|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Антена чи підсилювач? Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ Цей матеріал корисний для тих, хто хотів би витратити гроші для поліпшення якості зв'язку з максимальною ефективністю. Не всі, але багато радіоаматорів, рано чи пізно стикаються з проблемою покращення якості зв'язку. Запитань при цьому виникає багато, але основних, як правило, лише два: купувати потужний лінійний підсилювач чи покращувати антенну систему? І той і інший багато в чому можна зарахувати до розряду філософських. А ми спробуємо докладно розглянути їх із погляду матеріальних витрат і ергономіки, тобто. - Поліпшення споживчих якостей радіосистеми і, на основі цих роздумів спробуємо дати поради, якими деякі з вас зможуть навіть спробувати скористатися. В останні роки у світі спостерігається стійка тенденція до зменшення потужності передавачів там, де така можливість існує. Це зумовлено впровадженням нового напряму розвитку сучасної техніки - енергозбереження, що дозволяє економити запаси корисних копалин, що постійно виснажуються, які в свою чергу, використовуються для виробництва електричної енергії, і все більш гучними заявами "зелених" про шкоду будь-якого радіовипромінювання. Ці факти, звичайно, не є визначальними при виборі способу покращення ефективності зв'язку для мільйонів радіоаматорів у всьому світі. Їм (в т.ч. нам) весь час хочеться далі-більше-потужніше, навіть якщо при цьому доведеться одягнутися в свинцеві халати! Комусь потрібен перший DXCC, комусь 9В WAZ, і так до безкінечності! Нагромадження нагород, які прославляють нас самих, для деяких стає метою життя №1! З віком це перетворюється на звичку і зупинитися вже неможливо. Перше, що радисту спадає на думку за бажання виділитися серед інших - це виготовити надзвичайно потужний підсилювач. Однак при детальному розгляді завдання факти вказують на те, що встановлення надмірно потужного лінійного підсилювача для збільшення рівня випромінюваного сигналу є далеко не оптимальним рішенням. Одним з таких фактів є співвідношення ціна/якість досягнутого результату. Ну а в нашій країні проблема ціни задоволення поки що залишається у цьому питанні, мабуть, головною. Перед подальшим розглядом питання зробимо невеликий відступ для короткого ознайомлення з приладом: т.зв.- S-метром, призначеним з метою оцінки сили сигналу по S-шкале відповідно. Таким приладом забезпечені всі трансивери, що промислово випускаються. Шкала цього приладу нелінійна, а ціна поділу його шкали відповідає зміні сигналу на 6 дБ. Таким чином, 1 бал відповідає 6 дБ. Показання S-метра будь-якого трансівера не можна розглядати як абсолютно точні і, часом, навіть як приблизні (не можна забувати, що на KB рівень сигналу, що приходить з ефіру взагалі НЕ МОЖНА порівнювати з тим, що прийшов РАНІШЕ через випадковий характер його шляху від випромінювача до приймача, ще складніше це зробити в режимі SSB, тому що амплітуда сигналу змінюється через зміни рівня голосу оператора). Ці показання годяться лише проведення якісного аналізу ступеня збільшення випромінюваної потужності передавального устройства. Тепер проведемо якесь практичне заняття. Спробуємо поступово збільшувати вихідну потужність передавача та спостерігати наскільки змінюються показання S-метра на приймачі вашого кореспондента та побудуємо графік, в якому відображаються витрати на придбання відповідного підсилювача. Відомо, що для збільшення сили сигналу на стороні, що приймає, на 3 дБ необхідно збільшити потужність підсилювача передавальної станції В ДВА РАЗИ! Зауважимо, що 3 дБ відповідають лише половині одного розподілу шкали S-метра, тобто. рівно пів-балу! Відповідно, для збільшення сили сигналу на стороні, що приймає, всього на один бал за шкалою S-метра необхідно збільшити потужність передавача вже в Чотири рази! Використовуючи таку нехитру арифметику, можна підрахувати ступінь збільшення потужності вихідного сигналу вашого кореспондента виходячи з показань S-метра. На рис. 1 показано три шкали S-метра з показаннями, що відповідають різним потужностям підсилювача кореспондента, що ілюструють це правило.
