Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Вспомните те времена, когда на дачах и в городских районах активно использовались внешние антенны. Каких только «технологий» тогда не было — от одной общей антенны на весь подъезд, установленной на крыше, до конструкций невероятных форм, которые поднимали над дачными домиками или прикручивали к собственному балкону.
Эти крякозябы иногда ловили удары молнии, а порой становились излюбленным местом отдыха птиц.
Можно было увидеть и какие-то непонятные клетки, и более традиционные «ёлочки», и странные диски на палке, и провода, запутанные в странные связки. Всё это позволяло хоть как-то смотреть телевизор.
Сегодня цифровое вещание не требует столь странных конструкций, но вопрос из детства (или молодости) у многих остался — для чего антенны делали столь разнообразными и почему форма порой напоминала фантазии сумасшедшего инженера?
Старые аналоговые телевизионные антенны были созданы, по сути, для обеспечения максимально возможной производительности с учетом их ограничений. Так что давайте начнем с самого начала и суть вам станет ясна.
Телевидение того времени — это поток информации, закодированный в электромагнитной волне. У этой волны есть ключевые параметры, знакомые вам из школьной физики — частота, длина волны, поляризация, направление.
Антенна — это всего лишь резонатор, который должен быть согласован с волной по всем этим параметрам. Переменное электромагнитное поле радиоволны заставляет свободные электроны в металле колебаться в резонансе с длиной волны, превращая энергию поля в электрический сигнал (или наоборот — из тока излучая волну). Потому эффективная антенна имеет размеры, сравнимые с длиной принимаемой волны.
Самая простая антенна, знакомая вам с детства — это полуволновой диполь (он же — усы). Два проводника, каждый длиной λ/4. Но у него есть проблемы и с ним почти ничего не видно.
Он узкополосный (работает хорошо только на одной частоте, а потому в детстве вы вероятно пытались подогнать длину антенны под конкретный канал, задвигая и вытягивая эти усы), плохо подавляет помехи (помните, как бритву отца эта штука ловила и показывала помехи?) и почти не имеет направленности.
А телевидение тогда требовало стабильно ловить много каналов, обрабатывать разные частоты, уверенно цеплять слабый сигнал и даже обрабатывать отражения от домов или рельефа.
Самый простой способ сделать это — разместить в одной антенне сразу несколько, исходя из того, что период колебания волны ляжет «в нужной форме», на одну из поверхностей. Отсюда, например, и в традиционной «ёлочке» такая лестница.
Физика заставила усложнять форму. И то, что мы видим, как безумие, на самом деле подчиняется здравой логике. Разные каналы — разные длины волн — разные размеры резонаторов. Решение видится логичным и очевидным. Нужно просто добавить несколько вибраторов разной длины (что мы и видим) и каждый резонирует на своей частоте (это мы сейчас на умном языке повторили фразу выше).
Так появлялись антенны с длинными элементами для метровых волн и с короткими — для дециметровых. Это не хаос, а набор настроенных резонаторов в одном устройстве.
Другое дело, что порой в журналах и прочих радиолюбительских источниках появлялись ну очень смелые примеры решения проблемы, где часто не было никакого расчёта и вся эта котовасия собиралась на глазок. Иногда это чудовище ещё и с моторчиком было, что позволяло из жилого помещения вращать чудище в поисках какого-то наиболее уверенного направления приёма (может где-то отражение, например, удачно проскочет).
Телевизионный сигнал редко приходит напрямую. Это базовая физика волны. Он отражается от зданий, земли, рельефа и даже от атмосферы.
Это создаёт многолучевость, интерференционные провалы и прочие гадости. Инженеры боролись с этим меняя расстояния между элементами антенны, целенаправленно нарушая симметрию и подбирая форму экспериментально.
В итоге антенна выглядела… странно, а идеальная симметрия плохо работает в реальном мире. Форма антенны часто — это геометрия интерференции, а не эстетика.
Одна из популярных форм того времени — антенна Яги-Уда. Отражатель создаёт фазовый сдвиг, директоры усиливают волну в нужном направлении, а волны складываются интерференционно. Антенна становится направленной.
Именно поэтому антенны были длинные, асимметричные и похожи на стрелу.
Ещё элементы антенны всегда были тонкими. Почему так? Ответ даёт скин-эффект. Высокочастотный ток течёт только по поверхности проводника, а внутренняя часть металла почти не используется. Толстый металл не даёт выигрыша, а тонкие трубки оптимальны по массе и цене.
Так что каждый усик антенны — это компромисс между резонансом, фазой, интерференцией и реальными условиями приёма. Именно поэтому старые антенны выглядели так, будто их спроектировал безумец.
Поделись видео: