Srovnávací test antén – jaký je přínos nových antén pro pásmo kanálů 21 - 48?

A je to správně, protože právě anténa je nejdůležitějším prvkem přijímací soustavy, pokud je na jejím výstupu signál nekvalitní, zesilovače ani další prvky rozvodu ho nijak nevylepší a příjem je buď nestabilní, nebo není vůbec možný.

Je však potřeba připomenout, že takzvané DVB-T2 antény neexistují. Antény slouží pro příjem konkrétních kmitočtových pásem a je jedno, zdali na těchto kmitočtech vysílá analogová TV, DVB-T nebo DVB-T2. Dobrá anténa pro příjem DVB-T sítí tak může sloužit i pro příjem DVB-T2.

S přechodem na DVB-T2 dochází mimo jiné k zúžení televizního UHF pásma, které ještě v době analogu obsahovalo kanály 21-69, aby bylo následně první digitální dividendou zúženo na kanály 21-60, kdy ušetřené pásmo nad 790 MHz připadlo mobilním sítím LTE. Nyní dojde k ještě výraznějšímu zúžení, DVB-T2 bude vysílat pouze na kanálech 21-48 a frekvence nad 694 MHz opět dostanou k dispozici mobilní datové sítě. I výrobci antén na tento fakt reagují a postupně uvádějí na trh antény, které by měly být na toto zúžené pásmo lépe naladěny, ve většině případů je tato úprava označována i jako „5G ready“ nebo „5G free“ a podobně, stejně jako tomu bylo v minulosti s anténami laděnými pouze pro kanály 21-60. V principu by tato úprava vedle potlačení kmitočtů nad kanál 48 měla přinést i vyrovnanější zisk v pásmu 21-48, zejména na nižších kanálech pásma, kde pásmové antény často trpěly nízkým ziskem a příliš širokou směrovostí. Rozhodli jsme se tedy ověřit přínos nových antén v praxi.

Praktické testování: měřicí přístroj, vhodná lokalita a několik opakování

Srovnávací test antén proběhl v lokalitě Zásada na svahu Černé Studnice na okraji Jizerských hor s nadmořskou výškou 700 m.n.m. Je zde otevřený a čistý výhled do směrů od východu přes jih až po jihozápad, optická viditelnost je pak na vysílače Černá hora, Votice, Kozmice a na Prahu. Pro potřebu testu byly antény postupně umístěny do naprosto identického místa na výložné ráhno anténního stožáru na střeše domu, přibližně 10 metrů nad okolním terénem s dostatečným odstupem od dalších antén nebo kovových prvků v okolí či střechy samotné. Mezi anténami a měřicím přístrojem Rover HD Tab 7 EVO se nacházel trojitě stíněný kabel s malým útlumem a délkou přibližně 10 metrů s F konektory – veškeré antény v testu měly výstup na F konektor, byly tak jednoduše připojovány a odpojovány od kabelu bez nutnosti montovat kabel pod šroubky do anténní krabičky. Antény byly vždy namířeny do identického azimutu 199 stupňů, tedy přímo na vysílače Kozmice, Votice a vzdálenější Kleť.

Obr. 1 – Původní a upravená varianta pásmové antény Emme Esse. U upravené varianty (na fotce vpravo) si lze povšimnout delších direktorů, jejich sníženého počtu a jiného rozmístění.

Aby byl vyloučen vliv kolísání signálu nebo změna příjmových podmínek, byly veškeré antény změřeny během šesti hodin hodin třikrát, podruhé v rozdílném pořadí, a průměry síly signálu pak zaznamenány do tabulky. Kolísání signálu bylo i tak naprosto minimální a výsledky z druhého a třetího kola měření se takřka naprosto shodovaly s prvním. Měřeno bylo na kanálech 22 (Kleť), 26 a 28 (Votice) a také 44 (Kozmice). Pro srovnání směrovosti byl využit i kanál 46 z Prahy z azimutu 222 stupňů, tedy signál přicházející ze směru rozdílného o 23 stupňů od nasměrování antény. Změřeny byly i kanály 53 z Kozmic (přímý směr) a 51 z Cukráku (signál o 18 stupňů od nasměrování antény) pro ilustraci potlačení příjmu nad kanálem 48 u upravených antén.

