FAQ по CB технике (антенны)

FAQ по CB технике (антенны)

Q: Для кого предназначен этот FAQ?
A: Предназначен для начинающих пользователей не до конца забывших школьный курс физики. Все ниже сказанное относится к технике CB диапазона (27Mhz). Сознательно допущены упрощения. Для более полного ознакомления рекомендуется радиолюбительская и техническая литература, особенно К.Ротхаммель "Антенны", статьи в журналах "Радио", "КВ журнал", минском "Радиолюбителе", бюллетени Ассоциации-27.

Q: О чем надо помнить при выборе антенны?
A: Антенна - лучший усилитель. Хорошая антенна позволит сэкономить на усилителе.

Q: Что такое фидер?
A: Фидер, фидерная линия - линия связи станции и антенны. В общем случае коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Фидер вносит потери в сигнал, поэтому кабель с меньшими потерями стоит дороже, но при большой длине может себя оправдывать. Фидер, питающий антенну может работать в нескольких режимах: - _ненастроенный_фидер_. идеальное согласование ( КСВ=1 )получается при равенстве выходного сопротивления p-ст, волнового сопротивления фидера (в частном случае коаксиального кабеля) и входного сопротивления антенны. Полоса частот, в которой выполняется условие достаточно хорошего согласования, определяется изменением комплексного выходного и входного сопротивлений передатчика и антенны соответственно, при изменении рабочей частоты. При работе в этом режиме длина фидера может быть произвольной. Большинство современных p-станций и промышленных антенн имеют вх./вых. сопротивления (теоретически) 50 Ом и, при применении кабеля с волн. сопр. = 50 Ом, при настроенной антенне дополнительного согласования не требуется. Промышленные КСВ-метры (типа Alan, MFJ) также расчитаны на 50 Ом. - _настроенный_фидер_. При использовании фидера с волновым сопротивлением, отличным от входного и выходного сопротивлений антенны и p-ст также можно добиться идеального согласования ( КСВ=1 ). Достаточные условия для этого равенство входного и выходного сопротивлений антенны и p-ст, и длина фидера, кратная половине длины волны _в_фидере_ (т.е. с учетом коэффициента укорочения). В этом случае фидер работает в режиме (полуволнового) повторителя. Т.е. независимо от волнового сопротивления фидера, он не оказывает влияния на согласование антенны с p-ст. С этим связан известный способ "настройки" кабеля. К выходу p-ст (считаем 50 Ом) подключается КСВ-метр , затем кабель. К концу кабеля подключается эквивалент нагрузки - безиндукционный резистор 50 Ом. Постепенно укорачивая кабель, добиваются КСВ = 1. В этом случае длина кабеля должна получиться кратной полуволне (которая в кабеле с полиэтиленовой изоляцией для СВ равна магическому числу 3.62 метра :). При значительном изменении рабочей частоты согласование нарушается (т.к. меняется длина волны в кабеле). Очевидно, что наиболее предпочтительным является первый вариант, где все компоненты антенно-фидерного тракта и выход p-ст имеют равное сопротивление, обычно 50 Ом (иногда 75 Ом). Такую систему проще настраивать и она наболее широкополосная. При отсутствии качественного 50-омного кабеля допустимо использование 75-омного кабеля. Недостатки - более трудная настройка и хорошее согласование в достаточно узкой полосе частот.

Q: Какие типы кабеля и разъемов используются для подключения антенн?
A: При подключении антенны к портативкам используют разъем BNC (отечественный СР-50), реже TNC, и кабель типа RG-58 с разными буквами (по электрическим свойствам). На автомобилях используют разъем PL259 для тонкого кабеля (RG-58) и этот кабель (RG-58). На базе используют разъем PL259 для толстого кабеля и кабель RG-213 (толстый с пониженными потерями). Существуют переходники с любого разъема на любой. Отечественный кабель используют в основном РК-50-2 (тонкий) и РК-50-7 (толстый) для базы.

Q: Что такое согласование антенны?
A: Грубо говоря коэффициент полезного действия системы станция- фидер-антенна, а также процесс получения максимального к.п.д. Зависит от частоты, т.е. на одной частоте, например в 20 канале сетки C оно хорошее, а в каналах 1 и 40 той же сетки C оно может быть плохим. Подстраивается длиной штыревой антенны или фидерного кабеля, или специальным согласующим устройством, по английски - матчером. В общем случае эквивалентное сопротивление на антенном разъеме станции (усилителя) 50 Ом, хотя в России делали станции и на 75 Ом. Эквивалентное сопротивление разных антенн существенно разное, от 30 до нескольких тысяч Ом. В фирменных антеннах уже сделано конструктивное согласование, самоделки лучше подключать через матчер, но поскольку сопротивление антенны зависит еще и от местных условий, любую антенну надо подстраивать на месте.

Q: Что представляет собой матчер?
A: В простейшем случае П-контур состоящий из катушки индуктивности и двух переменных емкостей. Подстраивая эти емкости можно изменять входное и выходное комплексное сопротивление этого четырехполюсника, чем и достигается согласование.

