Высокочастотная антенна. Двухдиапазонная J-антенна на высокочастотные KB диапазоны. Высокочастотные усилители против антенн
7.3.4. Антенны, антенные комплексы, антенные поля вч-диапазона
В общем случае к передающим и приемным антеннам предъявляются разные требования, определяющие и характеризующие их электродинамический режим. Однако основное принципиальное отличие требований следующее:
для передающих антенн на первый план выдвигается требование по обеспечению как можно большего КПД;
для приемных антенн на первый план выдвигается требование по обеспечению высокой помехоустойчивости, т.е. высокого КНД и отсутствию или низкому уровню боковых лепестков.
Большинство направленных передающих и приемных антенн ВЧ диапазона представляют собой антенные решетки, хотя по внешнему виду их часто трудно отнести к разряду антенных решеток: ромбические антенны (РГ, РГД), вибраторные антенны бегущей волны (БС, БСВН), логопериодические антенны (ЛПА).
Передающие антенны
В настоящее время на передающих радиостанциях и радиоцентрах для связи на малые (до 300 км) и средние (до 1000 км) дальности применяют слабонаправленные диапазонные антенны типа ВГ, ВГД, ВГДШ (вибратор горизонтальный (диапазонный) (шунтовой)) (ВГ, гдеl – длина плеча вибратора; h – высота подвеса антенны над землей; d – диаметр кольца вибратора.), а также антенны УГД и УГДШ (уголковая горизонтальная диапазонная (шунтовая) антенны), имеющие в горизонтальной плоскости круговую диаграмму направленности. Для перекрытия диапазона волн от 12 до 150 м необходим антенный комплекс из пяти антенн типа ВГДШ (рис. 7.40):
ВГДШ
;
ВГДШ
;
ВГДШ
;
ВГДШ
и ВГДШ
.
Основными недостатками этих антенн является низкий коэффициент усиления (КУ) и их слабая направленность, что приводит к созданию помех на больших территориях.
Для
устранения указанных недостатков
применяют для передачи сигналов
направленные антенны. До настоящего
времени в качестве передающих направленных
диапазонных антенн широко применяют
ромбические антенны РГ, РГД (РГ
,
гдеФ –
половина тупого угла ромба; a
– отношение длины стороны ромба к
оптимальной длине волны ромбической
антенны λ 0 ;
b
- отношение высоты подвеса к оптимальной
длине волны ромбической антенны λ 0).
Для работы в ДКМ диапазоне на разные
дальности связи с использованием данных
типов антенн необходим антенный
комплекс из 4 – 5 антенн: РГД 57/1,7-0,5 -
для трасс протяженностью 600-1000 км; РГД
65/2,8-0,6 - для трасс протяженностью
1000-2000 км; РГД 65/4-1 - для трасс
протяженностью 2000-4000 км; РГД
(70/6)1,25- для трасс
протяженностью свыше 4000 км .
вид сбоку
б) вид сверху
Рис. 7.40. Антенна ВГДШ
Ромбические антенны типа РГ имеют большой уровень боковых лепестков (до 70% от максимального в рабочем диапазоне частот) . Данного недостатка а) лишена синфазная решетка из двух идентичных антенн РГ, разнесенных в горизонтальной плоскости, называемая двойным ромбом (РГД). Кроме того, антенна РГД имеет вдвое больший коэффициент направленного действия (КНД). Достоинство ромбов – высокий КПД.
Основными недостатками «всенаправленного» антенного комплекса на антеннах типа РГД являются большая площадь, занимаемая антенным полем, большая его стоимость и сложность в эксплуатации из-за большой высоты подвеса антенн (20 – 35 м).
Для обеспечения излучения на дальности до 2000-3000 км рекомендуется применять логопериодические антенны. Использование ЛПА позволяет сократить общее количество антенн на ПРЦ и существенно уменьшить размеры антенного поля не столько за счет малых габаритов антенны, сколько за счет ее широкодиапазонности. Основные характеристики ЛПА в сравнении с антеннами РГД приведены в табл. 7.20.