Antény v praxi – od jednoduché po výkonnější

Pojďme se nyní podívat konkrétně na jednotlivé antény. Jako referenční a srovnávací anténu jsme použili rozšířenou a cenově dostupnou logaritmicko-periodickou anténu Fracarro LP45F pro kanály 21-60. Výrobce udává zisk 10-12 dBi (hodnota v dBd, tedy zisk vztažený k dipólu je o 2,15 dB nižší, tedy cca. 8-10 dBd). Úhel příjmu horizontálně je uveden 56 stupňů, směrovost tedy není příliš ostrá. Anténu lze uchytit horizontálně i vertikálně, třmen ale neumožňuje náklon elevace (tedy namíření antény více nahoru nebo dolů).

Obr. 2 – Anténa Fracarro LP45F umístěná na testovacím místě

Dalšími anténami v testu byly pásmové antény řady LX od Emme Esse. Jedná o prověřené a kvalitní antény s velmi dobrou směrovostí, potlačením bočních laloků a zadního příjmu. Třmen má možnost jednoduché změny polarizace antény a také možnost naklopení elevace, což se hodí hlavně v oblastech pod vysílačem. Anténa je mechanicky velmi dobře zpracovaná a odolná, její životnost tak lze očekávat velmi dlouhou. Pro test byla k dispozici jak upravená varianta 44LX45G pro kanály 21-48, tak původní varianta 44LX45L pro původní UHF pásmo 21-60, abychom porovnali stejný typ antény v původní i nové verzi. Novinkou u antény upravené pro kanály 21-48 je inovovaný dipól, který je nyní poplastovaný a dle výrobce je absolutně vodotěsný. Výrobce udává zisk 11-14,5 dB u varianty 44LX45L pro kanály 21-60 a 11,5-16 dB u varianty 44LX45G, italští výrobci většinou uvádějí zisk (nepřiznaně) v dBi. Úhel příjmu je pak uveden u obou antén shodně 40-24 stupňů (přičemž s rostoucí frekvencí se u pásmových antén typicky úhel zužuje a zisk zvyšuje).

Obr. 3 – Anténa Emme Esse 44LX45G umístěná na testovacím místě

Otestovali jsme i dvě konstrukčně velmi podobné antény různých výrobců – pásmové antény Emme Esse 45S5G a Alcad BU-267. Antény mají takřka identickou konstrukci a vzhled, obě jsou celkem kompaktní a jsou dodávány z velké části složené, u obou stačí pouze upevnit reflektor a zářič. Třmeny obou antén opět umožňují snadné prohození horizontální a vertikální polarizace a také možnost náklonu elevace. U antény Alcad BU-267 udává výrobce maximální zisk 13 dBd a úhel příjmu 26 stupňů (bude se jednat o minimální úhel příjmu). U Emme Esse 45S5G je pak uváděn zisk 11-17 dB (zřejmě dBi) a úhel příjmu 46-24 stupňů. Obě antény jsou mechanicky velmi dobře zpracovány.

Obr. 4 a 5 – Antény Emme Esse 45S5G a Alcad BU-267 umístěné na testovacím místě

Do testu jsme zařadili i upravenou logaritmicko-periodickou anténu Emme Esse 45UC pro kanály 21-48. Anténa je mechanicky velmi jednoduchá a skladná, dodávána je z výroby složená, je ale znatelně delší než LP45F (130 cm u Emme Esse vs. 99 cm u LP45F). Anténa 45UC je vybavena patentovaným řešením Emme Esse, označovaným jako „Stub filter“. Tato technologie spočívá i pasivním prvku na špičce antény, který má zajistit efektivní odfiltrování kmitočtů nad žádaným pásmem. Anténu lze uchytit jak pro horizontální tak pro vertikální polarizaci, úchyt ale neumožňuje náklon elevace. Na rozdíl od ostatních antén Emme Esse v testu (i antény Alcad) je pro uchycení antény na stožár třeba klíč M10, protože 45UC nedisponuje křídlovými maticemi a jsou využity matice klasické. Výrobce udává zisk 13,5 dB (opět zřejmě dBi) a úhel příjmu 40 stupňů.

