Антенны телевещания

Антенны телевещания — это устройства, предназначенные для излучения или приёма электромагнитных волн в диапазоне частот, используемых для телевизионного вещания. Они являются неотъемлемой частью как передающего (телецентры, ретрансляторы), так и приёмного (телевизоры, приставки) оборудования. Конструктивно антенна преобразует электрический сигнал, поступающий от передатчика, в радиоволну, распространяющуюся в пространстве, или, наоборот, улавливает радиоволну и преобразует её в электрический сигнал для телевизионного приёмника.

История развития

Первые телевизионные антенны появились в 1930-х годах, одновременно с началом регулярного телевещания. Изначально использовались простые конструкции — полуволновые вибраторы и петлевые антенны. С развитием телевидения и увеличением числа передающих станций возникла необходимость в более сложных и направленных антеннах, способных обеспечить качественный приём в условиях помех и на больших расстояниях.

В 1950—1960-х годах, с началом массового распространения телевидения, особую популярность приобрели антенны типа «волновой канал» (антенна Яги — Уда), которые позволяли эффективно принимать сигнал на метровых волнах (MB). С переходом на дециметровый диапазон (ДМВ) в 1970—1980-х годах конструкция антенн усложнилась, появились логопериодические и комбинированные модели, способные работать в обоих диапазонах.

В России и странах бывшего СССР массовый переход на цифровое телевидение (стандарт DVB-T2) в 2010-х годах привёл к тому, что большинство старых аналоговых антенн, рассчитанных на метровые волны, перестали быть актуальными. Для приёма цифрового сигнала, передаваемого преимущественно в дециметровом диапазоне, потребовались новые, более широкополосные антенны.

Классификация антенн телевещания

Телевизионные антенны классифицируются по нескольким основным признакам.

По назначению

• Передающие антенны: устанавливаются на телевизионных вышках и мачтах. Отличаются высокой мощностью, сложной конструкцией (часто представляют собой многоэтажные панели) и строгой направленностью. Обеспечивают покрытие определённой территории.
• Приёмные антенны: используются конечными пользователями для приёма телевизионного сигнала. Бывают комнатными, наружными и коллективными.

По месту установки

• Комнатные антенны: устанавливаются внутри помещения, на телевизоре или рядом с ним. Отличаются компактностью, но имеют низкий коэффициент усиления и подвержены влиянию помех от бытовой техники и стен. Эффективны только в зоне уверенного приёма, вблизи от телецентра.
• Наружные антенны: монтируются на крышах домов, балконах или специальных мачтах. Обеспечивают значительно лучшее качество приёма за счёт отсутствия препятствий и возможности использования направленных конструкций с высоким усилением.
• Коллективные антенны: устанавливаются на многоквартирных домах и подключаются к кабельной распределительной сети, обеспечивая сигналом всех жильцов. В России в 2010-х годах такие антенны часто использовались для приёма цифрового эфирного телевидения в рамках федеральной программы.

По диапазону частот

• Метровые (MB, VHF): диапазон 48,5—100 МГц (1—2 каналы) и 174—230 МГц (3—12 каналы). Использовались для аналогового телевидения. В настоящее время в России в этом диапазоне работают некоторые цифровые мультиплексы, но основная нагрузка приходится на ДМВ.
• Дециметровые (ДМВ, UHF): диапазон 470—862 МГц (21—69 каналы). Основной диапазон для цифрового эфирного телевидения (DVB-T2). Антенны ДМВ обычно имеют более компактные размеры по сравнению с метровыми.
• Комбинированные (MB/ДМВ): универсальные антенны, способные принимать сигналы в обоих диапазонах. Часто имеют в своей конструкции отдельные элементы для метровых и дециметровых волн.

По типу конструкции

• Вибраторные антенны: простейший тип, представляет собой полуволновой вибратор (диполь). Используется редко из-за низкого усиления.
• Антенна «волновой канал» (Яги — Уда): классическая конструкция, состоящая из активного вибратора, одного или нескольких рефлекторов (отражателей) и нескольких директоров (направителей). Обеспечивает высокую направленность и усиление. Широко применялась для метрового диапазона.
• Логопериодические антенны: широкополосные антенны, способные работать в широком диапазоне частот. Конструкция состоит из набора вибраторов разной длины, расположенных вдоль несущей стрелы. Обеспечивают хорошее согласование и усиление в широкой полосе.
• Рамочные антенны: часто используются для приёма цифрового телевидения (DVB-T2). Представляют собой замкнутые рамки, которые могут быть выполнены в виде квадрата, треугольника или круга. Отличаются простотой изготовления.
• Панельные антенны: современные плоские антенны, часто используемые для приёма цифрового сигнала. Могут быть выполнены в виде печатной платы или пластиковой панели с металлическими элементами. Компактны, имеют высокую помехозащищённость.
• Зеркальные антенны (параболические): используются для приёма спутникового телевидения. Не предназначены для приёма эфирного телевидения, так как работают в другом диапазоне частот (Ku, C) и требуют точной ориентации на спутник.

