Miejscowe warunki odbioru są bardzo różnorodne i prawie w każdym miejscu posadowienia
anteny inne. Dokładne określenie może nastąpić tylko za pomocą pomiarów
występującego pola. Istnieje jednak kilka prawidłowości, które zostaną poniżej
opisane.

2.1 Wpływ położenia topograficznego na odbierane pole

Optymalnym przypadkiem propagacji fal jest taki, gdy między anteną nadawczą i anteną
odbiorczą fala może rozprzestrzeniać się prostoliniowo i bez zakłóceń (fala
bezpośrednia). Jednak nawet w takim przypadku na równym terenie w sposób nieunikniony
tworzy się również fala odbita od ziemi, która nakłada się w miejscu odbioru na
falę bezpośrednią (rys.2.1).

Rys.1. Powstawanie maksimum przyziemnego na skutek nakładania się fali
bezpośredniej i odbitej

Jest to uzasadnione wyjaśnienie dla często obserwowanego fenomenu wysokiego
natężenia pola odbieranego w pobliżu ziemi. Pole zmienia się zarówno wraz z
odległością od nadajnika przy stałej wysokości anteny (tzw. funkcja drogi), jak i
przy zmianie wysokości anteny przy stałej odległości (tzw. funkcja wysokości).

Jeżeli między anteną nadawczą i anteną odbiorczą znajduje się przeszkoda, wówczas
na krawędzi (krawędź ugięcia) powstaje tzw. ugięcie fali. Taka krawędź ugięcia
może w praktyce być utworzona np. przez domy (wieżowce) lub przez góry. Za taką
krawędzią fala ugina się do dołu, a natężenie pola przy antenie odbiorczej jest
zależne od odległości anteny odbiorczej za krawędzią i od różnicy wysokości oraz
długości fali. Przy "widoku z zaledwie dotknięciem" już powstaje tłumienie
ugięcia 6dB.

Obok odbić od ziemi i ugięć bardzo istotną rolę przy polu odbiorczym w płaszczyźnie
poziomej grają odbicia od budynków, budowli przemysłowych i stalowych. Łącznie z
odbiciem od ziemi i falami ugiętymi rozkład pola w każdym miejscu odbioru może być
zupełnie inny.

2.2. Warunki odbioru przy niejednorodnym rozkładzie pola

Jeżeli w niejednorodnym polu zostanie zamontowana stosunkowo duża antena (lub zestaw
anten), wówczas jej funkcjonowanie zgodne z jej parametrami stoi pod znakiem zapytania.
Niejednorodne pole odbiorcze prowadzi do tego, że różne typy i wielkości anten w
różnych miejscach odbioru nie zawsze zachowują się odpowiednio do swoich danych
technicznych. Dowolna wymiana anten w takich miejscach prowadzi do nieprzewidywalnych
wyników.

Podawane przez producentów dane techniczne anten obowiązują wyłącznie dla pola
jednorodnego. Nie można ich stosować w zespolonych niejednorodnych polach odbiorczych
jako bezwzględnych wartości obliczeniowych. Przy pomiarze poziomu antenowego nie zawsze
jest celowa antena porównawcza. Już o wiele bardziej powinna być wykorzystywana antena
przewidywana do końcowego zastosowania. Rozkład przestrzenny pola zmienia się również
w zależności od długości fali (od częstotliwości roboczej). Dlatego też wyznaczony
rozkład pola jest ważny tylko dla częstotliwości pomiarowej. Przy innych
częstotliwościach rozkład może być zupełnie inny. Pomiary przy niejednorodnych
rozkładach pola dla szerokopasmowych zadań odbiorczych należy przeprowadzać przy
wszystkich wchodzących w grę kanałach. Nawet wewnątrz jednego kanału telewizyjnego
mogą istnieć różne warunki (częstotliwości luminancji, chrominancji i nośnej
dźwięku).

2.3. Napięcie antenowe i odbiór odbiciowy

Z niejednorodnego rozkładu pola wynika, że napięcie oddawane z anteny jest zespolone -
odpowiednio do poszczególnych składowych natężenia pola. W zależności od
charakterystyki anteny powstają zarówno zmiany amplitudy, jak i fazy. Przy telewizji
czarno-białej powstają pozytywowe lub negatywowe obrazy poboczne i zniekształcenia
fonii. Przy odbiorze telewizji kolorowej prowadzi to dodatkowo do tworzenia kolorowych
obramowań i zafałszowań kolorów (w zależności od systemu). Stąd też wynika, że
czysty pomiar napięć na antenie w celu oceny jakości odbioru nie jest w większości
przypadków wystarczający.