Поворотная ЛПА позволяет оперативно изменять направления излучения для работы с произвольно ориентированными корреспондентами на дальности до 2000-3000 км. Эта антенна может быть смонтирована на мачтовой опоре, установленной как на поверхности земли, так и на крыше здания.
Таблица 7.20
Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.
Антенны
- преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование - электромагнитную волну, в ВЧ колебания.
Диаграмма направленности - графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.
Антенны
Симметричный вибратор
В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.
Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.
Диаграмма направленности симметричного вибратора
В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.
В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:
Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.
Несимметричный вибратор
Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.
Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.
Наклонная V-образная
Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V
Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.
Антенна бегущей волны
Также имеет название - антенна наклонный луч.
Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.
Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:
Антенна волновой канал
Здесь: 1 - фидер, 2 - рефлектор, 3 - директоры, 4 - активный вибратор.
Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор - активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.
За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:
Рамочная антенна
Направленность - двулепестковая
Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.
Как разновидность - рамочная антенна с рефлектором:
Логопериодическая антенна
Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.
Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 - это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.
Диаграмма направленности следующая:
Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.
Поляризация
Поляризация - это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию.
Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный - горизонтальную.
Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.
При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.
Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.
PS:
Данная статья обрисовывает лишь небольшую часть антенн и не претендует на замену учебнику антенно-фидерных устройств.КВ Антенны. Коротковолновые антенны на любительские диапазоны, есть и остаются одной из актуальных тем в радиолюбительстве. Начинающий смотрит, какую антенну применить и асы эфира время от времени просматривают, что новенького появилось. Чтобы не стоять на месте, а улучшать свои результаты, вот мы и идем по этому пути, понимания и совершенствования своих антенн. Можно даже некоторых радиолюбителей выделить в отдельную группу – Антенщики.
В последнее время антенны и в готовом виде стали доступнее. Но, даже купив такую антенну вместе с установкой, владелец, в нашем случае радиолюбитель должен иметь представление. В моем представлении начинается все с места, где наши антенны будут размещены, потом сами антенны. Выбор места предоставлен конечно не всем, а здесь мы можем здорово выиграть, да и как выбирать, чутье такое дано не всем, но есть такие радиолюбители.
КВ Антенны на первом месте
Технически сравнить место на КВ проблемно (на УКВ просто и измерения показывают разницу в четыре децибела). Пусть повезет тем, кому предстоит такой выбор места. На вч диапазоны выбор антенн у нас побольше и габариты терпимы, а вот на нч диапазоны выбор антенн в готовом виде поменьше. Да и понятно – пять элементов яги на диапазон 80 метров не всем по карману. Вот здесь поле работ может быть большое, если у радиолюбителя есть такое поле для размещения антенн на нч диапазоны
Есть такая книга, где много информации по антеннам на нч диапазоны
Любительские антенны коротких и ультракоротких волн
Антенна является устройством, участвующим в процессе передачи электромагнитной энергии из линии питания в свободное пространство, и наоборот. Каждая антенна имеет активный элемент, например, вибратор, а также может содержать один или более пассивных элементов. Активный элемент антенны — — вибратор, как правило. непосредственно соединен с линией питания. Появление переменного напряжения на вибраторе связано как с распространением волны в линии питания, так и с возникновением электромагнитного поля вокруг вибратора.
Идеальная антенна для радиолюбительских связей на кв
Какими антеннами пользуемся мы, радиолюбители. Какие, нам нужны? Нужна ли нам идеальная антенна на метровые диапазоны. Скажите что таких нет, и что идеального вообще ничего не бывает. Тогда близко к идеальной. А зачем? Спросите вы. Кто хочет добиваться результатов, идти вперед он рано или поздно подойдет к этому вопросу. Давайте рассмотрим, как понимать за идеальную антенну на метровых любительских диапазонах. Почему именно на любительских метровых, да потому что наши корреспонденты находятся на разных расстояниях в разные стороны света. Прибавим сюда условия местные, где антенна расположена, и условия прохождения радиоволн в данное время на этих частотах. Получится много неизвестных. Какой угол излучения, какая поляризация будет максимальной в конкретный отрезок времени с конкретным корреспондентом (территорией).
