Теория радиоволн: антенны

Вертикальный “изогнутый” диполь

Хорошо известно, что для работы на дальних трассах вертикальная антенна имеет преимущество, так как её диаграмма направленности в горизонтальной плоскости круговая, а главный лепесток диаграммы в
вертикальной плоскости прижат к горизонту и имеет малый уровень излучения в зенит.

Однако изготовление вертикальной антенны сопряжено с решением ряда конструктивных проблем. Применение алюминиевых труб в качестве вибратора и необходимость для его эффективной работы установить в
основании “вертикала” систему “радиалов” (противовесов), состоящую из большого числа проводов длиной в четверть волны. Если использовать в качестве вибратора не трубу, а провод, мачта, его
поддерживающая, должна быть выполнена из диэлектрика и все оттяжки, поддерживающие диэлектрическую мачту, также диэлектрическими, либо разбиты на нерезонансные отрезки изоляторами. Всё это
связано с затратами и часто невыполнимо конструктивно, например, из-за отсутствия необходимой площади для размещения антенны. Не забываем, что входное сопротивление “вертикалов” обычно ниже 50
Ом, а это ещё и потребует его согласования с фидером.

Связь и антенны раций

Неоднократно говорили: в обыденности чаще используются линейная, круговая поляризация, последняя – преимущественно на спутниках. Не исключение рации. Горизонтальную поляризацию забрало телевидение, оставив вертикальную радиовещанию… рациям. Логично. Когда держим рацию, антенна расположена вертикально. Виден сигнал, отраженный местностью, повернутый на фиксированный угол. Благодаря эффекту, туповатый военный демонстрирует “нарушение” законов физики… Идеальный прием ведется вертикально стоящей антенной. Не верите – делайте наоборот!

Прочитавшие обзоры про самодельные антенны, будут поражены, но не удивлены. Опять несимметричные четвертьволновые вибраторы, изготовленные из куска стандартного коаксиального кабеля. Поляризация, частоты, почему нечто должно меняться. Однажды сказали: телевизионную антенну из кабеля можно ставить вертикально, ловить радио, найдись таковое на нужной волне…

Родная антенна рации. Внутри набалдашника медная спираль, кончик которой крепится в районе вершины. У некоторых раций просто можно добраться до завитков, у прочих – проблема нерешаемая. Почему спираль?

Представление о диаграмме направленности дает программа MMANA. Доброжелатели любезно забили туда антенну рации (145 МГц), избегая менять параметры, посмотрели поле (открыв приложение):

1. В вертикальной поляризации вышел по азимуту ровный круг. Понятно, тело человека диаграмму исказит! Действительно, спиралька излучает вертикальную поляризацию почти ровно. Уровень составляет – 3 dBi.
2. Горизонтальной поляризации формой напоминает восьмерку, уровень намного ниже. Если держать рацию со спиральной антенной по горизонтали, прием ухудшится, нуля не достигнет.

По углу места с горизонтальной поляризацией образуется полукруг, с вертикальной – вдоль оси провал. Полезный сигнал вверх не излучается. Пусть человек с рацией заберется на дерево. И оба держат приборы вертикально, прием будет обусловлен только горизонтальной составляющей, а также отраженным сигналом. Вот какие антенны используют рации… Неудивительно, что любителей грызет желание изменить конструкцию. Посему используются спирали.

На деле — и на файле MMA — антенна состоит из спирали, немалую роль играет колпачок. Задумка ясна. В реальных условиях связь должна вестись по всем направлениям, четвертьволновый вибратор неспособен обеспечить заданные требования. Почему четверть. Полуволновой вибратор более длинный. Габариты имеют значение. Спирали начали вить не от полноценной жизни. Просто длинная антенна для рации слишком великая роскошь. Карман проткнет, рукой замучаешься держать, ветреная погода вырвет. Приходится идти на жертвы. Напомним, по вертикальной поляризации диаграмма направленности демонстрирует подобие тора, типично. Горизонтальная добавляет нечто вроде гантели (грубое приближение), формирующей недостающие углы, участки пространства. На прием и передачу диаграмма направленности одинакова.

Будем конструировать рации, убирая необычные свойства приема по всем направлениям. Энергия устремится в направлении тора. Дальность вещания возрастет. Если переоборудовать обе рации, получим дополнительный выигрыш ценой утраты окончательно приема (передачи) сверху-снизу. Напоминаем, диаграммы направленности на прием и передачу одинаковые (идентичны).

Портативные рации

Кроме автомобильных, существуют также и портативные переносные рации. Антенны у них тоже бывают разных видов. Можно экспериментировать с разными для усиления сигнала.

