Интересный комментарий был получен к статье о критериях выбора раций для охоты в Дзене:
Здравствуйте. Наверное, можно посвятить пару-тройку публикаций темам, как "выжать" максимум из радиостанции за счёт замены антенны, вопросам установки в машину и стабилизации питания (знаю, было уже про ваш блок питания), разбора ошибок и глупостей в инсталляции.
Как пользоваться рацией в экстремальных ситуациях, когда подзарядиться негде, что поможет усилить сигнал, что наоборот.
Культура общения в эфире опять же многим не знакома.
Все затронутые вопросы в рамках одной статьи рассмотреть проблематично.
Вопросы установки радиостанций в автомобиль рассмотрены в отдельной статье.
А в данной статье я постараюсь подробнее обсудить антенны.
Роль антенн в радиосвязи преувеличить сложно - эффективная антенно-излучающая система - главное условие дальней и стабильной радиосвязи.
Антенны для раций
Самый простой и результативный способ существенно увеличить дальность радиосвязи - использовать антенны с наибольшим усилением или с более подходящей для Ваших нужд диаграммой направленности.
Среди радиолюбителей известен афоризм: "Лучший усилитель - хорошая антенна", и это справедливо.
Антенна, в отличие от усилителя мощности передатчика, обеспечивает выигрыш как при передаче, так и при приёме.
Нет смысла увеличивать мощность передатчика, если из-за малоэффективной антенны ответ корреспондента не будет услышан.
От эффективности и диаграммы направленности антенны зависит как уровень сигнала, так и уровень помех, поступающих на вход приемника.
Все существующие антенны можно разделить на две группы: ненаправленные антенны, обладающие круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, и направленные антенны, имеющие более или менее узкую диаграмму направленности в определенном направлении.
Если необходимо связываться с различными корреспондентами или с подвижными объектами, требуется ненаправленная антенна. Если же назначение антенны в осуществлении связи с постоянным неподвижным объектом (например, связь между домом и дачей), целесообразно использовать направленную антенну.
Такие антенны обладают пространственной избирательностью. В режиме передачи узконаправленная антенна концентрирует излучаемую энергию в определенном направлении, а в режиме приема избавляет приемник от поступления помех с других направлений .
Базовые антенны
Наибольшее распространение получили антенны с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что базовая радиостанция обычно используются для связи с подвижными объектами (переносными или автомобильными рациями), а на автомобиле или - тем более - в переносном варианте рации весьма сложно разместить эффективную антенну горизонтальной поляризации.
По этой причине в качестве базовых выбираются антенны с круговой диаграммой направленности; в горизонтальной плоскости, одинаково хорошо работающие в любом направлении.
Наиболее эффективны (за счёт того, что "лепестки" диаграммы направленности "прижаты" к земле) стационарные антенны 5/8 длины волны.
В диапазоне 27 МГц многие производители изготавливают стационарные антенны 5/8 длины волны. В настоящее время из имеющихся в ассортименте КБ Беркут наиболее популярны антенны Sirio new Tornado 27 5/8 и Optim Base Two.
- Основание антенны желательно располагать не ниже 3 м от плоскости крыши; вблизи от антенны не должно быть металлических предметов и конструкций (например, телевизионных антенн, проводов и т.п.);
- устанавливать антенну желательно как можно выше;
- для нормальной работы станции ближайшая базовая Си-Би антенна не должна быть расположена вблизи (в зависимости от ширины динамического диапазона конкретного типа рации минимальное расстояние от 15 до 200 метров).
Для работы в полевых условиях - когда требуется в походных условиях быстро установить "базовую" антенну - КБ Беркут выпускает проволочную стационарную антенну Турист диапазона 27 МГц, которую - в зависимости от варианта установки - можно использовать и как антенну с круговой диаграммой направленности, и как направленную антенну (если заранее известно направление, в котором требуется обеспечить наибольшую дальность связи).
Автомобильные антенны
К автомобильным антеннам предъявляются настолько жесткие требования по механическим, электрическим, эстетическим и эксплуатационным параметрам, что подавляющее большинство автомобилистов используют антенны промышленного изготовления.