Таким чином, застосування підсилювача потужністю 1 кВт замість 100-ватного викликає збільшення сигналу на приймачі вашого кореспондента приблизно на 10 дБ (1.5 бала по S-метру), що, безумовно, є дуже помітною подією для оператора, але стає ще більш помітним, коли розумієш, що платити за це задоволення доводиться близько 1500 $. Саме стільки коштує кіловатний підсилювач невисокої якості. Купівля підсилювача потужністю 1,5 кВт (всього на 500 Вт потужніша!) обійдеться вже в суму близько 2500 $ (приклади наведені нижче), а на S-метрі ви побачите збільшення показань на 0.5 бала. Тут йдеться про середню вартість промислових KB підсилювачів для аматорських цілей, за винятком виробів вітчизняних кулібіних та устрою Міністерства оборони. Цікавий висновок: у цьому випадку різниця між 5-6 та 5-8 буде коштувати близько 2500 $. Однак витрати радіоаматорів, які вибрали саме цей шлях для покращення своїх досягнень, не обмежуються витратами на підсилювач. Наприклад: у випадках, коли підсилювач не має вихідного контуру, що перебудовується, необхідно використовувати антенний тюнер. Вартість тюнерів, розрахованих на потужність 300 Вт, що випускаються промисловістю, становить в середньому 500 $. Ну і, звичайно, не варто забувати про плату за електроенергію. Підсилювач, вихідна потужність якого становить 500 Вт, споживає приблизно 1000 Вт із мережі. Така пропорція зберігається і за інших потужностей. Наприклад, улюблена багатьма ГУ-78 за 4 кВт в антені споживає з мережі вже близько 8 кВт. А промислові широкосмугові передавачі типу "БРИГ" (1кВт), "Полум'я" (10 кВт) та подібні до них, працюють з ККД всього близько 30% - далі рахуйте самі. При підрахунках врахуйте також і те, що ця апаратура є джерелом перешкод іншим електронним пристроям, що працюють. Насамперед - звичайно, телебаченню. Підсилювачі потужності створюють багато, незручностей для любителів нескінченних телесеріалів, з якими хочеш не хочеш - доводиться рахуватися. З багатьма проблемами, пов'язаними з перешкодами телебаченню, допоможуть впоратися різного роду фільтри. Вони також коштують грошей. (Зовсім недавно випуск деяких з них освоєний саратівською компанією REMO. Дешевше і краще, ніж імпортні...) Але якщо станція знаходиться в сільській місцевості, то брак електроенергії взагалі не дасть зробити навіть довгого "а-а-а-а-ле, раз, два, три...". У дерев'яних сільських будинках та будинках "нових росіян" одна з найважливіших проблем - пожежна безпека. Вогнегасники та якість проведення стануть постійним головним болем. У результаті набіжить чимала сума. Це лише основні аспекти, пов'язані з використанням потужного підсилювача. А зараз розглянемо детальніше іншу можливість покращення якості зв'язку: використання ефективної антеної системи. На що необхідно звернути увагу у цьому випадку: Перше. Необхідно розуміти, що: підсилювачі посилюють тільки сигнал передавача і, на відміну від антен, нічого не роблять для покращення прийому. Друге. Вкрай важливою властивістю антени є можливість зменшувати рівень сигналу, що заважає, за рахунок використання її спрямованих властивостей. Обертаючи антену, можна добиватися оптимального її напряму, відповідного якісному прийому сигналу, тобто. покращувати ставлення сигнал/шум - найважливіший параметр радіозв'язку. Вартість антени, що забезпечує аналогічний приріст рівня сигналу на передачу, буде значно меншою, ніж вартість потужного підсилювача. Як мовилося раніше, збільшення потужності вихідного підсилювача на 6 дБ (всього 1 бал на S-метрі вашого кореспондента), тобто. у Чотири рази приблизно зі 100 Вт (потужність стандартного трансівера), стоїть: 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$ (наведені ціни московських компаній). Саме 400-ватних підсилювачів при підготовці цього матеріалу знайти не вдалося. Цікаво, що той же приріст (близько 6 дБ) по відношенню до такого популярного в народі "довгого проводу" в 84 метри має, наприклад, звичайна 4-х елементна антена Яги або аналогічні квадрати. А застосування серйозніших антен забезпечує ще більше посилення відповідно. Вартість таких антен вітчизняних виробників становить приблизно від 100 до 400$, залежно від діапазону та ступеня складності власне антени. Ми наводимо дуже усереднені ціни, але навіть вони промовисто говорять самі за себе. Крім того, необхідно мати на увазі, що антена з горизонтальною поляризацією, розташована над землею, має посилення приблизно на 5-6 дБ більше, ніж у вільному просторі (точне значення залежить від параметрів землі). Цей фактор необхідно враховувати під час розгляду ефективності підсилювачів та антен. Приріст потужності від 1 кВт до 4 кВт (знов всього 1 бал на S-метрі!) обійдеться вам вже в 4-9 тис. $: (QRO 3 KDX (2.8 кВт), Henry 3 k ULTRA (ЗкВт), HF-2500E (2.5 кВт)). Візуальна ілюстрація наведена на рис. 2.