Да, кому-то может повезти. С местом, выбора антенн, высотой подвеса. Так что надо делать? Чтобы везло всегда. Нам нужна такая антенна, которая в любой момент времени будет иметь наилучшие параметры для данного прохождения радиоволн с любой территорией. Подробней = Мы сканируем (крутим) антенну по азимуту это хорошо. Это первое условие. Второе условие = нам надо сканировать по углу излучения в вертикальной плоскости. Если кто не знает – в зависимости от условий прохождения, сигнал может приходить под разными углами от одного и того — же корреспондента. Третье условие = это поляризация. Сканирование или изменение поляризации с горизонтальной на вертикальную поляризацию и обратно, плавно или ступенчато. Создав и получив эти три условия в одной антенне, мы получим идеальную антенну для радиолюбительской связи на коротких волнах.
Идеальная антенна
Идеальная антенна , так что это такое. Если рассматривать, например спутниковые антенны, то возможно становится нагляднее, проще для понимания. Здесь берем размер (диаметр тарелки) это прямая зависимость от усиления. Один спутник – взяли для примера антенну 60см. диаметром. Уровень сигнала на входе приемника будет мал, и порой картинки мы не увидим. Возьмем антенну диаметром 130 см. Уровень в норме, картинка стабильная. Теперь возьмем антенну диаметром 4 метра и что мы можем наблюдать. Порой картинка пропадает. Да, тут две причины могут быть. Это ветер качнул нашу 4-метровую антенну и сигнал пропал. Это спутник на орбите не стабильно держит свои координаты. Вот и получается с одной стороны 4-метровая антенна лучшая по усилению, с другой она не оптимальна, значит, не идеальна. В данном случае оптимальная антенна 130 см. В данном случае, почему нельзя назвать её идеальной.
Так и на метровых радиолюбительских диапазонах. Не всегда пять элементов яги на высоте 40 метров для 80-метрового диапазона будут оптимальны. Значит, не идеальны. Можно даже привести несколько примеров из практики. В своих лабораторных работах изготовил 3 элемента на 10-метровый диапазон. Пассивные элементы изогнуты внутрь активного. Потом трех — диапазонный вариант такой антенны войдет в моду под известным названием. Послушал, покрутил ну и конечно проводил связи на эту антенну, впечатление первое замечательное. Тут и выходные подошли, очередной контест. Но когда включился на 10-ку с этой антенной – то тишина, вот думаю, вчера гремел диапазон, а сегодня нет прохода.
Время от времени включался на этот диапазон, чтобы послушать, вдруг начнется проход. При очередном заходе на 10-ку, многочисленные радиолюбительские станции оглушили меня – началось. И тут сразу обнаруживаю, что подключена не та антенна. Вместо 3-элементов оказалась пирамида для 80-метрового диапазона. Переключаю на 3элемента – тишина, на пирамиду гремят сигналы. Вышел на улицу, обследовал 3 элемента, может что случилось, нет, все нормально. Хорошо тогда поработал на 28 мегагерц, много связей провел на пирамиду для 80-метрового диапазона. В понедельник, вторник такая же картина наблюдалась, и только в среду встало вроде как на свои места. На пирамиду тишина, а на 3-элемента гремят. В чем разница? Разница по углу излучения.