Do takiej oceny jest zawsze niezbędna kontrola ekranowa – najlepiej za pomocą telewizora
kolorowego. Przy występujących odbiciach antena odbiorcza musi charakteryzować się
dużą kierunkowością. W praktyce występuje tutaj pewien fenomen – często uważany za
nie wyjaśniony, a mianowicie taki, że w niejednorodnym polu przy zastosowaniu anteny
odbiorczej z dużą kierunkowością i odpowiadającym temu dużym zyskiem w
przeciwieństwie do anteny porównawczej z mniejszym zyskiem nie występuje odpowiednie
zwiększenie poziomu odbioru, jak należałoby tego oczekiwać w zależności od zysków
anten. W polu niejednorodnym antena z większym zyskiem i większą kierunkowością może
dawać mniejsze napięcie antenowe.

Rys.2. Oddziaływanie odbić na napięcie antenowe przy różnej
kierunkowości anteny

Na rys.2.2. wyjaśniono to za pomocą charakterystyki dwóch anten z różną
kierunkowością i odpowiednio różnym zyskiem. Przy istnieniu sygnału bezpośredniego
E1 i odbicia E2 zwiększone ogniskowanie (krzywa a) powoduje mniejsze sumacyjne napięcie
antenowe w stosunku do anteny z mniejszym ogniskowaniem (krzywa b).

Obraz telewizyjny umożliwia jednak jednoznaczne rozpoznanie jakościowego polepszenia,
które powstaje w wyniku zwiększonego działania kierunkowego anteny. W tym sensie więc
antena z wysokim zyskiem i dużą kierunkowością daje jakościowo lepszy wynik odbioru
przy silnie wyrażonej funkcji wysokości i/lub drogi rozkładu natężenia pola na skutek
odbić, przy czym dostępne napięcie antenowe jest niższe, niż można byłoby
oczekiwać przy danym zysku. To ogólnie oznacza, że antena o dużej kierunkowości jest
lepsza we wszystkich wyobrażalnych przypadkach. Ponieważ zysk jest w sposób
nieunikniony połączony z kierunkowością, to do zapewnienia jakościowo dobrego odbioru
zalecane są zasadniczo anteny z dużymi wartościami zysku (anteny dużej mocy). Nie ma
przy tym żadnej sprzeczności, jeżeli stosuje się tę zasadę również w pobliżu
nadajnika, ponieważ w takich przypadkach ma się często do czynienia z odbiciami i
niejednorodnym polem. Połączony z tym duży zysk anteny prowadzi do niepożądanego
zwiększenia napięcia, które powinno być obniżone do wymaganej wartości za pomocą
tłumików.

Główna właściwość – jaką jest kierunkowość anteny odbiorczej – ma więc znaczenie
zarówno w obszarze zasilania dalekiego, jak i bliskiego. Przy testowaniu natężenia pola
za pomocą anteny wielkiej mocy (duża kierunkowość i duży zysk) przez zmianę miejsca
będzie można wyciągnąć wniosek, że w tym przypadku występuje całkiem dobra
"jednorodność". Wynika to z tego, że odpowiednio do dużej kierunkowości
jest odbierana prawie wyłącznie fala bezpośrednia, a napięcie antenowe przy zmianie
miejsca anteny jest względnie stałe odpowiednio do fali bezpośredniej.

3. Wybór anteny

Ogólnie anteny stosuje się według wymaganej klasy zysku i połączonej z tym
kierunkowości. Ostatnia właściwość przy antenach z niską klasą zysku może być
różna dla płaszczyzn poziomej i pionowej. Przy antenach o dużej skuteczności ogólnie
występuje duża kierunkowość w obu płaszczyznach. Z bardzo wielu typów anten
rozprzestrzeniły się w różnych modyfikacjach anteny typu "Yagi"
charakteryzujące się najkorzystniejszymi właściwościami elektrycznymi i stosunkiem
cena/skuteczność. Często przy klasyfikacji anten jest podawana liczba elementów
półfalowych. Przy modyfikacjach i zwłaszcza w zakresie UHF najlepszą możliwością
klasyfikacji jest podawanie klasy zysku. Poza tym ze względu na szerokość pasma
dokonuje się podziału na anteny kanałowe, wielokanałowe, pasmowe i wielopasmowe. Obok
tego występują anteny kombinowane.

Zysk maksymalny tzw. anteny jednokanałowej i anteny szerokopasmowej nie różni się
praktycznie przy jednakowej wielkości budowy (długości) względnie różni się w
sposób pomijalnie mały. Mniejszy obszar zastosowań anten wąskopasmowych wyraża się w
dopasowaniu. Przy antenach wąskopasmowych we wszystkich przypadkach jest jednak dany
lepszy przeciętny stosunek promieniowania przód/tył, niż przy szerokopasmowych, zatem
w pewnych określonych sytuacjach jest to właściwym kryterium eliminacji zakłóceń.
Anteny o małym zysku i małej kierunkowości mogą być stosowane na obszarach
odbiorczych dobrze zasilanych bez wpływu zakłóceń (w polach prawie jednorodnych).
Anteny (zestawy anten) z dużym zyskiem i dużą kierunkowością są stosowane zasadniczo
przy silnych wpływach zakłóceń.