Obr. 6 – Anténa Emme Esse 45UC umístěná na testovacím místě

Jak si antény ve srovnání vedly?

Praktické výsledky docela překvapily. Všechny antény byly vcelku vyrovnané, nejvyšší zisk a tím pádem nejlepší příjem byl na anténu Emme Esse 44LX45G, které se ovšem vyrovnala (a na spodku pásma ji i předčila) logperi antény Emme Esse 45UC. Ukázalo se také, že naladění antén na kanály 21-48 je u všech antén s výjimkou 45UC celkem kosmetické a žádný velký pád zisku nad kanálem 48 se nekoná, naopak byl spíše neznatelný. V porovnání s neupravenou anténou 44LX45L se u většiny antén žádný větší pád zisku u kanálu 53 neprojevil, na neupravenou anténu byl možný příjem s 65 dBuV, upravená varianta měla zisk jen o 1 dB nižší, podobně i další antény v testu (u LP45F je nižší výsledek dán nižším ziskem antény na konci pásma obecně).

Obr. 7 – Tabulka průměrných výsledků naměřených hodnot v dBuV na jednotlivých kanálech u všech antén

Zato u antény Emme Esse 45UC je potlačení zásadní a patentovaný „Stub filter“ opravdu funguje, pád zisku byl už na kanále 49 o 10 dB zisku, přičemž kanál 47 zůstal naprosto netknutý. V místě nebyl dostupný signál na kanále 48, abych si ověřil chování antény na této hraniční frekvenci, každopádně potlačení kanálu 49 a vyšších je bezprecedentní na to, že se jedná pouze o naladění antény a nikoliv obvodový LTE filtr. A zatímco u 45UC bylo na kanále 53 možné zachytit vysílač Kozmice jen s 42 dBuV, u ostatních antén byla úroveň 60-65 dBuV dle jejich zisku, rozdíl je tedy i více než 20 dB!

Obr. 8 a 9 – Porovnání spektra od kanálu 47 po kanál 53 u antén Emme Esse 45S5G a 45UC. Je vidět zásadní rozdíl v potlačení kanálu 49 a vyšších u antény 45UC

Vyšší zisk na začátku pásma? Ano, ale s malým rozdílem

Pokud se podíváme na začátek pásma, tam se ukázal jen malý přínos naladění většiny antén. Upravená varianta antény Emme Esse LX pro pásmo 21-48 vykázala o přibližně 1 dB vyšší zisk než stejná anténa pro celé původní pásmo 21-60. Při příjmu slabého signálu se počítá každý decibel, takže i toto zlepšení je k dobru věci, čekal jsem ale lepší výsledky. I další pásmové antény nepředvedly zázraky, nejlépe se na kanále 22 chovala logperi anténa Emme Esse 45UC, která měla nejlepší zisk a i při měření příjmu slabého signálu z Kleti dodala i nejlepší výslednou kvalitu příjmu s MER 26 dB, ostatní antény oscilovaly mezi 23-24 dB, u LP45F a neupravené Emme Esse LX byl MER na kanále 22 jen kolem 22 dB.

Obr. 10, 11, 12 a 13 – Příjem kanálu 22 (DVB-T multiplex CDG) z vysílače Kleť na jednotlivých anténách

Zajímavým testem byl i příjem stále ještě vysílajícího multiplexu České televize z vysílače Kleť na kanále 49, kde zároveň vysílá nedaleký polský vysílač Jelenia Góra – Sniezne Kotly, který je v místě testu na přímou viditelnost. S tímto testem směrovosti a potlačení postranních laloků se popasovaly pouze antény Emme Esse řady LX – na neupravenou anténu 44LX45L byl příjem možný hraničně, na upravenou anténu 44LX45G byl příjem lepší, s MER kolem 18,5 dB. Na ostatní antény příjem možný nebyl vůbec (kanál byl zarušen polským vysílačem z jiného směru), u logperi antény Emme Esse 45UC pak hlavně proto, že na kanále 49 se již výrazně projevovalo potlačení příjmu nad kanál 48. V testu směrovosti u kanálu 46, který přicházel ze směru o 23 stupňů jiného než byl směr antén, nejlépe vynikly antény BU-267, 45S5G a 44LX45G, zejména díky vyššímu zisku na konci naladěného pásma a tím pádem užší směrovosti než měly na tomto kanále logaritmicko-periodické antény.