В пирамиде моей излучение на 28мгц. под углом 90 градусов, то есть в зенит, а в 3-элементной ниже 20 градусов. Такой практический пример дает нам повод для размышления. Другой пример, когда был в нулевом районе. Слышу на 20-ке вызов для нулевого района, знаю, что у данного товарища антенна за несколько тысяч долларов, что она на хорошей высоте и усилитель мощности там не меньше киловатта. Зову его, а он не слышит, вернее, слышит, но не может и позывной разобрать. Покрутил он свою дорогую антенну, толку нет, и вслух он проговорил типа, что нет сегодня прохода. Тут на этой частоте слышу – а меня принимаете. Да принимаю. Оказался сосед его и всего с пяти ваттами и антенна такая, что я уже забыл (возможно, типа треугольника на 80). Мы провели радиосвязь, и он был приятно удивлен, зная, какая антенна и мощность у соседа. Не знаю, сколько там между ними метров, километров, но в том случае крутая антенна была бессильна.
Антенны на низкочастотные диапазоны
Были такие лабораторные работы и на 40 и на 80-метровые диапазоны.Все это в поисках а какая антенна лучше. И есть тут момент, где еще радиолюбителям есть возможность поработать над такой антенной, чтобы она была в любой момент времени оптимальна, а значит и идеальна. Отчасти радиолюбители используют некоторые моменты, которые должны быть заложены в идеальную антенну. Самое простое это настройка по азимуту. Второе по углу излучения – ставим одинаковые антенны на разных мачтах, на разной высоте или на одной при этом коммутируя их в стеки. Получаем разные углы излучения. А также разные антенны с разной поляризацией некоторые имеют. Но это отчасти, а не в целом. Да и некоторые скажут, а зачем такую антенну. Десять киловатт и первое место в кармане. Это да, ваш выбор. При этом вы обманываете не только всех, а в первую очередь самого себя. Или кто уже давно применяет такую антенну на КВ (на УКВ есть), где заложены свойства идеальной антенны.
Наши антенны
кв антенны
Для многих радиолюбителей эта тема была, есть и будет одной из самых востребованных. Какую антенну выбрать, какую купить. В том и другом случае нам её монтировать устанавливать, настраивать, здесь нам необходимы какие-то знания по антенной тематике, здесь помогут журналы книги по антенной тематике. Чтобы, в конце концов, мы поняли кое- что. Что антенна у радиолюбителя должна стоять одной из первых строк. Что ксв — это не показатель и за ним и не надо гнаться в первую очередь. Что антенна с ксв=2 может намного лучше работать, чем с ксв=1. Что кпд падает с увеличением элементов и многое другое.
кв антенны
Логопериодическая проволочная антенна для диапазона 40 метров. Все просто и эффективно.Несколько вариантов антенн «sloper» для низкочастотных диапазонов 40,80,160 метров. Сканируемая антенна RA6AA,настройка, используемые детали. В журнале Радиолюбитель 1 1991. Читать полностью.
Практика настройки и монтажа антенн. Подъем мачты. Варианты крепления полотен антенн к дереву.Настройка при помощи ГСС и лампового вольтметра в журнале Радиолюбитель 2 1991год.Читать.
В седьмом номере за 91 год журнала Радиолюбитель RA6AEG рассказывает о своей М антенне.
Вся эта информация в первую очередь ,уже имеющим позывной любительской радиостанции.Также всем остальным,кто еще не пришел на КВ.
\р.л. конструкции\антенны\...Высокочастотные усилители против антенн
Этот материал полезен для тех, кто хотел бы потратить деньги для улучшения качества связи с максимальной эффективностью, В нём рассмотрены различные способы достижения так необходимых всем децибел и приведена оценка затрат для их получения.
А. Дубинин RZ3GE, А. Калашников RW3AMC
Не все, но многие радиолюбители, рано или поздно сталкиваются с проблемой улучшения качества связи. Вопросов при этом возникает много, но основных, как правило, всего два: покупать мощный линейный усилитель или улучшать антенную систему? И тот и другой во многом можно отнести к разряду философских. Ну а мы попробуем подробно рассмотреть их с точки зрения материальных затрат и эргономики, т.е. - улучшения потребительских качеств радиосистемы и, на основе этих размышлений попытаемся дать советы, которыми некоторые из вас смогут даже попытаться воспользоваться.
