Jak fungují televizní antény?
televizní antény. Navzdory šíření kabelové televize a webového rádia přijímají miliony lidí televizní a rádiové signály pomocí antén, což se stává ještě aktuálnějším v souvislosti s rozvojem satelitní televize, přenosných rozhlasových stanic, mobilních komunikací a bezdrátových zařízení. Proč máme tolik různých tvarů a velikostí antén? Velikost antény je primárně dána frekvenčním pásmem, které je potřeba přijímat z dané vysílací stanice: pro nejlepší příjem je nutné zajistit podmínku rezonance, a ta nastává, pokud je délka antény poloviční. délka přijímané vlny elektromagnetického záření. Vlnové délky „spotřebitelského“ rádia se pohybují od 5,5 m pro televizní kanál do 8 cm pro kanál mobilní komunikace. Dále je velmi důležitá orientace antény. Vektor elektrického pole v TV a frekvenčně modulovaných rádiových signálech je polarizován v horizontální rovině, proto musí být anténní kolík umístěn vodorovně. V amplitudově modulovaném rádiovém signálu je elektrické pole vertikálně polarizováno. Nejmodernější vysílače vyzařují elektromagnetické vlny, jejichž rovina polarizace se plynule otáčí, takže vlna tvoří vývrtku a signály lze přijímat anténami v libovolné orientaci. Antény ve tvaru „králičích uší“ je nutné nastavovat jejich otáčením nebo změnou vzájemné polohy prvků. Elektromagnetická vlna, která dorazí k anténě, v ní indukuje střídavé elektrické pole – a to je vše. Výrobci však vymýšlejí mnoho tvarů a všemožných dekorací, které se samotným provozem antény nemají nic společného, ale velkou měrou přispívají k jejich prodeji. Jeden čas byly například antény „skryté“ v čelním skle, a přestože fungovaly hůře než ty, které trčely z auta, bylo takové auto vizuálně vnímáno lépe. K ničemu jsou i různé cívky a piny na domácích anténách namontovaných na střechách. Zesilovače umístěné u paty antény musí přijímat signály s amplitudou až několik milivoltů a zesílit je o 12–14 dB. Pro většinu aplikací to stačí, protože silnější signál pouze přetíží elektroniku. 30 dB zesilovač není o nic lepší než 20 dB zesilovač.
AM anténa. Anténa pro příjem amplitudově modulovaného signálu je obvykle drátová cívka na feritové tyči, která zachycuje magnetickou složku elektromagnetické vlny o vlnové délce do 30 m. Je méně účinná než dipólová anténa, ale pohodlnější bičová anténa o délce 15 m.
FM anténa. Anténa pro příjem frekvenčně modulovaného signálu je obvykle obyčejný dipól, který je instalován venku v dráze rádiových vln. Jeho délka je 1,2–1,6 m, což právě pokrývá rozsah polovičních vlnových délek většiny FM vysílačů.
Pevná anténa. Součástí antény jsou malé zesilovače, napájené slabým stejnosměrným proudem, připojené k několika prvkům v pouzdře disku. Je malý a lehký a bývá součástí parabolické antény pro příjem satelitní televize. Tato anténa nezachycuje signály z pozemních televizních stanic.
Králičí uši. Anténu lze překonfigurovat na malém rozsahu vlnových délek, aby mohla přijímat signál téměř ze všech televizních kanálů (velikost lze podle toho zvolit rovnou vlnové délce vysílací stanice, půlvlnná nebo čtvrtinová vlnová délka). Otáčením „uší“ můžete naladit konkrétní stanici a jejich nakloněním minimalizovat rušení vln, které vznikají v důsledku fázových posunů při objíždění překážek a odrazu od nich.
Venkovní anténa. Takové antény jsou obvykle instalovány na střechách. Mají několik tyčí různých velikostí, což jim umožňuje přijímat vlny různých vlnových délek. Například tyč o délce 12,5 cm nejlépe ze všech „chytne“ vlnu s λ = 30 cm (umístěnou v rezonančních podmínkách). Delší tyče tuto vlnu odrážejí, směřují ji na tyč, která je právě v rezonanci, a tak zesilují přijímaný signál. Kratší tyče tuto vlnu znovu vyzařují, což také zvyšuje účinnost příjmu.
Parabolická satelitní TV anténa. Elektromagnetické vlny přicházející k anténě jsou směrovány v úzkém paprsku do nízkošumové konvertorové jednotky namontované v trychtýřovém reflektoru. V dřívějších návrzích držák a reflektor zabraňovaly některým vlnám v dosažení konvertoru a účinnost příjmu byla asi 50 %. U nejnovějších modelů se tyto prvky začaly umisťovat nikoli před desku, ale za ni, což umožnilo zvýšit účinnost na 80 %.
• Vysílače v celulárních komunikačních systémech pracují v režimu pulzní modulace (mění šířku, výšku atd. pulzů v souladu s užitečným audio signálem). Výsledné rušení ucho nevnímá, ale generuje nepříjemné chrastění ve sluchadlech. Firma Myers Johnson zahájila výrobu miniaturních antén, které jsou připevněny k zařízení, vnímají tento šum a generují „antipulzy“, které potlačují chvění.
• Rychlost šíření elektromagnetických vln závisí na počasí: vlny vysílané pozemními vysílacími stanicemi „cestují“ rychleji po vlhkých pláních a po rozsáhlých vodních plochách než po suchém, členitém terénu. Po déletrvajícím silném dešti může dosah rádiových přenosů dosáhnout několika stovek kilometrů;
Přidělování frekvenčních kanálů ve Spojených státech schvaluje Federální komunikační agentura. Optimální délka antény je polovina vlnové délky přijímaného záření. Nejúčinnější jsou čtvrtvlnné antény namontované na velké kovové ploše, například na karoserii auta.
Scientific American, 2003, květen, str. 88–89.
Zkr. pruh z angličtiny N.D. Kozlová