Схема всеволновой телевизионной антенны: Схема всеволновой телевизионной антенны — Dudom

Комнатная ТВ-антенна

Какая комнатная ТВ-антенна лучше?

Производством и разработкой ТВ антенн занимаются многие компании. Каждый бренд имеет множество моделей, а также производные их модификаций, которые отличаются между собой характеристиками, предназначением, установкой, а также имеют сильные и слабые стороны. Да и диапазон цен между моделями и брендами весьма разнообразен. Поэтому непосвященному в нюансы телевещания порой трудно самостоятельно подобрать оптимальный вариант телевизионной антенны для своего дома.

Компания АРС-Мастер осуществляет установку и монтаж тв-оборудования, а также оказывает помощь при выборе соответствующей комнатной антенны. Для получения консультации всегда можно обратиться по телефону, указанному на сайте компании, либо оставить заявку, заполнив предложенную форму.

На что следует обратить внимание при выборе комнатной тв-антенны?

Современные телевизионные антенны подразделяются на комнатные, уличные и гибридные, совмещающие характеристики уличных и комнатных моделей. Для внутренней антенны достаточно комнатного типа, который намного дешевле гибридных.

Выбор телевизионной антенны следует начинать с определения типа сигнала, прием-передачу которого она будет осуществлять. Антенна должна соответствовать принимающему оборудованию. Различают аналоговый и цифровой сигнал. Первый тип сигнала уходит в прошлое, уступая место цифровому телевидению, и используется все реже. Некоторые производители выпускает универсальные атенны, способные передавать оба сигнала.

Далее выбор можно представить по следующей схеме:

• Технические характеристики. На этом этапе необходимо учитывать местность, наличие помех, расположение, расстояние до источника сигнала, характеристики телевизора. Например, пассивные антенны не всегда могут обеспечить качественный звук и изображение. В этом случае понадобится установка вместе с антенной дополнительного усилителя. Но на короткий радиус действия вполне можно использовать пассивную антенну без усилителя.
• Отзывы покупателей. На этом этапе обычно трудностей не возникает, так как по конкретным моделям можно найти подробное описание в сети, а также отзывы пользователей или видео с советами по установке и приобретению дополнительного оборудования.
• Стоимость антенны. Выбирая известные бренды по более высокой цене, вы приобретаете качество и гарантию. Но в этом случае необходимо обратить внимание и на соответствие заявленных функций и характеристик стоимости, а также на необходимость использования всех функциональных особенностей.
• Посоветоваться с экспертами в области тв-оборудования. К этому этапу обычно уже есть на примете несколько моделей, но вот какой из них отдать предпочтение часто затруднительно. Позвоните в компанию АРС-Мастер, и специалист-практик ответит на ваши вопросы.

ТОП-7 комнатных ТВ-антенн: советуют потребители, проверяют профессионалы

• REMO BAS-5310. Антенна отличается нестандартным дизайном и компактными размерами. Она легко подключается к телевизору, оборудована встроенным усилителем, ее питание осуществляется через USB. К недостаткам относится небольшой радиус приема-передачи сигналов.
• FUNKE HOME 5.0. Антенна с интересным дизайном выполнена из матового качественного пластика. При установке ее можно расположить на подоконнике. Имеет дециметровый диапазон, оснащена встроенным усилителем, работоспособна при температуре от 0 до +40 градусов. Принимает сигнал, находясь от вышки на расстоянии до 30 км, но должна быть повернута в ее сторону. К недостаткам относится отсутствие блока питания в комплектации.
• REMO FOBOS 2.1. Эфирная комнатная антенна подходит для цифрового и аналогового телевидения. Подходит для зоны уверенного сигнала в радиусе 30 км. В зависимости от типа питания встроенного усилителя имеет несколько модификаций. В работе эта антенна практически не издает шума. К недостаткам относится слишком короткий кабель.
• REMO MINI DIGITAL 5V (BAS-5107). Активная телевизионная антенна для комнаты. Рекомендуется к размещению на подоконнике или над телевизором. Оснащена мощным усилителем и дополнительным фильтром, устраняющим помехи при прохождении сигнала. Принимает трансляцию в радиусе 30 км от вышки, питается от тюнера. К недостаткам относят неудобный штекер.
• REMO Inter 2.0. Комнатная цифровая тв-антенна отличается необычным дизайном и компактностью. В комплектацию входит встроенный усилитель и блок питания. Устойчива к перепадам температур, принимает сигнал в радиусе 30 км от телевышки. К недостаткам относится повышенная чувствительность к месту установки.
• One For All SV9345. Комнатная телевизионная антенна, поддерживающая всеволновой прием, имеет необычный дизайн в виде стелы. В комплектацию входит усилитель и длинный (1,5 метра) кабель. Питание осуществляется через USB-проем, заявленный радиус действие – 15 км, но в зоне хорошего сигнала радиус увеличивается до 30 км.
• BBK DA17. Цифровая комнатная тв-антенна со встроенным усилителем. ВЫполнена в форме тарелки-подставки, оснащена дополнительным экраном-защитой от помех. Имеет двойную изоляцию электрозащиты, не нуждается в заземлении. Питание осуществляется от тюнера или адаптера. Располагать антенну рекомендуется возле окна и по направлению к источнику сигнала.

