коэф усиления uhf что это

Как выбрать телевизионную антенну

Когда нужна телевизионная антенна.

В большинстве городов «рога» антенны над телевизором (как и шаманские действия по её настройке) давно стали достоянием истории – кабельное телевидение практически полностью вытеснило эфирное вещание. Но вот в загородные дома и, особенно, в дачные поселки цивилизация проникла еще не повсюду, а телевизор посмотреть хочется. Да и городов, еще не попавших в паутину кабельного ТВ, на карте России хватает. И здесь телевизионные антенны все еще актуальны.

Но условия приема телевизионного сигнала везде разные – с одного места башню телецентра можно разглядеть невооруженным глазом, с другого – до нее десятки километров. Антенны во всех этих случаях потребуются разные. И, чтобы покупка не разочаровала, следует выяснить условия приема в месте установки антенны, определиться с её характеристиками и только после этого идти в магазин.

Как выяснить условия приема? Хорошо, если телецентр и его передающую вышку видно из окна – тогда вопрос отпадает. А если до телецентра несколько десятков километров – как тогда определить, в каком направлении и как далеко находится ближайшая вышка ретранслятора? Это можно сделать с помощью интерактивной карты цифрового эфирного телевещания на сайте российской телевизионной радиовещательной сети. Следует только выбрать на карте свой регион и приблизить его до нужного масштаба. На карте отмечены как действующие, так и строящиеся вышки. Кроме того, можно просто щелкнуть указателем мыши в нужную точку на карте и в отдельном окне будет выведены расстояние и направление до ближайших вышек – как действующих, так и строящихся.

Характеристики телевизионных антенн.

Размещениебывает комнатным и наружным.

Комнатные, как следует из названия, устанавливаются внутри помещения, как правило, в непосредственной близости к телевизору. Несомненным достоинством комнатных антенн является простота их установки – фактически, большинство комнатных антенн достаточно просто подсоединить к телевизору и на этом установка антенны заканчивается. Настраивать комнатные антенны тоже намного проще в силу того, что качество «картинки» можно отслеживать самостоятельно непосредственно в процессе настройки. Недостатком комнатной антенны является то, что, по сравнению с аналогичной по характеристикам наружной антенной, комнатная гарантированно обеспечит худшее качество «картинки». Фактически, надеяться на хороший прием с комнатной антенны можно только там, где уровень телевизионного сигнала достаточно высокий. Это местность в непосредственной близости к телевышке (3-15 км от неё, в зависимости от мощности передатчика) и точки, находящиеся с этой вышкой в условиях прямой видимости.

Если вы не уверены, что ваш телевизор находится в зоне уверенного приема, но, по каким-то причинам не можете установить наружную антенну, покупайте комнатную антенну с активным усилением и старайтесь обращать её в сторону ближайшей телевышки, в идеале, через окно, направленное в соответствующую сторону.

Наружные антенны имеют больше шансов принять слабый сигнал от далекой телевышки. Для установки в загородном доме или на даче, в удаленной от телевышки местности, следует выбирать именно наружную антенну. Установка таких антенн потребует некоторых усилий и для её настройки потребуется помощник, но все затраты с лихвой окупятся качеством «картинки», которое ни одна комнатная антенна не будет в состоянии обеспечить. При установке наружной антенны не забывайте о важности правильной высоты установки антенны – часто качество сигнала можно значительно улучшить, подняв антенну выше на метр-полтора.

Усилитель ТВ-сигнала может быть необходим, если антенна не размещается в месте уверенного приема. Это может быть при:

— большой удаленности телевизора от передающей антенны телецентра или от ТВ-ретранслятора;

— наличии на линии между телевышкой и телевизором высотных зданий и сооружений;

— наличии на линии между телевышкой и телевизором производственных площадок, электроподстанций и других объектов, излучающих электромагнитные помехи;

— расположении телевизора в низине или за складками местности, препятствующими распространению электромагнитных волн.

Усиление может быть пассивным (внешнее питание отсутствует) – тогда антенна усиливает сигнал только за счет своей конструкции. При отсутствии внешнего питания возможности антенны по усилению сигнала ограничены, но это не всегда является недостатком – активный усилитель привносит в сигнал собственные шумы, которые могут заметно повлиять на качество «картинки». Поэтому выбирать антенну с активным усилением следует только в том случае, если пассивного усиления сигнала недостаточно для получения качественной «картинки».