Q: Что такое КСВ?
A: Коэффициент стоячей волны - мера согласования. Бывает от 1 (идеал) до 3 (плохо, но работать можно), 4...5 - работать не рекомендуется, может оказаться и больше. Меряется специальным прибором - КСВ-метром. Пользуются им так: Прибор включить между антенной и усилителем (станцией). ВНИМАНИЕ!!!Прибор должен допускать работу при Вашей мощности!!! Пеключатель поставить в положение FWD (пямое включение). Включите передачу, выставьте ручкой стрелку на конец шкалы. Переключите прибор в положение REF, включите передачу, считайте значение КСВ. Потери мощности при значении КСВ: 0% - 1; 2% - 1,3; 3% - 1,5; 6% - 1,7; 11% -2; 25% - 3; 38% - 4; 70% - 10.

Q: Какие бывают антенны?
A: По назначению антенны бывают для портативных станций, для установки на автомобиль, для установки на базу. По поляризации антенны бывают с вертикальной и горизонтальной поляризацией, теоритически на одной частоте можно работать двум парам пользователей с разной поляризацией почти не мешая друг другу, с SSB даже четырем. Антенны вертикальной поляризации - штыревые антенны, длинный провод, вертикальный диполь, горизонтальной - горизонтальный диполь. По направленности - ненаправленные (излучающие во все стороны одинаково) и направленные (излучающие преимущественно в каких-то направлениях). Ненаправленные штыри, вертикальный диполь, направленные - горизонтальный диполь, рамки, длинный провод. Направленные антенны имеют преимущество по дальности связи при прочих равных, но по опеделенным направлениям. Ненаправленные позволяют связываться со всеми направлениями одинаково (удобно для связи с автомобилем например).

Q: Что такое базовая антенна?
A: Это антенна установленая неподвижно на мачте, работает только с одного места, обычно это дом или дача. Может быть любого типа.

Q: Что такое автомобильная антенна?
A: Это антенна специально рассчитанная на установку на машину. Обычно это укороченный штырь закрепляемый жестко на врезке в крышу или на водостоке на специальном кронштейне, или на магнитном основании. Кузов машины служит противовесом.

Q: Что такое балконная антенна?
A: Это антенна предназначенная для установки на балкон или окно городской квартиры, если нет возможности поставить антенну на крышу. Она менее эффективна чем обычная базовая, но вполне пригодна для связи. Если на балконе есть железная обрешетка, на нее можно закепить обычный автомобильный штырь. Популярны антенны бумеранг и мини бумеранг (он заметно меньше бумеранга, но соответственно не так эффективен). Все балконки в той или иной степени обладают направленностью, т.е. в каких то направлениях работают плохо, к тому же их экранирует здание.

Q: Какие антенны больше распостанены (для базы)?
A: GP, граунд плейн (четвертушка) это штырь длиной четверть волны, т.е. 2.7 м., и с 3-мя или больше противовесами такой же длины, расположенными горизонтально или наклоненными вниз равномерно во все стороны. Эта антена наиболее распостанена у самодельщиков. 1/2 (половинка) это штырь длиной полволны, т.е. 5.5 м., работает без противовесов. По эффективности проигрывает 5/8 по шумности выигрывает. 5/8 (пять восьмых) - штырь длиной 6.5м. с небольшими (0.1-0.2 длины волны) противовесами. 5/9 (пять девятых), тоже без противовесов, это штырь длиной 6м., Сочетает в себе преимущества 1/2 и 5/8, но сложно настраивается. Яги (YAGI) это направленная антенна из двух или трех диполей.

Q: Что такое противовес?
A: Противовесы это провода или металлические трубки играющие роль радиотехнической земли, повышающей эффективность антенны. Применяются вместо обычного заземления. Подключаются к внешней части антенного разъема станции (усилителя) или контакту "Земля", для штырей - к заземляемой детали основания. Для переносок роль земли (противовеса) играет тело оператора. Чем противовесов больше, тем лучше.

Q: Для чего в антенне нужна удлиняющая катушка?
A: Большая длина вибратора и противовесов часто неприемлема, поэтому в вибратор и противовесы включают катушки индуктивности, которые доводят уменьшенную физическую длину вибратора до эквивалентной нормы. Как правило такая катушка определяет максимальную мощность антенны, т.е. чем более толстым проводом выполнена катушка, тем больше мощность антенны.

Q: Какую антенну выбрать?
A: Сильно зависит от поставленной задачи и имеющихся денег. По деньгам в общем случае чем дороже, тем лучше (хотя бывают редкие исключения). По размерам обычно чем физически излучатель больше, тем он эффективнее, в идеале для штыря он должен быть длиной четверть или половина длины волны, т.е. 2.7 м. или 5.5 м. соответственно. Реально для портативной переносной станции такие размеры неприемлемы, а на базовой штыревой антенне штырь делают длиной пять девятых или чаще пять восьмых длины волны, т.е. около 6 или 6.5 м. соответственно, для удобства согласования и настройки.