Моделей комнатных антенн очень много, и если вы затрудняетесь в выборе или сомневаетесь в характеристиках, то всего один звонок в компанию АРС-Мастер поможет вам избежать ошибок выбора.

Порядок подключения комнатной антенны цифрового телевидения к телевизору

Комнатные модели телевизионных антенн отличаются компактными размерами и привлекательным внешним видом. Такие приемные устройства необходимы для комфортного просмотра телевидения европейского стандарта DVB-T2. Внутренние антенны для домашнего пользования можно поставить в квартире или частном доме, чтобы обеспечить высшее качество принимаемых сигналов. Благодаря таким приемникам пользователи получают возможность просматривать цифровое телевидение в хорошем качестве. Схема присоединения комнатной антенны предельно проста. С такой задачей справится даже начинающий пользователь. В сегодняшней статье мы детально рассмотрим, как подключить антенну к телевизору.

Содержание

1. От чего зависит эффективность антенны
2. Всеволновая модель антенного устройства МВ-ДМВ
3. Дециметровый внутренний улавливатель ДМВ
4. Что выбрать: активную или пассивную
5. Обзор популярных антенных устройств для DVB-T2
6. Подключение телевизионной антенны
7. Как подсоединить антенну к приставке
8. Как правильно разместить телевизионную антенну
9. Что такое КУ

От чего зависит эффективность антенны

Подключение антенны трудностей не вызовет.

Но необходимо учитывать, что эффективность ее использования в комнате будет зависеть от различных факторов:

• Насколько удалено антенное устройство от ближайшего передатчика.
• Есть ли встроенный усилитель сигнала, и какого он типа.
• Толщина стен дома.
• Параметры окна, специфика их размещения касательно телевизионной вышки.
• Тип стекол, которые установлены в окнах.

Любой из перечисленных выше факторов способен нарушить уровень стабильности приема телевизионного сигнала в квартире или доме. Даже функционирование обычных бытовых устройств может повлиять на работу приемника. Правильный выбор простой внутренней антенны позволить избежать вероятных трудностей с приемом сигнала.

Чтобы смотреть цифровое телевидение при этом не устанавливать наружную мощную антенну, необходимо приобрести такой комнатный усилитель, который сможет улавливать дециметровые волны.

Всеволновая модель антенного устройства МВ-ДМВ

Многие люди полагают, что всеволновые широкополосные антенны для цифрового вещания абсолютно бессильны. Но на практике подобные приборы демонстрируют обратное, потому как суть вопроса заключается не в специфике их устройства, а в усилителях, которые могут быть в них встроены. Иногда широкий радиус захвата радиоволн внутренней широкополосной антенной способен отрицательно повлиять: принимаемые ей ненужные сигналы попросту будут «забивать» сигналы DVB-T2.

Надежная антенна хорошего качества всеволнового типа способна проявить эффективную работу даже в плотных городских застройках. Всеволновые внутренние ТВ-антенны могут использоваться как улавливатели эфирного телевидения, как аналогового, так и цифры.

Дециметровый внутренний улавливатель ДМВ

Вещание цифрового телевидения осуществляется с длиной радиоволн от 10 до 100 см. Эффективно принимать цифру сможет прибор, в руководстве к которому будет указано, что он может использоваться для ДМВ-диапазона. Улавливатели такого плана оснащаются специальной вытянутой конструкцией и имеют большое число директоров. Именно поэтому сигналы, достигая вибратора, могут хорошо усиливаться. ДМВ антенное устройство для квартиры отличается компактными размерами.

Что выбрать: активную или пассивную

Волновые антенны классифицируют по различным параметрам на несколько категорий: специфика конструкции, методика и место монтажа. Но часто перед пользователями возникает достаточно сложный вопрос: какую комнатную антенну лучше выбирать – активную или пассивную.

Модели пассивного типа не имеют встроенного усилителя, они не нуждаются в электропитании. Многие пользователи предпочитают именно такой вариант. Активные модели оснащаются встроенными усилителями.