Активное усиление предусматривает наличие в комплекте антенны отдельного электронного устройства – усилителя ТВ-сигнала. Такое устройство требует внешнего питания – от собственного блока питания или от иного источника (все большее распространение получают модели, подключаемые к порту USB, благо USB сегодня оснащается большинство современных телевизоров). Для мест, сильно удаленных от телевышки, покупка антенны с активным усилителем может оказаться единственным способом получения хоть какого-то изображения на экране. Но и в местах уверенного приема покупка активной антенны может быть оправданной – если планируется подключение к антенне нескольких телевизоров или длина кабеля от антенны до телевизора велика – 10 метров и более.

Как было указано выше, любой активный усилитель привносит в сигнал собственные шумы, возникающие при работе полупроводниковых элементов. К сожалению, соотношение сигнал/шум для антенного усилителя производителем антенны указывается очень редко, поэтому выбирать активную антенну, ориентируясь на этот параметр, получится вряд ли. Поэтому, чтобы избежать покупки антенны с усилителем на низкокачественных компонентах, следует ориентироваться на известных проверенных изготовителей и воздерживаться от покупки самых дешевых моделей.

Усиление каждой антенны образуется из собственного (пассивного) и активного, полученное с помощью усилителя. Если собственное усиление антенны мало (причиной могут быть простая конструкция или некачественная сборка), то наличие в комплекте мощного усилителя делу не поможет – да, сигнал на выходе будет сильный, но зашумленный. Поэтому не стоит гнаться за максимальными величинами коэффициента усиления – конструкция и размещение антенны имеют не меньшую важность. Кроме того, производители часто идут на хитрости и даже на прямой обман, указывая на упаковке коэффициент усиления не соответствующий действительности.

Обе эти антенны имеют заявленную мощность усиления 35 дБ

Не стоит рассчитывать, что дешевая антенна с заявленным усилением 35 дБ даст тот же эффект, что и дорогостоящая наружная антенна сложной конструкции, с коэффициентом усиления те же 35 дБ.

Так же следует иметь в виду, что зоне уверенного приема сигнала чрезмерное усиление может навредить. Поэтому, если вы приобретаете антенну с усилением выше среднего (от 10-15 дБ), выбирайте модели с регулировкой коэффициента усиления. Иначе, в случае переусиления сигнала, телевизор может вообще отказаться что-либо показывать.

Прием сигнала антенной может производиться как на любой частоте вещания, так и только в одном-двух диапазонах.

Прием в FM-диапазоне применительно к антенне означает, что она может быть использована для приема и прослушивания через телевизор радиостанций, работающих в этом диапазоне (88-108 Мгц).

«Не верь глазам своим»

Отдельно следует отметить так называемую «поддержку DVB-T2». Применительно к антенне эта фраза особого смысла не имеет – если антенна работает в диапазоне UHF, то принимать цифровой сигнал DVB-T2 она будет. Если же антенна в этом диапазоне не работает, то поддержки DVB-T2 не будет, что бы ни было написано на коробке. И уж совершенно точно антенна «с поддержкой DVB-T2» не способна обеспечить воспроизведение цифрового телевидения на старом телевизоре, не имеющем тюнера DVB-T2. Если ваш телевизор не обеспечивает прием цифрового телевидения, кроме антенны вам потребуется приставка для цифрового телевидения.

Варианты выбора.

Если ваш телевизор расположен в непосредственной близости от телевышки, и вы уверены в мощности имеющегося ТВ-сигнала, выбирайте простую пассивную комнатную антенну по цене от 240 до 1150 рублей.

Если уровень ТВ-сигнала в месте расположение телевизора невысок, но у вас нет возможности установить наружную антенну, выбирайте комнатную антенну с усилителем. Такая будет стоить 300-3000 рублей, но не стоит выбирать модели из нижнего ценового диапазона – низкокачественный усилитель может навредить больше, чем его отсутствие.

Если вы собираетесь подключить к антенне несколько телевизоров или длина антенного кабеля получается слишком большой, вам потребуется антенна с активным усилителем. Они стоят 400-3000 рублей, но покупать самые дешевые опять же не стоит. Кроме того, нелишне будет обратить внимание на конструкцию антенны – хорошо, если собственное усиление антенны будет достаточно большим.

