Anteny Digitus

Chyba nikt z nas nie ma wątpliwości co do tego, do czego służy antena. Antena,według najprostszej z możliwych definicji, służy do odbierania fal radiowych, a w falach radiowych znajdują się najróżniejsze informacje, od przesyłu danych z komputera do komputera, po internet, radia (fale radiowe) ale także telewizji - mając specjalny dekoder w TV można odbierać zupełnie za darmo udostępnione w Polsce kanały w jakości SD oraz HD. Tak, dobrze przeczytałeś - możesz oglądać telewizję w jakości HD za pomocą anteny, oczywiście jeśli masz konwerter telewizji cyfrowej, który umożliwia telewizorowi analogowemu odbieranie sygnałów cyfrowych, z których obecnie korzystają wszystkie polskie stacje telewizyjne. Korzyści płynące z przejścia z nadawania analogowego na cyfrowe obejmują dostępność części widma nadawanego do użytku w sytuacjach awaryjnych przez policję, straż pożarną lub ratownictwo. 

Poza tym, sygnał cyfrowy odbierany przez zewnętrzną antenę dostarczy lepszy dźwięk i lepszą jakość obrazu oraz możliwość interaktywnych usług wideo i danych. Jeśli antena zamocowana na dachu domu/mieszkania lub w pomieszczeniu, z której odbierałeś programy analogowe, zapewniała przyzwoitą lub bardzo dobrą jakość, powinieneś móc nadal używać jej do odbierania nadawanych sygnałów cyfrowych. Przed zakupem anteny warto upewnić się czy interesująca Cię antena jest w stanie odbierać zarówno kanały UHF (bardzo wysoka częstotliwość), jak i VHF (bardzo wysoka częstotliwość). Zwykle anteny wyglądające jak uszy królika (są to dwie wystające z odbiornika anteny wyglądające jak uszy królika) są używane do odbioru sygnałów ze stacji UHF, podczas gdy pętla przewodowa lub antena tzw. muszka jest dużo lepszym rozwiązaniem dla stacji VHF.

Jeśli mieszkasz dość blisko stacji nadawczej, a teren między stacją a Tobą jest dość płaski, można spokojnie używać anteny wewnętrznej. Jednak w Polsce bardzo mało osób ma możliwość korzystania z anteny wewnętrznej i odbierania w ten sposób możliwie jak najlepszej jakości. Jest to właściwie niemożliwe ponieważ ukształtowanie terenu w Polsce pozostawia wiele do życzenia, dlatego im wyżej ustawimy anetnę tym lepiej - albo użyjemy stosownego wzmacniacza sygnału, dzięki czemu łatwiej jest odbierać sygnał HD w pomieszczeniach. Jeśli masz problemy z odbieraniem sygnałów telewizji cyfrowej przez antenę, może to oznaczać, że musisz wyregulować antenę tak, aby była ona skierowana wprost na wieżę nadawczą. 

Problemy z odbiorem sygnału mogą być także spowodowane górami lub wysokimi budynkami, które zakłócają odbiór. W takim przypadku może być potrzebna antena zewnętrzna. Zanim zaczniesz rozglądać się za dobrą anteną, powinieneś sprawdzić konwerter telewizji cyfrowej. Koniecznie sprawdź czy posiadana już antena odbiera wszystkie żądane stacje - wykonaj pełne skanowanie kanałów. Naciśnij przycisk konfiguracji lub menu na polu konwertera i użyj przycisków strzałek kierunkowych, aby przewinąć do opcji, która umożliwia wyszukiwanie cyfrowych kanałów telewizyjnych dostępnych w miejscu Twojego zamieszkania. Od czasu do czasu sprawdzaj, czy dodano więcej kanałów cyfrowych.