Необходимо учитывать, что любой коаксиальный кабель неизбежно подвергается затуханию сигнала. А усилители, встроенные в антенны, призваны эти затухания компенсировать. Таким образом, усиленный сигнал, поступает на ресивер или сразу на ТВ-оборудование. Также целесообразно выбирать активные антенны в том случае, если в большом доме длинный провод от ТВ до антенны. Перед покупкой комнатной антенны необходимо определиться с выбором. Если ваш дом расположен в пяти километрах от телевизионной вышки, не стоит покупать дорогостоящий антенный прибор со встроенным усилителем. Иногда мощный сигнал активной антенны может существенно перегружать тюнер, что приведет к появлению помех и нежелательных шумов. Также стоит учесть, что активная модель нуждается в электропитании, а это значит, что она будет потреблять электроэнергию.

Обзор популярных антенных устройств для DVB-T2

Перед тем как подключить ТВ антенну, стоит ознакомиться, что предлагают современные производители. Эффективные волновые антенны, демонстрирующие неплохой результат, имеют общее свойство: они узконаправлены и отлично выполняют прием сигналов с того направления, куда они направлены. По мнению экспертов, узконаправленные устройства способны обеспечить оптимальный прием цифры в квартире. Среди оптимальных вариантов с усилителем, которые можно приобрести в любом специализированном магазине, стоит выделить:

• REMO BAS-5320-USB Интер 2.0 – всеволновая внутренняя антенна активного типа. Демонстрирует уверенный прием цифровых и аналоговых сигналов. Питается приемник через адаптер или ЮСБ. Эргономичный и прочный корпус в тандеме с привлекательным дизайном делают прибор весьма популярным среди российских пользователей.
• REMO BAS-5310USB HORIZON – неплохой вариант, но подходит исключительно для мест, где наблюдается отличный прием сигнала. Отличается компактными размерами, оптимально вписывается в интерьер. При необходимости такую антенну можно расположить непосредственно на телевизоре. Это устройство активного типа.
• DENN DAA210 – антенный прибор активного типа характеризуется несколькими преимуществами. Компактные размеры, хороший показатель приема телевизионных сигналов, вполне доступная цена.
• VIVANCO – в линейке этого бренда найдутся как активные, так и пассивные комнатные модели. Такие антенны превосходно работают и с цифрой, и с аналоговыми сигналами.

За последние годы особенно популярными стали панельные антенные модели. Они характеризуются компактностью и демократичной стоимостью. Это универсальный прибор, способный хорошо улавливать сигналы. Использоваться такие приспособления могут как в комнате, так и снаружи. Устройства такого типа демонстрируют отличный прием телевизионных сигналов.

Подключение телевизионной антенны

Чаще всего производители внутренних ТВ антенн поставляют устройства с кабелем и разъемом. Длина провода ограничена и редко превышает полтора метра. Если у вас дома ТВ-оборудование установлено не около оконного проема, где лучше всего ставить антенну, то придется удлинить кабель. Следует учесть, что даже пара метров специального удлинителя, плюс дополнительное соединение могут привести к затуханию сигнала. Если ваш телеприемник способен самостоятельно принять Т2, будет достаточно просто установить штекер в гнездо ТВ-устройства. Затем нужно в главном меню на телевизоре, используя пульт, выбрать цифровой сигнал. Комнатные антенны активного типа должны подключаться к электросети, поэтому прежде чем запустить процесс настроек, нужно подключить адаптер к розетке.

Как подсоединить антенну к приставке

Если вы владелец не нового, но стабильно работающего ТВ-оборудования, можно приобрести цифровую приставку и правильно ее подключить. Антенна должна быть установлена на подоконнике и направлена в сторону телевизионной вышки. В предыдущем случае мы устанавливали штекер в специальный разъем на ТВ. Теперь необходимо выполнить подключение к ресиверу. Можно просто вставить штекер в приставку и заниматься настройками каналов.

Как правильно разместить телевизионную антенну

Для того чтобы антенна отлично могла выполнять свою работу, нужно тщательно подобрать место ее расположения в квартире. Комнатный улавливатель сигналов будет оптимально функционировать только в тех местах, которые удалены от телевышки максимум на двадцать км. Если сравнивать с наружными моделями, комнатные устройства не обладают достаточной мощностью. Если вы хотите добиться максимального приема, необходимо правильно установить антенну в квартире. Пользуясь специальными картами в интернете, вы сможете понять, насколько далеко от вас и в каком направлении расположена ближайшая телевышка. Обладая этой информацией, вы сможете расположить антенну в нужном направлении. Эксперты рекомендуют размещать комнатные антенны у окна. Владельцам частных домов желательно поставить устройство как можно выше, к примеру, разместить на чердаке. Подключить антенну к телевизору не составит труда. Гораздо сложнее выбрать правильное место ее расположения.