Если ваш телевизор расположен на большом удалении от ближайшей вышки или в неблагоприятном для приема ТВ-сигнала месте, вам потребуется наружная антенна. Такие можно приобрести по цене от 670 до 2300 рублей.

Источник

Об «усилении» антенн, диаграммах направленности и видах связи

Автор: RD3AVG (RD3AVG)

Все статьи на QRZ.RU Экспорт статей с сервера QRZ.RU Все статьи категории «Распространение радиоволн»

Как так. Автор бредит?

Вовсе нет.

Поскольку такая мера не абстрактно децибельна, а относительно именно изотропного(равнонаправленного) излучателя, эта единица получила название дБи (dBi).

Теперь о том, почему нас абсолютно не будет интересовать «абстрактное» значение коэффициента усиления.

Вот тут-то выходит на сцену понятие диаграммы направленности, с которым неразрывно связан весь «зоопарк» видов радиосвязи и радиотрасс.

О нем вполне достаточно знать следующее.

С точки зрения геометрии радиосвязи, нас может интересовать направленное (вдоль одного или нескольких лучей) или всенаправленное (в плоскости поверхности земли или под углом к ней) излучение.

С точки зрения видов радиоканалов, можно рассматривать:

В то же время, на КВ есть свои ограничения, которые накладывают определенный отпечаток на параметры направленности применяемых антенн.

Причем надежная связь посредством зенитного излучения возможна лишь на частотах 2. 4 МГц (ночь) и 5. 8 МГц (день). То есть для круглосуточной работы должно быть две антенны с резонансами на «ночной» и «дневной» частоте (в любительских условиях это диапазоны 3,5 и 7 МГц).

Но вот если тот же диполь поднять до высоты хотя бы чуть выше четверти длины волны и убрать провод рефлектора, появится сильная двунаправленная составляющая излучения под низким углом к горизонту, что при усилении диполя всего 2,15 дБи, однако же, без проблем дает возможность осуществления дальних связей (рис.3б). Зенитная же составляющая будет ослаблена (тем больше, чем менее электропроводен грунт под антенной), что для осуществления тактической связи потребует более мощного передатчика.

Если же нужна и ближняя, и тактическая (зенитная) связь, и относительно дальняя (на единичный «отскок» от ионосферы), но в преимущественных направлениях, то с единственной мачты (высотой максимум в 0,35 от длины волны) спускаем один конец нашего диполя к земле. Получили старый добрый «наклонный луч» (рис.4) с целым «веером» рабочих направлений при разных видах связи.

Его усиление также близко к усилению диполя, но характеристика излучения в виде диаграммы направленности ведь совсем иная!

Высокое же усиление нужно вот когда.

Ценой потери усиления полезного сигнала всего 4 дБ (что нужно учитывать при расчете энергетики радиоканала) мы получили аж 26 (!) дБ отстройки от сигнала помехи.

А вот на СВЧ с выбором усиления парабол будьте осмотрительны, поскольку оно доходит до многих десятков децибел и, соответственно, ширина диаграммы уменьшается до единиц градусов. Что будет, когда этот «лопух», недостаточно прочно закрепленный (или просто с неудачной конструкцией) начинает болтать порывистым ветром? Да вот что (рис.7):

Указанный эффект в любительской практике может, например, проявиться в экспериментах по организации сверхдальних направленных радиоканалов WiFi диапазона 5 ГГц с применением не самых маленьких спутниковых «тарелок», если они оказываются закреплены на кронштейнах, тонких или длинных трубостойках, не обладающих достаточной жесткостью к геометрической деформации или осевому повороту, а траверса, несущая облучатель, не расперта в бока параболы (рис.8).

Тем более стоит помнить про ветровой фединг, экспериментируя с параболическими антеннами в любительских диапазонах от 10 ГГц и выше.

Для ориентира: в диапазоне 5 ГГц метровая параболическая антенна, при отклонении ее от оси радиоканала порядка 3 градусов, потеряет в усилении около 10 дБ. Если радиоканал построен на двух таких параболах и в результате воздействия ветра они обе в какие-то моменты отклонятся на те же 3 градуса, энергетика канала в эти моменты потеряет 20 дБ.

Что-то забыли мы про «ближнюю» персональную радиосвязь, в том числе и «гражданскую».

