Про автомобильные антенны. Немного теории.

Всё что касается связи на 27 МГц, установки оборудования, антенн, радиостанций, прохождений и т.д.

Про автомобильные антенны. Немного теории.

Сообщение Toni » 27 дек 2012, 13:28

Немного информации по автомобильным антеннам, применяемым в диапазоне гражданской связи.

Во многом от эффективности работы антенны зависит дальность связи. Это справедливо не только для СиБи диапазона, но и для радиосвязи в целом. Не даром существует поговорка: «Антенна — лучший усилитель».

Наиболее эффективно будет работать в качестве антенны провод, длина которого кратна длине волны. Длина волны диапазона СиБи равна 11 метрам. Поэтому эффективной будет считаться антенна длиной хотя бы 1/4 длины волны, то есть 2,75 м. Но и этого не достаточно — нужен противовес, длиной всё те же 2,75 м. Получаем два плеча длиной по 2,75 м., в сумме 5,5 м. Эта антенна называется полуволновый диполь. Распологая наш диполь параллельно или перпендикулярно земной поверхности, получаем горизонтальную и вертикальную поляризацию радиоволн соответственно. Данную антенну при своих размерах ещё можно применить в качестве базовой антенны, используя стационарно. Для связи в автомобиле установка её не реальна. Что делать? Всё просто. Используем в качестве противовеса корпус машины. Но и при этом длина антенны 2,75 м не очень удобна. Поэтому наиболее распространены укороченные автомобильные антенны. Электрически укорочение компенсируется удлиняющей катушкой у основания антенны. Но расплатой за удобство использования укороченной антенны является снижение эффективности работы антенны, как на приём так и на передачу.

Существует два типа антенн: на магнитном основании и врезные. Наиболее эффективны врезные антенны. Эти антенны предполагают хороший контакт с массой автомобиля в месте установки. То есть предполагается сверление отверстия в месте установки антенны. Можно обойтись и без сверления, установив антенну на кронштейн, обеспечив хороший контакт кронштейна с массой автомобиля. Такую антенну настраивают один раз, и больше в подстройке она не нуждается, так как место установки и, соответственно, её входной импеданс не меняется. Входной импеданс настроенной врезной антенны близок к 50 Омам, поэтому можно применять кабель с волновым сопротивлением 50 Ом ЛЮБОЙ длины. Чего не скажешь об антеннах на магнитном основании. Расположение на крыше такой антенны не всегда постоянно, поэтому импеданс антенны, настроенной в одном положении, может изменяться при её перемещении по крыше. Если входной импеданс антенны значительно отличается от 50 Ом, то при использовании кабеля произвольной длины это сопротивление трансформируется в комплексное, и рассогласование увеличится ещё больше. Это приведёт у уменьшению выходной мощности передатчик радиостанции. Поэтому в составе антенн с магнитным основанием применяют кабель длиной 3,6—3,9 м, что с учётом укорочения кабеля соответствует половине длины волны. При этом входной импеданс антенны переносится без изменений на выход радиостанции. То есть ухудшения согласования трансформированием сопротивления не происходит. Так же у антенны на магнитном основании нет гальванического контакта с массой автомобиля в месте её установки. Связь с массой ёмкостная — в основании антенны под магнитом есть фольга, это одна обкладка конденсатора. Площать кузова автомодиля под основанием — вторая обкладка. Одним из параметров конденсатора является эквивалентное послеодовательное сопротивление (ЭПС). А если в цепи есть сопротивление, то часть полезной энергии в нём обязательно рассеется. Применительно к антенне на магните эта мощность не излучится в эфир, а лишь бесполезно потратится. ЭПС зависит от потерь в диэлектрике между обкладками конденсатора. Поэтому не стоит при использовании такой антенны подкладывать под неё тряпки.

Таким образом антенна на магнитном основании менее эффективна, чем врезная антенна, и является скорее компромисным решением.

Про установку антенн… Нужно стараться устанавливать антенны как можно в более высокую точку автомобиля, то есть крышу. Или стараться, чтобы как можно больше длины антенны выставлялось над крышей автомобиля при установке в более низкую точку. Совсем не благоприятным будет установка (пусть даже будет хороший контакт с массой авто) на металлические части на уровне заднего бампера. При этом большая часть излучаемой энергии антенны будет тратиться на обогрев кузова автомобиля и его внутренностей.

