Více

Existuje anténa, která by byla nejlepší?

Anténařina mě dlouhá léta živí. Když jsem v internetové diskusi objevil příspěvek "Nejlepší anténa pro DVB-T", moje zvědavost mě hnala vpřed. Jaký zázrak se to objevil na trhu? Text samotný mě ale zklamal a utvrdil v názoru, že žádná kouzelná anténa neexistuje. Každopádně jsem se nechal inspirovat a sepsal pro čtenáře DigiZone.cz článek o výběru vhodné antény. Která by podle vás byla ideální? Zkusíte si malý kvíz?

Stejně jako neexistuje nejlepší auto nebo prací prášek, neexistuje ani nejlepší anténa. Většina lidí si to dnes bohužel stále ještě neuvědomuje. Díky svojí práci se denně setkávám s lidmi, již si v obchodě koupili anténu, kterou jim prodavač vychválil. Když si ji ale donesli domů a zapojili k televizoru, zjistili, že obraz má k pochvale daleko. V obchodě nám řekli, že ta anténa je nejlepší, hájí přede mnou svůj nákup nespokojení diváci.

Nikdy si sám pro sebe neodpustím otázku: Proč se vyrábí tak obrovské množství různých druhů, typů a modifikací antén, když by stačila jen ta jedna – ta nejlepší? Musím se smát, když si představím frontu zákazníků u pultu v prodejně. Každý chce anténu a prodavač, aniž by se na cokoliv zeptal, doporučí tu jednu jedinou, nejlepší. Zákazníci spokojeně odcházejí do svých domovů. Bez ohledu na to, kde bydlí a jaký TV vysílač přijímají, bez ohledu na příjmové podmínky a přijímané kanály, všichni lidé si odnášejí jednu a tutéž anténu. Vždyť je přeci nejlepší! Možná skutečně, ale vždy jen ve vztahu k nějakým požadavkům a podmínkám.

Prodejce nemůže znát signál u vás doma

Proč ale píšu dnešní článek, když za každou anténu si může její majitel sám? Třeba proto, že komukoliv z nás může soused začít rušit svojí příjmovou technikou i naši televizi. V případě analogového vysílání (A-TV) je sice takové rušení velmi nepříjemné, nemusí ale naštěstí sledování televize znemožnit zcela. Pro zemskou digitální televizi (DVB-T) je ovšem situace zcela odlišná. Jedna „nejlepší“ anténa dokáže znemožnit příjem DVB-T i na kilometry daleko! Právě obava o zachování nerušeného vysílání pro všechny mě dovedla k větší osvětě.

Všichni se jistě shodneme na tom, že nejlepší anténa je ta, která za co nejméně peněz splní všechna naše přání. Jenže která z těch několika desítek až stovek typů a provedení antén na trhu vyhoví naší podmínce? Odhadnout to dopředu je těžké. Schopnost výběru správné antény odlišuje odborníky od laiků. Volba ideálního modelu není totiž snadná. Téměř vždy se vyskytne několik protichůdných požadavků, mezi nimiž je nutné volit kompromis. V takovém případě se člověku hodí teoretické vědomosti i praktické zkušenosti.

Kdo si chce sám nainstalovat anténu, měl by si uvědomit, že nemusí uspět. Má šanci způsobit potíže nejen sobě, ale i sousedům. Nezlobme se na prodavače v obchodě. Nemá na pultu křišťálovou kouli, aby z prodejny dokázal určit příjmové podmínky, stanovil sílu signálu a zasvěceně poradil. Úkolem prodavače je znát vlastnosti a technické parametry výrobku, který prodává. Nic víc.

Kvíz: ideální anténa

Zkusme si prověřit naše znalosti z anténařiny, ať už ze zvědavosti, nebo pro pobavení. Postup je snadný. Přestaneme na chvíli troškařit s „nejlepší“ anténou, ale začneme se zabývat rovnou anténou „ideální“. Pojem „ideální anténa“ je terminus technicus, který nám pomůže definovat základní vlastnosti antén obecně. Kdo má zájem, ať si vezme tužku a papír a začne vypisovat vlastnosti, které by podle něj měla mít ideální anténa. Ke každé vlastnosti si ale také připište důvod, proč tu kterou vlastnost považuje za důležitou. Máte zájem? Tak čtěte dál!

Výběr ideální antény
vlastnost důvod
1)
a) minimální rozměry aby nepřekážela
b) maximální rozměry aby měla velký zisk
2)
a) všesměrový vyzařovací diagram pro příjem ze všech směrů
b) co nejužší vyzařovací diagram aby nepřijímala rušení a odrazy
3)
a) co nejširší frekvenční pásmo – všepásmová pro všechny programy
b) jednokanálová aby nepřijímala rušení „od vedle“
4)
levná pro každého
5)
lehká nenáročná na instalaci
6)
odolná dlouhá životnost
7)
hezká aby nehyzdila

Nechci tvrdit, že jsem definoval nejdůležitější vlastnosti ideální antény. Z technického hlediska existuje parametrů mnohem víc a jsou důležitější než výše uvedené. Pro jednoduchý znalostní kvíz je to ale myslím až až. Některé požadované vlastnosti jsou protichůdné, mnohé z nich se navzájem ovlivňují – to je třeba si uvědomit.