Все типы автомобильных антенн относятся к классу "Ground plane", роль заземляющей поверхности (противовеса) выполняет металлический кузов автомобиля.
При установке на диэлектрик эти антенны утрачивают свои функциональные характеристики. Если Вы хотите использовать автомобильную не на кузове автомобиля - имейте в виду, что для эффективности работы потребуется установить её на металлическую поверхность площадью не менее 2 кв. м.
Автомобильная антенна должна быть настроена в резонанс на нужной частоте, в большинстве случаев это производится регулировкой длины штыря, обеспечивающей минимума КСВ.
Устанавливать антенну на автомобиле желательно как можно выше (на крыше, а не на багажнике седана и т.п.).
Если нужна наиболее эффективная автомобильная антенна на магнитном основании - на данный момент (2019г) это антенна Union CB Star.
Если Вы собираетесь работать с рацией на трассе (слушать дальнобойщиков, например) - и Вам не нужна чрезмерно высокая дальность связи (далёкие разговоры только отвлекают) - оптимальны компактные автомобильные антенны, например, антенна 30-см флекс, вынесенный на крышу машины с помощью компактного магнитного основания Дельта-50.
Но с такими ультракомпактными антеннами адекватную дальность связи смогут обеспечить только рации с продвинутыми параметрами приёмника (высокая чувствительность, избирательность, ширина динамического диапазона приёмника, эффективная схема спектрального шумоподавителя), например, рации производства КБ Беркут серии Штурман.
Импортные рации диапазона 27 МГц с компактными автомобильными антеннами не смогут обеспечить адекватной дальности радиосвязи.
Для работы с ними следует использовать антенны длиной не менее 1 м (лучше 1,5-2 м).
Антенны портативных раций
Антенны портативных радиостанций имеют, как правило, минимальные размеры. Это делает радиостанцию компактной и удобной в эксплуатации.
Однако ограничение геометрической длины в диапазонах 27 МГц и 136-174 МГц таких антенн приводит к существенной потере их эффективности по сравнению с полноразмерным четвертьволновым штырем и, естественно, требует хорошего согласования антенны с рацией. В диапазоне 400-520 МГц даже компактные антенны являются полноразмерными.
Кроме того, антенны портативных радиостанций не имеют полноценного заземления. Роль "земли" (помимо земли на плате рации) у этих антенн выполняет тело пользователя, которое характеризуется некоторыми значениями емкостного и активного сопротивления и грамотный производитель обязан (но это не означает, что все производители, особенно некоторые китайские, вообще в курсе такой необходимости) это учитывать при заводской настройке-согласовании компактной антенны переносной рации.
Качество подобной "земли" существенно отражается на дальности радиосвязи. Так, если радиостанция находится не в руках пользователя, а поставлена,например, на пенёк, дальность связи существенно уменьшается (как за счёт уменьшения эффективности антенно-излучающей системы, если рация не в руке оператора, так и за счёт более низкого относительно уровня земли положения антенны).
Если переносная рация с компактной антенной висит на поясе оператора - это приводит к резкому снижению дальности радиосвязи за счёт потери эффективности антенно-излучающей системы. Рация должна для максимальной дальности быть в руке оператора - а если прикреплять к телу, то на уровне плеча (спереди или сзади), чтобы антенны выступала над плечом.
Для увеличения дальности радиосвязи используют специальные удлиненные антенны, размер которых доходит до одного метра и более, чем достигается увеличение дальности связи в 1,5 - 2 раза по сравнению с компактными штатными антеннами.
Например, в диапазоне 27 МГц в настоящее время (2019 год) одна из наиболее эффективных из переносных антенн для портативных раций - 50-см антенна суперфлекс new.
Конструкторское Бюро Беркут выпускает широкий спектр эффективных антенн для переносной работы с рациями диапазона 27 МГц:
В диапазоне 136-174 МГц/ 400-520 МГц одна из лучших импортных (китайских) удлинённых антенн - Vostok AL-101L
Измерительные приборы
Двусторонний радиообмен требует тщательной настройки антенно-фидерной системы, обеспечивающей ее согласование с выходными каскадами радиостанции.
