Введение
Телевизионная антенна (телевизионная антенна) – это антенна, специально предназначенная для использования с телевизионным приемником (ТВ) для приема телевизионных программ, передаваемых по эфиру с телевизионной станции. Качество телевизионного приема зависит как от антенны, так и от передатчика. Наземное телевидение вещает на частотах от 47 до 250 МГц в диапазоне очень высоких частот (VHF) и от 470 до 960 МГц в диапазоне ультравысоких частот (UHF), которые могут различаться в разных странах. Телевизионные антенны изготавливаются двух типов: «комнатные» антенны, устанавливаемые на телевизоре или рядом с ним, и «наружные» антенны, монтируемые на мачте на крыше дома. Их также можно устанавливать на чердаке, где сухие условия и большая высота способствуют улучшению приема сигнала и увеличению срока службы антенны. Наружные антенны более дорогие и сложные в установке, но необходимы для обеспечения надлежащего приема в зонах со слабым сигналом, удаленных от телевизионных станций. Наиболее распространенными типами комнатных антенн являются дипольные («заячьи уши») и петлевые антенны, а для наружных антенн – антенны Яги. Антенна подключается к телевизору с помощью специального кабеля, предназначенного для передачи радиосигнала, который называется линией передачи. В ранних антеннах использовался плоский кабель, называемый двухпроводным кабелем сопротивлением 300 Ом. Сегодня стандартом является коаксиальный кабель сопротивлением 75 Ом, который менее подвержен помехам и подключается к разъему F или разъему Belling Lee (в зависимости от региона) на задней панели телевизора. Для преобразования сигнала с антенн, использующих двухпроводную линию, в современный коаксиальный кабель используется небольшой трансформатор, называемый балуном. В большинстве стран телевизионное вещание разрешено в диапазоне очень высоких частот (VHF) от 47 до 68 МГц, который называется низким диапазоном VHF или полосой I в Европе; от 174 до 216 МГц, который называется высоким диапазоном VHF или полосой III в Европе, и в диапазоне ультравысоких частот (UHF) от 470 до 698 МГц, который называется полосой IV и V в Европе. Границы каждого диапазона несколько варьируются в разных странах. Радиоволны в этих диапазонах распространяются по прямой видимости; холмы блокируют их и ограничивают горизонт, тем самым определяя зону уверенного приема телевизионной станции, которая зависит от рельефа местности.
A television antenna (TV aerial) is an antenna specifically designed for use with a television receiver (TV) to receive over the air broadcast television signals from a television station. Television reception is dependent upon the antenna as well as the transmitter. Terrestrial television is broadcast on frequencies from about 47 to 250 MHz in the very high frequency (VHF) band, and 470 to 960 MHz in the ultra high frequency (UHF) band in different countries. Television antennas are manufactured in two different types: "indoor" antennas, to be located on top of or next to the television set, and "outdoor" antennas, mounted on a mast on top of the owner's house. They can also be mounted in a loft or attic, where the dry conditions and increased elevation are advantageous for reception and antenna longevity. Outdoor antennas are more expensive and difficult to install but are necessary for adequate reception in fringe areas far from television stations. The most common types of indoor antennas are the dipole ("rabbit ears") and loop antennas, and for outdoor antennas the Yagi, The antenna is connected to the television with a specialized cable designed to carry radio current, called transmission line. Earlier antennas used a flat cable called 300 ohm twin lead. The standard today is 75 ohm coaxial cable, which is less susceptible to interference which plugs into an F connector or Belling Lee connector (depending on region) on the back of the TV. To convert the signal from antennas that use a twin lead line to the modern coaxial cable input, a small transformer called a balun is used in the line. In most countries, television broadcasting is allowed in the very high frequency (VHF) band from 47 to 68 MHz, called VHF low band or band I in Europe; 174 to 216 MHz, called VHF high band or band III in Europe, and in the ultra high frequency (UHF) band from 470 to 698 MHz, called band IV and V in Europe. The boundaries of each band vary somewhat in different countries. Radio waves in these bands travel by line of sight; hills block them and the visual horizon, limiting a television station's reception area to , depending on terrain.