Автор долго ломал голову, пока не увидел такие вот «пользовательские» картинки (рис.9):

Да и на стол рации обычно кладут, а не ставят, хотя все «приличные» модели имеют довольно значительную нижнюю плоскость опоры.

Источник

Что такое усиление антенны простыми словами

У радиоволны есть ещё одна характеристика: поляризация, но о ней расскажем позднее.

— свет распространяется прямолинейно;

— если на пути луча света поставить большую преграду, то образуется тень;

— если на пути луча света поставить преграды, которые меньше длины волны или сравнимы с ней, то свет, претерпев некоторые изменения, пройдёт дальше;

— стекло ослабляет яркость света, иногда очень сильно;

— если на пути солнечного света поставить увеличительное стекло, то в его фокусе получится яркая ослепительная точка, которая может зажечь дерево.

Радиоволны имеют большую длину волны, чем свет, но от этого законы их распространения не меняются. В технике используются радиоволны различных частот (длин волн):

— телевидение: 50-600 МГц (6-0,5 м)

— мобильная связь GSM900: 900 МГц (33 см);

— мобильная связь GSM1800: 1800 МГц (17 см);

— 3G интернет: 2000 МГц (15 см);

— Wi-Fi: 2450 МГц (12 см) и 5750 МГц (5 см).

Радиоволны распространяются прямолинейно, так же как и свет.

Если на пути радиоволн, представленных в таблице, поставить преграду размером порядка одного метра, то волна не ослабнет. Здесь можно провести аналогию с волнами на море: большая волна не ослабнет из-за находящегося в воде человека, а большой корабль не даст волнам пройти.

Если же на пути радиоволны будет большое препятствие, например, многоэтажный дом, то оно значительно уменьшит сигнал, вплоть до полного его ослабления.

Оконное стекло также ослабляет радиоволны.

Спутниковая тарелка действует подобно увеличительному стеклу: собирает сигнал с большой площади и концентрирует в одной точке. И наоборот, сигнал исходит из одной точки, а тарелка собирает его и преобразует в узкий направленный пучок.

Любая антенна будет одинаково хорошо работать как на приём, так и на передачу сигнала в пределах своего рабочего диапазона частот. Поэтому для простоты в дальнейшем мы будем говорить только про приём или только про передачу.

Коэффициент усиления антенны характеризует способность антенны концентрировать сигнал в каком-либо определённом направлении. Приведём аналогию: представим, что в тёмной комнате у вас горит слабая 1 Вт лампочка. Вы сможете увидеть лишь контуры предметов в этой комнате, а дальние углы останутся тёмными. Теперь у вас в руках есть ещё небольшое зеркало. Оно отражает часть света от лампочки, и одна половина комнаты освещена в два раза лучше, но другая половина скрыта в тени от зеркальца. В третьем случае поместим эту лампочку в отражатель от фонарика: получится пятно яркого света размером с ладонь. При помощи этого фонаря вы сможете осветить самый дальний угол комнаты. Но ничего, кроме этого пятна света вы не увидите. Таким образом, во всех случаях лампочка оставалась одна и та же. Мы использовали различные отражатели, меняя концентрацию светового луча в определённом направлении.

Абсолютно так же это происходит и у антенн. На самом деле антенны не усиливают, а концентрируют сигнал в одном или нескольких направлениях, и термин «коэффициент усиления» не должен вводить вас в заблуждение.

Коэффициент усиления измеряется в децибелах (дБ). Это логарифмическая величина и введена она для упрощения математических расчетов. Коэффициент усиления сравнивает мощность изотропного излучателя (одинокой лампочки без зеркал в примере) и мощность данной антенны. Для перевода отношения мощностей в децибелы необходимо воспользоваться следующей таблицей.

Например, если одна антенна имеет Ку=10 дБ, вторая имеет Ку=13 дБ, то вторая антенна мощнее первой в два раза.

Из двух антенн с одинаковым коэффициентом усиления и сходной конструкции меньшие размеры будет иметь антенна, предназначенная для приёма волн меньшей длины волны. Например, WiFi антенна усилением 20 дБ на частоту 5500 МГц имеет размер 18х18 см, а антенна усилением тоже 20 дБ, но на частоту 1800МГц, имеет размеры 60х60 см.