Настроечным элементом антенн является их электрическая длина, для изменения которой регулируется геометрическая длина излучателя, либо параметры согласующей индуктивности. Для контроля этой процедуры используются разнообразные измерительные приборы, регистрирующие коэффициент стоячей волны антенно-фидерной системы (КСВ, SWR - standing wave ratio), мощность сигнала, излучаемого передатчиком, напряженность электрического поля.
Простейшие измерители КСВ представляют собой компактный одношкальный прибор со стрелочным индикатором, применяемый как при установке базовых и автомобильных радиостанций, так и для профилактического контроля состояния их антенно-фидерных систем.
Абсолютная точность измерений таких приборов низка (погрешность не менее 15 - 25 %), однако ее вполне достаточно для настройки антенны, обеспечивающий ей минимальный уровень КСВ. Настраивать надо в режиме FM модуляции рации, т.к. в АМ подобные приборы измеряют некорректно (а работать с настроенной антенной можно с любым типом модуляции - антенне это "безразлично", AM, FM или SSB модуляцию Вы предпочитаете).
Следует отметить, что отклонения КСВ от идеального значения (KCB=1,0) сравнительно слабо влияют на "отдачу" излучения. Указанные в приводимой ниже таблице потери мощности "на слух" практически неощутимы. Но рассогласование антенны существенно влияет на режим работы рации.
В импортных рациях работа на плохо согласованную антенну с КСВ хуже 2-3 приводит к перегрузке выходного каскада передатчика с возможностью выхода его из строя.
В рациях производства КБ Беркут "идеология" построения передатчика иная, за счёт схемотехнических решений там потребляемый ток пропорционален излучаемой мощности. Если антенна плохо настроена - это приведёт к работе выходного каскада не в режиме перегрузки, как в импортных рациях, а в облегчённом режиме (в крайней ситуации - при включении на передачу без антенны вовсе - передатчик раций КБ Беркут работает с нагрузкой 40% от номинальной).
Но законы физики не обойти с точки зрения дальности связи - если антенна хорошо настроена - как при работе с импортными рациями, так и при работе с отечественными рациями диапазона 27 МГц производства КБ Беркут дальность связи будет выше.
К тому же у хорошо настроенных эффективных антенн ниже реактивная составляющая нагрузки, что крайне важно для качества передачи в режиме амплитудной модуляции (AM), в FM это не оказывает влияния на качество передачи.
Вот почему тщательная настройка антенны и контроль ее состояния - обязательный ритуал, соблюдение которого способно уберечь владельцев аппаратуры персональной радиосвязи от дорогостоящего ремонта.
Для информации - уровень потерь при разных значениях КСВ.
КСВ=1- потери 0%
КСВ=1,3 - потери 2%
КСВ=1,5 - потери 3%
КСВ=1,7 - потери 6%
КС=2 - потери 11%
КСВ=3 - потери 25%
КСВ=4 - потери 38%
КСВ=10- потери 70%
Распространённая ошибка - попытка измерять КСВ-метрами, предназначенными для измерения параметров антенн с внешними противовесами (стационарных и автомобильных антенн) параметров переносных антенн для компактных раций. Попытка измерить параметры антенны, установив КСВ-метр в разрыв цепи антенна-рация (а это одна неразрывная антенно-излучающая система, частью которой является земля рации и за счёт емкостной связи рука оператора) приведёт к чему угодно, но только не к измерению реальных параметров компактной антенны, предназначенной для установки на переносную рацию.
Прирост в эффективности за счёт длины антенны, как правило, гораздо существеннее потерь в мощности - т.е. более длинная антенна с худшим КСВ обычно лучше, чем короткая антенна с хорошим КСВ (в формулах дальность пропорциональна корню четвёртой степени из мощности (при сильных электромагнитных помехах скорее корню квадратному ), т.е. потеря мощности на 16% приведёт к уменьшению дальности на 2-4%).
А вот физические размеры антенны, высота верхней точки над землёй - во все формулы дальности связи входят как прямая пропорциональность дальности, а отнюдь не корни квадратные или 4-ой степени, т.е. влияют на дальность радиосвязи гораздо сильнее.
Спасибо!
Пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на наш канал, если Вы хотите новых обзоров и видео-тестов!
Посетите сайт Конструкторского Бюро Беркут, если интересуетесь рациями и антеннами.
