Многоканальные системы и системы с дуплексным частотным разносом
При построении систем с несколькими частотными каналами и при использовании дуплексных ретрансляторов (прием и передача на разных частотах) задача правильного расположения антенн существенно усложняется. Вызвано это тем, что приемник ретранслятора или базовой станции подвержен влиянию «своего» передатчика, а в многоканальных системах еще и передатчиков соседних каналов. Помехи приему тем выше, чем меньше разнос между частотами приема и передачи и чем ближе расположены частоты соседних каналов. Уменьшить влияние передатчика на приемник до приемлемых значений можно несколькими способами.
Увеличение дуплексного и межканального частотного разноса
Метод позволяет уменьшить влияние, но не избавляет от него полностью. Недостатки: трудности с получением требуемых номиналов частот (особенно при построении многоканальных систем); ограничения, накладываемые оборудованием (зачастую дуплексный разнос ограничен 20 МГц) и рабочей полосой антенны.
Разнесение антенн в пространстве по вертикали, горизонтали или по обоим направлениям
Наиболее простой и дешевый метод снижения помех. Как правило, антенны устанавливаются на возвышении (крыша здания, мачта, естественное возвышение), площадь которого ограничена. Зачастую невозможно расположить антенны на достаточном расстоянии. При разнесении антенн на крышах, нескольких мачтах и т.п. потребуется большое количество дорогостоящего коаксиального кабеля, потери в котором увеличат затухание и в целом усложнят и удорожат конструкцию. Из-за чего стоимость системы может приблизиться, а в некоторых случаях и превысить затраты по сравнению с другими решениями (дуплексные фильтры, комбайнеры, распределительные панели).
Применение фильтрующих устройств
Дуплексные фильтры (в просторечии – «дуплексеры») позволяют использовать одну общую антенну для приема и передачи с определенным ослаблением взаимных влияний. В одно-, двухканальных системах дуплексные фильтры могут считаться оптимальным решением. В многоканальных системах обычно применяют более сложные устройства: комбайнеры и распределительные панели.
К недостаткам дуплексных фильтров можно отнести необходимость установки отдельной антенны на каждый канал приема/передачи. Теоретически с помощью дуплексных фильтров можно объединить на одну антенну сначала приемник и передатчик, затем два канала и т.д. Но на практике подобный подход применяется редко из-за того, что каждый фильтр ослабляет не только мешающие, но и полезные сигналы.
Передающие комбайнеры и приемные распределительные панели применяются в основном в многоканальных системах. Из названия видно, что передающие комбайнеры позволяют объединить выходы нескольких передатчиков в одну антенну, а приемные распределительные панели – одной антенне «обслуживать» несколько приемников. Подобные фильтрующие устройства относятся к категории дорогостоящих, но, к сожалению, без них обычно не удается построить многоканальную систему с удовлетворительными параметрами.
Стоимость многовходовых комбайнеров и многоканальных приемных распределительных панелей соизмерима с ценой ретрансляционного оборудования, а из-за высокой трудоемкости их изготовления может потребоваться довольно много времени на исполнение заказа. Обычно многоканальное фильтрующее оборудование изготавливается индивидуально, т.е. на конкретные номиналы и заданный разнос частот.
Высоко сижу – далеко гляжу
Вряд ли кто-то станет опровергать утверждение, что чем выше установлена антенна, тем большую зону охвата будет иметь система связи. Но так ли все просто?
Любая антенна, установленная на большой высоте, кроме выполнения полезной работы создает еще и помехи другим системам связи, а это, кроме физических проблем, может иметь юридические последствия. Кроме того, более высокая антенна собирает «грязь» с большей территории, создавая более высокий уровень помех на входе приемника.
Например, где-то за горизонтом работает мощная станция с близкой или кратной частотой. Потратив немало сил и средств на строительство «Эйфелевой башни», придется приобретать еще и специальное фильтрующее оборудование, чтобы избавиться от нежелательных помех. В свою очередь потери в этих фильтрах настолько ослабят сигнал, что эффективность вашей системы будет такой же, как и при установке антенны на ближайшем сарае.