Поляризация радиоволны — это явление направленного колебания векторов напряженности электрического или магнитного полей. Поляризация может быть линейной (в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны), круговой (правой либо левой, в зависимости от направления вращения вектора индукции) или эллиптической (промежуточный случай между круговой и линейной поляризациями). В наземной связи в основном используется только линейная поляризация.

Источник

Простые антенны для раций, ISM-диапазонов и др. приложений. Максимально просто о сложном. Часть 1. Теория

Оглавление

>>> Часть 1. Теория. Простыми словами о сложных материях.

Часть 2. Обзор существующих решений.

Часть 3. Простые практические конструкции своими руками.

Введение

Поводом для написания этой статьи стали предыдущие статьи автора, посвящённые постройки Meshtatic-радиочата на LoRa-модемах:

Часть 5 планировалась как тема по антеннам в приложении к построению Meshtastic-сети, но объём рассматриваемых вопросов и написанного материала оказался гораздо больше, чем хватило бы на одну статью, потому автор решил вынести антенны в отдельное направление.

Кроме того, общаясь в профессиональных и около/радиолюбительских кругах, автор заметил, что антенная тематика неоднократно всплывает в ходе решения большого количества вопросов, касающихся как обычной нелицензируемой радиосвязи посредствам дешёвых раций, так и создания простых радиомодемных устройств ISM-диапазона 433МГц/868МГц. И, как оказывается, большинство людей или не обладает какими-либо знаниями в антенном направлении или они очень сильно поверхностны.

Во-первых – отсутствием элементарной теоретической базы в антенной области, пользуются Китайцы, продавая огромное количество контрафакта антенной тематики;

Во-вторых, сильно падает качество и дальность связи, независимо от того связываетесь ли вы голосом или пытаетесь подружить между собой два или более радиомодемов.

По интернету гуляет огромное количество довольно сложного материала, касающихся теории антенн. Сейчас доступно большое количество учебников и методических материалов. В свободном доступе присутствуют программные решения для моделирования антенн. Но, как показывают наблюдение и практика – учебники непрофессионалам освоить практически нереально, с формулами особенно, моделирование антенн доступно только лишь профессионалам. Публика вынуждена тратить деньги, перебирая антенны с Aliexpress или делясь между собой конструкциями антенн из прошлого века, которые или работают плохо или совсем не работают, или работают там, где люди используют их не по назначению. Простое изложение сложной антенной теории, так сказать, «для гуманитариев» и остальной непрофессиональной публики и подавно отсутствует.

Автор решил взять на себя смелость и попытался максимально просто описать базовые понятия по антенной теории и составил универсальные рекомендациями при выборе антенны для большинства простых задач. Благодаря этим знаниям вам больше не навешают лапши на уши ушлые продавцы с Aliexpress и упрощается хождение по просторам Aliexpress в надежде найти правильную антенну.

Ещё одним фактором, послужившим стимулом к написанию статьи стало появление большого количества приборного инструментария для замеров характеристик антенн и не только. Если, буквально 10 лет назад, непрофессионалы могли только философствовать на тему антенн. Строить догадки, о том рассказали им правду о дальности связи или в очередной раз баек нарассказывали, то сегодня, имея небольшой багаж базовых знаний по антенной теории и обзаведясь недорогим прибором для измерения антенных характеристик, вы легко сможете проверить антенну. Ну а дальность связи сможете оценить сами, когда все элементы цепочки сделаны и гарантированно работают правильно.

И последнее, автор статьи предполагает, что заинтересованный в антенной теории человек, для понимания нижеописанного, обладает базовыми математическими знаниями и базовыми понятиями в области радиотехники, такими как децибел (дБ), длина волны, частота, и подобными…

Основные определения и аспекты

В антенной, как и в любой другой тематике существует несколько базовых определений, характеризующих работу любых антенн:

Диаграмма направленности (ДН)

По наблюдениям автора, в данных вопросах столько легенд, домыслов и спекуляций, что стоит обратить на это пристальное внимание.

Автор умышленно для непрофессионалов опускает довольно сложную и пространную теорию работы антенн с тысячами сложных формул. Для начинающих или не профильных по профессии коллег она будет излишня, а если есть интерес, то по интернету вы найдёте огромное количество учебно-методических материалов на тему теории антенн. Коснёмся только самых важных моментов, которые важно знать и понимать при дальнейшем рассмотрении, описании и выборе любых антенн.