4. Lokalizacja anteny

Miejsce posadowienia ma decydujący wpływ na efektywny sposób działania każdej anteny.
Możliwości 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 jest każdorazowo możliwe
odpowiednie polepszenie odbioru. Odbiór w pokoju jest zawsze rozwiązaniem pomocniczym,
które daje najczęściej najgorszą jakość odbioru podlegającego silnym wpływom
ekranowania i zmianom pola (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 fali. Anteny poddaszowe są
stosowane często wtedy, gdy niezbędne 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. Montaż anten na
dachu jest najczęstszym rodzajem możliwych lokalizacji.

5. Wybór kabla

Wybór kabla do antenowej instalacji odbiorczej zależy od tłumień w różnych zakresach
częstotliwości. Te wartości tłumień określają budowę kabla i ostatecznie jego
średnicę. Dla AII do stałego układania stosowane są przewody o średnicach
zewnętrznych około 7mm. Takie przewody mają wartości tłumienia między 1dB/100m przy
1MHz i około 40dB/100m przy 1750MHz i są mało elastyczne. Do instalacji zewnętrznej
są przeważnie zalecane czarne powłoki zewnętrzne uodpornione na promieniowanie
ultrafioletowe. Do dołączenia urządzenia odbiorczego są stosowane trochę
elastyczniejsze kable ze średnicą zewnętrzną ok. 5mm. Mają one nieco większe
wartości tłumienia, które przy krótkich wymaganych długościach praktycznie mogą
być pominięte. Przewód wewnętrzny nie musi być koniecznie wykonywany w postaci linki
wielodrutowej z powodu stosunkowo małych wymagań dotyczących zgięć kabla
przyłączeniowego.

6. Zastosowanie zwrotnic antenowych

Zwrotnice antenowe są stosowane w instalacji odbiorczej, jeżeli do wspólnego
(długiego) przewodu odprowadzającego należy podłączyć dwie lub więcej anten bez lub
ze wzmacniaczami wstępnymi. Jest to realizowane albo z powodu oszczędności na kosztach
kabla przy długich odprowadzeniach, albo gdy wzmacniacz ma tylko jedno wejście, czy do
wielu wejść należy podłączyć każdorazowo kilka anten odbiorczych.

Zwrotnice mają za zadanie selektywnie łączyć różne zakresy częstotliwości lub
kanały. Dzięki selektywnemu sposobowi działania nie powstaje wzajemne oddziaływanie
zwrotne. W zakresie przepuszczania występuje tylko stosunkowo małe tłumienie (w
przeciwieństwie do sumowania szerokopasmowego). Przy zwrotnicach antenowych i filtrach
rozróżnia się wykonania zestrojone fabrycznie i ustawiane przez użytkownika oraz
przeznaczone do montażu zewnętrznego i wewnętrznego. W ofertach są do dyspozycji
zwrotnice z dwoma wejściami, aż do prawie nieograniczonej ilości wejść dla wszystkich
wyobrażalnych przypadków zastosowań. Przy zakresach częstotliwości wejściowych
rozróżnia się między zwrotnicami pasmowymi, obejmującymi część pasma i
kanałowymi.

Filtry zaporowe służą do obniżania zbyt wysokich poziomów względnie blokowania
częstotliwości niepożądanych. Filtry przepustowe umożliwiają przejście tylko
pożądanego zakresu częstotliwości i blokują wszystkie inne częstotliwości.
Również przy filtrach istnieją wykonania ustawione na stałe i ustawialne przez
użytkownika.

7. Zastosowanie wzmacniaczy antenowych

Za pomocą wzmacniaczy są wyrównywane występujące tłumienia między anteną i
złączem odbiornika, wzmacniany poziom antenowy przy małym natężeniu sygnału do
wartości między minimalną i maksymalną względnie przy zbyt dużym poziomie antenowym
jest obniżany do niezbędnego poziomu za pomocą (w danym przypadku selektywnego)
regulowanego tłumika.

Przy wyborze wzmacniaczy do instalacji odbiorczej należy rozróżniać między
wzmacniaczami wstępnymi (przedwzmacniaczami) w bezpośredniej bliskości anteny i
wzmacniaczami głównymi. Wzmacniacze wstępne mają bardzo mały współczynnik szumów i
są stosowane przy bardzo niskich poziomach antenowych. Wzmacniacze główne służą
odpowiednio do ich wzmocnienia, do wyrównywania wszystkich powstających strat
(tłumień) aż do urządzenia odbiorczego.

Rys.3. Schemat ideowy przykładowej instalacji antenowej ze wzmacniaczem

Wzmacniacze kanałowe są stosowane przy podwyższonych wymaganiach selektywnościowych
(wzmacnianie słabego nadajnika telewizyjnego przy równoczesnym istnieniu silnego
nadajnika bliskiego). Najczęściej w praktyce są stosowane wzmacniacze szerokopasmowe i
wielozakresowe.

Aleksy Kordiukiewicz