Автомобильные антенны
Ни в какой другой области антенной науки не существует столько легенд и мистики, как в «антенизации» автомобиля. На любом промтоварном рынке вам предложат пару-тройку десятков антенн с «уникальными» характеристиками и с фантастической дальностью. Отделанные под серебро и под золото, с лампочками на конце, с хромированными основаниями, с пружинками и коленцами и т.д. и т.п.
Воистину нет предела человеческой фантазии. При всей заманчивости преобразования автомобиля в НЛО, эффективность подобных «чудес техники» редко превышает обычный кусок провода.
Автомобильные антенны – наиболее слабое звено в области подвижной радиосвязи. Связано это с тем, что они больше других подвержены влиянию внешних воздействий. При движении автомобиля происходят постоянные разрушающие воздействия на антенны: вибрация, удары, атмосферные осадки, перепады температуры и др.
Качественные антенны выпускает довольно небольшое количество фирм, хорошо известных на рынке. Как правило, внешний вид таких антенн не «режет» глаза. Они строги, прочны и выполнены с соблюдением фундаментальных физических принципов. Цена «фирменных» антенн при всей их неказистости зачастую выше, чем у «крутых» (китайских) собратьев, но поверьте, они стоят своих денег.
Прежде чем приобрести конверсионную разработку N-ского завода, еще раз подумайте, может вашим деньгам найдется более достойное применение.
Установка автомобильных антенн
Варианты установки и крепления автомобильных антенн можно разделить на три основные группы:
• посредством отверстия в крыше или другом месте кузова (обычно говорят «врубное» крепление);
• на струбцине (посмотрите на крепление слесарных тисков или мясорубки);
• на магнитном основании.
Крепление в отверстие – самый надежный и желательный вид установки. После монтажа антенны ее параметры практически не меняются, так как она постоянно остается на месте настройки. Из-за прочности крепления уменьшается вероятность хищения и повреждения антенны. К сожалению, для многих владельцев сверление монтажного отверстия в крыше или в другом месте кузова автомобиля может стать «не залечиваемой раной». Для таких «автолюбов» существуют более щадящие методы крепления. Хотя ни один из них не обеспечивает такой же надежности и защищенности антенны.
Крепление на струбцине позволяет устанавливать антенны на багажник, сварочный шов, крыло или другой выступающий элемент кузова.
Достоинства: возможность установки антенны на автомобили без ровных металлических поверхностей (автомобили с тентами, открытые автомобили) и на автомобили с выступающими или неоднородными металлическими поверхностями (подъемники, краны, ремонтная техника, спецтехника).
Недостатки: затрудненная настройка и согласование антенны, низкая механическая прочность.
Крепление на магнитном основании является удобным при установке антенны на крышу, капот или багажник автомобиля, т.е. на ровную горизонтальную поверхность. При установке на поверхность с изгибом (крыло, обтекаемые поверхности) прочность крепления невысока.
Достоинства: легкость установки и демонтажа, возможность перемещения при настройке, отсутствие монтажных отверстий в кузове.
Недостатки: специально разработано для удобства хищения антенны, низкая механическая прочность, возможность перемещения (вследствие чего может потребоваться дополнительная подстройка, особенно при высоких рабочих частотах).
Расположение антенн на кузове автомобиля
Как и в случае стационарных антенн, от правильной установки и настройки автомобильной антенны зависит качество и дальность связи. Необходимо учитывать, что кузов автомобиля в некоторых случаях может способствовать дальности и качеству связи (играя роль противовеса), а в некоторых – исказить диаграмму направленности. Все зависит от того, насколько правильно выбрано место установки антенны и насколько тщательно она настроена.
Допустимой можно считать установку антенны ближе или дальше от центра крыши. Если же установка на крыше автомобиля невозможна, то следует стремиться к тому, чтобы антенна стояла как можно выше, располагалась вертикально и желательно по оси симметрии автомобиля. Рядом с ней не должно быть никаких металлических предметов (например, багажника), соединительный кабель должен быть как можно короче (желательно рассчитанной длины).