В последние годы в мире наблюдается устойчивая тенденция к уменьшению мощности передатчиков там, где такая возможность существует. Это обусловлено внедрением нового направления развития современной техники - энергосбережения, позволяющего экономить постоянно истощающиеся запасы полезных ископаемых, которые в свою очередь, используются для производства электрической энергии, и всё более громкими заявлениями “зелёных” о вреде любого радиоизлучения. Эти факты, естественно, не являются определяющими при выборе способа улучшения эффективности связи для миллионов радиолюбителей во всём мире. Им (в т.ч. нам) всё время хочется дальше-больше-мощнее, даже если при этом придётся одеться в свинцовые халаты! Кому-то нужен первый DXCC, кому-то 9В WAZ, и так до бесконечности! Накопление наград, прославляющих нас самих, для некоторых становится целью жизни №1! С возрастом это превращается в привычку, и остановиться уже невозможно.
Первое, что радисту приходит в голову при желании выделиться среди остальных - это изготовить необыкновенно мощный усилитель. Однако при детальном рассмотрении задачи факты указывают на то, что установка излишне мощного линейного усилителя для увеличения уровня излучаемого сигнала является далеко не оптимальным решением.. Одним из таких фактов является соотношение цена/качество достигнутого результата. Ну а в нашей стране проблема цены удовольствия пока остается в этом вопросе, пожалуй, главной.
Перед дальнейшим рассмотрением вопроса сделаем небольшое отступление для краткого ознакомления с неким прибором: т.н.- S-метром, предназначенным для оценки силы сигнала по S-шкале соответственно. Таким прибором снабжены все промышленно выпускающиеся трансиверы. Шкала этого прибора является нелинейной, а цена деления его шкалы соответствует изменению сигнала на 6 дБ. Таким образом, 1 балл соответствует 6 дБ. Показания S-метра любого трансивера нельзя рассматривать как абсолютно точные и, порой, даже как приблизительные (нельзя забывать, что на KB уровень сигнала приходящего из эфира вообще НЕЛЬЗЯ сравнивать с пришедшим РАНЕЕ из-за случайного характера его пути от излучателя к приёмнику, ещё сложнее это сделать в режиме SSB, т.к. амплитуда сигнала меняется из за изменения уровня голоса оператора). Эти показания годятся лишь для проведения качественного анализа степени увеличения излучаемой мощности передающего устройства.
Теперь проведём некое практическое занятие. Попробуем постепенно увеличивать выходную мощность передатчика и наблюдать насколько изменяются показания S-метра на приёмнике вашего корреспондента и построим график, в котором отражаются затраты на приобретение соответствующего усилителя. Известно, что для увеличения силы сигнала на принимающей стороне на 3 дБ необходимо увеличить мощность усилителя передающей станции В ДВА РАЗА! Заметим, что 3 дБ соответствуют только половине одного деления шкалы S-метра, т.е. ровно пол-балла!
Соответственно, для увеличения силы сигнала на принимающей стороне всего на один балл по шкале S-метра необходимо увеличить мощность передатчика уже в ЧЕТЫРЕ раза! Используя такую нехитрую арифметику можно подсчитать степень увеличения мощности выходного сигнала вашего корреспондента исходя из показаний S-метра. На рис. 1 показаны три шкалы S-метра с показаниями, соответствующими различным мощностям усилителя корреспондента иллюстрирующими это правило.
Таким образом, применение усилителя мощностью 1 кВт вместо 100-ваттного вызовет увеличение сигнала на приемнике вашего корреспондента примерно на 10 дБ (1.5 балла по S-метру), что, безусловно, является весьма заметным событием для оператора, но становится ещё более заметным, когда понимаешь, что платить за это удовольствие приходится около 1500 $. Именно столько стоит киловаттный усилитель невысокого качества. Покупка усилителя мощностью 1,5 кВт (всего на 500 Вт мощнее!) обойдётся уже в сумму около 2500 $ (примеры приведены ниже), а на S-метре вы увидите увеличение показаний на 0.5 балла. Здесь речь идёт о средней стоимости промышленных KB усилителей для любительских целей, исключая поделки отечественных кулибиных и устройства Министерства обороны.