Zesilovač může znamenat potíže

Zabýváme se přitom parametry samotné antény, připojení anténního zesilovače neřešíme. Kdyby tomu bylo naopak, museli bychom brát v úvahu impedanční vlastnosti antény a jejich změny vlivem blízkého okolí. Především v případě použití anténních zesilovačů bývají potíže se správnou volbou vhodné antény největší. Vždyť jen taková maličkost, jako je připojení kanálového zesilovače k širokopásmové anténě, může způsobit neskonalé potíže. Podobně připojení širokopásmového zesilovače k anténě kanálové.

Ale zatímco připojení kanálového zesilovače k širokopásmové anténě je vcelku korektní záležitostí, připojení širokopásmového zesilovače ke kanálové anténě je mnohdy cestou k velkým potížím se stabilitou zesilovače. Příčinou nestabilit jsou impedanční poměry na vstupu zesilovače. Je sice možné připojit širokopásmový zesilovač na kanálovou anténu, ale člověk musí vědět, jak na věc, a vybrat k tomu i vhodný zesilovač.

Nevhodné antény pro více pásem

V některých obchodech si zákazník může koupit antény určené pro kombinovaný příjem ve více pásmech. Bývají to většinou antény logaritmicko-periodické. Objevily se však i antény typu „matrace“, které jsou opatřené vertikálním dipólem pro III. TV pásmo. Právě ty jsou ale mnohdy „vylepšené“ zesilovačem. V jednom ze svých příspěvků na serveru DigitálníTele­vize.cz jsem produkt nazval „anténářská prasárna“. Proč? Dipóly pro UHF jsou u této antény propojené s dipólem pro III. TV pásmo „na prudko“ bez pásmového slučovače.

Zvolené řešení vytváří na svorkách antény impedančně naprosto nedefinovatelný stav. V některých okamžicích je výstupní impedance antény mnohem menší než jmenovitých 300 ohmů, jindy je mnohem větší. Připojený zesilovač s bipolárními tranzistory je konstruován právě na impedanci 300 ohmů. Kvůli tomu to pak v této anténě většinou kmitá a kmitá…
… a ruší a ruší!

DigiZone.cz seznamuje čtenáře se základy digitalizace

Vzdělávací texty perex
Také už jste slyšeli, že digitální vysílání přináší lepší obraz a kvalitnější zvuk? Máte zájem chytit televizi „na kus drátu“? Nebo zrovna míříte do obchodu pro nejlepší anténu na příjem DVB-T? Pak neváhejte a podívejte se na seriál Základy digitalizace, který připravuje server DigiZone.cz pro osvětu svých čtenářů. Můžete zavítat do hlubin formátu MPEG-2, přečíst si o fungování analogového a digitálního vysílání nebo zjistit důvody pixelizace obrazu.

Co je to ta impedance?

Impedance má zásadní vliv na stabilitu zesilovačů. Odpověď je na otázku „proč“ je snadná, ale musíme trochu odbočit. Než se pustím do dalšího vysvětlování, připomenu jednu vlastnost elektrického proudu ve vedení. Každý zdroj elektřiny, každý vodič i každý spotřebič mají nějakou impedanci. V případě zařízení na stejnosměrný proud je uvedenou impedancí činný odpor vodičů v obvodu. V případě střídavého proudu se k činnému odporu přičítají ještě indukčnosti a kapacity vodičů.

Elektrický proud se chová podobně jako světlo, při přechodu do jiného prostředí se odráží. V případě, že elektrický proud teče vedením o vlnové impedanci 75 ohmů a toto vedení je zakončené zátěží o jiné impedanci, nastanou potíže. Při přechodu proudu do zátěže se část elektrické energie odrazí od impedančního nepřizpůsobení a vrátí se po vedení zpět ke zdroji!

Dovolte ještě jednu odbočku. Symetrizační členy v anténní technice jsou impedančními transformátory. Že nic takového neznáte? Stejnými impedančními transformátory jsou ale i převodové skříně v automobilech nebo přehazovačky na kolech. Dalšími příklady jsou jednoduché stroje – páka, kladka, nakloněná rovina.

Přiblížení pojmu realitě

U vysílačů nás zajímá jejich výkon, na tom není nic divného. Výkon z vysílače je skrz antény přenášený do televizoru nebo jiného přijímače. Vzpomeňme si, že výkon je prací vykonanou za jednotku času. Nejnázornější bude uvést si problematiku na příkladu.

Najmeme si hypotetického dobrovolníka, po kterém budeme chtít mechanickou práci. Jeho úkolem bude přemístit holýma rukama pět různých závaží na pět různých vzdáleností.