Что такое КУ

КУ – сокращение от коэффициент усиления. Это весьма важный показатель, который позволяет оценивать работу антенны. В продаже можно найти антенны со встроенным усилителем или приобрести устройство отдельно. Обратите внимание на то, что очень мощное усиливающее оборудование способно ухудшить качество приема сигнала. Устройство будет усиливать не только полезные и нужные сигналы, но также и шумы с помехами. Целесообразно приобрести такой усилитель, который оснащается регулятором напряжения. Таким образом, пользователь сможет собственноручно контролировать уровень мощности. Если ваш дом расположен достаточно далеко от ближайшей телевышки, на расстоянии от тридцати километров, стоит задуматься о приобретении специального усилителя.

Подсоединять комнатные антенны к телевизорам достаточно просто. Гораздо сложнее работать со спутниковыми «тарелками», которые устанавливаются и работают в уличных условиях. Чаще всего пользователи предпочитают подключать комнатные приспособления самостоятельно. Но если собственноручно подключиться не удалось, всегда можно обратиться к профессиональному мастеру.

Добро пожаловать в Антенны 101 | Electronic Design

Эта статья является частью TechXchange: Antenna Design 101

Загрузите эту статью в формате .PDF

Антенны — это гораздо больше, чем просто устройства, подключенные к каждому радио. Это преобразователи, которые преобразуют напряжение от передатчика в радиосигнал. И они улавливают радиосигналы из эфира и преобразуют их в напряжение для восстановления в приемнике.

Обычно принимаемые как должное и оставляемые на последнюю минуту в проекте, антенны, тем не менее, имеют решающее значение для установления и поддержания надежного радиосоединения. Большинству инженеров они могут показаться сложными и загадочными, особенно тем, кто впервые работает с беспроводными приложениями, не говоря уже о том, что они бывают, казалось бы, бесконечного разнообразия размеров и форм. Тем не менее, краткий обзор основных моментов может помочь развеять любые опасения по поводу дизайна.

Что такое радиоволна?

Радиоволна представляет собой комбинацию магнитного поля под прямым углом к ​​электрическому полю. Оба колеблются с определенной частотой и движутся вместе в направлении, перпендикулярном обоим полям (рис. 1) . Эти электромагнитные поля движутся со скоростью света (около 300 миллионов метров в секунду или около 186 400 миль в секунду) в свободном пространстве. Согласно известным уравнениям Максвелла, они поддерживают и регенерируют друг друга по пути, но ослабевают с расстоянием.

Каковы некоторые характеристики радиоволн?
Одной из ключевых особенностей является ориентация полей с землей. Это называется поляризацией. Антенна имеет вертикальную поляризацию, если электрическое поле направлено вертикально к поверхности земли. Антенна имеет горизонтальную поляризацию, если она расположена горизонтально по отношению к поверхности земли.

Существуют ли другие важные характеристики радиоволн?
Как правило, радиоволны имеют ближнее и дальнее поле. Ближнее поле близко к антенне, обычно в пределах нескольких длин волн (λ). Дальнее поле находится примерно в 10 или более длинах волн от антенны. Дальнее поле отрывается от антенны и становится радиосигналом.

Такие приложения, как радиочастотная связь (RFID) и связь ближнего поля (NFC), используют ближнее поле, которое больше похоже на магнитное поле вокруг первичной обмотки трансформатора. Но в целом дальнее поле — самая полезная радиоволна.

Как работает антенна?
Антенна передатчика генерирует радиоволны. На антенну подается напряжение нужной частоты. Напряжение на элементах антенны и ток через них создают соответственно электрические и магнитные волны. В приемнике электромагнитная волна, проходящая через антенну, индуцирует небольшое напряжение. Таким образом, антенна становится источником сигнала для входа приемника.

Будет ли одна и та же антенна работать и для передачи, и для приема?
Да. Мы называем это взаимностью антенн. Любая антенна будет работать как на передачу, так и на прием. Во многих беспроводных приложениях антенна переключается между передатчиком и приемником.

Будет ли вертикальная антенна принимать горизонтально поляризованный сигнал или наоборот?
В большинстве случаев да. Антенны в реальном мире редко бывают идеально горизонтальными или вертикальными, поэтому некоторый сигнал принимается. Кроме того, большинство сигналов претерпевают сдвиги поляризации на пути передачи из-за отражений и других многолучевых условий. Тем не менее, это несоответствие ориентации антенны вносит некоторое затухание.