Интересный вывод: в этом случае разница между 5-6 и 5-8 будет стоить около 2500 $. Однако затраты радиолюбителей, выбравших именно этот путь для улучшения своих достижений, не ограничиваются затратами на усилитель. Например: в случаях, когда усилитель не имеет выходного перестраиваемого контура, необходимо использовать антенный тюнер. Стоимость выпускающихся промышленностью тюнеров, рассчитанных на мощность 300 Вт, составляет в среднем 500 $. Ну и, конечно, не стоит забывать о плате за электроэнергию. Усилитель, выходная мощность которого составляет 500 Вт, потребляет примерно 1000 Вт из сети. Такая пропорция сохраняется и при других мощностях. Например, любимая многими ГУ-78 при 4 кВт в антенне потребляет из сети уже около 8 кВт. А промышленные широкополосные передатчики типа “БРИГ” (1кВт), “ПЛАМЯ” (10 кВт) и подобные им, работают с КПД всего около 30% - дальше считайте сами. При подсчётах учтите также и то, что эта аппаратура является источником помех другим работающим электронным устройствам. В первую очередь - конечно, телевидению. Усилители мощности создают много, мягко говоря, неудобств для любителей бесконечных телесериалов, с которыми хочешь не хочешь - приходится считаться. С многими проблемами, связанными с помехами телевидению помогут справиться разного рода фильтры. Они тоже стоят денег. (Совсем недавно выпуск некоторых их них освоен саратовской компанией REMO. Дешевле и лучше, чем импортные...)
Но, если станция находится в сельской местности, то нехватка электроэнергии вообще не даст сделать даже длинного “а-а-а-а-а-лё, раз, два, три...”. В деревянных сельских домах и домах “новых русских” одна из важнейших проблем - пожаробезопасность. Огнетушители и качество проводки станут постоянной головной болью. В итоге набежит немалая сумма. Это только основные аспекты, связанные с использованием мощного усилителя.
А сейчас рассмотрим подробнее иную возможность улучшения качества связи: использование эффективной антенной системы. На что необходимо обратить внимание в этом случае:
Первое . Необходимо понимать, что: усилители усиливают только сигнал передатчика и, в отличие от антенн, ничего не делают для улучшения приёма.
Второе . Крайне важным свойством антенны является возможность уменьшать уровень мешающего сигнала за счет использования её направленных свойств. Вращая антенну, можно добиваться оптимального её направления, соответствующего наиболее качественному приёму сигнала, т.е. улучшать отношение сигнал/шум - важнейший параметр в радиосвязи.
Стоимость антенны, обеспечивающей аналогичный прирост уровня сигнала на передачу, будет на порядок меньше, чем стоимость мощного усилителя. Как уже говорилось, увеличение мощности выходного усилителя на 6 дБ (всего 1 балл на S-метре вашего корреспондента), т.е. в ЧЕТЫРЕ раза примерно со 100 Вт (мощность стандартного трансивера), стоит: QRO HF-1000 (600 Вт)-2690$, Ameritron AL-80 В (850 Вт РЕР)-1350$, Ameritron 811 В (600 Вт РЕР)-1050 $, Command Technologies HF-1250 (800 Вт)-3250$ (приведены цены московских компаний). Конкретно 400-ваттных усилителей при подготовке этого материала найти не удалось. Интересно, что тот же прирост (около 6 дБ) по отношению к столь популярному в народе “длинному проводу” в 84 метра имеет, например, обычная 4-х элементная антенна Яги или аналогичные квадраты. А применение более серьёзных антенн обеспечивает ещё большее усиление соответственно. Стоимость таких антенн отечественных производителей составляет примерно от 100 до 400$, в зависимости от диапазона и степени сложности собственно антенны. Мы приводим весьма усреднённые цены, но даже они красноречиво говорят сами за себя. Кроме того, необходимо иметь в виду, что антенна с горизонтальной поляризацией расположенная над землёй имеет усиление примерно на 5-6 дБ больше, нежели в свободном пространстве (точное значение зависит от параметров земли). Этот фактор необходимо учитывать при рассмотрении эффективности усилителей и антенн. Прирост мощности от 1 кВт до 4 кВт (снова всего 1 балл на S-метре!) обойдётся вам уже в 4-9 тыс. $: (QRO 3 KDX (2.8 кВт), Henry 3 k ULTRA (ЗкВт), HF-2500E (2.5 кВт)).
