Budowa instalacji antenowej RTV

Schemat instalacji antenowej RTV

Przed przystąpieniem do budowy instalacji antenowej warto zastanowić się nad doborem urządzeń i rozrysować schemat połączeń. Na poniższym rysunku został przedstawiony prosty schemat połączeń instalacji antenowej do odbioru trzech nadajników telewizyjnych UHF i radia UKF-FM. Zastosowany wzmacniacz antenowy umożliwia również wzmocnienie programów odbieranych w zakresie VHF, lecz tę możliwość pomijamy ze względu na wyłączanie nadajników telewizyjnych pracujących w tym zakresie częstotliwości. Obecnie naziemna telewizja cyfrowa DVB-T wykorzystuje jedynie zakres UHF. Ta możliwość wzmacniacza może się jednak przydać w przyszłości, gdy zostanie wprowadzone radio cyfrowe DAB.

Schemat części odbiorczej instalacji antenowej na bazie WWK-861
Schemat części odbiorczej instalacji antenowej RTV na bazie WWK-861

W praktyce należy pamiętać, żeby wzmacniacz antenowy montować możliwie najbliżej anten, gdzie parametry sygnału są najlepsze. TV cyfrowa wymaga również dobrej jakości sygnału. Sygnały z wyjścia wzmacniacza antenowego są dalej doprowadzane do instalacji rozdzielczej, która rozprowadza sygnały antenowe do poszczególnych pomieszczeń. Na poniższym rysunku przedstawiono przykładowy schemat instalacji antenowej typu gwiazda. Jest to najpopularniejszy ostatnio system połączeń w instalacjach antenowych i ze wszech miar godzien polecenia.

Instalacja antenowa typu gwiazda
Schemat rozdzielczej instalacji antenowej typu gwiazda

Instalacja typu gwiazda może z powodzeniem przenosić wszystkie występujące zakresy częstotliwości, w tym pierwszą p.cz. satelitarną. Pomimo nieco wyższych kosztów instalacja gwiaździsta oferuje wiele zalet. Każdy abonent jest zasilany bezpośrednio z punktu centralnego instalacji telewizyjnej. Ingerencje w instalacji, np. przy innych gniazdach antenowych nie powodują zakłóceń, czy zaniku odbioru. Nawet uszkodzenie lub zniszczenie gniazda w systemie gwiaździstym nie wpływa na odbiór u innych abonentów.

W zależności od potrzeb mogą być też stosowane i inne systemy rozprowadzania sygnałów antenowych. O różnych systemach rozdzielczych stosowanych antenowych instalacjach zbiorowych i indywidualnych piszemy w artykule "Systemy rozdzielcze AIZ". Tam opisujemy system gwiazdowy, system przelotowy, system odgałęźny oraz systemy mieszane.

Ogólne wymagania bezpieczeństwa przy instalacji antenowej

Przy realizacji antenowej instalacji odbiorczej przede wszystkim musi być zapewnione bezpieczeństwo, następnie powinny być uwzględnione zagadnienia administracyjne i aspekty praktyczne. W rozumieniu powyższego mieści się oczywiście konieczność uzyskania zgody właścicieli budynków względnie odpowiednich administracji na wykonywanie takich instalacji. Równolegle należy przestrzegać także różnych ustaleń zawartych w przepisach budowlanych.

Na czołowym miejscu znajduje się bezpieczeństwo osób i rzeczy. Ogólne wymagania bezpieczeństwa dotyczą np. możliwości chodzenia po dachach i dostępności do kominów i innych urządzeń oraz ewentualnego naruszania istniejących już instalacji. Projektant i wykonawca dowolnej antenowej instalacji odbiorczej ponosi odpowiedzialność za związane z tym problemy bezpieczeństwa, stąd też jest konieczna dokładna znajomość odnośnych przepisów.

Poniżej zostanie podanych kilka wskazówek, które nie pretendują jednak do kompletności.