Важное примечание: следует отметить, что антенна – устройство реверсивное и имеет одинаковые характеристики как при приёме, так и при передаче. Т.е. если говорится об усилении на приём, то это же определение верно и для передачи.

Коэффициент усиления антенны, выражаемый в dBi – это усиление, выраженное в децибелах относительно антенны в виде этакого «сферического коня в вакууме», т.е. изотропного бесконечно малого излучателя в вакууме, т.н. точечный источник излучения. Для нас это просто абстрактная цифра, как бы полный 0 в точке начала отсчёта усиления.

Сферический конь в вакууме

Ближайший приблизительный аналог в нашем материальном мире, от которого принято отсчитывать усиление – это ¼ волновой излучатель над идеально проводящей поверхностью. Т.к. ¼ волновой излучатель имеет конечную длину, бОльшую, чем от бесконечно малого источника, то значит, он тоже имеет своё небольшое усиление – примерно 1.8дБ. Такой моделью практически никто не пользуется, но это, чисто для представления.

Коэффициент усиления антенны, выражаемый в dBd – это усиление, относительно простейшей дипольной антенны. В свою очередь, соотношение усиления между идеальной изотропной антенной и идеальным полуволновым диполем составляет 2,15дБ. Т.е. усиление антенны 0dBd =2.15dBi, соответственно антенна с усилением 3dBd = 5.15dBi Усиление в dBd применяется обычно для описания направленных свойств антенн и некоторых других типов антенн, описание которых пока пропустим для простоты.

В вопросе усиления, как мы часто можем видеть в разнообразных рекламных проспектах по антеннам, особенно китайского происхождения, широкое поле для манипуляций и обмана несведущего пользователя. Продавцы в погоне за прибылью и выставлении своих антенн в более выгодном свете, чем у конкурентов, часто умышленно забывают дописать буковку «i», бывает не пишут вообще слова dB или просто нагло рисуют какие-то заоблачные цифры, не соответствующие даже приблизительно реальным характеристикам их изделия.

На практике, в 98% случаев, понятие «усиление антенны» носит условный и весьма приблизительный характер. Этот параметр в последнее время, чаще всего, берётся из математической модели, по которым строится антенна. Математическое моделирование продвинулось так далеко, что уже стало возможным построить электромагнитную модель поля в объёме и просчитать распространение поля на заданное расстояние в любой среде.

Измерениями реального усиления антенн занимаются специализированные лаборатории для военных и других ведомственных служб.

КПД антенны

Диаграмма направленности (ДН)

Когда мы говорили про изотропный бесконечно малый излучатель в виде маленькой лампочки, то обратили внимание, что в любой точке пространства от этой лампочки есть свет, уровень света везде вокруг постоянен, но сила света слаба. Если с одной из сторон от лампочки поставить отражающую поверхность, то сила света в какой-то области в стороне отражателя упадёт, а в противоположной, наоборот увеличится. Так мы создали диаграмму направленности источника излучения. Т.е. энергия, которая раньше равномерно уходила в любую точку пространства теперь меняет направление в отражателе и идёт вся в одну сторону.

В антенной технике ДН образуется за счёт фазового сложения/вычитания волн в каждой точке пространства. Для простой вертикальной ¼ волновой или дипольной антенны, энергия вокруг антенны распространяется по кругу, потому в вертикальной плоскости ДН получается круговой. Если рассматривать распространение радиоволн в горизонтальной плоскости, то получается восьмёрка. В объёмном представлении – это ТОР.

Для многоэлементных антенн происходит сложное многофазное переотражение от разного количества элементов – в результате которого ДН излучения/или приёма приобретают форму сложной узкой кардиоиды.

Хорошее описание ДН представлено в статье «Теория радиоволн: антенны» в 2012 году.

Полный импеданс и резонанс

Полный импеданс описывается на одной частоте точкой или кривой в полосе частот. Для понятного представления о характеристике полного импеданса используется «Диаграмма Смита».

Для удобства представления, диаграмма нормируется (относительно чего она строится) к точке резонанса, где антенна (или иное устройство) имеет активное сопротивление 50 Ом – это центр диаграммы. Короткое замыкание на ней представляется в виде точки слева – 0 Ом, а обрыв в цепи – в точке справа – бесконечный импеданс.

Если вы внимательно следите за мыслью, то можете догадаться, что резонанс всегда находится на горизонтальной линии. Значение реактивного импеданса в зависимости от характера отображается выше или ниже горизонтальной линии.

