FAQ радиосвязи

FAQ радиосвязи

Какую выбрать антенну на автомобиль?

 

Пример антенны с эффективной удлинительной катушкой

   Тут вариантов много. От самых дешевых и самых простых  до очень дорогих и длинных. Очевидно, надо выбирать, какого размера штырь еще не страшно ставить на авто. В общем, чем длиннее штырь, тем лучше связь (при условии, что антенна согласована). Важен также диаметр провода в удлинительной катушке и диаметр намотки провода в этой катушке (чем толще провод и чем толще диаметр каркаса, на котором он намотан - тем лучше).

Как настроить антенну?

    Для этого нужен прибор - КСВ-метp. Hе надо думать что можно настроить антенну без него. Настраивать антенну в первом приближении надо по минимуму КСВ (коэффициент стоячей волны), требуется добиться КСВ меньше 1,5; обычно автомобильную удается довести до 1,1. Надо иметь в виду, что работа при КСВ >3 может привести к повреждению выходного каскада передатчика импортной СиБи рации (у раций производства КБ Беркут передатчики менее критичны к настройке антенн, из строя не выходят). Вообще настойка и выбор антенн дело отдельного FAQ. Автомобильные антенны "Дельта" производства ООО "КБ Беркут " поставляются настроенными и с запасом перекрывают сетки C и D.

О чем надо помнить при выборе антенны?

    Антенна - лучший усилитель. 

Дальность связи сильно зависит от эффективности применённой антенны, см. видео сравнения эффективности разных антенн (измерение уровня сигнала в дальней зоне при работе разных антенн на одной и той же передающей радиостанции):



Что такое фидер?

   Фидер, фидерная линия - это 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 радиостанции, 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 радиостанций и промышленных антенн имеют вх./вых. сопротивления (теоретически) 50 Ом и, при применении кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом, при настроенной антенне дополнительного согласования не требуется. Промышленные КСВ-метры (типа Alan, MFJ) также рассчитаны 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 RG-58c/u 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).

Какие типы кабеля и разъёмов используются для подключения антенн?

    При подключении антенны к "низкочастотным" - cb, low band - портативкам используют разъём BNC, реже TNC (резьбовой - более надёжный, чем байонетный BNC), и кабель типа RG-58 с разными буквами (по электрическим свойствам). На автомобилях используют разъём PL259 для тонкого кабеля (RG-58) и этот кабель (RG-58). На базе используют разъём PL259 для толстого кабеля и кабель RG-213 (толстый с пониженными потерями). Существуют переходники с любого разъёма на любой. Отечественный кабель используют в основном РК-50-2 (тонкий) и РК-50-7 (толстый) для базы.

У высокочастотных портативных раций наиболее распространён компактный (но хрупкий) разъём SMA.

Что такое согласование антенны?

    Грубо говоря коэффициент полезного действия системы станция-фидеp-антенна, а также процесс получения максимального кпд. 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 разъёме станции (усилителя) 50 Ом. Эквивалентное сопротивление (импеданс) 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 ещё и от местных условий, любую антенну надо подстраивать на месте.

У сделанных по "классической" схеме передатчиков зарубежных радиостанций режим работы выходного каскада резко ухудшается при работе с неидеальным импедансом (а у всех сильно укороченных компактных СиБи антенн неидеален импеданс, КСВ, высокая доля реактивной компоненты в нагрузке). В радиостанциях производства КБ Беркут специфическая схема передатчика - режим работы выходного каскада не ухудшается при работе с заведомо неидеальными компактными антеннами, что сказывается на более высоком уровне реально излучаемой мощности:


Что представляет собой матчеp?

    В простейшем случае П-контуp, состоящий из катушки индуктивности и двух переменных емкостей. Подстраивая эти ёмкости, можно изменять входное и выходное комплексное сопротивление этого четыpехполюсника, чем и достигается согласование.

Что такое КСВ?

    Коэффициент стоячей волны - мера согласования. Бывает от 1 (идеал) до 3 (плохо, но работать можно), 4...5 - работать не рекомендуется, может оказаться и больше. Измеряется специальным прибором - КСВ-метром. Пользуются им так: прибор включить между антенной и усилителем (станцией). Внимание: прибор должен допускать работу при Вашей мощности!!! Переключатель поставить в положение FWD (прямое включение). Включите передачу, выставьте ручкой стрелку на конец шкалы, переключите прибор в положение REF, включите передачу, считайте значение КСВ. Потери мощности:

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=3 - потери 38%

КСВ=10- потери 70%

Но прирост в эффективности за счёт длины - 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).