Bezpieczeństwo mechaniczne instalacji antenowej

Instalacja antenowa we wszystkich fragmentach musi opierać się występującym obciążeniom mechanicznym, w szczególności powodowanym przez wiatr i burze. Tzw. obciążenie wiatrem (napór wiatru) jest pierwotnym obciążeniem np. dla masztów antenowych. Każde umieszczone w wolnej przestrzeni ciało (a więc również anteny i maszty) wytwarza - odpowiednio do swojej powierzchni rzutu i współczynnika przepływu - proporcjonalną do przepływu powietrza siłę (obciążenie wiatrem W). Ta siła wytwarza w punkcie uchwytowym masztu - odpowiednio do długości odcinka masztu między górnym miejscem zamocowania masztu do ściany i miejscem montażu anteny - moment gnący, który przy wielokrotnym obciążeniu masztu (wiele anten) i przy ew. uwzględnieniu momentu gnącego samego masztu sumuje się do całkowitego momentu gnącego.

Maszt z antenami RTV i SAT powinien wytrzymywać porywy wiatru 180-200km/h odpowiadające sile huraganu. Stawia to ostre wymagania zarówno dla miejsca zamontowania, jak i dla stosowanych materiałów. Całkowity moment gnący Mg jest tą siłą, która działa przez anteny na maszt w górnym punkcie mocowania na skutek oddziaływania wiatru na antenę

Mg = W1*L1 + W2*L2 + W3*L3 + ...

gdzie:
Wn - katalogowa wartość naporu wiatru dla danej anteny,
Ln - odległość od anteny do miejsca mocowania masztu.

Przy nowoczesnych - budowanych bardzo oszczędnie - domach należy zwrócić szczególną uwagę na więźbę dachową. Może się zdarzyć bowiem, że przy prawdziwej burzy większa antena satelitarna pofrunie wraz z częścią dachu.

Ten całkowity moment gnący nie powinien przekraczać podawanej przez producentów wartości dopuszczalnej momentu gnącego dla danego masztu oraz wartości granicznej 1650Nm. Producenci powinni podawać obciążenie wiatrem każdej anteny (i dodatkowych elementów) dla ciśnienia prędkości q=800N/m2 i q=1100N/m2. Przy montażu anten (ich zestawów) na budowlach do 8 kondygnacji należy uwzględniać wartości naporu wiatru przy ciśnieniu prędkości 800N/m2, co odpowiada prędkości wiatru 35,8m/s (129km/h). Przy montażu powyżej 20m lub na budynkach powyżej 8 kondygnacji należy przyjmować ciśnienie prędkości 1100N/m2. Współczynnik przeliczeniowy dla tej wartości naporu wiatru wynosi 1,37. W warunkach wyjątkowo niekorzystnych należy przyjąć ciśnienie prędkości równe 1270N/m2, co odpowiada prędkości wiatru 45m/s (162km/h). Współczynnik przeliczeniowy wynosi wówczas 1,5. Wartości naporu wiatru dla kilku anten Firmy KATHREIN przy ciśnieniu prędkości 800N/m2 (wiatr 129km/h) przedstawiono w poniższej tabeli.

Wartości naporu wiatru dla anten RTV typu Yagi
Ilość
elementów
3 3 11 10 16
kanały UKF 6-12 6-12 21-60 21-40
Napór 62N 28N 77N 22,7N 32,3N

 

Wartości naporu wiatru dla anten satelitarnych
(* - anteny offsetowe)
Średnica 60cm* 90cm* 120cm 150cm 180cm
Napór 317N 730N 1159N 1790N 2566N

Stal do masztów antenowych musi mieć określone właściwości, zwykłe rury gazowe i wodociągowe nie spełniają tych wymagań. Dlatego też należy usilnie doradzać inwestorom, aby przy montażu anten stosować oferowane przez renomowanych producentów maszty antenowe odpowiednio do ich parametrów mechanicznych (dopuszczalny moment gnący). Przy tzw. wolnej długości masztu (długość masztu ponad górne miejsce zamocowania) musi być uwzględnione, że ta długość jest brana za podstawę wszystkich rozważań dotyczących wytrzymałości. Jeżeli do masztu zamocowanego na stałe w dwóch punktach dodatkowo są zastosowane odciągi, wówczas nie należy ich brać pod uwagę przy obliczeniach. Takie odciągi służą w zasadzie zaledwie do zmniejszenia odchyleń masztu antenowego przy wietrze względnie burzy (zapewnienie dokładnego ukierunkowania anten).

Instalacja kabla antenowego

Układanie stosowanych obecnie powszechnie kabli współosiowych jest zupełnie bezproblematyczne. Zaś wybór kabla antenowego jest determinowany parametrami czysto elektrycznymi i miejscem zastosowania kabla; na wolnym powietrzu względnie w budynkach.

