: архив : архив журнала "625" : 1995 : #6

Передающие антенны телецентра
Алексей Заикин

После того, как в предыдущих статьях нашего раздела мы рассказали вам о выборе телевизионного передатчика, поговорим теперь о выборе передающей антенны и главного фидера для эфирного канала.

Этот выбор зависит от многих параметров. В первую очередь надо упомянуть предполагаемую зону обслуживания телецентра, затем место установки антенны. Важен, естественно, и такой параметр, как мощность передатчика. Не следует забывать, конечно, и перспективах развития вашего телецентра.

Не будем утомлять читателей техническими особенностями устройства той или иной антенны - это тема не исчерпаемая для подготовленного специалиста, но утомительная для неподготовленных, поэтому остановимся только на потребительских качествах антенн. Ориентируясь на это, воспользуемся предельно простой схемой классификации и разделим все антенны на панельные и свободно стоящие.

Панельные антенны

Представляют собой наиболее универсальный класс антенн, являющий собой многоэлементные антенные решетки, состоящие из излучающих панелей (рис. 1), которые, в свою очередь, можно разделить на несколько излучающих вибраторов, установленных на общем металлическом экране (рис. 2). Подобные антенны позволяют легко создавать любую форму диаграммы направленности и соответственно - зону обслуживания, могут излучать сигналы большой мощности, работают в широком интервале частот. Последние два качества позволяют использовать одну подобную антенну для нескольких ТВ каналов, работающих в одном ТВ диапазоне, или - для одновременной работы ТВ и УКВ ЧМ станций. С их помощью можно создавать излучающие волны с различной поляризацией. Это бывает необходимо для электромагнитной развязки с соседними телецентрами. Ими можно обстраивать всевозможные мачтовые сооружения, такие, как телевизионные башни, мачты ретрансляторов и даже трубы ТЭЦ, даже если они, как видно из вышеприведенного списка, не совсем приспособлены для целей телевизионного вещания. 

К недостаткам панельных антенн можно отнести сложную фидерную разводку, повышенную металлоемкость, значительную массу и ветровые нагрузки. Кроме этого они требуют довольно сложного и квалифицированного монтажа на объекте, поэтому подобные антенны имеют достаточно высокую конечную стоимость. Другими словами это антенны для мощных телецентров, что предполагает их дальнейшее развитие.

Свободнные антенны

Они относятся к классу более легких антенн, совмещающих опору и излучающую часть одновременно. К ним можно приписать турникетные (рис. 3), щелевые и спиральные антенны. Устанавливаются они, как правило, на самых верхушках матч, либо с боку. В последнем случае, правда, если вы сознательно не используете опору как дополнительный рефлектор, возможны искажения диаграммы направленности антенны. К достоинствам этого класса антенн можно отнести их более высокую надежность, возникающую за счет меньшего числа элементов фидерной разводки (в случае щелевых или спиральных антенн и вовсе их отсутствия), а значит и более высокий КПД. При этом подобные антенны в дециметровом диапазоне могут целиком закрываться стеклопластиковым кожухом, а значит они практически не будут нуждаться в профилактическом обслуживание.

К недостаткам можно отнести трудности в создании зоны обслуживания сложной формы. Все они, как правило, не направлены в горизонтальной плоскости, а также ограничены по коэффициенту усиления из-за протяженной излучающей части подобных антенн. Они обычно рассчитаны на меньшую мощность, а в случае щелевых или спиральных антенн являются еще и очень узкополосными (работают в пределах одного ТВ канала). Другими словами это антенны для средних и малых телецентров.

