Си-Би связь и возможности ее применения на разборных судах



страница2/3
Дата24.04.2016
Размер0.61 Mb.
1   2   3

Антенны



Остановимся на конкретных конструкциях.
Это “GP” антенна “граундплейн” - самая распространенная на Си-Би. Длина вибратора 2.7м составляет 1/4 длины волны, таковы же и длины противовесов. Сопротивление антенны 50 ом. Усиление около 2дБ.
добавлено: - Oleg

Вы видите простую для повторения антенну “короткий штырь”. Она состоит из удлиняющей катушки, штыря и конденсатора переменной емкости в виде поворотного “штырька-противовеса”. Для изолятора катушки можно использовать эбонитовый цилиндр диаметром 20мм, если под рукой нет такового, можно взять пластмассовую или стеклотекстолитовую трубку подходящего диаметра и удовлетворяющую по прочности. На изолятор наматывается 10-15 витков провода ПЭВ диаметром 1.1мм, и равномерно распределяясь на длину 12-20мм. Нижний конец катушки припаивается к центральной жиле кабеля или центральному проводнику разъема типа PL. Верхний конец подключается к штырю, длинна которого, составляет 1-1.5м, для штыря лучше всего подходит пружинящая стальная проволока диаметром 2-3мм. Оплетка или экран разъема выведены на ось “штырька-противовеса” длина которого может быть от 10-50см для чего удобно сделать его из телескопической антенны для радиоприемников. Штыри и разъем должны быть накрепко закреплены в изоляторе, и обеспечивать прочность при переломных ветровых нагрузках. Герметизировать антенну можно термоусаживающейся трубкой или разместив катушку в пластиковой бутылке подходящего размера, допустима покраска лаками неразрушающими эмаль провода катушки.

Настройка антенны сводится к подбору длины штырей и угла между ними верхний штырь желательно сделать побольше, а нижний как можно короче ( оптимально когда штыри образуют букву L, вполне возможно, что антенна настоится вовсе без “штырька-противовеса” ). Настраивать антенну следует на мачте раскрепленной вантами, на собранном катамаране.
Автором, т.е. мной некогда была сделана и опробована спиральная антенна длиной около1м. Я думаю для лодки подойдет, ее промышленный аналог называется кажется STORM .

На пластиковой трубке для электропроводки было уложено с переменным шагом некоторое количество витков ( до заполнения всей длины). Витки укладывались от точки входа кабеля ( снизу ) с переменным увеличивающимся расстоянием между витками ( шагом ) к вершине. Нижний конец спирали был соединен с оплеткой кабеля, а центральная жила крепилась отводом к N-ному витку, между центральной жилой и оплеткой находился керамический подстроечный конденсатор 25пФ. Изначально на отводе центральной жилы была припаяна булавка ( для настойки степени включения контура ), которой я прокалывал витки вовремя настройки, после чего я укоротил отвод и припаял провод по месту. Более точно можно подстроить антенну подстроечным конденсатором. Если антенна не настраивается, измените количество витков или их распределение ( для людей творческих ).

 

На данном рисунке распространенная на КВ антенна “inverted V”. Она представляет собой два провода, расположенные под углом 90 градусов друг к другу и горизонту ( в одной плоскости ) и оттянутые вниз капроновыми “вантами”( лучше через дополнительные изоляторы ). Длина вибратора и противовеса одинакова 1/4λ ( по 2.65м ). Вибратор закреплен на центральной жиле, а противовес подключен к оплетке кабеля. ( Позаботьтесь о механической прочности соединений и об их герметичности!) Волновое сопротивление и резонанс данной антенны в широких пределах настраивается изменением угла между лучами. При приведенных данных и высоте подвеса 5.5м над водой сопротивление должно получиться 50 ом. Т.е. практически не потребуется подгонки по КСВ. Но лучше провести промеры КСВ ( коэффициента стоячей волны, да! да! и здесь волны! ) Усиление такой антенны 0дБ ( в 1 раз по напряжению ), но это больше чем у “крысиного хвостика” РС в несколько раз.