На горизонтальній осі відкладено значення посилення антен, розташованих на висоті 22 метри над реальною землею, виражені в дБі (докладно про посилення див. стор.4 каталогу "БРИЗ Зима 2001"). Тут же нанесено значення потужності сигналу, яку випромінює антена за умови, що вихідна потужність передавача (трансівера) становить 100 Вт. У цьому початок координат прийнято саме це значення. Посилення і потужність нанесені на ту саму вісь для того, щоб можна було наочно продемонструвати різницю в ціні посилення сигналу для підсилювачів і антен. На вертикальну вісь нанесено ціну, яку вам доведеться заплатити за все те, що нанесено на горизонтальну. У вигляді графіків представлені дані для антен діапазонів 7, 14, 21 і 28 МГц і стека з двох антен діапазону 14 МГц. Таким чином, графіки показують, якою сьогодні є середня московська ціна за посилення, одержуване тими чи іншими антенами. Наприклад, з малюнка видно, що антену діапазону 14 МГц із посиленням 16 дБі (5 елементів YAGI), можна придбати за 750$. Крапками відзначені підсилювачі потужності, які можна придбати сьогодні у московських компаніях. При цьому підсилювачі знаходяться в більш вигідному, по відношенню до антен, положенні, оскільки значення випромінюваної в ефір потужності відповідають роботі підсилювача на напівхвильовий диполь, розташований на висоті 22 м. Візьмемо, наприклад, підсилювач ALPHA-87 А. При 100 Вт на вході вихідна потужність його становить 1.5 кВт, що відповідає посиленню приблизно 12 дБ (15 разів) Якби цей підсилювач був підключений до ізотропного випромінювача, то ми нанесли б його на наш малюнок на вертикальну вісь, що відповідає значенню 12 дБ. Однак у нашому випадку всі підсилювачі працюють на напівхвильовому диполі, тому нам необхідно додати 2.15 дБ (різниця у посиленні між ізотропним випромінювачем і диполем) і добавку приблизно 5 дБ, що виникає за рахунок впливу землі. Разом - майже 19 дБ, що показано малюнку. Якщо сигнал потужністю 100 Вт підсилити на 19 дБ вийде майже 8000 Вт. Таке ж посилення в 19 дБі (тобто щодо ізотропного випромінювача) має стек всього з двох антен. Показово те, що ціна за те саме посилення відрізняється майже в 6 разів! Ще більш показовим виглядає вартість однакового приросту посилення для підсилювачів та для анетн. Нагадаємо: збільшення потужності на 3 дБ (наприклад, з QRO-1000 до QRO-2500) буде коштувати майже 2000 $, тоді як ті ж 3 дБ приросту для великих антен діапазону 7 МГц обійдеться лише в 300-400 $. На малюнку не показані потужніші підсилювачі, що випускаються промислово, оскільки їхня ціна перевищує значення, показані на вертикальній осі і саме з цієї причини доступні одиницям вітчизняних радіоаматорів, так що їх поява в Росії можна вважати винятком. При цьому нехай вас не бентежить те, що ми порівнюємо однодіапазонні антени з підсилювачами, що працюють на всіх діапазонах, адже якщо у вас є антена тільки на один діапазон, то, купуючи підсилювач, ви "навантаження" отримаєте можливість "підсилювати" і всі інші діапазони, працювати на яких не зможете. З графіка видно, яку суму можна заощадити, встановивши відповідну антену, забезпечивши той же результат на S-метрі вашого кореспондента. Крім усього іншого, у вас є можливість плавно покращувати показники антеної системи, створюючи стеки антен. Грамотно об'єднавши в стек лише дві антени, можна поліпшити прийом одночасно (у разі) вдвічі, тобто. на 3 дБ. На практиці, все виходить куди загадковіше: перемикаючи взаємно антени стека і фази їх живлення в різних комбінаціях (зараз це роблять крихітні приладчики!) можна змінювати діаграму спрямованості у вертикальній площині всієї антеної системи, вибираючи найбільш підходящий в даний момент варіант. У нашій країні таких антен на KB вкрай мало, а УКХ-істів, які використовують такі антени, було мало, і