Obr. 14 – Příjem kanálu 49 (DVB-T multiplex ČT) z vysílače Kleť na anténu Emme Esse 44LX45G

Potlačí antény skutečně výrazně pásmo 700 MHz?

Upravené antény slibovaly kompatibilitu s 5G, čímž je míněno výraznější potlačení pásma nad kanál 48, kde budou v budoucnu provozu datové sítě 5G. Dalo se tak očekávat, že antény budou naladěny do kanálu 48 a následně bude zisk celkem strmě padat, aby bylo tohoto potlačení docíleno. Realita je ovšem velmi odlišná, u většiny testovaných antén byl pokles zisku nad kanálem 48 velmi malý až žádný. Je otázkou, proč výrobci nenaladili antény lépe a efektivněji, mohli tím zřejmě docílit i o něco lepšího zisku na začátku UHF pásma. Výsledek ověřený měřením nicméně ukazuje, že zlepšení příjmu nízkých kanálů se u upravených antén bohužel pohybuje na hranici měřitelnosti, typicky někde kolem 1 dB. I to není k zahození a v místech se slabým signálem může i toto zvýšení zisku (a tím pádem i zúžení úhlu příjmu) přinést lepší výsledky.

Obr. 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 a 22 – Porovnání směrovosti jednotlivých antén vždy pro pásmo kolem kanálu 24 a kolem kanálu 40. Lze vidět, že směrovost antén a potlačení signálů přicházejících z jiných směrů (např. Černá Studnice na kanálech 21, 24 a 25 nebo Černá hora na kanále 38) jsou rozdílné jen minimálně.

Jediná anténa, která opravdu splňuje slib výrazného potlačení kmitočtů nad kanálem 48 je logaritmicko-periodická anténa Emme Esse 45UC, která se stala černým koněm testu. Za velmi nízkou cenu (na eshopu ji seženete i za 350-400 Kč) přináší jak vyrovnaný zisk v celém pásmu včetně nejnižších kanálů, tak právě potlačení kmitočtů nad kanálem 48, zároveň je mechanicky velmi pevná, díky své konstrukci nezabírá příliš místa na stožáru a disponuje připojením na F-konektor. Z pásmových antén se pak v testu osvědčila nejlépe Emme Esse 44LX45G, ale rozdíly mezi testovanými anténami 44LX45G, 45S5G a Alcad BU-267 byly velmi malé. Vyložený propadák se tak nekonal žádný a všechny testované antény mají velmi dobré parametry a lze je doporučit – na rozdíl od mnoha neznačkových antén s více ráhny a podobně dovážených z Číny, které se bohužel na našem trhu poslední dobou velmi rozšířily.

Obr. 23 – Levná anténa Emme Esse 45UC v testu překvapila, za dostupnou cenu přináší vynikající parametry

Na závěr je třeba říct, že tento srovnávací test může být vodítkem k tomu, jaké jsou parametry a zisk antén v UHF pásmu v přímém porovnání na identickém místě, ale nelze na základě něj určit ideální anténu do jakékoliv lokality. Zejména v lokalitách s problematickým příjmem a odrazy může být výsledek s různými anténami jiný, a proto je v takových případech vhodné zavolat na montáž antény zkušeného odborníka s měřicí technikou, který na základě měření a zkoušky antény zhodnotí kvalitu příjmu a zajistí optimální výsledek. Bez potřebné techniky se u zkoušení různých typů antén jedná čistě o metodu pokus-omyl, která může ve výsledku stát i násobně více, než pozvání odborníka s měřicím přístrojem a zkušenostmi.

Za zapůjčení antén děkujeme firmám Tipa (www.tipa.eu) a Antech (www.antech.cz).

Autor se zabývá návrhy a instalacemi individuálních i společných televizních a rozhlasových antén – www.dvbservis.cz