Визуальная иллюстрация этого приведена на рис.2.
На горизонтальной оси отложены значения усиления антенн, расположенных на высоте 22 метра над реальной землёй выраженные в дБи (подробно об усилении см. стр.4 каталога “БРИЗ Зима 2001”). Здесь же нанесены значения мощности сигнала, которую излучает антенна при условии, что выходная мощность передатчика (трансивера) составляет 100 Вт. При этом за начало координат принято именно это значение. Усиление и мощность нанесены на одну и ту же ось для того, чтобы можно было наглядно продемонстрировать разницу в цене усиления сигнала для усилителей и антенн. На вертикальную ось нанесена цена, которую вам придется заплатить за все то, что нанесено на горизонтальную. В виде графиков представлены данные для антенн диапазонов 7, 14, 21 и 28 МГц и стэка из двух антенн диапазона 14 МГц. Таким образом, графики показывают, какова сегодня средняя московская цена за усиление, получаемое теми или иными антеннами. Например, из рисунка видно, что антенну диапазона 14 МГц с усилением 16 дБи (5 элементов YAGI), можно приобрести за 750 $. Точками отмечены усилители мощности, которые можно приобрести сегодня в московских компаниях. При этом усилители находятся в более выгодном, по отношению к антеннам, положении, поскольку значения излучаемой в эфир мощности соответствуют работе усилителя на полуволновый диполь, расположенный на высоте 22 м. Возьмём, к примеру, усилитель ALPHA-87 А. При 100 ваттах на входе выходная мощность его составляет 1.5 кВт, что соответствует усилению примерно 12 дБ (15 раз) Если бы этот усилитель был подключен к изотропному излучателю, то мы бы нанесли его на наш рисунок на вертикальную ось, соответствующую значению 12 дБ. Однако в нашем случае все усилители работают на полуволновый диполь, поэтому нам необходимо добавить 2.15 дБ (разница в усилении между изотропным излучателем и диполем) и добавку примерно в 5 дБ, возникающую за счет влияния земли. Итого - почти 19 дБ, что и показано на рисунке. Если сигнал мощностью 100 Вт усилить на 19 дБ получится почти 8000 Вт. Такое же усиление в 19 дБи (т.е. относительно изотропного излучателя) имеет стэк всего из двух антенн. Показательно то, что цена за одно и то же усиление различается почти в 6 раз! Ещё более показательным выглядит стоимость одинакового прироста усиления для усилителей и для анетнн. Напомним: увеличение мощности на 3 дБ (например, с QRO-1000 до QRO-2500) будет стоить почти 2000 $, в то время как те же 3 дБ прироста для больших антенн диапазона 7 МГц обойдётся всего в 300-400 $.
На рисунке не показаны более мощные усилители, выпускаемые промышленно, поскольку их цена превышает значения, показанные на вертикальной оси и именно по этой причине доступны единицам отечественных радиолюбителей, так что их появление в России можно считать исключением.
При этом пусть вас не смущает то, что мы сравниваем однодиапазонные антенны с усилителями, работающими на всех диапазонах, ведь если у вас есть антенна только на один диапазон, то, покупая усилитель, вы “в нагрузку” получите возможность “усиливать” и все остальные диапазоны, работать на которых не сможете.
Из графика видно, какую сумму можно сэкономить, установив соответствующую антенну, при этом обеспечив тот же результат на S-метре вашего корреспондента.