Kabel antenowy może być układany w prawie dowolny sposób w rurach, pod tynkiem, w ziemi, na tynku lub na wolnym powietrzu. Mocowanie może być realizowane za pomocą metalowych lub plastykowych opasek zaciskowych, uchwytów plastykowych, napinanych taśm i na wolnym powietrzu również za pomocą tzw. izolatorów ochronnych. Kable powinny być układane w sposób stabilny. Chodzi o to, żeby wiatr nie powodował przemieszczania się kabla. Kabel antenowy nie powinien uderzać o ściany, czy wystające elementy innych instalacje. Może to po pierwsze powodować uszkodzenia kabla, elewacji i tychże instalacji, po drugie zaś może powodować hałas, co niekoniecznie musi się podobać inwestorowi i jego sąsiadom.

Kabel antenowy musi być tak układany, żeby woda nie mogła w żadnym przypadku do niego wnikać. Zwiększa się przez to tłumienie do bardzo wysokich wartości, nawet do całkowitego "wypadnięcia" odpowiedniej części instalacji. Przy otworach do wprowadzania kabla należy go tak kształtować, żeby utworzył się tzw. "worek wodny" w kształcie litery "U", na którym skapuje woda spływająca po kablu i nie dostaje się do otworów w ścianach. Z względu na bezpieczeństwo elementów, które są umieszczone we wnętrzu budynków również jest celowe układanie przewodu w formie "worka wodnego" i przecięcie zewnętrznej powłoki na najniższym punkcie przed podłączeniem kabla do urządzenia. Dzięki temu woda, która mogła jednak wniknąć do przewodu, będzie mogła w tym miejscu skapywać. W ten sposób zapobiega się uszkodzeniu względnie zniszczeniu następnych elementów instalacji.

Lokalizacja i montaż anten radiowych i telewizyjnych

Lokalizacja anteny ma decydujący wpływ na efektywny sposób jej działania. Możliwości lokalizacyjne sięgają od anteny w pokoju, przez anteny okienne, anteny na poddaszu, anteny nad dachem, aż do miejsc posadowienia odsuniętych od budynków mieszkalnych i odpowiednio eksponowanych. W szeregu tego wyliczania każdorazowo jest możliwe odpowiednie polepszenie odbioru. Odbiór w pokoju jest zawsze rozwiązaniem pomocniczym, które daje najczęściej najgorszą jakość odbioru. Odbiór taki podlega silnym wpływom ekranowania i zmianom pola powodowanym nawet przez poruszające się osoby. Za pomocą anten okiennych jest możliwy odbiór zadowalający do dobrego, jeżeli w kierunku do nadajnika nie występują istotne przeszkody na drodze propagacji fal. Anteny poddaszowe są stosowane często wtedy, gdy wymagane jest pozwolenie od właścicieli domu na zamontowanie anteny zewnętrznej. Pogarszające działanie dachu jest jednak zależne od pogody i coraz bardziej zauważalne wraz ze wzrostem częstotliwości. Dotyczy to zwłaszcza anten przeznaczonych do odbioru naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T.

Montaż anten na dachu
Montaż anten telewizyjnych na dachu

Z przeznaczenia antenowej instalacji TV wynika, że aspekt najlepszych warunków odbioru ma bezwzględne pierwszeństwo i wszystko powinno być temu podporządkowane. Przy praktycznym montażu anten należy uwzględnić kilka zagadnień. Najkorzystniejszy jest montaż anten telewizyjnych przed masztem, większe anteny powinny być montowane za pomocą wysięgnika. Montaż anten odbiorczych RTV na dachu jest najczęstszym rodzajem spośród możliwych lokalizacji. Bardzo często wykorzystuje się do tego kominy wentylacyjne. W takim przypadku odpadają wszelkie problemy z uszczelnieniem wyprowadzenia masztu antenowego z dachu. Zdecydowanie należy jednak unikać montowania anten przy kominach dymowych!

Montaż anteny dvb-t V-HD 1490 Televes przed masztem
Montaż anteny dvb-t V-HD 1490 Televes przed masztem

Anteny telewizyjne DVB-T pracujące w zakresie UHF powinny być montowane przed masztem antenowym. Chodzi o to, żeby maszt nie znajdował się między elementami anten, ponieważ pogarszają się przez to niestety parametry elektryczne anteny. Chociaż czasami trudno jest inaczej przeprowadzić montaż wielkiej anteny telewizyjnej.