Do czego potrzebna jest Ci dobra antena? Do przesyłania fal radiowych na różnej częstotliwości w zależności od tego co chcemy odebrać. „Fale radiowe” przesyłają muzykę, rozmowy, obrazy i dane w sposób niewidoczny w powietrzu, często na odległość milionów kilometrów - dzieje się to każdego dnia na tysiące różnych sposobów. Mimo że fale radiowe są niewidoczne i całkowicie niewykrywalne dla ludzkich oczu. Nie da się ukryć, że wpłynęły na nasze życie, by nie powiedzieć, że całkowicie zmieniły nasze społeczeństwo i sposób w jaki patrzymy na świat. Czy mówimy o telefonie komórkowym, elektronicznej niani , telefonie bezprzewodowym czy którejkolwiek z tysięcy innych technologii bezprzewodowych - wszystkie urządzenia wykorzystują do komunikacji fale radiowe, a te są odbierane lub nadawane za pomocą anteny.

A to przecież tylko kilka z codziennych technologii, które opierają się na antenach i falach radiowych. Lista wszystkich urządzeń korzystających z dobrodziejstw anten i fal radiowych jest naprawdę bardzo długa ... Nawet takie rzeczy jak radary i kuchenki mikrofalowe zależą od fal radiowych. Działanie takich urządzeń jak satelity komunikacyjne i nawigacyjne byłoby niemożliwe bez użycia anten i fal radiowych. Podobnie jest ze współczesnym lotnictwem - samolot jest uzależniony od kilkunastu różnych systemów radiowych. Obecny trend w kierunku bezprzewodowego dostępu do Internetu również wykorzystuje radio, co przekłada się na dużo większą wygodę.

Zabawne jest to, że w swej istocie radio jest niewiarygodnie prostą technologią. Mając tylko kilka komponentów elektronicznych, które kosztują co najwyżej dwa złote, możesz zbudować prosty nadajnik i odbiornik radiowy. Fascynująca jest opowieść o tym, jak coś tak prostego stało się podstawą technologii współczesnego świata! Najprostsze radio na świecie? To proste! Stukając monetą w zaciski 9-woltowej baterii, możesz wytworzyć fale radiowe, które następnie można odbierać przez radio. Jak widać, nadawanie i odbieranie fal może być bardzo proste, a nie byłoby to możliwe gdyby nie było nadajniko-odbiornika - zwykłej anteny. Radio może być niewiarygodnie proste, a na przełomie XIX i XX wieku ta prostota umożliwiła wczesne eksperymentowanie prawie każdemu. Oto przykład:

Weź nową baterię 9-woltową i monetę (dajmy na to złotówkę). Znajdź radio i ustaw je w miejscu na tarczy, w którym słychać zakłócenia. Teraz przytrzymaj baterię w pobliżu anteny i szybko stuknij monety w dwa styki baterii (tak, aby na chwilę połączyć je ze sobą). W radiu usłyszysz trzask spowodowany podłączaniem i odłączaniem monety. Twoja kombinacja baterii / monety to tak naprawdę najprostszy na świecie nadajnik radiowy. Nie transmituje niczego użytecznego (tylko statyczne dźwięki) i nie będzie też transmitować na zbyt dużą odległość (tylko na kilkanaście centymetrów, ponieważ nie jest zoptymalizowany pod kątem odległości). Ale jeśli użyjesz statyki do wyklepania kodu Morse'a, możesz faktycznie komunikować się na odległość kilkunastu centymetrów za pomocą tego prostego urządzenia!