Направление изменения импеданса на диаграмме Смита

КСВ (он же КСВН, он же SWR) и согласование антенны

Теперь, когда мы узнали, чем характеризуются основные параметры антенны сразу становится понятно откуда берутся иные, вероятно часто слышимые раньше определения.

КСВ антенны – Коэффициент Стоячей Волны (по Напряжению) (англ. standing wave ratio) – это параметр, характеризующий состояние согласования антенны с приёмно-передающим устройством, к которому антенна подключена. Если входной/выходной импеданс устройства настроен условно на 50 Ом, и настроенная в резонанс антенна имеет 50 Ом эквивалентного активного сопротивления, то рассогласование отсутствует, и вся энергия перетекает из передатчика в антенну, а затем в пространство или из пространства в антенну, а затем в приёмник без потерь. В таком случае говорят, что КСВ=1. Если импеданс антенны отличается от 50 Ом в ту или иную сторону и/или имеет реактивную составляющую в своём импедансе, то наступает рассогласование. Энергия частично отражается от антенны (при передаче) или от приёмника (при приёме) и суммарное количество энергии, излучённое в пространство или принятое приёмником, уменьшается. Степень рассогласования характеризуется повышением уровня КСВ.

Для простоты понимания, автор умышленно не приводит в статье даже не сильно сложные формулы. Если вы хотите более подробно понять как считается КСВ, то отправляемся к учебникам.

На практике, всё что вам достаточно знать – это приемлемым уровнем рассогласования антенны при приёме является КСВ Пример измерения КСВ автомобильной антенны

Когда в цепи «передатчик – антенна» появляется дополнительный элемент – переносчик энергии – коаксиальный кабель, то он тоже должен быть максимально согласован по импедансу, как с антенной, так и с приёмно-передающим устройством. Точно так же, если на места стыка «устройство-кабель» или «кабель-антенна» присутствует разность импедансов, то наступает рассогласование в общей цепи и происходят потери энергии. По этой причине делают коаксиальные кабели стандартных импедансов 50 и 75 Ом. Кроме того, в коаксиальном кабеле присутствуют потери при переносе энергии в материале. Чем кабель толще и короче, тем потерь в нём меньше.

Обратные потери (коэффициент отражения – reflection coefficient)

Этот параметр не очень часто можно услышать в около/радиолюбительской среде, но он часто применяется профессионалами связистами. Этот коэффициент показывает какое количество энергии отразилось от антенны обратно в кабель. Выражается в Децибелах с обратным знаком. Таким образом видно, при неидеальном согласовании, чем больше энергии ушло в антенну на излучение, тем меньше её отразилось обратно. Применительно к антенне этот параметр практически никогда не описывается, но при наличии прибора для измерения антенных характеристик конкретно по этому параметру хорошо видно качество работы антенны. Даже не по параметру КСВ, а именно по обратным потерям. Смотрим скрин прибора:

Типовой график КСВ и Обратных потерь

Фиолетовым цветом у нас показан параметр обратных потерь, а синим цветом – КСВ антенны. Если смотреть по графику КСВ, то в полосе частот 430-450МГц антенна вроде бы работает хорошо, но по графику обратных потерь видно, что лучше всего антенна работает в довольно небольшой полосе от центральной частоты 440МГц. Ещё более показательным становится график, когда антенна сверхширокополосная, когда она имеет более-менее низкий но не постоянный уровень КСВ в очень широкой полосе, но точки идеального согласования у неё неизвестны.

Пример графика КСВ и Обратных потерь в широкой полосе

Полезные ссылки по теме и источники откуда была взята графика:

Собственные наработки автора.

Теперь, когда у вас есть основные базовые понятия по антеннам, вы можете критично выбирать любые антенны для любых приложений: будь то антенны для ТВ, для портативной радиостанции или для Meshtastic-модема.

В следующей статье, будут рассмотрены примеры замеров разных антенн для диапазона 433МГц и 868МГц и предложены универсальные рекомендации по выбору антенн.

P.S. Автор не претендует на истину в последней инстанции; Если вы профессионал и/или глубокий теоретик в области антенной техники и обнаружили в статье какие-либо неточности, сообщите об этом автору в личку.

Часть 1 >>>>>>>>>>>> Часть 2. Обзор существующих решений.

Источник