стає все менше і менше. А ось у світі переваги такої конструкції антени відомі давно. Чого вартий, наприклад, стек OH8OS, що складається з 6 антен по 6 елементів на діапазон 20 метрів (три поверхи по 2), на щоглі висотою 60 метрів і вагою 1.5 тонни, яка має посилення близько 25 дБі! Іншими словами це рівносильно підключенню до 100-ватного трансівера 30 кіловатного підсилювача! Або антена W5UN - головного "лунника" планети. Його конструкція складається з 32-х 17-ти елементних антен. Ширина пелюстки антени в площині Е всього 3.7 °, а посилення становить 32 дБі (1585 разів за потужністю)! Обертається така конструкція двома вантажівками, причому, для здійснення повного обороту потрібно приблизно 7 хвилин! Конструкції КС1ХХ, NCOP, W3LPL, W6KPC – фантастичні споруди! Звичайно, ці запаморочливі конструкції антен недоступні більшості звичайних радіоаматорів, проте простіші конструкції, що складаються з 2-х поверхів сучасних багатодіапазонних антен під силу багатьом. Важливо враховувати, що при збільшенні потужності вихідного підсилювача збільшення його ціни відбувається за геометричною прогресією, а покращення параметрів антен (навіть з огляду на вартість набору щогла-редуктор) дається значно меншими силами та витратами. Таким чином, модернізація антеної системи є найбільш оптимальним способом підвищення ефективності всієї радіосистеми, що дозволяє не тільки суттєво покращити якість радіозв'язку, а й мінімізувати матеріальні витрати. Також покращення параметрів антени дозволяє позбавитися всіх недоліків, описаних вище, супутніх застосуванню потужного лінійного високочастотного підсилювача сигналу. На наш погляд можна позначити 5 умовних категорій оснащення аматорських станцій, де перехід у кожну наступну, за збереження попередніх досягнень, дозволяє відчути реальний якісний стрибок у результатах роботи. перша початкова визначається наступним набором: - 100 ват та довгий провід або багатодіапазонна штирова антена. Друга: застосування підсилювача з вихідною потужністю близько 1 кВт. третя: встановлення спрямованої антени, що обертається. четверта: Збільшення вихідної потужності до 3-4 кВт. І остання, п'ята: встановлення стеків антен. На цьому етапі можна відпочити, і до пенсії (або на протязі її!) безтурботно працювати в ефірі. Успіх вам забезпечений! Остаточне рішення щодо вибору способу підвищення ефективності роботи вашої станції завжди залишається за вами. Важлива довідка: на території Росії в ліцензіях першої (вищої!) категорії на KB (за винятком 160 м) дозволена вихідна потужність 200 Вт! Ми рекомендуємо гроші, призначені для другої та четвертої категорії, спрямовувати відразу в п'яту (Hi!). Насамкінець статті ми наводимо корисну таблицю. Уважно вивчивши її, можна зробити цікаві висновки, як то: у скільки разів (приблизно) ваш кореспондент збільшив вихідну потужність свого РА, коли ваш S-метр показав різницю в 4 бали (4 бали - це 24 дБ або 250 разів за потужністю). .), хоча він запевняє вас, що у нього ЗхГУ-50. Або у скільки разів "підсилиться" ваш сигнал при підключенні антени з посиленням 5 дБд замість "довгого проводу" (5 дБ = 3.1 рази за потужністю).
Автори: А. Дубінін (RZ3GE), А. Калашніков (RW3AMC); Публікація: krasnodar.online.ru/hamradio
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Боротьба з обростачами кораблів - за прикладом китів ▪ Дрожжам пересаджено людські гени ▪ Доведено нешкідливість мобільних телефонів для здоров'я
▪ Синтезатори частоти. Добірка статей ▪ стаття Товщиномір моделіста. Поради моделісту ▪ стаття Як холодною зимою виглядає сніговик в об'єктиві приладу нічного бачення? Детальна відповідь ▪ стаття Валеріана грецька. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Прості досліди. Хімічний досвід
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page