Montaż anteny dvb-t DAT HD 75 1497 Televes na maszcie
Montaż anteny dvb-t DAT HD 75 1497 Televes na maszcie

Ten wymóg jest szczególnie istotny przede wszystkim w przypadku anten TV (montowanych) pionowo w zakresach VHF i UHF służących do odbioru sygnałów nadawanych z polaryzacją pionową. Boczne odstępy minimalne od masztu przy antenach UHF i antenach o polaryzacji pionowej muszą mieć co najmniej długość dipola.

Przy montażu wielu anten na jednym maszcie anteny powinny być montowane odpowiednio do ich obciążenia wiatrem, tzn. anteny z najmniejszym obciążeniem wiatrem na górze, a z największym obciążeniem wiatrem na dole masztu. Wyjątkami od tej zasady mogą być ewentualnie większe anteny UHF z uchwytem montażowym lub satelitarne anteny odbiorcze. Przy odbiorze fal padających ukośnie z góry (wysokie miejsce posadowienia nadajnika lub wpadanie fal ugiętych) należy zwrócić uwagę na pionowe odchylanie uchwytu antenowego o odpowiedni kąt.

Miejsce przeprowadzenia masztu antenowego przez dach i kabel antenowy muszą być uszczelnione w sposób pewny i trwały.

Obejma kominowa SF-205/1 do montażu masztu
Obejma kominowa SF-205/1 do montażu masztu antenowego

Problemów wynikających z konieczności przeprowadzenia masztu przez dach można uniknąć stosując obejmy kominowe. Taka obejma umożliwia bezinwazyjne mocowanie do komina masztów o średnicy 38-50mm. W praktyce często wykorzystuje się do tego kominy wentylacyjne. Należy jednak unikać montowania anten przy kominach dymowych przede wszystkim ze względu na związki chemiczne zawarte w spalinach!

Szczególne znaczenie dla bezpieczeństwa funkcjonowania ma ochrona przed korozją każdej antenowej instalacji odbiorczej odpowiednio do szczególnie agresywnych dzisiaj wpływów otoczenia. Przy wyborze urządzeń powinno się na to zwrócić na to szczególną uwagę. Galwaniczne metalowe warstwy ochronne (małej grubości) nie stwarzają już dzisiaj właściwej ochrony antykorozyjnej; jedynie jako nowe wyglądają atrakcyjnie. Korzystne są stosunkowo grube warstwy przy cynkowaniu ogniowym i plastykowe warstwy ochronne (nawet stosunkowo cienkie cynkowane ogniowo warstwy ochronne są "zmywane" przez kwaśne deszcze). Prawie zawsze wskazane jest dodatkowe malowanie w celu osiągnięcia długotrwałości. Części gwintowane muszą być poza tym konserwowane za pomocą smarów lub past antykorozyjnych.

Złącza stosowane w technice antenowej

Złącza antenowe stosowane w odbiornikach i podzespołach są obecnie znormalizowane. Ze względów historycznych należy podkreślić, iż podczas rozwoju techniki antenowej podlegały one wielu zmianom. Przy nowych urządzeniach obowiązuje ekranowana technika współosiowa z odpowiednimi złączami wtykowymi. Poza odbiornikami wspomnianą współosiową technikę wtykową można spotkać przy bardzo wielu elementach instalacji antenowych. Dotyczy to zarówno elementów biernych (np. rozgałęźniki antenowe), jak i urządzeń aktywnych (np. wzmacniacze antenowe). Przy antenowych instalacjach zbiorowych i sieciach telewizji kablowej oraz przy antenowych instalacjach indywidualnych spotyka się coraz częściej technikę złączy F75 (przede wszystkim przy satelitarnej technice odbiorczej). Obecnie w praktyce ma się do czynienia najczęściej (prawie wyłącznie) z połączeniami wtykowymi 75ohm DIN/IEC i ze złączami 75ohm typu F. System złącz F75 umożliwia lepsze parametry ekranowania oraz dopasowywania i dlatego jest stosowany przy podwyższonych wymaganiach w odbiorczej technice antenowej. Przy odbiorze satelitarnym wyjścia konwerterów (pierwsza p.cz. satelitarna) są obecnie generalnie wykonywane w technice złączy F.

