Antenna

Ez a szócikk az elektronikai eszközről szól. Hasonló címmel lásd még: Antenna (egyértelműsítő lap).

Az antenna elektromágneses hullámok egy tartományának, a rádióhullámoknak a sugárzására vagy vételére alkalmas elektrotechnikai eszköz.

Antennát először 1888-ban Heinrich Hertz (1857-1894) épített, aki be akarta bizonyítani a James Clerk Maxwell által elméletileg kikövetkeztetett elektromágneses hullámok létét. Hertz már akkor a sugárzó dipól antennát egy parabola alakú reflektor fókuszpontjába helyezte. Az antenna tervrajzait az Annalen der Physik und Chemie 1889/36. számában tette közzé.

Adóantennák

Működési elv

Elvileg bármelyik antenna lehet adó vagy vevő.

Az antenna lényegében egy nyitott rezgőkör, amely a venni kívánt jel vivőfrekvenciájára van hangolva. A rezgőkör nyitottsága azt jelenti, hogy az adáskor betáplált rádiófrekvenciás teljesítmény a rezgőkörből kisugárzódik, vételkor pedig a külső elektromágneses térnek a rezonanciafrekvenciával megegyező frekvenciájú komponense indukálja (azonos térerő mellett) a legnagyobb feszültséget az antennában.

Az antenna fontos jellemzője az iránykarakterisztika, amely az antenna által létrehozott azonos teljesítménysűrűségű (térerejű) pontok összessége az antenna körüli térben. A viszonyítási alap a csak elméletben létező, pontszerű izotróp antenna, amely „gömbsugárzó”, vagyis a tér minden irányában azonos mértékben sugároz.

A valóságos antennák azonban anizotrop jellegűek, azaz a köréjük rajzolt gömbfelület különböző részein különböző térerősséget létesítenek. Az antenna sugárzási karakterisztikája mutatja meg, hogy az antenna milyen irányban mekkora intenzitással sugároz. A sugárzási karakterisztikát két egymásra merőleges (például vízszintes és függőleges) síkban adják meg; a karakterisztika az adott síkban egyenlő térerősségű pontokat összekötő görbe.

Antennanyereség

Az irányító hatású antennák fő sugárzási irányukba koncentrálják a kisugárzott teljesítményt, ezért ezekben az irányokban nagyobb térerősség keletkezik (vételkor pedig az antennáról nagyobb jelet kapunk), mint ha minden irányban egyformán sugárzó (izotrop) antennát használnánk. Az antenna nyeresége alatt azt (a dB-ben kifejezett) teljesítményviszonyt értjük, hogy az antenna a fő sugárzási irányában hányszoros teljesítménysűrűséggel (térerősséggel) sugároz egy ugyanakkora teljesítménnyel táplált izotrop antennához képest.

$G=S_{max}/[P_{be}/(4\cdot \Pi \cdot r^{2})]$

Körsugárzó

A negyed hullámhosszúságú, függőlegesen felállított antenna körsugárzó, azaz vízszintesen minden irányban egyenletesen sugároz. A függőleges sugárzási karakterisztikát a jobb oldalon láthatjuk.

Az antenna nyeresége az izotrop antennához képest 2,15 dB, ez 1,64-szeres teljesítményviszonynak felel meg. (A nyereség a minden irányban egyforma vízszintes sugárzás mellett itt a függőleges karakterisztika miatt adódik.)

Jellemzően a mozgó vevőknél használnak ilyet (például mobiltelefon, autó), melyeknek minden irányból venniük kell tudni az adó(k) által kisugárzott jelet. Hátránya, hogy mivel minden irányból képes venni, ezért nem irányszelektív, vagyis nem csak az adó irányából, hanem ugyanakkor az egyéb irányokból érkező jeleket is veszi, ezek pedig zavarhatják a vevő által kiválasztott adó vételét.

Iránysugárzó

Rögzített irányú ellenállomás esetén ezért inkább szelektív iránykarakterisztikával rendelkező antennát használnak, ami az ellenállomás irányából jövő jeleket sokkal erősebben, az oldalirányból, és hátulról érkező (a felhasználás szempontjából zavaró) jeleket pedig csökkentett erősséggel veszi, illetve sugározza.

A (TV vevőantennaként is jól ismert) Yagi antenna ilyen iránysugárzó, azaz vízszintesen egy kitüntetett irányban sugároz és vesz (ld. az ábra jobb oldalán). A 4 elemes Yagi antenna sugárzója egy félhullámú dipól (=dipólus), tartalmaz továbbá egy, a fél hullámhossznál valamivel hosszabb reflektort és a dipólus másik oldalán két, a fél hullámhossznál valamivel rövidebb direktort. (A Yagi-antenna direktorainak a száma széles határok között változhat; minél több direktort tartalmaz, annál jobb az irányító hatása.) Az antenna sugárzási iránya a direktorok irányába mutat. Az ábrán látható hajlított dipólus sugárzó előnye, hogy középpontja leföldelhető, így a tartógerinctől nem kell elszigetelni. Villámvédelem céljából az egész antenna az árbóccal együtt földelhető.

Mikrohullámú iránysugárzó antenna

Nagyon magas frekvenciákon (10 cm alatti hullámhosszon, ahol a parabola nyílása a hullámhossz többszörösére adódik) a fényszóró elvén készítenek nagyon keskeny nyalábolású antennákat.

Az antenna sugárzója (például egy félhullámú dipólus) a parabola fókuszpontjában helyezkedik el, így a parabolafelületről visszavert hullámok egymással párhuzamos nyalábolásúak.

A körbeforgatott parabola forgási paraboloidot, az önmagával párhuzamosan eltolt parabola hengerparaboloidot hoz létre. A forgásparaboloidnak fókuszpontja, a hengerparaboloidnak fókuszvonala van, ennek megfelelően a létrehozott sugárnyaláb keresztmetszete kör vagy legyező alakú.

Vevőantennák

Földfelszíni digitális tévéadások (DVB-T) vételére alkalmas antennák

Az analóg vételhez is használt antennák túlnyomó többsége alkalmas a DVB-T jelek vételére. Az analóg sugárzással szemben a digitális adások vétele esetén kisebb jelerősség érhető el a vételi helyen, ugyanolyan adóteljesítmény és vevőantenna esetén. Emiatt szükség esetén nagyobb nyereségű antenna használata válhat szükségessé, főleg az adótoronytól nagyobb távolságra. A jó minőségű vétel érdekében a Nemzetközi Távközlési Egyesület (ITU) ajánlása alapján a kiválasztott antennának legalább 10-12 dB nyereséggel kell rendelkeznie a teljes UHF sávban a 21-69-es csatornákon (470-862 MHz). Jó minőségű koaxiális kábel szükséges az antenna és a vevőkészülék között, mivel a DVB‑T sugárzás érzékenyebb a külső zavaró tényezőkre. Amennyiben a televíziókészülék nem rendelkezik beépített DVB‑T tunerrel, akkor szükség van még egy digitális vételre alkalmas dekóderre („set-top-box”).

Források