  1. tunové závaží na jeden metr
  2. stokilové závaží do deseti metrů
  3. desetikilové závaží na sto metrů
  4. kilogramové závaží do jednoho kilometru
  5. stogramové závaží na deset kilometrů

Mnozí možná už tuší, kam mířím. V prvním případě se závažím nepohne, úkol nebude splněný a dobrovolník bude mít leda stržená záda. Ve druhém případě má člověk šanci úkol splnit, ale musí mít dobrou fyzickou kondici. Prostřední případ bude bezproblémový. Podobně varianta čtvrtá, tady se ale dobrovolník chvíli projde. A nakonec ve variantě pět dělník závaží skoro nepocítí, ale čeká ho pěkná štreka.

Stejná práce nezaručuje stejný výkon

Z fyzikálního hlediska je vykonaná mechanická práce ve všech případech stejně velká, deset kilojoulů (kJ). Mechanický výkon ovšem nikoliv, tady hraje úlohu také čas nutný na splnění úkolu. Poponést tunové závaží byť jen metr daleko je nad lidské síly, výsledný výkon proto není žádný. V případě stokilového závaží můžeme předpokládat, že to dobrovolník stihne do deseti metrů za minutu. I se dvěma pětikilovými činkami by to dělník mohl stihnout za 20 až 30 sekund. Běh na jeden nebo deset kilometrů asi rychlejší nebude, a to i při lehčím závaží.

Z příkladu vyplývá, že náš dobrovolník podá nejlepší výkon při „impedanci“ okolo deseti kilogramů. V dalších případech není možné jeho schopnosti beze zbytku využít. Platí ale zákon o zachování energie, a když ta zůstane nevyužitá, musí se vrátit zpět do lidského těla. Všechny pokusy bychom měli srovnávat totiž za stejný čas. Pokud by byl pokus ohraničený nejkratší dobou nutnou na přemístění některého ze závaží, pak bude práce vykonaná v dalších případech menší. Energie zůstane v lidském těle, tedy ve zdroji.

Příklad ukazuje zatěžovací impedanci jako všudypřítomný fenomén. Většina z nás si to ale vůbec neuvědomuje. V běžném životě to možná nevadí a pomůže selský rozum, v případě anténní techniky se ovšem jedná o zásadní parametr. Není radno ho podceňovat.

Přelévání energie a změna síly signálu

Pokud uvážíme další variantu, kdy mezi výstupní impedanci antény a vstupní impedanci zesilovače vložíme kus kabelu s impedancí odlišnou, pak v něm dojde k „přelévání“ energie od antény k zesilovači a zpět. Když ten kus kabelu bude mít elektrickou délku v násobcích poloviny vlnové délky přenášeného signálu, pak se impedance kabelu neuplatní. Kabel místo toho výstupní impedanci antény přetransformuje přímo na vstup zesilovače. Dojde k přenosu energie v režimu rezonance, kdy ztráty jsou způsobené pouze fyzikálními vlastnostmi kabelu. Tak vznikají v rozvodech různé nechtěné a nežádoucí „filtry“, které způsobují zesilování nebo naopak zeslabování některých signálů.

Konečně jsme se dostali o kousek dál v objasňování vlivu impedance na funkci antén a anténních rozvodů. Pokud jste dočetli až sem, musí vám být zřejmě, že vzít v úvahu všechny tyto vlivy není vůbec snadné. Rozbočování signálů bez rozbočovače nebo naopak slučování antén bez patřičného slučovače znamená narušit impedanční poměry v rozvodu a způsobit tak nestabilitu zesilovačů. Může dojít i zásadnímu zhoršení signálu na vstupu do televizoru.

Častým nešvarem je také připojování koaxiálního kabelu přímo na svorky antény – bez symetrizačního členu. Něco takového je naprosto nepřijatelná už kvůli tomu, že to způsobuje nestabilitu zesilovačů. Do rozvodu se ale leckdy vnáší také rušení z povrchu pláště kabelu, což způsobuje „šilhání“ antény. Anténa pak přijímá z jiného směru, než kam je namířena!

Další mýtus digitalizace

Je obrovským omylem myslet si, že pro příjem DVB-T jsou zmíněné poznatky nepodstatné. Sám jsem přesto dokonce zaznamenal názor, že Ty jedničky a nuly tam nějak prolezou. Jedná se o další mýtus, který se kolem digitálního vysílání šíří. Jedničky a nuly totiž ke svému přenosu potřebují „čistší“ prostředí, než jaké stačilo pro analogový signál! Jsou menší a rychlejší.

Podotýkám, že tento článek si neklade za cíl vyčerpávajícím způsobem vysvětlit problematiku správné volby antény a jejího impedančního přizpůsobení. Každý čtenář by si měl ale i díky dnešnímu textu uvědomit, že o dané problematice ví méně, než by si přál. Méně, než je třeba znát pro odbornou a odpovědnou práci v tomto oboru. Berte ho jako krátký úvod do problematiky, a pokud jsem ve vás vyvolal zájem o další sebevzdělávání, je to pro mě úspěch.

Příště o zisku a směrových vlastnostech antén.

Anketa

Vyvolal ve vás článek hlubší zájem o problematiku?

34 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 13. 12. 2006 21:41

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+