При более точном контроле поляризацию можно использовать для мультиплексирования двух сигналов на одной частоте. В некоторых спутниках антенна с вертикальной поляризацией может передавать один сигнал, одновременно передавая или принимая на отдельной антенне с горизонтальной поляризацией на той же частоте. Если поляризация является проблемой в приложении, круговая поляризация может предложить решение.

Что такое круговая поляризация?
Как видно из названия, во время передачи поляризация постоянно меняется, что позволяет использовать для приема как горизонтальные, так и вертикальные антенны. Для максимального приема необходима приемная антенна с круговой поляризацией.

Вы также можете приобрести антенну с правой или левой круговой поляризацией (RHCP или LHCP). Это снова позволяет повторно использовать частоты, используя разные поляризации для двух разных сигналов. Часто применяют спиральную антенну из спирального проводника и рефлектора. Круговая поляризация чаще всего встречается у спутников.

Как радиосигнал распространяется от передатчика к приемнику?
Сигналы передаются от одной антенны к другой несколькими способами в зависимости от частоты радиоволн. На низких частотах (менее 3 МГц) распространение осуществляется земной волной, когда сигнал касается земной поверхности. Расстояние ограничено сотней миль или около того. AM-радиоволны являются хорошим примером низкочастотного распространения.

На частотах в диапазоне от 3 до 30 МГц (короткие волны) сигналы распространяются на расстояние от 30 до 250 миль в ионосферу, где преломляются обратно на землю. Это почти как излучать сигнал так, что он кажется отраженным от проводящей поверхности. Могут быть достигнуты очень большие расстояния, поскольку сигналы могут совершать несколько переходов от земли к ионосфере и обратно несколько раз.

Однако сегодня для большинства беспроводных сетей диапазон сигналов составляет от 100 МГц до 10 ГГц. Эти сигналы, называемые небесными волнами, распространяются прямолинейно, как световые волны. Вам нужен путь прямой видимости (LOS) от одной антенны к другой, чтобы установить связь. Очевидно, что дальность сигнала во многом зависит от высоты антенны.

Какая форма антенны наиболее распространена?
Диполь состоит из двух линейных проводников встык длиной в половину длины волны (λ/2) (рис. 2а) . Здесь одна длина волны (λ) равна 300/f _МГц в метрах. Половина длины волны в футах равна 468/f _МГц или 5616/f _МГц в дюймах. Термин f представляет собой рабочую частоту в мегагерцах.

Передатчик или приемник подключается к центру антенны, как правило, линией передачи, например коаксиальным кабелем. В этой точке антенна имеет эквивалентное активное сопротивление 73 Ом. Однако это будет зависеть от высоты антенны и станет комплексным импедансом выше или ниже рабочей частоты. Таким образом, антенна действует как резонансный контур.

Каковы некоторые другие характеристики диполя?
Обычно диполь ориентирован горизонтально к земле, что дает горизонтально поляризованную волну. Кроме того, излучение антенны неравномерно во всех направлениях. Идеальная антенна, называемая изотропным источником, излучает сферически или одинаково хорошо во всех направлениях.

В диполе диаграмма направленности имеет форму бублика. Посмотрев вниз на антенну, вы увидите диаграмму направленности в виде цифры 8 9. 0022 (рис. 2б) . Наибольшее излучение или лучший прием происходит под прямым углом к ​​антенне. На эту диаграмму направленности сильно влияют близлежащие проводящие и непроводящие объекты.

Какие еще существуют физические формы антенн?
Популярным вариантом диполя является плоскость заземления или антенна Маркони. Он состоит из одного элемента λ/4, установленного вертикально, и работает с землей или металлическим основанием, называемым плоскостью заземления (рис. 3) . Антенна заземления представляет собой половину диполя, а другой элемент диполя представляет собой заземление. Поляризация вертикальная, а диаграмма направленности круговая или всенаправленная.

Существуют ли другие распространенные формы?
Да. Патч- или микрополосковая антенна широко распространена на микроволновых частотах (более 1 ГГц). Это квадратный или круглый участок проводящего материала шириной около половины длины волны. Создать его несложно, поскольку обычно он реализуется на печатной плате (PCB) (рис. 4) . Рамочная антенна также популярна в некоторых некритических приложениях. Это просто непрерывная петля проводника, провода или печатной платы с окружностью от 0,1 до 1,0 λ.