Пару слов о совсем коротких, спиральных антеннах (типа T3 — 27 MAG, Sirio Snake и т.д.). Считаю, что установка данных антенн обоснована только на высоких машинах, в самую его высокую точку, таким образом, чтобы напротив антенны не было металлических частей. Ибо с укорочением антенны растёт реактивное поле вокруг антенны, энергия этого поля не излучается, а проходя через металлические и другие предметы, которые попали в это поле, нагревает их, то есть бессмысленно теряется. КПД такой антенны очень мал. Применять её следует только в крайних случаях. Встречаются, кстати, автомобильные антенны сиби диапазона физической длиной около 30 см или даже меньше! Как антенны для диапазона 27 МГц рассматривать не стоит совсем.

Итак, для наиболее эффективной работы комплекта связи нужно использовать как можно более длинную антенну, идеально — близкую по длине к 2,75м. Из укороченных антенн наиболее эффективны 2х метровые и не сильно уступающие по эффективности 1,5—1,7 метровые. Это справедливо как для врезных, так и для антенн на магнитном основании. Сильно укороченные спиральные антенны следует применять в крайнем случае, когда установка «длинных» антенн не возможна, или на высокое транспортное средство (автобус, грузовик и т.д.). Антенны длиной в 30 см применять в сиби диапазоне нет смысла.

Настройка антенны.

В самом простом случае настройка автомобильной антенны сводится к получению минимального коэффициента стоячей волны (далее КСВ) в питающем антенну кабеле, в наиболее часто используемом канале или посередине используемой сетки частот. Минимальное значение КСВ = 1. Для измерения КСВ необходим прибор — КСВ-метр (а лучше анализатор:) ). Настройка производится, примерно, в следующем порядке. Антенный разъём подключается к гнезду «ANT» КСВ-метра, гнездо «TRX» короткой перемычкой подключается к выходу радиостанции. Рация настраивается на используемый канал или середину используемой сетки. Нажимаем на передачу и измеряем КСВ. Далее методом подбора длины штыря, выдвигая или задвигая его (возможно в некоторых случаях придётся подрезать штырь) добиваемся минимального значения КСВ. При настройке антенны на магнитном основании более точно можно подстроить антенну изменяя место её установки. В дальнейшем нужно устанавливать антенну на это же место.



Жду комментариев и дополнений :)
Toni
Администратор
 
Сообщения: 976
Зарегистрирован: 20 ноя 2012, 20:38
Откуда: Киров
Благодарил (а): 290 раз.
Поблагодарили: 465 раз.
Позывной: RA4NHY
Оборудование: IC-7100, 5/8 27МГц, 4 эл 144
Баллы репутации: 56

Re: Про автомобильные антенны. Немного теории.

Сообщение Техник » 28 дек 2012, 14:04

При прочих равных условиях, (в случае укороченных антенн) предпочтение следует отдавать антеннам, диаметр провода катушки которых больше. Это связано с тем, что активное сопротивление катушки будет меньше, следовательно выше получается эффективность антенны.
Еще один момент, предпочтительнее использовать антенны, выполненные по автотраснформаторной схеме или двухкатушечные, у которых сигнальный выход радиостанции подключается к отводу от некоторой части "удлинняющей" катушки и которые по постоянному напряжению имеют замыкание на корпус. Это позволяет не опасаться выхода из строя выходного каскада радиостанции или усилителя при касании силовых проводов, находящихся под напряжением - ток пройдет через обмотку, имеющую практически нулевое сопротивление. Самое худшее, что возможно в данном случае, это отгоревшая часть штыря антенны. Но менять дорогостоящие транзисторы не придется. На радиочастоте сопротивление холодной катушки имеет большое сопротивление и вреда для передатчика при такой схеме согласования антенны не произойдет.
Стоит также воздержаться от применения на автомобилях разъёмов типа PL, которые не предназначены для уличного использования. Быстро окисляются и теряют работоспособность.

Но это уже, скорее, практическая сторона вопроса :oops:

PS: Ввиду того, что кабель магнитной антенны не имеет гальванического контакта с кузовом авто в месте установки антенны, он становится излучающим и принимающим элементом, что сказывается на взаимонаводках с бортовой сетью, как при приеме сигнала, так и при выходе на передачу. В худшем случае, это может вызывать сбои в работе электронного оборудования, как то, сигнализаций, узлов управления двигателем, мультимедийных систем при передаче, высоком уровне шумов при приеме, наводках со стороны дворников, печек, вентиляторов охлаждения, свечей зажигания и проч. В дополнение к этому, следует отметить, что произвольное изменение длины ВЧ-кабеля магнитной антенны от значений 3,6 - 3,9 м недопустимо и укладывать его по салону следует ровно, избегая сворачивания в кольца и петли.
Техник
 
Сообщения: 190
Зарегистрирован: 17 дек 2012, 19:26
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 25 раз.
Оборудование: MJ-650 Turbo, SG-400, MFJ1966 складная и прочее.
Баллы репутации: 6


Вернуться в Технический форум

Сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 6

Яндекс.Метрика