Что такое CB (СиБи)?

    По-английски - "Citizen Band", по-pусски - "гражданский диапазон" радио связи (с 26,965 МГц по 27,405 МГц). В России радиосвязь в CB диапазоне была разрешена в 1988 г. Она предполагает наличие 2-х и более радиостанций, обеспечивающих связь в симплексном режиме (нажал - говори, отпустил - слушаешь). Допустимые виды модуляции радиочастоты: амплитудная - АМ, частотная - FM, однополосная - SSB (верхняя боковая полоса - USB, нижняя боковая полоса - LSB). Разрешённая мощность излучения (не путать с измеренной на приборе на эквивалент нагрузки выходной мощностью - мощность излучения при работе с укороченной антенной ниже) для АМ/FM модуляции не более 4 Вт, в SSB пиковая мощность не более 12 Вт.

Что такое каналы и сетки?

    Канал - диапазон частот шириной 10кГц с центральными частотами, приведёнными ниже. Сетка - диапазон частот, вмещающий 40 каналов (45 - с так называемыми "дырками" - в России им чиновники от связи присвоили странные номера 56, 62, 68, 70, 74). Для примера:

Таблица частотных каналов сетки Севр (МГц):

1 - 26.965 8 - 27.055 70 – 27.145 23 - 27.255 32 - 27.325

2 - 26.975 9 - 27.065 16 - 27.155 24 - 27.235 33 - 27.335

3 - 26.985 10 - 27.075 17 - 27.165 25 - 27.245 34 - 27.345

56 – 26.995 11 - 27.085 18 - 27.175 26 - 27.265 35 - 27.355

4 - 27.005 68 – 27.095 19 - 27.185 27 - 27.275 36 - 27.365

5 - 27.015 12 - 27.105 74 – 27.195 28 - 27.285 37 - 27.375

6 - 27.025 13 - 27.115 20 - 27.205 29 - 27.295 38 - 27.385

7 - 27.035 14 - 27.125 21 - 27.215 30 - 27.305 39 - 27.395

62 – 27.045 15 - 27.135 22 - 27.225 31 - 27.315 40 - 27.405

Таблица частотных каналов сетки Девр (МГц):

1 - 27.415 8 - 27.505 70 – 27.595 23 - 27.705 32 - 27.775

2 - 27.425 9 - 27.515 16 - 27.605 24 - 27.685 33 - 27.785

3 - 27.435 10 - 27.525 17 - 27.615 25 - 27.695 34 - 27.795

56 – 27.445 11 - 27.535 18 - 27.625 26 - 27.715 35 - 27.805

4 - 27.455 68 – 27.545 19 - 27.635 27 - 27.725 36 - 27.815

5 - 27.465 12 - 27.555 74 - 27.645 28 - 27.735 37 - 27.825

6 - 27.475 13 - 27.565 20 - 27.655 29 - 27.745 38 - 27.835

7 - 27.485 14 - 27.575 21 - 27.665 30 - 27.755 39 - 27.845

62 – 27.495 15 - 27.585 22 - 27.675 31 - 27.765 40 - 27.855

Это "европейская" сетка. Для "российской" сетки соответственно последняя цифра "0", т.е 27.155MHz – 16Ce, 27.150MHz – 16Cr.

"Дырки" - с номерами больше 40, в так называемой "национальной нумерации" им присвоены специфические номера (56, 62, 68, 70, 74).

В большинстве импортных раций, кроме самых современных моделей, дырок нет.

Нумерация сеток - отдельный вопрос. Некоторые производители, например, Алан, смещают нумерацию сеток на 1 (т.е. сетка С в алановской нумерации - Д).

По принятым в официальных документах Минсвязи сетки - С и Д.

На протяжении длительного времени в России в СиБи диапазоне были разрешены сетки С и Д при использовании радиостанций с выходной мощностью передатчика до 10 Вт. Но решением ГКРЧ № 13-20-08 от 03.09.2013г в диапазоне СиБи (26,960-27,410 МГц) без оформления разрешений на использование радиочастот или радиочастотных каналов разрешена выходная мощность передатчика с АМ/FM модуляцией не более 4 Вт, этим решением ГКРЧ разрешена для применения полоса радиочастот:

"26960-27410 кГц (СиБи-диапазон), за исключением каналов с центральными частотами 26995 кГц, 27045 кГц, 27095 кГц, 27145 кГц и 27195 кГц, для личного пользования физическими лицами РЭС сухопутной подвижной службы с основными техническими характеристиками, указанными в приложении № 2 к настоящему решению ГКРЧ без оформления разрешений на использование радиочастот или радиочастотных каналов, при этом запрещается создание выделенных, технологических и других сетей связи, трансляция программ и рекламы, а применяемые РЭС не должны создавать вредных помех и не могут требовать защиты от помех со стороны других радиоэлектронных средств."