Могут ли антенны показывать усиление?
Обязательно. Антенна может повысить уровень сигнала так же эффективно, как если бы сигнал был усилен электронным усилителем. Он не усиливается как таковой, но усиление формируется в результате концентрации сигнала в более узком луче. Антенна становится более направленной.

Например, диполь концентрирует сигнал в двух лепестках. Следовательно, диполь имеет усиление по мощности на 1,64 дБ по сравнению с изотропной антенной. Это называется усилением в дБи по отношению к изотропному источнику. Но поскольку в реальной жизни не существует такого понятия, как изотропный источник, мы обычно относим любое усиление антенны к коэффициенту усиления диполя (дБд). Например, 0 дБд = 2,15 дБи.

Как выражается усиление антенны?
Обычно выражается в дБ мощности на диполь. Другим выражением является эффективная излучаемая мощность (ERP) — фактическая мощность, которую диполь должен излучать, чтобы произвести тот же эффект, что и антенна с усилением. Вы вычисляете ERP, умножая выходную мощность передатчика на усиление антенны, где усиление представляет собой отношение мощностей, эквивалентное цифре усиления в дБ. Иногда усиление относится к изотропному излучателю, а не к диполю. В этом случае подходящим термином является эффективная изотропная излучаемая мощность (ЭИИМ).

Какую антенну вы используете для усиления?
Существует множество различных способов получения усиления. Большинство конфигураций основано на использовании нескольких антенных элементов, таких как несколько диполей или диполь плюс один или несколько паразитных элементов, на которые сигнал не подается напрямую. Знакомый пример — популярная Yagi (рис. 5) .

Ведомый элемент — диполь. Он используется с чуть более длинным элементом, называемым отражателем, и тремя более короткими элементами, называемыми директорами. Паразитные элементы фокусируют луч вперед с направлением излучения от директора. Такая антенна может обеспечить эффективное усиление мощности около 10 дБ.

Добавив больше директоров, можно добиться еще большего усиления. При наличии семи и более директоров возможно усиление до 20 дБ. Ширина луча излучения очень мала, что может помочь свести к минимуму помехи от других станций поблизости.

Как работает параболическая или параболическая антенна?
Антенна с максимальным направленным усилением, тарелка, использует дипольную или подобную антенну, но добавляет параболическую тарелку в качестве отражателя. Размещение антенны в фокусе параболы приводит к тому, что тарелка фокусирует входящий сигнал на антенне или сигнал, излучаемый диполем, фокусируется тарелкой в ​​очень узкий луч (рис. 6) .

Обычно ширина луча менее 1°. Усиление может быть более 50 дБ, в зависимости от диаметра тарелки. Этот тип антенны отлично подходит для очень слабых сигналов, например, от спутников.

Существуют ли другие распространенные направленные антенны?
Другой прекрасной антенной с направленным усилением является фазированная решетка, которая представляет собой группу диполей или эквивалентных антенн (патч, щелевая и т. д.), установленных в прямоугольную решетку. Типичные решетки могут быть четыре на четыре или 16 на 16. Антенны питаются линиями передачи определенной длины для создания синфазных сигналов на элементах антенны. Добавление задержек или фазовых сдвигов создает сигналы на каждой антенне, которые могут усиливать или компенсировать друг друга. Это позволяет формировать, перемещать или иным образом управлять общей диаграммой направленности антенны.

Управляя фазами антенн, можно управлять диаграммой направленности в широком диапазоне ширины луча. С помощью специальных регулируемых фазовращателей луч антенны можно расширить, сузить или направить в определенном направлении. Это называется формированием луча. Фазированные решетки широко используются в военных радарах, но эти методы также применяются в сотовой радиосвязи для управления направленностью антенн сотовой связи с целью улучшения качества сигнала.

Ускорьте процесс проектирования от концепции до реализации с помощью DKRed, специального сервиса печатных плат от Digi-Key.

{}»>Подробнее

Если антенна действует как настроенная цепь, как я могу быть уверен, что она имеет необходимую полосу пропускания?
Антенны резонансные, поэтому у них есть Q и соответствующая полоса пропускания (BW). Для большинства антенн эта полоса пропускания составляет примерно от 10% до 15% резонансной частоты. Важно, чтобы антенна имела достаточно широкий отклик, чтобы пропустить все необходимые боковые полосы, чтобы избежать искажений. Большинство антенн являются избирательными, поэтому они могут избавиться от шума и некоторых гармоник, но вам не нужна обрезка боковой полосы. Если вы используете коммерческую антенну, посмотрите характеристики селективности или полосы пропускания, чтобы убедиться, что она подходит. В конструкции антенн физические размеры влияют на BW.