Złącza antenowe F i IEC
Złącza antenowe F (na dole) i IEC (na górze)

Błędy w odbiorczej instalacji antenowej

Błędy w antenowej instalacji odbiorczej wynikają ze złych warunków odbioru, źle wybranych podzespołów i wzmacniaczy, błędów montażu i niewłaściwego doboru poziomu sygnałów.

Przy pierwszym uruchamianiu instalacji antenowej przyczynami błędów mogą być oczywiście również błędy montażu lub niewłaściwie zastosowane urządzenia. Nie można wykluczyć również elementów niesprawnych, chociaż zdarza się to stosunkowo rzadko.

Poszukiwanie błędu zaczynamy oczywiście od początku instalacji TV, czyli od wyjścia anteny. To tutaj często znajduje się przyczyna wszystkich kłopotów. Dotyczy to w szczególności przypadku, gdy przy silnym natężeniu pola elektromagnetycznego zostanie zastosowany w antenie przedwzmacniacz zamiast symetryzatora. Przesterowany przedwzmacniacz silnie zniekształca sygnał wprowadzając zakłócenia odbioru, aż do całkowitego zaniku tegoż odbioru włącznie.

Przy dobrej jakości sygnału na wyjściu anteny należy po kolei sprawdzać wszystkie stopnie instalacji TV aż do znalezienia przyczyny zakłóceń lub braku odbioru sygnałów RTV. Przy braku miernika antenowego można zastosować odbiornik telewizyjny.

Teoretycznie naziemna telewizja cyfrowa DVB-T oferuje lepszą jakość odbieranych obrazów niż telewizja analogowa. Również dźwięk jest przesyłany z bardzo wysoką jakością, w tym również dźwięk przestrzenny. Jedną z najważniejszych zalet DVB-T jest niska wrażliwość na odbicia i zakłócenia sygnału. Dzięki temu nie zobaczymy przy oglądaniu programów telewizji cyfrowej śnieżenia, odbić, obrazu negatywowego, czy mory.

Należy jednak pamiętać, że naziemna telewizja cyfrowa wymaga dobrej jakości sygnału telewizyjnego dostarczanego do odbiornika DVB-T. W przypadku złej jakości lub silnych zakłóceń może dochodzić do utraty fragmentów obrazu lub do całkowitego zaniku odbioru na jakiś czas. W szczególności należy zwracać uwagę na odpowiedni poziom sygnału na wejściach i wyjściach wzmacniaczy. Zarówno przesterowanie wzmacniacza antenowego, jak i doprowadzenie zbyt wysokiego poziomu sygnału do głowicy tunera DVB-T prowadzi najczęściej do zakłóceń odbioru z całkowitym zanikiem tegoż odbioru włącznie.

Korzystną właściwością zastosowanej przy naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T modulacji COFDM jest fakt, że na obrazie nie są już widoczne odbicia (odbiór wielodrożny). Przy korzystnej konstelacji jakość odbioru może nawet zyskiwać dzięki odbiorowi wielodrożnemu. Przy COFDM część odebranych w określonym czasie sygnałów odbitych, jest jeszcze dekodowana i wykorzystywana do odtworzenia nadanego obrazu. Nie zawsze jednak tak się dzieje. Czasami w przypadku równoczesnego odbioru sygnału z nadajników doświetlających odbiór TV może być zakłócany.

Nie należy również zapominać, że czasami przyczyna zaniku odbioru może być zupełnie niezależna od naszej telewizyjnej instalacji antenowej. Może być nią na przykład zmiana częstotliwości, czy mocy nadawania. Takie rzeczy mogą się zdarzać zwłaszcza w okresie przejściowym między techniką analogową a cyfrową.

Możliwe są również i inne negatywne zjawiska. Przyczyna musi być określona i usunięta. Przy wystąpieniach błędów podczas eksploatacji przyczyna najczęściej leży w uszkodzonym elemencie biernym lub wzmacniaczu, nieuprawnionym dostępie osób trzecich lub oddziaływaniu niszczącym. Po burzach celowe jest sprawdzenie ukierunkowania anten i ułożenia kabla na wolnym powietrzu. Wyszczególnienie wszystkich występujących błędów z ich prawdopodobnymi przyczynami przekracza ramy niniejszego opracowania.

Autor: Aleksy Kordiukiewicz