Кроме всего прочего у вас есть возможность плавно улучшать показатели антенной системы, создавая стэки антенн. Грамотно объединив в стэк всего две антенны, можно улучшить приём сразу (в лучшем случае) в два раза, т.е. на 3 дБ. На практике, все получается куда более загадочнее: переключая взаимно антенны стэка и фазы их питания в различных комбинациях (сейчас это делают крохотные приборчики!) можно изменять диаграмму направленности в вертикальной плоскости всей антенной системы, выбирая наиболее подходящий в данный момент вариант. В нашей стране таких антенн на KB крайне мало, а УКВ-истов, использующих такие антенны было мало, и становится всё меньше и меньше. А вот в мире преимущества такой конструкции антенной системы известны давно. Чего стоит, например, стэк OH8OS, состоящий из 6 антенн по 6 элементов на диапазон 20 метров (три этажа по 2), на мачте высотой 60 метров и весом 1.5 тонны, которая имеет усиление около 25 дБи! Иными словами это равносильно подключению к 100-ваттному трансиверу 30 киловаттного усилителя!
Или антенна W5UN - главного "лунника" планеты. Его конструкция состоит из 32-х 17-ти элементных антенн. Ширина лепестка антенны в плоскости Е всего 3.7°, а усиление составляет 32 дБи (1585 раз по мощности)! Вращается такая конструкция двумя грузовиками, причем, для совершения полного оборота требуется примерно 7 минут!
Конструкции КС1ХХ, NCOP, W3LPL, W6KPC - фантастичные сооружения! Конечно, эти умопомрачительные конструкции антенн недоступны большинству обычных радиолюбителей, однако более простые конструкции, состоящие из 2-х этажей современных многодиапазонных антенн под силу многим. Важно учитывать, что при увеличении мощности выходного усилителя увеличение его цены происходит по геометрической прогрессии, а улучшение параметров антенн (даже учитывая стоимость набора мачта-редуктор) даётся значительно меньшими силами и затратами.
Таким образом модернизация антенной системы является наиболее оптимальным способом повышения эффективности всей радиосистемы, позволяющим не только существенно улучшить качество радиосвязи, но и минимизировать материальные затраты. Также улучшение параметров антенны позволяет избавиться от всех недостатков, описанных выше, сопутствующих применению мощного линейного высокочастотного усилителя сигнала.
На наш взгляд можно обозначить 5 условных категорий оснащения любительских станций, где переход в каждую последующую, при сохранении предыдущих достижений, позволяет ощутить реальный качественный скачок в результатах работы. Первая начальная определяется следующим набором: - 100 ватт и длинный провод или многодиапазонная штыревая антенна. Вторая : применение усилителя с выходной мощностью около 1 кВт. Третья : установка вращаемой направленной антенны. Четвёртая : увеличение выходной мощности до 3-4 кВт. И последняя, пятая : установка стэков антенн. На этом этапе можно отдохнуть, и до пенсии (или в течении её!) беззаботно работать в эфире. Успех вам обеспечен!
Окончательное решение по выбору способа повышения эффективности работы вашей станции всегда остаётся за вами.
Важная справка: на территории России в лицензиях первой (высшей!) категории на KB (исключая 160 м) разрешена выходная мощность 200 ватт!
В заключение статьи мы приводим полезную таблицу. Внимательно изучив её, можно сделать интересные выводы, как то: во сколько раз (примерно) ваш корреспондент увеличил выходную мощность своего РА, когда ваш S-метр показал разницу в 4 балла (4 балла - это 24 дБ или 250 раз по мощности...), хотя он уверяет вас, что у него ЗхГУ-50. Либо во сколько раз “усилится” ваш сигнал при подключении антенны с усилением 5 дБд вместо “длинного провода” (5 дБ=3.1 раза по мощности).
А. Дубинин (RZ3GE), А. Калашников (RW3AMC)
Обзор программы X-Plore – все для работы с файлами
LibreOffice: Параметры страницы в меню Файл
Семь способов узнать IMEI своего телефона