Места установки антенны

Выбор места и высоты установки вашей антенны во многом определяет зону обслуживания телецентра и с этой точки зрения (но возможно не с финансовой) наиболее приемлемым местом является, конечно же, местная телебашня. Это, как правило, самое высокое местное сооружение расположенное в самой выгодной географической точке, к тому же на телебашне уже имеется подготовленный персонал для обслуживания вашего антенно-фидерного устройства. Правда, в последнее время вопросы аренды, а возможно и просто отсутствие необходимого места на башне вынуждает искать другие места установки (т.е. трубы ТЭЦ, различные другие мачты специального назначения и просто высотные здания). В этом случае вам, возможно, придется столкнуться с такими дополнительными сложностями, как диаграмма направленности специальной формы (если предполагаемое место установки расположено на окраине города), дополнительные меры по антикоррозийной защите излучающей части антенны (действующие трубы ТЭЦ), санитарный паспорт для вашего телецентра (высотные здания городской застройки), не говоря уже о поиске нетиповых решений по монтажу антенны и прокладке главного фидера. Кроме того, при установке антенны на зданиях, высота которых редко превышает 40 метров, зона обслуживания будет во многом определяться зоной прямой видимости. А вот она, в этом случае, будет не велика. С этих позиций, а также, имея в виду перспективу развития вашего телецентра, необходимо занимать как можно более высокие сооружения - желательно 150 -200 м. При этом зона обслуживания может достигать 40-50 км даже, если мощность вашего передатчика пока не слишком высока. Ориентировочные данные по размеру зоны обслуживания приведены в таблице предыдущей статьи нашего раздела. В дальнейшем можно будет увеличить зону обслуживания путем повышения мощности передатчика. К слову, передающая антенна может в некоторой степени компенсировать недостаток мощности передатчика. Антенна с высоким коэффициентом усиления за счет узкого излучающего луча повышает уровень поля в дальней зоне. Иными словами антенна с коэффициентом усиления "2" и мощностью передатчика 1 кВт имеет такую же зону обслуживания, что и антенна с коэффициентом усиления "1" и передатчиком мощностью 2 кВт, при прочих равных условиях. В некоторых случаях увеличение коэффициента усиления антенны вместо расходов на более высокую мощность передатчика может быть экономически оправдано, так как пока стоимость отечественных антенн значительно ниже стоимости передатчиков.

Выбор главного фидера

Высота установки антенны напрямую влияет и на выбор главного фидера, в задачу которого входит передача высоко-частотной энергии от передатчика до антенны - и делать это надо, по возможности, с минимальными потерями. Итак, чем выше антенна, тем более качественным должен быть фидер. Особенно это касается станций, работающих в дециметровом диапазоне (малоприятно и экономически абсурдно, когда в фидере будет теряться большая часть мощности передатчика!). Коэффициент затухания фидера определяют, в первую очередь, такие параметры, как его поперечные размеры и применяемый диэлектрик. Среди отечественных кабелей для главного фидера можно порекомендовать кабели марки РК-75-60-62 и РК-75-24-51. Имеются также и аналогичные кабели в 50-ом-ном исполнении. Оба типа имеют полувоздушную изоляцию и поэтому отличаются сравнительно небольшим затуханием, но внушительными поперечными размерами. Ниже приводится таблица, которая позволит самостоятельно оценить ту часть мощности, которую вы потеряете в главном фидере. Все зависит от длины и частоты, на которой будет предположительно работать ваша станция. Для сравнения в таблице приведены данные кабеля марки РК-75-44-17 со сплошным диэлектриком.

Правда, кабели с полувоздушной изоляцией обладают одним, но существенным недостатком: они накапливают влагу. Чтобы избежать этой неприятности, их необходимо держать под избыточным давлением, для чего применяются типовые стойки дегидраторов, а в последнее время и просто баллоны со сжатым азотом, но в этом случае необходимо, чтобы фидер был герметичным. Поэтому при покупке главного фидера выполненного на основе кабеля с полувоздушной изоляцией обязательно требуйте проверки его на герметичность.

	PK-75-44-17		PK-75-24-51		PK-75-60-62
Частота (МГц)	Затухание на 100м (дБ)	Рмах (кВт)	Затухание на 100м (дБ)	Рмах (кВт)	Затухание на 100м (дБ)	Рмах (кВт)
50	1	14	0,07	10	0,37	60
100	1,6	8,5	0,1	7	0,5	40
200	2,5	5	0,16	4	0,7	30
300	3,6	3,7	0,2	3	0,8	26
400	4,5	3	0,25	2	0,95	22
500	5,6	2,2	0,29	1,5	1,2	18
600	10	1,4	0,36	0,3	1,6	14

Пример из практики

Напоследок хотелось бы предложить некоторые примеры из практики по компоновке радиостанции.

1. Предполагаемая зона обслуживания телецентра 40-50 км по радиусу, предполагается дополнительный ввод еще одного ТВ канала этого диапазона. Рекомендуется мощная панельная антенна, высота установки которой не менее 100-150 м., мощность передатчика не менее 5 КВт. 

2. Та же зона, но диапазон - дециметровый, свободна вершина мач- ты. Предполагается работать только на один канал. Рекомендуется - щелевая антенна.

3. Зона обслуживания около 10-20 км по радиусу. Предполагается использовать несколько каналов. Рекомендуется 2 - 3-х этажная панельная антенна, либо турникетная. Мощность передатчика - 1-5 КВт, высота установки 50-70 м.

4. Зона обслуживания до 10 км., работает один канал, основной показатель - стоимость. Рекомендуется - в метровом диапазоне турникет, в деци метровом - небольшая щелевая антенна. Высота ее установки 50 м., мощность передатчика до 1 КВт.