach własnych Fp=4.5dB. i wzmocnieniu:
- Gp =15dB(z.III),
- Gp =13.5dB(z.IV),
- Gp =13.0dB- 12dB(z.V), -> (wzmocnienie nieznacznie maleje w funkcji częstotliwości).
Dla najpowszechniej stosowanych u nas (do tego celu) przewodów koncentrycznych, (tj. z żyłą środkową o średnicy 1.0mm lub 1.1mm), wartość tłumnienia A=~2.0 dB odpowiada długości przewodu L=~10m.
W praktyce stosujemy więc wersję anteny ASR-860/P15, jeśli pomiędzy zaciskiem wyjściowym typu "F" tej anteny a:
- wejściem odbiornika TV.
(ewentualnie: - wejściem właściwego wzmacniacza mocy - budynkowego szerokopasmowego,
- lub wejściem wzmacniacza zakresowego,
- lub wejściem wzmacniacza kanałowego np. GAF-860,
- lub wejściem uniwersalnego wzmacniacza wielozakresowego np. WWK-861
- lub wejściem przemiennika częstotliwości),
jest mniejsze od A=~3.5dB (łącznie z tłumieniem zwrotnicy-separatora zasilania =12V)
Powyższe rozwiązanie jest również zalecane przy wysokim poziomie zakłóceń radioelektronicznych w miejscu odbioru.
Dla większych długości przewodu antenowego (10m-30m), ilości odbiorników max. do 2-3 szt. i niskim poziomie zakłóceń w miejscu odbioru, warto zastosować ASR-860/P25 z "mocniejszym" przed-wzmacniaczem, o nieco niższych szumach własnych Fp=3.5dB i wzmocnieniu;
- G=25dB(z.III)
- G=25.5dB(.zIV),
- 25dB(z.V).
Powyższe rozważania doboru typu przed-wzmacniacza w zależności od długości przewodu, odnoszą się do właściwości elektrycznych typowego przewodu antenowego koncentrycznego o impedancji falowej 75 ohm, (zwanego w hurtowniach "instalacyjnym"), mającego tłumienie sygnału w.cz. o częstotliwości 800MHz, na poziomie A=18dB~~20dB, na 100 metrach długości przewodu.
Dla przewodów koncentrycznych 75 ohm'owych o mniejszym tłumieniu sygnału, odlegość pomiędzy antena a "odbiornikiem może byc odpowiednio większa.
Oczywiście, mniejsze tłumienie przewodów koncetrycznych wiąże się z odpowiednim zwiększaniem konstrukcyjnej średnicy przekroju całego przewodu, dla tego istnieje "zdrowo-rozsądkowa bariera" sztywności i przydatności takich grubszych przewodów, ograniczająca w praktyce monterskiej możliwości ich stosowania.
Telkom-telmor produkował swego czasu, przed-wzmacniacz antenowy do ASR-860, w którym typowy symetryzator wejściowy wykonywany z podwójnego uzwojenia bifilarnego na rdzeniu ferrytowym zastąpiono układem wejściowym symetryzującym na dwóch tranzystorach.
Teoretycznie powinno to obniżyć całkowity współczynnik szumów własnych przed-wzmacniacza przez wyeliminowanie tłumienia sygnału rzędu 1.4dB-18dB w zakresie IV-V UHF, wnoszonego na wejściu przed-wzmacniacza przez tradycyjny symetryzator.
Nie wiadomo (ja nie wiem), jak taki układ, w porównaniu do tradycyjnego symetryzatora eliminuje problemy z niedopasowaniem impedancji wejściowej na zaciskach anteny i ewentualne problemy z niesymetrycznością prądów w uszkodzonej lub odstrojonej (wilgocią, szronem, śniegiem, korozją, niedokładnością wykonania) anteny.