Prawdopodobnie zauważyłeś, że prawie każde radio lub urządzenie zdolne do komunikacji (odbierania i nadawania sygnałów/danych/informacji), które widzisz (np. telefon komórkowy, radio w samochodzie itp.) ma antenę - czy to wbudowaną, czy zewnętrzną. Anteny dostępne na rynku różnią się od siebie kształtem i rozmiarem, w zależności od częstotliwości, którą antena próbuje odbierać. Antena może być dowolna, od długiego, sztywnego przewodu (jak w antenach radia AM / FM w większości samochodów) do czegoś tak dziwacznego, jak antena satelitarna. Co więcej, jak zapewne wiesz nadajniki radiowe wykorzystują bardzo wysokie wieże antenowe do przesyłania swoich sygnałów. Ideą anteny w nadajniku radiowym jest “wystrzelenie” fal radiowych w kosmos. W odbiorniku chodzi o to, aby odebrać jak najwięcej mocy nadajnika i dostarczyć ją do tunera. W przypadku satelitów oddalonych o miliony mil NASA używa ogromnych anten talerzowych o średnicy aż 60 metrów - sporo prawda? Rozmiar optymalnej anteny radiowej jest powiązany z częstotliwością sygnału, który antena próbuje nadać lub odebrać. Przyczyna tego jest bardzo prosta. Związane jest z prędkością światła oraz odległością, jaką muszą pokonać elektrony. Prędkość światła wynosi 300 000 kilometrów na sekundę. Za chwilę użyjemy tej liczby do obliczenia rzeczywistego rozmiaru anteny - przykłady z życia wzięte.

Powiedzmy, że próbujesz zbudować wieżę radiową dla stacji radiowej 680 AM/FM. Wysyła falę sinusoidalną o częstotliwości 680 000 Hz. W jednym cyklu fali sinusoidalnej nadajnik będzie przemieszczał elektrony w antenie w jednym kierunku, przełączał je i “ciągnął” z powrotem, przełączał i wypychał oraz przełączał i przesuwał z powrotem. Innymi słowy, elektrony zmienią kierunek cztery razy podczas jednego cyklu fali sinusoidalnej. Jeśli nadajnik pracuje z częstotliwością 680 000 Hz, oznacza to, że każdy cykl trwa (1/680 000) 0,00000147 sekund. Jedna czwarta to 0,0000003675 sekund. Z prędkością światła elektrony mogą podróżować 0,0684 mili (0,11 km) w 0,0000003675 sekund. Oznacza to, że optymalny rozmiar anteny dla nadajnika przy 680 000 Hz to około 361 stóp (110 metrów). Stacje radiowe AM/FM potrzebują więc bardzo wysokich wież. Z drugiej strony dla telefonu komórkowego pracującego z częstotliwością 900 000 000 (900 MHz) optymalny rozmiar anteny to około 8,3 cm. To dlatego telefony komórkowe mają w sobie wbudowane tak krótkie anteny.

Co więcej, być może zorientowałeś się już, że antena radiowa w twoim samochodzie nie ma jakiejś ogromnej długości - ma tylko kilka metrów  długości. Gdybyś wydłużył antenę, to raczej nikt nie ma wątpliwości, że odbiór kanałów byłby lepszy, ale stacje radiowe nadają tak silne fale w miastach, że tak naprawdę nie ma znaczenia, czy twoja antena ma 10 metrów długość, czy może 100 metrów długości - jakość odbioru sygnału, oczywiście tylko w przypadku stacji radiowych, będzie taki sam. Może zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego kiedy nadajnik radiowy coś nadaje, fale radiowe rozchodzą się w przestrzeni (z dala od anteny) z prędkością światła. Dlaczego fale radiowe mogą podróżować miliony kilometrów? Zasadniczo odpowiedź na te pytania jest dość prosta. Kiedy prąd wpływa do anteny, tworzy pole magnetyczne wokół niej. Zapewne wiemy ze szkoły, że pole magnetyczne jest w stanie wytworzyć pole elektryczne (napięcie i prąd) w innym przewodzie umieszczonym blisko nadajnika. Okazuje się, że w kosmosie pole magnetyczne wytwarzane przez antenę indukuje w przestrzeni pole elektryczne. To pole elektryczne z kolei indukuje w przestrzeni inne pole magnetyczne, które indukuje inne pole elektryczne, które indukuje inne pole magnetyczne, i tak dalej, i tak dalej. Te pola elektryczne i magnetyczne (pola elektromagnetyczne) indukują się wzajemnie w przestrzeni z prędkością światła, przemieszczając się na zewnątrz od anteny.