Другая простая антенна – это “полуволновой диполь”. Ее волновое сопротивление составляет 75 ом, что позволяет легко согласовать ее с 75-омным телевизионным кабелем ( но не РС, это потребует дополнительных ухищрений – применения П-контура или согласующего трансформатора). Если Вы неспециалист, Вы можете применить данную конструкцию без ухищрений, потери энергии за счет несогласованности по КСВ будут крайне малы( порядка 5-10%), важно чтобы КСВ небыл более 3 – это может привести к выходу из строя передатчика станции. Общая длина без укорочения составляет 5.5м ( по 2.75 ), на концах антенны сосредоточены пучности напряжений, что потребует хороших изоляторов ( подойдут и капроновые оттяжки как на предыдущей конструкции ). Преимущество данных антенн перед “топовыми” в простоте подъема на мачту, а недостатки: невозможность учета взаимовлияний с рангоутом судна и далекая от круговой диаграмма направленности ( в плоскости горизонта).

Я не хочу заострять внимание на тонкостях настройки антенн, т.к. это потребует от читателей определенных знаний, которые трудно передать в рамках обзорной статьи и которые широко представлены в соответствующей литературе. Замечу, что выходные каскады портативных станций рассчитываются производителями с учетом работы в сложных условиях колебаний антенных сопротивлений из-за отсутствия добротного противовеса. Одним из способов увеличения дальности и является добавление на носимую станцию 1.5м противовеса закрепленного на экране антенного разъема.

Приведу некоторые цифры, которые помогут не специалистам в настройке своей Си-Би аппаратуры:
Длины 50-омного кабеля в полуволнах, режим “полуволнового повторителя” ( верно для кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией центральной жилы )

 

Количество полуволн


Сетка “C”

Cетка ”D”

Сетки “C”& “D”

 

Средняя частота МГц


 

27.205

27.655

27.415

 

Длина отрезка кабеля


1

3.639м

3.580м

3.611м

2

7.278м

7.160м

7.222м

3

10.917м

10.739м

10.833м

4

14.560м

14.319м

14.444м

5

18.195м

17.899м

18.055м

 

 

 

 
















 

Т.е. , берем любую из частот и подбираем любую из длин, устраивающих нас физически. Режем кабель и настраиваем антенну по максимуму излучения или по максимуму шума при приеме на АМ в свободном канале. ( Все это для “чайников”, при условии, что антенна обладает известными характеристиками или предназначена для использования в Си-Би.
Коротко о настройке антенно-фидерных устройств. ( ниже есть две схемы приборов для наладки антенн )

Нам понадобятся: эквивалент нагрузки 50 ом (несколько резисторов необходимой мощности), КСВ-метр, ГИР ( гетеродинный индикатор резонанса ) или хотя бы прибор для определения напряженности поля, ВЧ вольтметр, перестраиваемый П-контур. ( КСВ- коэффициент стоячей волны, и здесь тоже волны, и какие 11 метров :-)

Сначала нам необходимо настроить кабель на образцовой нагрузке в частности 50 ом. Для этого кусок кабеля соединяется с эквивалентом нагрузки и методом укорочения кабеля КСВ доводится до 1. Цепь выглядит так, [нагрузка]---[кабель]---[КСВ-метр]---[РС]. После подгонки ( а значения КСВ будут близки к 1, только на участке диапазона ) можно приступать к настройке антенны.

Для этого необходим ГИР. Цепь - [антенна]---[кабель]---[образцовая нагрузка]. После чего ГИР устанавливается на необходимую частоту и подносится к антенне, производится настройка по максимуму провала на индикаторе прибора ( явление захвата, срыва резонанса ). Собственно настройка антенн в резонанс производятся увеличением или уменьшением их физических длин, а также элементами настройки, внесенными в конкретную конструкцию ( катушки индуктивности, укорачивающие и компенсирующие емкости, ВЧ трансформаторы и т.д. )

Если у вас нет ГИРа можно сделать ( и сам ГИР ) простейший индикатор поля. Детекторный приемник с 100мкА прибором вместо высокоомного головного телефона и диполем на входе. В этом случае настройку следует проводить одновременно с подключенным КСВ-метром, по максимуму излучения фиксируемого индикатором поля. [Антенна]---[кабель]---[КСВ-метр]---[РС] индикатор напряженности относится на некоторое расстояние от антенны, после чего происходит комплексная настройка КСВ и резонанса.