Таким образом, без оформления разрешений на использование радиочастот или частотных каналов (т.е. без платы за использование частот) после 3 сентября 2013г можно использовать 40 каналов - сетки Севр

Решение ГКРЧ от 3 сентября убрало из перечня СиБи частот, допущенных к использованию без оформления разрешений на использование частот, сетку Д (27,410 - 27,860 МГц) (которая была разрешена без оформления частотных разрешений последние пару десятков лет).

Выходная мощность передатчика, излучаемая мощность, доля полезной мощности в общей излучаемой. Как корректно измерить выходную мощность передатчика

К сожалению, в этих вопросах есть "каша" в голове не только обычных пользователей радиостанций, но и большинства "гуру радиосвязи" - авторитетных и популярных "независимых" блогеров, с удовольствием за плату от поставщиков китайских раций демонстрирующих в многочисленных обзорах выходную мощность радиостанций.

В результате у зрителей складывается впечатление, что измерение выходной мощности передатчика радиостанции на обычном приборе на 50-Омный эквивалент нагрузки даёт полную и исчерпывающую картину того, как работает передатчик. Увы, это даже не совсем, а совсем не так!

Попытаюсь объяснить максимально простыми словами. В режиме частотной модуляции (FM) общая выходная мощность передатчика не изменяется как при отсутствии полезного сигнала (нет передаваемого сообщения - в эфир уходит голая несущая), так и при его наличии (передаётся сообщение).

В случае отсутствия полезного сигнала вся мощность сосредоточена в несущей (точно соответствующей по частоте рабочей частоте). При наличии передаваемого сообщения часть выходной мощности перераспределяется (за счёт пропорционального уменьшения доли несущей, не содержащей информации о полезном сигнале) в боковые полосы (смещены по частоте на экране анализатора спектра относительно "центральной" часты, точно соответствующей рабочей).

Вся полезная мощность - мощность модулированного сообщением сигнала - сосредоточена именно в боковых полосах (в немодулированной сообщением части несущей, точно соответствующей по частоте канала, нет никакой информации о полезном сигнале).

В зависимости от конкретной реализации передатчика доля полезной мощности (мощности модулированного сообщением сигнала в боковых полосах) может быть высокой или низкой.

Доля полезной мощности в общей мощности передатчика в FM

Теперь о разнице в понятиях "выходная мощность" и "мощность излучения"

Выходная мощность - это измеренная на приборе на 50-Омный эквивалент нагрузки общая выходная мощность передатчика (напомню - она состоит не только из полезной мощности - подобные приборы не могут измерить долю полезной мощности в общей выходной мощности, для корректной "картинки" необходим анализатор спектра)

Мощность излучения - это реально излучённая мощность при работе с реальной антенной.

В случае портативных радиостанций применяются компактные - заведомо неидеальные по импедансу, КСВ, высокой доле реактивной компоненты в нагрузке антенны.

Это приводит - в зависимости от реализации передатчика - к той или иной степени нарушения режима работы выходного каскада передатчика с падением КПД и общей излучаемой мощности.

Т.е. высокая измеренная на приборе на идеальный 50-Омный эквивалент нагрузки выходная мощность вовсе не является гарантией высокой реально излучаемой мощности при работе с компактной антенной.

В изготовленных по "классической" схеме передатчика зарубежных радиостанциях КПД передатчика при работе с полноразмерными (минимум четверть волны) хорошо согласованными антеннами довольно высокий (около 50% при работе на низких частотах - в СиБи (27 МГц) и LoBand (50 МГц) диапазонах и до 70% при работе в высокочастотных VHF (145 МГц) /UHF (433 МГц) диапазонах).

Но при работе с компактной (сильно укороченной в СиБи) антенной КПД падает в среднем до 20% с резким падением КПД, ростом потребляемого тока, с падением реально излучаемой мощности.