Аналоговый и цифровой
В предыдущем стандартном аналоговом телевидении, используемом до 2006 года, для диапазонов VHF и UHF требовались отдельные тюнеры в телевизионном приемнике, с отдельными входами для антенн. Длина волны радиоволны равна скорости света (c), деленной на частоту. Указанные частотные диапазоны охватывают соотношение длин волн 15:1, или почти 4 октавы. Разработать одну антенну для приема такого широкого диапазона длин волн сложно, и между частотами VHF и UHF существует октавный разрыв от 216 до 470 МГц. Поэтому традиционно для приема каналов VHF и UHF использовались отдельные антенны (наружные антенны с отдельными наборами элементов на общем несущем основании). (DTV). Однако, как правило, используются те же частоты вещания, поэтому антенны, использовавшиеся для старого аналогового телевидения, также принимают новые цифровые телепередачи DTV. Продавцы часто заявляют о продаже специальных "цифровых" или "антенн для телевидения высокой четкости" (HDTV), рекомендуемых в качестве замены существующей аналоговой антенны; в лучшем случае это введение в заблуждение для увеличения продаж ненужного оборудования, а в худшем – это может оставить зрителя только с антенной для приема UHF на местном рынке (особенно в Северной Америке), где некоторые цифровые станции продолжают вещание на своих прежних высоких или низких частотах VHF.
Проблемы с приемом
В Австралии места, недоступные для телевизионного вещания, известны как "черные зоны". В Восточной Германии районы, где нельзя было принимать сигналы западного телевидения, называли Тал дер Аhnungslosen, или "Долина ничего не знающих".
В помещении
Внутренние антенны могут быть установлены непосредственно на телевизор или размещены на столе рядом с ним, подключенные к телевизору коротким коаксиальным кабелем. Из-за ограничений в пространстве, внутренние антенны не могут быть такими же большими и сложными, как наружные, они устанавливаются на меньшей высоте, а стены здания ослабляют часть радиоволн; по этим причинам, внутренние антенны обычно обеспечивают менее качественный прием, чем наружные антенны или логарифмически-периодический дипольный массив (LPDA). Они состоят из нескольких полуволновых дипольных элементов, представляющих собой металлические стержни длиной примерно в половину длины волны телевизионного сигнала, установленных в линию на несущей балке. Эти элементы работают как резонаторы: электрическое поле входящей радиоволны заставляет электроны в стержнях колебаться, создавая стоячие волны переменного напряжения в стержнях. Антенна может содержать различное количество стержневых элементов; как правило, чем больше элементов, тем выше коэффициент усиления и направленность. Другая конструкция, используемая преимущественно для приема УВЧ-сигнала, – это антенна с отражающим массивом, состоящая из вертикального металлического экрана с несколькими дипольными элементами, расположенными перед ним. Поскольку телевизионные диапазоны частот слишком широки для покрытия одной антенной, существуют два варианта: отдельные антенны для диапазонов ОВЧ и УВЧ или комбинированная (комбо) антенна ОВЧ/УВЧ.
Установка
Антенны обычно устанавливают на крышах, а иногда и на чердаках. Размещение антенны в помещении значительно ослабляет уровень принимаемого сигнала. Направленные антенны должны быть направлены на передатчик, с которого принимается сигнал; в большинстве случаев не требуется высокой точности. В некоторых регионах все телевизионные передатчики располагаются примерно в одном направлении и используют частоты, достаточно близкие друг к другу, чтобы одной антенны было достаточно для приема всех каналов. С одного места расположения передатчика могут вещать сигналы для нескольких каналов. CABD (коллективная антенна для распространения вещания) – это система, устанавливаемая внутри здания для приема бесплатных эфирных ТВ/FM-сигналов, передаваемых по радиочастотам, и их распределения среди пользователей. Аналоговые телевизионные сигналы подвержены эффекту «призрака» – появлению множественных, близко расположенных изображений, создающих впечатление размытости и повторения контуров на экране. Это происходит из-за отражения сигнала от близлежащих объектов (зданий, деревьев, гор); принимаются несколько копий сигнала разной силы и с разной задержкой. Этот эффект не характерен для других видов передачи. Тщательная настройка положения антенны может помочь найти компромиссное положение, которое минимизирует проявление «призраков» на разных каналах. Эффект «призрака» также может возникать, если несколько антенн, подключенных к одному приемнику, принимают один и тот же сигнал, особенно если длины кабелей, соединяющих их с разветвителем/объединителем, различаются или антенны расположены слишком близко друг к другу. Аналоговое телевидение заменяется цифровым, которое не подвержено эффекту «призрака»; тот же отраженный сигнал, вызывающий «призраки» в аналоговом сигнале, в цифровом сигнале вообще не будет отображаться. Однако в этом случае помехи приводят к значительно более серьезному ухудшению качества изображения.