Не следует забывать о влиянии на водителя и пассажиров электромагнитного излучения радиостанции. Не стихает полемика по вопросу вредности для здоровья сотовых телефонов. И хотя ученые не пришили к однозначному выводу, тем не менее «береженного – Бог бережет». Выходная мощность «сотки» редко превышает 1 Вт, в то время как выходная мощность автомобильных радиостанций обычно лежит в пределах 15–50 (а у некоторых моделей до 70) Вт. Поэтому перед установкой антенны на переднем или заднем капоте автомобиля (на стекле, на двери и т.п.), то есть в непосредственной близости от водителя или пассажиров подумайте, стоит ли на себе проверять расхожие мнения ученых. Металл не прозрачен для радиоволн и крыша автомобиля (если только вы не любитель прокатиться с ветерком на кабриолете), обеспечивает достаточное экранирование от мощного воздействия электромагнитных волн на вашу голову (кстати, и на остальные части тела…).
Антенны носимых радиостанций
При покупке носимой радиостанции покупатель обычно избавлен от нелегкой задачи выбора антенны, так как она либо встроена, либо поставляется в комплекте. Но и здесь бывают исключения.
Можно выбрать удлиненную (например, телескопическую) антенну, которую в определенных ситуациях можно использовать в качестве шпаги (при отбивании от завистников). В некоторых случаях она даже может повысить дальность и качество связи, особенно в низкочастотных диапазонах (27 МГц, «Low Band»). Связано это с тем, что на низких частотах даже четвертьволновая антенна достигает значительной длины (2–3 м), а носимые радиостанции комплектуются антенной в виде короткой спирали. Но прежде чем решиться на покупку удлиненной антенны следует представить, как вы будете выглядеть с миниатюрной радиостанцией и устрашающего вида «удочкой» подключенной к ней.
Как правило, антенные гнезда не рассчитаны на подобную нагрузку и очень скоро вашей радиостанции может понадобиться хирургическое вмешательство.
В некоторых случаях повышение дальности может быть достигнуто подключением портативной радиостанции к стационарной или автомобильной антенне. В этом случае необходимо иметь комплект высокочастотных переходников для соединения антенного разъема со штатным гнездом радиостанции.
Необходимо отметить, что уверенная зона покрытия обеспечивается базовыми станциями и ретрансляторами с эффективными антеннами. Если же ваша радиостанция не работает в этой зоне, то система либо не правильно спроектирована или настроена, либо вышла из строя. Вполне возможно, что причина некачественной связи кроется в абонентской радиостанции или в ее антенне (повреждение).
Всевозможные ухищрения по увеличению дальности связи с помощью антенн абонентского оборудования нельзя считать серьезными методами компенсации недостатков системы.
Настройка антенн
Не будет открытием утверждение, что после монтажа антенну необходимо настроить. Обычно настройка заключается в согласовании антенны и соединительного кабеля с выходом радиостанции на определенной частоте (частотах). Более научно: настройка антенны в резонанс на заданной частоте.
Величина, которая позволяет наглядно оценить качество согласования, называется коэффициентом стоячей волны (КСВ)*. Как правило, процесс настройки заключается в изменении длины антенны и/или соединительного кабеля в зависимости от рабочей частоты радиостанции. Контроль настройки ведется с помощью специальных измерительных приборов, так называемых измерителей КСВ (в обиходе – «КСВ-меров»).
При настройке необходимо стремиться к уменьшению КСВ. В идеальном случае КСВ=1. В реальных условиях можно добиться значения 1.1..1.6, что является приемлемым для работы радиооборудования. При повышении КСВ до 2 и более, эффективность антенны падает, причем при таких значениях возможен выход радиостанции из строя при работе на передачу.
К сожалению, КСВ является необходимым, но не достаточным параметром, характеризующим настройку антенны. По КСВ нельзя определить эффективность, диаграмму направленности, коэффициент усиления антенны. Единственное, что гарантирует допустимый КСВ, это то, что ваша радиостанция не выйдет из строя при работе на передачу.