Устройство и характеристики

Основными характеристиками телевизионной антенны являются:

• Коэффициент усиления (КУ): отношение мощности сигнала, создаваемого антенной в направлении максимального излучения, к мощности, создаваемой эталонной антенной (обычно полуволновым вибратором). Измеряется в децибелах (дБ). Чем выше КУ, тем сильнее сигнал на выходе антенны.
• Диаграмма направленности (ДН): графическое представление зависимости усиления антенны от направления. Для приёмных антенн важна узкая ДН, позволяющая отсекать помехи с боковых и задних направлений.
• Входное сопротивление: обычно составляет 75 или 300 Ом. Для согласования с кабелем (75 Ом) используются специальные переходники (балуны).
• Диапазон рабочих частот: полоса частот, в которой антенна сохраняет свои параметры. Для цифрового телевидения важна широкая полоса, чтобы принимать несколько мультиплексов.
• Поляризация: может быть горизонтальной, вертикальной или круговой. В России для эфирного телевидения (как аналогового, так и цифрового) используется преимущественно горизонтальная поляризация.

Применение и значение

Основное применение телевизионных антенн — приём сигналов эфирного телевидения. В России, после отключения аналогового вещания в 2019 году, антенны стали основным средством доступа к цифровому эфирному телевидению (стандарт DVB-T2), которое включает 20 бесплатных каналов (два мультиплекса).

Антенны используются:

• В частных домах и квартирах для индивидуального приёма.
• В многоквартирных домах в составе коллективных систем (в том числе в рамках программы «Цифровое телевидение»).
• В качестве резервного источника сигнала при нестабильной работе кабельного или спутникового телевидения.
• На телевизионных станциях и ретрансляторах для передачи сигнала.

Значение антенн телевещания велико: они обеспечивают доступ к телевизионному контенту для населения, особенно в удалённых и сельских районах, где прокладка кабельных сетей или установка спутниковых тарелок затруднена или дорога.

Интересные факты

• Самая высокая телевизионная антенна в мире (по состоянию на 2024 год) — Останкинская телебашня в Москве (высота 540 м). Она является передающей антенной для многих телеканалов и радиостанций.
• Конструкция антенны «волновой канал» была изобретена японскими инженерами Хидэцугу Яги и Синтаро Уда в 1926 году. Несмотря на то, что в мире её чаще называют антенной Яги, в Японии она известна как антенна Уда — Яги.
• Для приёма цифрового телевидения (DVB-T2) не требуется специальная «цифровая» антенна. Любая антенна, рассчитанная на дециметровый диапазон (UHF), способна принимать цифровой сигнал, если она исправна и правильно ориентирована.
• В условиях слабого сигнала для улучшения приёма используются усилители, которые устанавливаются непосредственно на антенну. Однако при сильном сигнале усилитель может перегружаться и создавать помехи.

Критика и ограничения

Основным недостатком эфирного телевидения, а значит и антенн, является зависимость качества приёма от рельефа местности, погодных условий и наличия препятствий (высотные здания, лесные массивы). В городах с плотной застройкой возможны интерференционные замирания сигнала.

Кроме того, антенны, особенно наружные, требуют периодического обслуживания: очистки от снега и льда, проверки креплений, замены кабеля при его повреждении. Комнатные антенны, несмотря на удобство, часто не обеспечивают устойчивого приёма в зонах неуверенного сигнала.

Источники

1. ГОСТ Р 50890-96 «Антенны телевизионные приемные. Основные параметры и технические требования».
2. Федеральный закон от 27.07.2006 № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» (в части организации телевещания).
3. Материалы Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать) по переходу на цифровое телевидение в РФ.
4. Учебное пособие «Антенны и распространение радиоволн» (под ред. В. В. Никольского).
5. Справочник по телевизионным антеннам (издание 1980-х годов, переиздание).