Антенны на крышах и прочие наружные антенны
Антенны крепятся к крышам различными способами, как правило, на мачте для поднятия над уровнем крыши. В большинстве случаев этого достаточно. Однако в некоторых местах, таких как глубокие долины или вблизи высоких сооружений, антенну может потребоваться установить значительно выше, используя свободно стоящую или оттянутную мачту. Кабель, соединяющий антенну с внутренним помещением, называется спуском или кабелем спуска, и чем длиннее этот кабель, тем сильнее происходит потеря сигнала. Некоторые типы кабелей могут помочь уменьшить эту потерю. Чем выше установлена антенна, тем лучше она работает. Антенна с более высоким коэффициентом усиления способна принимать более слабые сигналы в нужном направлении. Препятствующие здания, особенности рельефа (горы) и густые леса ослабляют сигнал; во многих случаях сигнал отражается, что позволяет получить полезный сигнал. Высокие или сложные антенны представляют определенную физическую опасность, например, риск падения конструкции или ее повреждения погодными условиями. Кроме того, существуют местные нормативные акты, которые ограничивают высоту конструкций без получения соответствующих разрешений. Например, в Соединенных Штатах Закон о телекоммуникациях 1996 года разрешает любому домовладельцу устанавливать "антенну, предназначенную для приема местных телевизионных сигналов", но "мачты высотой более 12 футов (4 метра) над уровнем крыши могут потребовать получения местных разрешений".
Антенны для помещений
Как уже говорилось ранее, антенны могут быть установлены внутри помещения, если сигнал достаточно силен, чтобы компенсировать недостатки антенны. Антенна просто подключается к телевизионному приемнику и устанавливается в удобном месте, часто сверху на приемник ("set top"). Иногда для получения наилучшего качества изображения требуется поэкспериментировать с ее положением. Для комнатных антенн может быть полезно радиочастотное усиление, обычно называемое телевизионным усилителем. Прием сигнала комнатной антенной может быть затруднен в зонах со слабым сигналом.
Установка на чердаке
Иногда бывает желательно не устанавливать антенну на крыше; в таких случаях наружные антенны часто монтируют на чердаке, хотя существуют и антенны, специально разработанные для установки на чердаке. Размещение антенны внутри помещения значительно ухудшает её характеристики из-за меньшей высоты над землей и наличия препятствий в виде стен; однако в зонах с сильным сигналом прием может быть удовлетворительным.
Многоканальные антенны, ротаторы
Иногда возникает необходимость принимать сигналы от передатчиков, расположенных не в одном направлении. Этого можно добиться, последовательно направляя антенну на нужный передатчик с помощью ротатора, приводимого в действие электродвигателем. Альтернативно, можно использовать две или более антенн, каждая из которых направлена на желаемый передатчик и соединенных соответствующей схемой. Чтобы предотвратить взаимные помехи, вертикальное расстояние между балками антенн должно быть не менее половины длины волны самой низкой принимаемой частоты (Расстояние = ). Правильно установленные мачты, особенно высокие, укрепляются оцинкованными тросами; изоляторы не требуются. Они рассчитаны на выдерживание самых неблагоприятных погодных условий в данной местности и располагаются таким образом, чтобы при падении не задевали линии электропередач. Существует неминуемая опасность при работе на крыше дома, что необходимо при установке или настройке телевизионной антенны.