Если сделать элементы дипольной антенны очень тонкими с помощью проволоки, получится очень узкая полоса пропускания. Но если сделать их широкими с помощью трубок или развести веером, скажем, в конфигурации «бабочка», это значительно увеличит пропускную способность.

Как антенна подключена к передатчику или приемнику?
Линия передачи соединяет антенну с передатчиком или приемником. Для коротких расстояний это, вероятно, будет короткая микрополосковая или полосковая линия на печатной плате. Коаксиальный кабель чаще всего используется для больших расстояний в несколько футов и более. Полное сопротивление линии передачи должно соответствовать полному сопротивлению антенны и передатчика/приемника, чтобы обеспечить передачу максимальной мощности.

Большинство цепей рассчитаны на импеданс 50 Ом, что хорошо подходит для коаксиального кабеля 50 Ом. С помощью микрополосковой линии вы можете придать линии любое желаемое характеристическое сопротивление. Сложность заключается в согласовании линии с антенной, импеданс которой может составлять от нескольких Ом до нескольких тысяч Ом, в зависимости от типа и других условий. В большинстве приложений для согласования антенны с линией или линии с цепью используется некоторая форма сети согласования импеданса LC.

Если импедансы не согласованы, будут отражения и высокий коэффициент стоячей волны (КСВ), что приведет к значительным потерям. Кроме того, старайтесь избегать коаксиального кабеля, потому что его затухание очень велико на микроволновых частотах. Доступен кабель с низкими потерями, но он все равно сильно ослабляет сигнал. Старайтесь, чтобы длина была как можно короче, и компенсируйте в передатчике или приемнике потери в кабеле за счет большего усиления.

Что такое эффективность антенны?
Эффективность антенны похожа на эффективность в целом — отношение выходной мощности к входной. Однако она обозначается несколькими способами. В большинстве случаев эффективность учитывает потери I2R, потери в любом диэлектрике и потери, связанные с подключением к другим устройствам. Что может быть не включено, так это любые потери, связанные с потерями, связанными с рассогласованием антенны и линии передачи, что приводит к отраженной мощности и более высокому КСВ.

Однако некоторые меры эффективности учитывают любое изменение сопротивления излучения антенны. Большинство маленьких антенн не так эффективны. Все, что выше от 50% до 60%, обычно хорошо, но всегда стремитесь улучшить его, если можете.

Должен ли я попытаться разработать свои собственные антенны?
Если вы не радиоинженер, возможно, нет. Конструкция антенны очень специфична и более чем сложна. Это также одна из тех ниш, где работает черная магия. Конструкция антенны очень теоретическая, но в значительной степени она основана на эмпирической работе и большом количестве экспериментов.

Если антенна простая, например дипольная, заземляющая или петлевая, она может вам подойти. Кроме того, на рынке существует множество коммерческих антенн, способных удовлетворить практически любые потребности. В приложениях с большим объемом можно даже разработать специальную антенну. Для достижения наилучших результатов лучше покупать, а не строить. 1010022 The ARRL Antenna Book , 1991.

Frenzel, Louis, E., Principles of Electronic Communications Systems , 3-е издание, McGraw Hill, 2008. , McGraw Hill, 2007.

Как применить принципы конденсаторов и катушек индуктивности к цепи связи

Ключевые термины

o        0187

o         Применить принципы работы конденсаторов и катушек индуктивности к простой цепи связи

o         Признать роль антенн в беспроводной связи

Хотя компьютеры могут быть самым важным продуктом электроники в современном мире, беспроводная связь не сильно отстает . Вы, возможно, задавались вопросом, например, как ваш мобильный телефон или устройство GPS может отправлять или получать информацию из удаленных источников — и все это незаметно.

Обратите внимание: не пытайтесь воспроизвести схемы, иллюстрации или инструкции из этой статьи в реальных условиях. Это может привести к поражению электрическим током, травме или смерти. Эти примеры приведены только для теоретического обсуждения, а не для фактического/физического использования.

Трансформаторы в некотором смысле являются примером беспроводной связи: одна цепь «общается» с другой без какого-либо физического (проводящего) соединения. По сути, каждый индуктор действует как антенна , которая передает и/или принимает электромагнитный сигнал.

Хотя эта ситуация не совсем аналогична, например, радиосвязи (сотовые телефоны, рации и т. д.), она очень близка.

Антенны

Вы, вероятно, видели множество различных антенн, хотя, возможно, вы не узнали их как таковые. Они бывают разных форм и размеров, например, штыревая антенна в вашем автомобиле (также называемая несимметричной антенной), рупорная антенна на радиомачте и параболическая антенна (для приема спутникового телевидения). На принципиальных схемах антенны часто изображаются с помощью приведенного ниже символа.