Na pewno, przy eksploatacji ASR-860, jak w każdej antenie warto zwrócić uwagę na:
- coroczne doszczelnienie kulistej puszki antenowej ASR-860 od góry, przeciwko zaciekaniu wody, w której znajduje się "kolista" (w kształcie) płytka przed-wzmacniacza,
- oraz uszczelnienie złączki F na "wyjściu" anteny,
- zakonserwowanie smarem wodoodpornym, stalowych śrub i uchwytu mocującego antenę do masztu.
Antena ASR-860, jako antena szerokopasmowa, posiada tę właściwość, że pozwala na obiór wielu sygnałów z całego zakresu TV za pomocą jednej anteny.
W zależności od rzeczywistych warunków natężenia pola fal elektromagnetycznych sygnałów użytecznych, sygnałów zakłócających i odbić tych obu rodzajów sygnałów (od przeszkód terenowych) w miejscu odbioru, może to być zarówno wadą jak i zaletą anteny.
WZGLĘDNE "WADY i ZALETY" ANTEN SZEROKOPASMOWYCH i WĄSKOPASMOWYCH
Jako mało rozbudowana wzdłużnie, "reflektorowa" antena szerokopasmowa, ASR-860 ma dość szeroki kąt odbioru -"widzenia", 45 stopni i "średni" zysk energetyczny.
W porównaniu z rozbudowanymi wzdłużnie antenami Yagi-Uda na zakres IV-V UHF,
trudniej z jej pomocą" do kierunku odbioru na linii; "anten nadajnika" i "anteny odbiorczej".
Antena szerokopasmowa "wyłapuje" też wszelkie sygnały zakłócające w szerokom paśmie częstotliwości, w tym również z poza III, IV i V zakresu częstotliwości naziemnej TV analogowej.
Z samej zasady działania bardzo długie, wielo-elementowe anteny typu Yagi-Uda mają;
1.- bardzo wąski kąt odbioru ("kąt połowy mocy"),
2.- i zawężone pasmo częstotliwości roboczych.
3.- zysk energetyczny większy o dwa do czterech razy (3dB-6dB), od zysku anten szerokopasmowych.
Wszystkie te trzy właściwości anten typu Yagi-Uda czynią je szczególnie przydatnymi w trudnych warunkach odbioru, np. tam gdzie występuje dużo zakłóceń.
Szczególnie korzystnymi zdolnościami do dyskryminacji sygnałów nie pożądanych charakteryzują się wąsko-pasmowe anteny kilku-kanałowe i anteny jednokanałowe typu Yagi-Uda, zwłaszcza profesjonalne ze sprzęgaczem elektromagnetycznym jedno-kanałowym.
Jednocześnie z tych samych powodów technicznych nie produkuje się szerokopasmowych (na cały zakres UHF-TV czyli z.IV+z.V k.21-60) anten typu Yagi-Uda, o zysku energetycznym większym niż G=10dBd.
Jest to technicznie, w zasadzie nie wykonalne nawet, jeśli antena tego typu miałaby długość 4-6m.
Można natomiast kilka anten szerokopasmowych typu Yagi-Uda o zysku energetycznym G=10dBd próbować łączyć w układzie synfazowym.
SZEROKO-PASMOWE ANTENY LOGARYTMICZNO-PERIODYCZNE
Istnieją, co prawda opracowane anteny szerokopasmowe LPD i LPZ, na cały zakres UHF-21-20, ale też mają one zysk energetyczny stosunkowo "średni".
Najsilniejsze szerokopasmowe anteny logarytmiczno periodyczne o strukturze dipolowej,(czyli takiej jak np. krajowa LOG 2-65), na zakres IV-V tj. na 21-60kanał,
jakie spotkałem w literaturze, (Janusz Bator- "Anteny i instalacje antenowe", WKiŁ 1980, str.208.) to były produkowane w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku anteny LPD-56.
Długość tych anten wynosiła L=2,70m, (dwa metry i siedemdziesiąt centymetrów).
Zysk energetyczny dla LPD-56 w całym zakresie roboczym wynosi od 11dB do 12dB, czyli był prawie taki sam w całym paśmie.