Для точного определения максимальной мощности передатчика необходим ВЧ вольтметр. Вычисления производятся из расчета напряжения на нагрузке ( R=U/I ; P=UI ; P=U2/R - закон Ома и его следствия ).

Если возникают ситуации, при которых невозможно использовать описанные методы настройки, используется перестраиваемый П-контур совместно с КСВ-метром. ( П-контуром можно настроить, практически любую суррогатную антенну ). Некоторые резонансные длины: 1/4λ, 1/2λ, 3/4λ, напомню 1/4λ=2.75м. Самым высоким КНД ( коэффициентом направленного действия) обладает вибратор с l/λ=0.625 называемый в народе “пять восьмых” ( из справочника д.т.н. А. А. Куликовского ).

В ряде случаев, когда оказывается невозможным эксплуатация полногабаритных антенн совместно с портативными РС, бывает полезен аттенюатор. Это происходит из-за высокого коэффициента усиления приемника со сравнительно низким динамическим диапазоном ( предполагается использование приемника РС со штатной антенной, имеющей небольшой КУ ). Простейшим аттенюатором может служить небольшая разделительная емкость или переменный резистор порядка 10кОм ( одна ножка на землю, центральная к РС, верхняя к антенне). Аттенюатор должен отключаться, вовремя работы на передачу! Выкладки здесь просты. Представим, что динамический диапазон РС 80дБ (обычно не превосходит 70дБ ), а чувствительность 0.1мкВ ( для большинства Си-Би РС 0.25-1мкВ ), на вход РС поступает одновременно сигнал и шум10мкВ. Как я писал выше, в какой-то момент сигнал может оказаться “на пороге шума”, тогда динамический диапазон всей системы ( РС – антенна ) сужается до 40дБ. Между антенной и приемником следует включить аттенюатор с затуханием 40дБ, что с учетом потерь поднимет общий динамический диапазон до 77дБ! Аттенюатор настраивается всегда таким образом, чтобы уровень шумов лежал на верхней границе диапазона ( это отчетливо воспринимается на слух ). 

Существует масса антенн подходящих для Си-Би, но неподходящих для установки на малые суда. Я думаю, все же стоит на них остановиться, т.к. возможно, понадобиться связь с базовым лагерем или полевым стационаром.

В полевых условиях мной была испытана рамочная прямоугольная антенна.

Данная антенна относится к магнитным антеннам горизонтальной поляризации, высота подвеса составляла 5.5м от поверхности земли до точки входа кабеля. К полезным свойствам рамочных конструкций относятся: возможность “выделять” магнитную составляющую ( проникновение радиоволн в глубь препятствий, актуально в лесистой местности ), защита от статических токов, высокий коэффициент усиления и выраженные направленные свойства. Настройка в резонанс и по КСВ осуществлялась укорочением рамки и П-контуром.

Еще одной эффективной антенной является диполь с лучами 5/8λ ( два по 6.8-6.6м ). Настройка и высота подвеса такие же как у предыдущей конструкции, антенна обладает сильно выраженными направленными свойствами и высоким КУ. Антенны изготавливаются из любого медного монтажного провода. Направлять антенны на корреспондента следует перпендикулярно антенному полотну.

Для полевых условий, где мы не ограниченны по площади, возможен вариант логопериодической антенны “длинный луч”. Она представляет собой отрезок провода длиной 40-100м и имеет ярковыраженную диаграмму направленности в направлении луча.

Антенна располагается в плоскости земли на высоте от 1м-5м или под некоторым углом горизонту. Для данной конструкции требуется хорошее заземление или несколько 1/4-волновых противовесов в основании симметрично расположенных непосредственно над поверхностью земли. Настройка антенны осуществляется наклоном луча и П-контуром. Такую антенну легко превратить в “полуромб”, если приподнять середину антенного полотна на большую высоту ( еще один способ ее настроить ).