Хотите узнать больше? Почему бы не пройти онлайн-курс по электронике?

Когда сигнал (изменяющееся напряжение или ток) подается на антенну, электроны в антенне в ответ двигаются вперед и назад, создавая изменение электромагнитного поля, которое распространяется в различных направлениях (в зависимости от конфигурации антенны) ). Другие антенны могут обнаруживать это изменение — изменяющееся поле создает ток в приемной антенне, который затем может быть усилен в сигнал, который подается, например, на ваше радио или телевидение.

 

Выбор частоты

Отправка сигнала по «эфирным волнам» (разговорный термин для обозначения электромагнитного излучения) обычно включает добавление сигнала к несущей , которая представляет собой синусоидальную электромагнитную волну заданной частоты. Когда вы настраиваете свое радио, вы выбираете несущую частоту желаемой радиостанции: например, 100,5 мегагерц (миллион циклов в секунду). Но другие радиостанции передают на других частотах, и, кроме того, мы окружены всевозможными фоновыми электромагнитными «шумами» (вы слышите это как помехи в своем радио). Как ваше радио выбирает определенную частоту для «настройки», чтобы вы могли слышать одну радиостанцию, а не все одновременно?

Современные радиоприемники довольно сложны и состоят из комбинации простых электрических компонентов (например, резисторов) и полупроводниковых устройств. Чтобы проиллюстрировать, как мы можем «настроиться» на определенную частоту, мы можем взглянуть только на концепции, которые мы изучали до сих пор: в частности, на схемы, в которых используются катушки индуктивности и конденсаторы.

Вспомним, что конденсатор накапливает энергию, «собирая» заряд (по сути, он накапливает энергию в электрическом поле). Он может разряжать эту энергию, создавая ток от одной пластины к другой. Катушка индуктивности, с другой стороны, накапливает энергию в магнитном поле, когда через нее протекает ток. Катушка индуктивности «разряжается», когда ток падает.

Но что произойдет, если мы соединим конденсатор и катушку индуктивности в одной цепи?

 

Предположим, что конденсатор заряжен; он начнет разряжаться, посылая ток через индуктор.

 

Но индуктор преобразует часть этого тока в энергию магнитного поля. Конденсатор будет продолжать подавать ток до тех пор, пока не разрядится, но как только это произойдет, индуктор преобразует свое магнитное поле обратно в ток, эффективно перезаряжая конденсатор (но в обратном направлении по отношению к его первоначальному заряду, как показано ниже).

  

В конце концов, магнитное поле истощилось, но конденсатор перезарядился!

 

Затем процесс повторяется, но на этот раз в противоположном направлении. Частота (количество «циклов» в секунду) этого процесса определяется емкостью конденсатора и индуктивностью катушки индуктивности. По сути, этот процесс является электрическим эквивалентом пружины: энергия просто передается туда и обратно между магнитным полем (индуктором) и электрическим полем (конденсатором). Поскольку все эти компоненты в действительности обладают некоторым сопротивлением, в конце концов процесс остановится, когда вся энергия будет преобразована в тепло (т. е. рассеяна за счет сопротивления компонентов, включая провода).

Это явление можно использовать для «настройки» схемы на конкретную несущую. Допустим, мы подключаем эту схему к антенне, как показано ниже. Обратите внимание, во-первых, что мы используем следующий символ цепи для обозначения земли:

 

Просто думайте о земле как о контрольной точке для наших измерений напряжения: мы просто определяем ее как ноль вольт. Наша простая схема настройки показана ниже слева. (Обратите внимание, что она практически идентична более знакомой схеме, показанной справа.)

 

Эта схема «выберет» часть сигнала антенны на частоте схемы, описанной выше, и уменьшит все остальные частоты сигнала. Когда индуктивность и емкость выбраны правильно, схема будет настроена, например, на частоту конкретной радиостанции.

Конечно, в радиоприемнике есть гораздо больше, чем просто схема настройки этого типа (на самом деле это упрощенный подход, но он представляет собой концепцию). Затем сигнал должен быть усилен и «очищен» перед отправкой на динамик, который преобразует электрический сигнал в звук (следуя нашему примеру с радио). Но эта простая схема показывает, как, используя способность передавать сигналы с помощью электромагнитных волн, мы можем использовать электронику для выбора определенного сигнала из множества конкурирующих сигналов на разных частотах.

Во многих случаях нам удавалось лишь очень кратко представить такие понятия, как радиосвязь, полупроводниковые устройства, антенны и т.