В VHF/UHF диапазонах классическая схема передатчика работает и с компактными антеннами хорошо (т.к. мала степень укорочения компактных антенн) - но и там есть нарушение режима работы выходного каскада из-за неидеального импеданса/ КСВ/ реактивной компоненты в нагрузке с падением КПД - хотя и не таким резким, как в СиБи.

При случайном включении без нагрузки (антенны) на передачу выходной каскад передатчика зарубежной радиостанции может выгореть из-за перегрузки.

Передатчик в радиостанциях производства КБ Беркут реализован иначе. КПД работающих в СиБи (27 МГц) диапазоне радиостанций остаётся высоким (около 70%) при работе с любой антенной - полноразмерной или сильно укороченной компактной. 

Если в зарубежных радиостанциях при работе с компактной антенной потребляемый ток растёт из-за нарушения режима работы выходного каскада при работе с компактной антенной - то в радиостанциях производства КБ Беркут потребляемый ток при работе с неидеальными компактными антеннами уменьшается относительно работы с идеальными полноразмерными.

В радиостанциях КБ Беркут - в отличие от зарубежных радиостанций с "классической" схемой построения передатчика - не происходит нарушения режима работы выходного каскада с резким падением КПД.

Если случайно включить радиостанцию производства КБ Беркут на передачу без антенны - выходной каскад будет работать в облегчённом режиме с нагрузкой 40% от номинальной.

В режиме амплитудной модуляции (АМ) доля не содержащей никакой информации о полезном сообщении несущей неизменна как при отсутствии, так и при наличии передаваемого полезного сообщения.

Когда пытаются измерить в АМ прибором на эквивалент нагрузки выходную мощность без подачи на вход модулирующего сигнал сообщения - измеряют уровень несущей, в которой нет никакой информации о мощности полезного сигнала (сосредоточенной в боковых полосах) и которая - строго говоря - является "паразитным" расходом энергии.

К сожалению, обычный приёмник в дешёвых СиБи радиостанциях не может работать в АМ при полностью отсутствующей несущей (тут требуется более сложная и дорогая в реализации схема приёмника - как в SSB трансиверах; SSB - это частный случай АМ модуляции с полностью подавленной несущей и с подавленной одной из боковых полос - т.к. сигналы в боковых полосах дублируют друг друга, для передачи всей необходимой информации о полезном сигнале достаточно одной боковой полосы - без несущей и ез второй боковой полосы; при измерении обычным приборчиком на эквивалент нагрузки без подачи на вход р/с модулированного сообщением сигнала прибор вообще покажет нулевой уровень мощности - хотя реальная полезная мощность может быть очень высокой). 

Но отдавать львиную долю общей излучаемой мощности на несущую - как делается в большинстве китайских АМ радиостанциях - это непозволительная (особенно для портативной рации, где важна экономичность) роскошь.

В радиостанциях производства КБ Беркут используется прогрессивный метод формирования АМ модуляции с частично подавленной несущей. Т.е. прибор при измерении в АМ на эквивалент нагрузки без подачи на вход р/с  модулированного сообщением сигнала покажет мощность в 1/4 от уровня мощности полезного сигнала - который таким прибором корректно в АМ не измерить в принципе).

Доля полезной мощности в общей излучаемой в АМ

Отзывы (1)

Написать отзыв

Пожалуйста авторизируйтесь или создайте учетную запись перед тем как написать отзыв


Отзывы о магазине КБ Беркут

Рекомендуемые

Суперфлекс TNC- 50-см антенна

Суперфлекс TNC- 50-см антенна

Cуперфлекс TNC - эффективная 50-см антенна, существенно увеличивающая дальность радиосвязи переносны..

2400р. 2500р.

Штурман-230М3#1- AM/FM Си-Би (27 МГц) рация

Штурман-230М3#1- AM/FM Си-Би (27 МГц) рация

Штурман-230М3- AM/FM Си-Би (27 МГц) рация  в комплектации #1Вариант комплектации радиостанции Ш..

18000р. 20000р.

Штурман-230М- комплект автотуриста #6

Штурман-230М- комплект автотуриста #6

Штурман-230М - AM/FM Си-Би (27 МГц) портативная радиостанция в комплекте автотуриста #6Вариант компл..

25800р. 27800р.

Штурман-230М3- комплект автотуриста #4

Штурман-230М3- комплект автотуриста #4

Штурман-230М3 - AM/FM Си-Би (27 МГц) портативная радиостанция в комплекте автотуриста #4Вариант комп..

25900р. 27900р.