Во всех случаях полезно на конец кабеля, подходящий к антенне, надевать ферритовые ( ВЧ50 ) кольца подходящего диаметра для предотвращения затекания токов высокой частоты на оплетку кабеля.

Как настроить антенну без П-контура? На рисунке ниже показана схема согласующего трансформатора выполненного из отрезка коаксиального кабеля.

Один из кабелей подключается к антенне и РС, а другой опускается вниз параллельно и на конце ( снизу, на рисунке нет ) закорочен. Длина кабеля близка к четверти волны ( в кабеле 1.8м ), для удобства настройки можно воспользоваться свойством полуволнового повторителя и удлинить данный отрезок на целое число полуволн (см. таб. выше ). Взяв кабель с запасом, мы укорачивая и замыкая центральную жилу на оплетку, добиваемся оптимального согласования. Преимущество такого способа в обнулении центральной жилы и удобстве настройки антенны непосредственно на мачте, а недостаток – ограниченные возможности перестройки.
Для условий полевого стационара крайне эффективной является трехэлементный “волновой канал” или “Антенна Уда-Яги”. Ее усиление в направлении максимального излучения составляет примерно 8дБ ( в шесть раз по мощности ), ослабление сигналов отличающихся от “главного” направления более чем на 45 градусов не менее 20-25дБ (3-4 балла по приему). Учитывая особенности предлагаемой конструкции ее легко перевозить и устанавливать в полевых условиях ( я думаю ради 8дБ, стоит повозится ). Значения усиления верны для хорошо настроенной антенны.

Как видно из рисунка антенна состоит из трех элементов – директора, активного элемента и рефлектора, все три изготавливаются из оголенного, медного многожильного провода сечением от 2 мм ( чем больше тем лучше). Провода закреплены в рамке с оттяжками из 6мм капронового шнура, как показано на рисунке. Оттяжки закрепляются на ветвях деревьев ( или на четырех срубленных шестах ) таким образом, чтобы высота подвеса антенны составила 5.5м (половина длины волны). Направлять антенну, следует директором на корреспондента.

Рекомендуемые размеры элементов и расстояния между ними.





Сетка C

Сетка D

Длина директора, мм

5175

5080

Длина активного элемента, мм

5500

5400

Длина рефлектора, мм

5820

5720

Длина согласующего элемента (L), мм

*500

*500

Расстояние между директором и вибратором, мм

176

173

Расстояние между вибратором и директором, мм

176

173

Расстояние между основанием согласующего элемента и вибратором, мм

140

140


Примечания: длина согласующего элемента влияет на сопротивление антенны и подбирается при настройке, длину директора можно взять равной длине активного элемента ( вибратора ) включив посередине в разрыв переменную емкость порядка 100-200пФ, как показано на рисунке, что позволит изменять его электрическую длину , это полезно при настройке (можно этого не делать и воспользоваться табличной величиной). Длины всех элементов зависят от диаметра примененных проводов, в случае тонких до 2мм можно пренебречь ( чем толще провод тем короче элемент ).

В общих чертах конструкция понятна из рисунка. На середине вибратора (2750мм) установлена изоляционная пластинка 14-15см, на которой закреплен, питающий антенну кабель. Оплетка кабеля соединена с серединой активного элемента, а центральная жила подключена к проволочному согласователю сопротивления. Для удобства настройки на другом конце согласователя (соединенным с антенной в точке А см. рис.) советую установить зажим типа “крокодил”. Необходимо обеспечить механическую прочность и герметичность всех соединений.

Согласование антенны с кабелем производится изменением длины согласователя и емкости укорачивающего конденсатора ( согласователь должен идти в натяг ). Настройку следует производить до достижения КСВ близкого к единице в 20 каналах соответствующих сеток, в этом случае можно получить удовлетворительные значения КСВ на краях диапазона. При соблюдении табличных величин и высоты подвеса, антенна получается приемлемо настроенной в резонанс.

1   2   3


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница