Сначала — где будет работать антенна
Выбор антенны для рации начинается не с усиления, а с места работы. Носимая радиостанция живёт с короткой антенной на корпусе, автомобильной нужен штырь на металлической крыше, стационарной — антенна на мачте или кровле. От места зависят и допустимая длина, и то, что будет служить «землёй» для штыря, и какой кабель окажется между радиостанцией и антенной.
| Где работает рация | Что ставят | Что ограничивает | Моделей в каталоге KADAMM |
|---|---|---|---|
| в руке | короткий штырь или спираль на разъёме рации | длина и прочность, противовесом служит тело человека | 15 |
| на автомобиле | штырь на магнитном основании, врезная или на кронштейне | размер крыши и высота машины | 75 |
| на мачте, крыше | коллинеарная антенна или решётка диполей | высота подвеса, мощность, длина фидера | 136 |
В каталоге KADAMM антенн для раций — 67 моделей диапазона VHF и 159 диапазона UHF; раздел стационарных и носимых антенн и раздел автомобильных антенн перечислены в конце статьи.
Над шкалой — доля мощности, отражённой обратно в рацию при данном КСВ: ((КСВ − 1) / (КСВ + 1))².
Диапазон: VHF или UHF
Антенна должна быть настроена на тот же диапазон, что и рация. Профессиональные сети работают в двух полосах: VHF — примерно 136–174 МГц, UHF — примерно 400–470 МГц. Нелицензируемые каналы 433 и 446 МГц лежат в UHF. Антенна VHF на рации UHF (и наоборот) почти не излучает: большая часть мощности возвращается в передатчик, дальность падает в разы, а выходной каскад рации греется.
Как понять диапазон рации: он указан в паспорте и на шильдике под аккумулятором. Если рация двухдиапазонная, нужна двухдиапазонная антенна либо две антенны под разные задачи — компромиссная антенна на обе полосы обычно проигрывает однодиапазонной на каждой из них.
Почему VHF и UHF ведут себя по-разному
VHF лучше огибает рельеф и лес и на открытой местности даёт большую дальность при той же мощности. UHF короче по волне, лучше проникает в здания через проёмы и между этажами, и антенна для него в три раза короче. Поэтому на складах, в цехах и городской застройке чаще выбирают UHF, а в полях, лесу и на трассах — VHF.
Длина антенны: четверть волны, полуволна и 5/8
Длина волны в метрах — 300, делённое на частоту в мегагерцах. Штырь в четверть волны — самая короткая антенна, которая работает без укорочения; полуволновый и 5/8-волновый штыри длиннее, но прижимают излучение к горизонту. Физическая длина чуть меньше расчётной — на несколько процентов, из-за толщины штыря и влияния основания; в таблице учтено укорочение на 5 %.
| Частота | Длина волны | Штырь λ/4 | Штырь 5/8 λ |
|---|---|---|---|
| 150 МГц | 2,0 м | 48 см | 119 см |
| 160 МГц | 1,9 м | 45 см | 111 см |
| 433 МГц | 69 см | 16 см | 41 см |
| 446 МГц | 67 см | 16 см | 40 см |
| 460 МГц | 65 см | 15 см | 39 см |
Отсюда практический вывод: на UHF полноразмерная антенна рации — 15–17 сантиметров, и её легко носить. На VHF четверть волны — почти полметра, поэтому штатные антенны носимых раций укорачивают спиралью. Такая антенна удобна, но теряет несколько децибел по сравнению с полноразмерной; если дальность носимой рации не хватает, первым делом пробуют более длинную антенну, а не более мощную рацию.
Усиление: дБи, дБд и что оно даёт
Антенна не добавляет мощности — она перераспределяет её. Всенаправленная антенна с усилением сжимает излучение в плоский «блин» у горизонта: вдаль уходит больше, вверх и вниз — меньше. Для рации на равнине это выгодно, для рации у подножия мачты или в многоэтажном здании — не всегда.
Усиление указывают в дБи (относительно изотропного излучателя) или в дБд (относительно полуволнового диполя). Разница постоянная: 0 дБд = 2,15 дБи. Если продавец одной антенны пишет 5 дБи, а другой 3 дБд, у второй усиление на самом деле больше — 5,15 дБи. Все антенны KADAMM указаны в дБи.
| Тип антенны KADAMM | Моделей | Усиление в каталоге |
|---|---|---|
| носимые | 15 | 1,5–5,0 дБи |
| автомобильные | 75 | 2,0–7,0 дБи |
| коллинеарные стационарные | 111 | 2,1–12,0 дБи |
| решётки диполей | 25 | 2,1–13,0 дБи |
Каждые 3 дБ усиления в направлении горизонта — это вдвое большая мощность в том направлении. Но у носимой рации разница между антеннами в 1–2 дБ теряется на фоне того, как человек держит рацию, и заметна только на краю зоны.
Носимая рация: антенна и то, как её держат
У носимой рации противовесом служат корпус и рука человека, поэтому одна и та же антенна работает по-разному в зависимости от того, как рацию держат и носят. Рация на поясе излучает хуже, чем поднятая к лицу: тело экранирует и поглощает часть мощности, а антенна оказывается ниже. Для связи на краю зоны рацию держат вертикально, антенной вверх, и поднимают над головой — это бесплатный выигрыш в несколько децибел.
Если люди работают с гарнитурой, а рация висит на поясе или в кармане, выручает выносная антенна на плече или на каске: она выше и не закрыта телом. Для охраны и строительных бригад это часто полезнее, чем замена рации на более мощную: мощность носимой рации ограничена аккумулятором и нормами, а высота антенны — нет.
Гибкая или жёсткая
Гибкий штырь выдерживает удары и изгибы, жёсткий точнее держит настройку. Для работы в лесу, на стройке и в транспорте берут гибкие антенны; телескопические удобны для разовых выездов, но их механика быстро разбалтывается.
Связь внутри зданий и на объектах
Бетонные перекрытия, металлические стеллажи и подземные этажи ослабляют сигнал сильнее расстояния. Если носимые рации не добивают из подвала или с дальнего конца склада, антенну на рации менять бесполезно — нужна антенна внутри здания. Для этого ставят ретранслятор с кабельной сетью и потолочными антеннами, как в распределённых системах сотовой связи: сигнал раздают делителями и ответвителями по этажам и коридорам.
В каталоге KADAMM есть потолочные антенны УКВ, в том числе совмещённые с сотовыми диапазонами: одна кабельная сеть обслуживает и рации, и телефоны. Такое решение считают по плану здания — сколько антенн, где делить сигнал и какой уровень нужен на каждой.
Разъём и кабель
У носимых раций антенна вкручивается прямо в корпус; у одних моделей на рации гнездо, у других — штекер, и переходник здесь нежелателен: он удлиняет рычаг и расшатывает разъём. У автомобильных и стационарных антенн разъём на конце кабеля выбирают под радиостанцию, а на стороне антенны — под основание: у стационарных антенн KADAMM это обычно N или 7/16, рассчитанные на мощность и наружную установку.
Кабель съедает часть мощности. Для автомобиля это несколько метров тонкого кабеля: ориентировочно около 1 дБ на VHF и около 2 дБ на UHF на 5 метрах. Для мачты кабель длинный, и там берут толстый фидер с малыми потерями, а радиостанцию стараются поставить ближе к антенне.
Автомобильная антенна: крыша как половина антенны
Штырь в четверть волны работает в паре с проводящей поверхностью под ним — она заменяет вторую половину диполя. Лучшее место — центр металлической крыши: противовес получается симметричным, диаграмма круговой. Установка на край крыши, багажник или пластиковое крыло искажает диаграмму и поднимает КСВ.
- Магнитное основание — без сверления, переставляется между машинами; кабель проходит через уплотнитель двери.
- Врезная установка — самая надёжная и с лучшим контактом с крышей; кабель уходит внутрь через отверстие.
- Кронштейн на водосток или крышку багажника — когда сверлить нельзя, а магнит не держится.
- На машинах с панорамной крышей или пластиковым кузовом нужны антенны, не требующие противовеса.
Проверьте высоту. Высокий штырь на крыше внедорожника или грузовика увеличивает общую высоту машины — проверьте, проходит ли она в паркинг и под ворота.
Стационарная антенна: высота важнее усиления
Для стационарной рации или ретранслятора главное — высота. Дальность прямой видимости между двумя антеннами с учётом рефракции оценивают по формуле: километры = 4,12 × (√h1 + √h2), где высоты — в метрах. На диаграмме — радиогоризонт до носимой рации на высоте 1,5 м для разной высоты второй антенны.
Радиогоризонт до носимой рации (1,5 м) — расчёт по формуле 4,12 × (√h1 + √h2).
Реальная дальность меньше радиогоризонта: мешают рельеф, лес и здания, но порядок чисел верный. Поднять антенну с 10 до 30 метров даёт больше, чем заменить антенну на модель с усилением на 3 дБ выше. Как выбрать между коллинеарной антенной и решёткой диполей, где ставить её на мачте и как разнести несколько антенн, — в отдельной статье об антеннах УКВ.
Молния и ветер
Антенна на мачте — самая высокая точка вокруг. Мачту заземляют по проекту, оплётку кабеля соединяют с землёй у входа в здание, а перед радиостанцией ставят грозоразрядник. Для ветреных мест проверяют ветровую нагрузку антенны и прочность кронштейна: длинная коллинеарная антенна на тонкой трубе раскачивается и со временем разбивает крепление.
КСВ: как проверить, что антенна подходит
КСВ (коэффициент стоячей волны) показывает, какая часть мощности отражается от антенны обратно в рацию. Измеряют его КСВ-метром между рацией и кабелем. Доля отражённой мощности = ((КСВ − 1) / (КСВ + 1))²:
| КСВ | Отражается мощности | Потери на отражение |
|---|---|---|
| 1,2 | 0,8 % | 0,0 дБ |
| 1,5 | 4,0 % | 0,2 дБ |
| 2,0 | 11,1 % | 0,5 дБ |
| 3,0 | 25,0 % | 1,2 дБ |
До 1,5 — хорошая настройка, до 2 — допустимо, выше 2 — ищите причину: антенна не того диапазона, плохой контакт основания с крышей, повреждённый кабель, влага в разъёме. Длинный штырь автомобильной антенны можно подстроить укорочением: отрезают понемногу и проверяют КСВ на середине рабочих частот.
Что уточнить перед выбором
- Диапазон рации и рабочие частоты сети — по паспорту и лицензии.
- Где будет антенна: на рации, на машине, на мачте или кровле.
- Разъём рации или радиостанции — гнездо или штекер, тип серии.
- Для машины — материал крыши и способ крепления: магнит, врезная, кронштейн.
- Для мачты — высоту подвеса, длину кабеля и мощность передатчика.
- Нужна ли одна антенна на два диапазона или на рацию и сотовый модем одновременно.
Модели KADAMM
Все антенны для раций — в разделах стационарных и автомобильных антенн KADAMM.
| Частоты | 136–174 МГц |
| Усиление | 2 дБи |
| Разъём | UHF |
| Частоты | 136–174 МГц |
| Усиление | 2 дБи |
| Разъём | NMO |
| Частоты | 134–173 МГц |
| Усиление | 8,5 дБи |
| Разъём | 7-16 DIN |
| Частоты | 450–470 МГц |
| Усиление | 8 дБи |
| Разъём | N |
| Частоты | 380–470 МГц |
| Усиление | 3 дБи |
| Разъём | 7-16 DIN |