Антенны для портативной рации классифицируются следующим образом:

• Спиральные широкополосные — небольшой длины, низкоэффективные.
• Дипольные искусственно удлинённые — средней эффективности, но работает в хорошем качестве на узком диапазоне частот.
• Дипольные однодиапазонные — наиболее эффективные из представленных, но имеют большую длину и работают лишь в одном диапазоне.

Для своей модели рации вы можете выбрать подходящую для смены антенну. Настраивать и проверять их показатели можно подобным же образом. Но в случае портативных раций имеют значения характеристики в целом для качественной связи на удалённых расстояниях.

Установка

Важным фактором хорошего сигнала является правильная установка антенны:

• Крепите в верхней части кузова на устойчивом основании.
• Установка на бампере, дверях, зеркалах снижает эффективность.
• Устанавливайте вертикально, если иное не сказано в инструкции. Если необходимо установить под углом, то сначала нужно смонтировать, а потом настроить. Именно в этом порядке, а не настроить, а потом наклонять.
• Площадь поверхности, на которой производится установка, должна быть как можно большей и плоской.
• Старайтесь не ставить на капоте и багажнике.
• Саму антенну и соединительный кабель нужно располагать как можно дальше от источников помех, например, системы зажигания.

Антенна наклонная рамка

Горизонтальные рамки весьма популярны. Рик Роджерс (KI8GX) провел эксперименты с «наклонной рамкой», крепящейся к одной мачте.

Для установки варианта «наклонной рамки» с периметром 41,5 м, необходима мачта высотой 10…12 метров и вспомогательная опора высотой около двух метров. К этим мачтам
крепятся противоположные углы рамки, которая имеет форму квадрата. Расстояние между мачтами выбирают таким, чтобы угол наклона рамки по отношению к земле был в пределах 30…45°.Точка питания рамки
расположена в верхнем углу квадрата. Питается рамка коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. По измерениям KI8GX в этом варианте рамка имела КСВ=1,2 (минимум) на частоте 7200 кГц,
КСВ=1,5 (довольно «тупой» минимум) на частотах выше 14100 кГц, КСВ=2,3 во всем диапазоне 21 МГц, КСВ=1,5 (минимум) на частоте 28400 кГц. На краях диапазонов значение КСВ не превышало 2,5. По данным
автора некоторое увеличение длины рамки сместит минимумы ближе к телеграфным участкам и позволит получить КСВ меньше 2 в пределах всех рабочих диапазонов (кроме 21 МГц).

 QST №4 2002 год

Выбор

В общих чертах вы должны решать, какую антенну выбрать, исходя из своих целей и требований к использованию

Обращать внимание на коэффициент усиления, размер и тип. Ниже представлены популярные модели и их характеристики:

1. Sirio T3-27 mag — одна из лучших магнитных антенн:
   • вес 600 грамм;
   • диаметр магнита 92 или 120 мм в зависимости от модели;
   • длина 62 см;
   • максимальная мощность 20 Вт (кратковременно 100);
   • на радиостанции необходим разъём PL 259;
   • длина кабеля 3,6 м;
   • КСВ не хуже 1,35;
   • усиление 1,5 дБ.

Sirio T3-27 MAG

Когда произведена установка, обязательна настройка, причём проводить её нужно с надетым резиновым колпачком на конце. Примерная цена 3100–3500 рублей.

1. Lemm AT-2001 Turbo — длинная врезная антенна, одна из лучших, какую можно выбрать для СБ-диапазона:
   • максимальная мощность 2000 Вт;
   • высота 2 метра;
   • коэффициент усиления 6,5 дБ;
   • вес 880 грамм;
   • кабель 4 метра.

Lemm AT-2001 Turbo

Обеспечивает превосходное качество связи. Цена 3100–4000 рублей

Обратите внимание и на другую продукцию этой марки. Бренд известный и давно зарекомендовал себя как надёжный и высококлассный

1. Alan 9 Plus — менее дорогая, чем предыдущая, но также неплохого качества:
   • длина 1 м 55 см;
   • КСВ меньше 2;
   • максимальная мощность 300 Вт;
   • вес 390 грамм;
   • коэффициент усиления 4 дБ.

Alan 9 Plus

Довольно эффективная с хорошим корпусом. Цена 1500–2500 рублей. Обязательно требует настройки, после того как произведена установка.

1. Триада-МА 2710 CB — российская компактная антенна, не уступает по характеристикам импортным:
   • максимальная мощность 20 Вт, кратковременно до 50 Вт;
   • высота 35 см;
   • КСВ менее 1,2;
   • кабель 3,5 метра;
   • диаметр магнитного основания 10 см.

Триада-МА 2710 CB

Какую модель выбрать, решайте в зависимости от того, что за автомобиль, какие расстояния проезжает. Дальнобойщики обычно покупают дорогостоящие мощные модели. А таксисты и просто любители говорить по рации могут выбрать что-то попроще.