Nota bene, zysk LPD-56 jest minimalnie większy w od zysku anten "siatkowych w zakresie IV i ciut mniejszy od zysku anten"siatkowych w zakresie V.
Antena LPD-56 posiadała 56 elementów półfalowych (tj. 2x 56 , czyli po 56 dipoli ćwierćfalowych na każdym z dwóch przewodząch nośników.)
Inną produkowaną wówczas odmianą anten szerokopasmowych działających na podobnej zasadzie jak LPD, były anteny typu LPZ, czyli anteny logarytmiczno periodyczne o strukturze zygzakowatej.
Szczegónie interesującą konstrukcją była antena LPZ sprzężona z dodatkowym układem kilkudziesieciu direktorów półfalowych typu Yagi-Uda.
Antena ta, miała długość L=3.60m (trzy metry i sześćdziesiąt centymetrów).
Układ direktorów typu Yagi-Uda służył podniesieniu zysku energetycznego tej anteny szerokopasmowej w jej górnym zakresie częstotliwości roboczych.
Jej zysk energetyczny odniesiony do dipola pólfalowego wynosił 10.5dB w kanale 21 i rósł proporcjonalnie w funkcji częstotliwości aż do 16dB w kanale 57 a potem leko spadał do 15dB w kanale 60.
Taka charakterystyka zysku rosnącego wraz ze wzrostem numeru kanału jest korzystniejsza w antenie szerokopasmowej bowiem straty sygnału w fiderze (czytaj, przewodzie antenowym) też rosną wraz ze wzrostem częstotliwości.
Niestety anteny szerokopasmowe będące połączeniem układu LPZ z układem Yagi-Uda nie są obecnie produkowane na skalę masową, tj. dla powszechnego użytkownika, ani za granicą ani w Polsce.
WĄSKO-PASMOWE "DŁUGIE YAGI-UDA
Wraz z pożądanym wzrostem zysku energetycznego anten typu Yagi-Uda, rośnie ich wąsko-pasmowość oraz gabaryty (rozmiary), zwłaszcza ich długość i ilość elementów promieniujących (direktorów) a więc i cena jednostkowa anten.
Wąsko-pasmowość anten typu Yagi-Uda o dużym zysku energetycznym powoduje, że aby uzyskać możliwość poprawnego odbioru programów TV o bardzo słabych sygnałach, znacznie różniących się częstotliwością, (ale nadawanych z tego samego kierunku) też trzeba zastosować kilka "silnych", a więc długich, wielo-elementowych (i wąsko-pasmowych z samej zasady działania), anten typu Yagi-Uda.
Czyli, po jednej bardzo "silnej" antenie na każdy kolejny słaby sygnał programu TV.
ANTENY WZDŁUŻNO-KIERUNKOWE TYPU "X"
W latach 60-tych ubiegłego wieku, opracowano szereg szerokopasmowych anten wzdłużno-kierunkowych z elementami typu "X", gwarantujących dużym zysk energetycznym w zakresie UHF-21-60, (np. ATX-91- f-my Fuba, czy "okularowych" FESA-718N.., FESA717N.. f-my Hirschmann, -u nas to odpowiedniki dipolowskich ATX-91 i Polaris-60).
Ich wynalezienie miało na celu uniknięcie wspomnianych ekonomicznych i "przestrzennych" niedogodności związanych ze stosowaniem jednocześnie wielu "silnych" i długich, wąskopasmowych anten typu Yagi-Uda.
Anteny tego typu, pod względem budowy i zasady działnia, zasadniczo stanowią "blisko sprzężony" synfazowy układ czterech anten typu Yagi-Uda
Tak więc, przy wielu słabych sygnałach (nadawanych nawet z jednego nadajnika) często występuje potrzeba wykonywania instalacji antenowej złożonej z kilku anten kierunkowych o dużym zysku energetycznym Yagi-Uda, (bez przedwzmacniaczy), połączonych z wejściem odbiornika np. przez zwrotnicę antenową.