Q: Что выбрать для портативки?
A: Наиболее популярны в Москве для портативных станций типа Dragon-SY101 удлиненые и телескопические антенны (телескопы длинее, но менее прочные), спиральные антенны (компактные и достаточно эффективные).

Q: Что выбрать на автомобиль?
A: На автомобиль ставят ML-145 с магнитным основанием (удобно снимать - ставить) или 2-х метровые Turbo 2001, WA-27 и Santyago 1200 (какая лучше - вечный спор). Впрочем моделей этих антенн достаточно много, общий принцип - чем длиннее, тем лучше связь. Неплохо обратить внимание на предельно допустимую мощность антенны, она должна быть раза в полтора больше чем мощность усилителя (станции).

Q: Что выбрать для базы?
А: На базы ставят 5/8, 5/9, 1/2, GP, для связи типа дом - дача(>30км) используют яги. Эти антенны можно купить фирменные (импортные) или отечественные. Последние обычно прочнее и немного дешевле, фирменные высокого класса дороги, но сделаны более тщательно.

Q: Как увеличить дальность связи портативок "на природе"?
A: Для дальней связи "на природе" можно использовать самодельные антенны гибкий проволочный диполь или антенну Бевереджа (она же бегущей волны). Диполь это два провода по 2,7 м., к верхнему подключают центральную жилу к нижнему оплетку коаксиального кабеля, веревку привязывают к верху верхнего провода и закидывают все это на дерево повыше, веревкой подтягивают антенну вверх или стягивают вниз. Высота подвеса - чем больше, тем лучше. Согласуют подбором длины фидера или матчером. Антенна Бевереджа это провод длиной от 30 до 80 м., протянутый на высоте 1м. над землей в направлении на корреспондента. К станции подключают 3...4 противовеса длиной 2,7м., развернув их веером по земле в сторону корреспондента. Согласуется только матчером. Как направленная антенна она дает большую дальность связи.

Q: Как установить базовую антенну?
A: Штыри поднимают на мачту высотой 5...6м, но следует придерживаться следующих цифр: 2,75 м - очень плохо, 5,5 м - хорошо, 8,25 м - тоже плохо, 11 м - очень хорошо. При большей высоте мачты над землей или крышей их влияние на диаграмму направленности уже не очень заметно: работает просто высота. И при всем этом поднимать антенну как можно выше конечно полезно. Мачту делают из металлических труб или из подходящей жерди. Укрепляют растяжками из стальной проволоки, тросика, веревки из синтетики, верх антенны тоже неплохо растянуть веревками (но не проволокой). Направленные антенны лучше устанавливать опытному человеку, но без поворотного устройства можно все сделать самому по тому же сценарию. Удобны, но дороги телескопические мачты от отечественных армейских станций, они поднимаются снизу лебедкой, а не наклоняются целиком, укомплектованы надежными растяжками, имеют высоту до 25м. Мачту в любом случае лучше заземлить, чем лучше заземление, тем меньше проблем с эксплуатацией антенны. Рядом с антенной, в пределах 10...30 м., не должно быть металлических мачт и деревьев, проводов электропередачи, они искажают диаграмму направленности и дают помехи. Если такие предметы неизбежны, надо поднять антенну над ними. Соседства с электрическими проводами лучше избегать еще и по соображениям безопасности.

Q: Что такое поворотное устройство?
A: Это приспособление для поворота направленной антенны на корреспондента и отстройки от помехи, идущей с определенного направления.

Q: Опасны ли для антенн молнии?
A: Да, может быть повреждена сама антенна, подключенная к ней аппаратура, может достаться и оператору. Лучше всего во время грозы антенну заземлять (если не заземлена мачта), отключив ее от станции (усилителя). В заводских антеннах с автотрансформаторным включением штырь соединен с землей через катушку, имеющую малое сопротивление для постоянного тока. Можно включить между антенной и землей сопротивление в несолько килоом большой мощности и на высокое напряжение или доссель с достаточно большой индуктивностью, это защитит антенну и от статического электричества. В любом случае лучше надежное заземление и грозопереключатель с разрядником.

Q: Как пользоваться паспортом антенны?
A: В паспорте надо смотреть во первых максимальную мощность, во вторых число каналов (широкополосность), в третьих коэффициент усиления. Мощность антенны должна быть больше, чем мощность Вашего усилителя. Число каналов покажет во скольких сетках (каналах) антенна будет нормально согласована. Коэффициент усиления покажет на сколько эта антенна эффективнее стандатного полуволнового диполя, иногда правда сравнивают с идеальным вибратором с шаровой диаграммой направленности (на ~2 дБ хуже диполя). Чем антенна физически толще, тем она широкополоснее. Коэффициент усиления в разах по мощности (с точки зрения передачи) можно примерно определить из соотношения 3 дБ - 2 раза разницы, 6 дБ - 4 раза и т.д., увеличение считают со знаком "+", уменьшение - со знаком "-". По напряжению (с точки зрения приема) соотношение следующее: 3 дБ - 1,4 раза разницы, 6 дБ - 2 раза и т.д.