Podobnie jest, jeśli musimy odbierać nawet silne sygnały programów TV odbierane z różnych kierunków nadawania albo jednocześnie silne i bardzo słabe sygnały nadawane z tego samego kierunku nadawania.
Rosną więc koszty instalacji antenowej i rozmiary anten wymagające rozbudowanej konstrukcji masztu.
W przypadku odbioru takich słabych i średnich sygnałów tylko z jednego kierunku, często bardziej opłaca się zakupić jedną droższą zagraniczną antenę szerokopasmową o dużym zysku energetycznym, typu wzdłużno-kierunkowego np. FESA-818N60 f-my Hirschmann, niż kilka tańszych i mniej solidnych krajowych długich anten typu Yagi-Uda.
W Polsce anteny tego typu f-my Hirschman lub TRIAX oferuje witryna;
Link; WISAT
W zamieszczonym tam katalogu wyrobów z 2007r. (na str. nr. 23), brak jest już anten 18-"decyBelowych" FESA-818N60, (można je było kupić jeszcze w 1998r.) natomiast są wersje 17-"decyBelowe"; FESA-817N37, FESA-817N48, FESA-817N69.
Sytuacja "sprzętowa" jeszcze bardziej się komplikuje, kiedy ze względu na niskie poziomy sygnałów musimy zastosować wiele anten wąsko-pasmowych typu Yagi-Uda z przed-wzmacniaczami antenowymi.
Musimy bowiem wszystkie sygnały z wielu anten połączyć tak aby się wzajemnie się nie zakłócały, a wzmacniane w poszczególnych przed-wzmacniaczach pasma częstotliwości wzajemnie na siebie "nie zachodziły".
Stąd może być konieczne stosowanie;
- przed-wzmacniaczy wąsko-pasmowych i jedno-kanałowych,
- zwrotnic wielo-wejściowych z wejściami wąsko-pasmowymi lub jednokanałowymi,
- jednokanałowych pułapek częstotliwości,
- dodatkowych filtrów jedno-kanałowych,
- wielu zasilaczy i separatorów zasilania do przed-wzmacniaczy antenowych.
W bardzo trudnych warunkach odbioru analogowego, najlepszym rozwiązaniem (zalecanym ze względu na koszty, raczej dla antenowych instalacji zbiorowych na blokach mieszkalnych i całych osiedlach), jest zastosowanie wąsko pasmowych anten typu Yagi-Uda, z przed-wzmacniaczami jedno-kanałowymi i profesjonalnymi, wysoko-selektywnymi jednowstęgowymi przemiennikami częstotliwości i wzmacniaczami jedno-kanałowymi przeznaczonymi do "pracy sąsiednio-kanałowej.
PODSUMOWUJĄC
Oczywiście powyższe "wady", "reflektorowych" anten szerokopasmowych i wąskopasmowych Yagi-Uda, okazują się zaletami, w zależności od potrzeb i warunków odbioru w danym miejscu.
Na przykład jeśli sygnały TV nadawane są z różnych kierunków, z różnym poziomem sygnału, niezbędnym a możliwym do wyrównania za pomocą "dobrania":
- mocy przed-wzmacniaczy,
- wyboru zysku energetycznego poszczególnych anten,
- zastosowania tłumików sygnału,
to na pewno warto stosować wąsko-pasmowe, rozbudowane gabarytowo układy anteny typu Yagi-Uda.
Dodatkowo istnieją możliwości skutecznego eliminowania zakłóceń przez wykorzystanie dużej kierunkowości anten Yagi-Uda, ich wąsko-pasmowości wraz z możliwością zastosowania filtrów kanałowych, pułapek częstotliwości, czy jednowstęgowych przemienników częstotliwości, dobranych selektywnie i nie zależnie dla poszczególnych sygnałów TV.
Ale, kiedy dobry poziom natężenia pola elektromagnetycznego sygnałów i warunki na to pozwalają idealnym rozwiązaniem może być jedna solidna antena szerokopasmowa np. ASR-860.
PZDR, Jerzy Cieślański