Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое ксв для антенны

rn3rfz › Блог › Для чего нужна настройка си-би антенны и что такое КСВ

Если говорить простыми словами, то настройка си-би антенны нужна для того, чтобы она работала в резонансе на нужном канале (определенной частоте) и всю мощность радиостанции передать в эфир, или, по — другому, в открытое пространство без потерь, и при этом получить максимум усиления по приему.

Допустим, мы имеем рацию (MegaJet-300) с выходной мощностью в 4 ватта и идеально настроенной заводской антенной с КСВ 1, которая установлена по центру крыши автомобиля — то и на выходе получаем те же 4 ватта, а это максимальная дальность связи, на которой Вы можете общаться с другими корреспондентами или пользователями си-би радиостанций.
Так что же такое КСВ от сложного к простому
Так что же такое КСВ? На этот вопрос уже есть развернутый научный ответ в Википедии — КСВ это
«Коэффициент стоячей волны (КСВ, от англ. standing wave ratio, SWR) — отношение наибольшего значения амплитуды напряжённости электрического или магнитного поля стоячей волны в линии передачи к наименьшему»

Если линия (фидер, кабель) и нагрузка (антенна) согласованы, то КСВ = 1
Если волновое сопротивление линии и нагрузки различаются, то КСВ > 1

Например: — у нас есть заводская антенна с настроенным кабелем 50 Ом четверть длины волны — примерно 4 метра, остается только настроить антенну, чтобы входное сопротивление стало так же 50 Ом на нужной частоте, а это достигается путем изменения длины штыря (удлиняя, подрезая или подкручиванием с помощью болта в случае с укороченными спиральными антеннами), при этом получаем КСВ близкое к значению 1.

При КСВ более 1 мы имеем неэффективно работающую антенну на прием и, соответственно, на передачу, происходят потери, которые выражаются в процентах.

Отличаются интерфейсом, кнопками управления, частотным диапазоном измерения — на фото выше модель RSM-600 имеет два диапазона измерения по частоте 1.8 — 160 MHz и 140 — 525 MHz плюс два диапазона по мощности 200 и 400W, большая градуированная шкала со значениями ксв от 1 до ∞ и шкала мощности с поддиапазонами 5, 20, 200 Ватт.
Наряду со стрелочными приборами для настройки антенн применяют и антенные анализаторы, функция у них одна, степень согласования оценивают по стандартной формуле и определяют коэффициент стоячей волны — как отношение максимального значения тока или напряжения к минимальному:
КСВ=Umax/Umin или КСВ=Imax/Imin

Однако цены на антенные анализаторы гораздо выше чем на стрелочные измерители ксв, даже самая дешевая модель из Китая обойдется вам более 4000 рублей.
Как настроить ксв автомобильной антенны
Настроить ксв автомобильной антенны достаточно просто, для этого надо иметь прибор для настройки, и знать основное правило — для повышения частоты (резонанса) антенны на нужном канале штырь подрезаем (укорачиваем) или задвигаем внутрь катушки, а для понижения полотно антенны удлиняется (выдвигается) или меняется на новое, более длинное.
Настраивается антенна только на автомобиле, то есть, установлена будь то на кузов, крышку багажника или на универсальный кронштейн, протянут кабель в салон авто к радиостанции.
Перед настройкой обязательно нужно проверить, где находится резонанс антенны или на каком канале показывает минимальное значение ксв, для этого:

Основные параметры автомобильной антенны 27 МГц

В этой статье мы рассмотрим основные параметры антенн и параметры их согласования, влияющие на качество, дальность связи.

Прежде чем купить автомобильную антенну необходимо понимать основные характеристики, по которым следует выбирать наружную автомобильную антенну.

1. КСВ (Коэффициент Стоячей Волны).

Коэффициент стоячей волны, сокращенно КСВ, характеризует согласование передатчика, кабеля и антенны, вычисляется по формуле:

В идеальном случае, если настройка антенны сделана профессионально, вся подводимая мощность от радиостанции (Рподв) должна излучаться антенной в пространство (КСВ=1). Но идеально согласовать автомобильную антенну удается далеко не всегда, поэтому всегда есть отраженная от кабеля и антенны мощность (Ротр), которая возвращается в передатчик. И чем больше отраженная мощность, тем больше КСВ.
От КСВ зависит не только процент уходящей в пространство мощности сигнала и дальность передачи, но и качество, дальность приема антенны для радиостанции. Проще говоря, параметр КСВ напрямую влияет на дальность связи . Ниже приведем таблицу зависимости потерь по мощности от КСВ (VSWR):

Читать еще:  Темно сине фиолетовый цвет калина как называется

Помните, что при КСВ больше 2 передатчик радиостанции может выйти из строя!

2. Коэффициент усиления антенны для рации. (КУ).
КУ автомобильной антенны — это параметр, равный относительному выигрышу по мощности по сравнению с абстрактной эталонной антенной, которая излучает во все стороны одинаково, при условии, что обе антенны в равноудаленной точке дают одинаковый сигнал. Из определения понятно, что КУ эталонной антенны в любом направлении равен 1. Когда говорят о каком-то цифровом значении КУ, то имеют в виду максимальное его значение. (КУ зависит от направления, про это следующий пункт).
Параметр КСВ напрямую влияет на дальность связи!

3. Диаграмма направленности автомобильной антенны.
Это показатель, характеризующий зависимость коэффициента усиления антенны (КУ) от направления в трехмерном пространстве. Приведем примеры ДН антенн, установленных на легковой автомобиль, на этом рисунке видим ДН штыревой автомобильной антенны в горизонтальной плоскости:

На рисунке слева антенна врезана в крыло автомобиля, посередине – антенна врезана в крышку багажника, а справа – наружная антенна врезана в центр крыши.
Стрелкой показано направление максимального значения КУ антенны.
Автомобильная антенна лучше всего работает в сторону большего количества металла (см. рисунок).
На рисунке справа показан идеальный случай — установка автомобильной антенны для радиостанции проведена правильно: антенна работает одинаково во все стороны.
На следующем рисунке приведем ДН антенны в вертикальной плоскости:


Как видно из рисунка, направление максимального усиления расположено под углом к горизонту. Для связи с другими автомобилями, чем ближе лепестки ДН прижаты к земле, тем лучше. Чем длиннее автомобильная антенна, чем лучше она замассирована, чем больше металла под антенной, тем диаграмма направленности лучше прижата к земле и тем лучше связь.

Место установки и выбор антенны для рации напрямую влияют на качество связи, а также дальность!

4. Максимальная подводимая мощность для автомобильной антенны.
Купить антенну для автомобиля – сложное занятие, так как нужно учесть множество параметров, среди которых одним из главных является максимально проводимая мощность антенны. Это параметр, который определяет максимальную мощность, которую можно подать на антенну без последствий для самой автомобильной антенны. Все антенны имеют неметаллические части, которые при нагреве большой мощностью, могут расплавиться.

5. Длина антенны.
Длина антенны для рации напрямую влияет на коэффициент усиления и диаграмму направленности антенны. Чем длиннее антенна, тем больше усиление и тем ближе к горизонтали направление максимума ДН. Поэтому если вы хотите добиться максимальных результатов — выбирайте длинную автомобильную антенну.

6. Качество сборки.
Качество сборки влияет на долговечность и надежность автомобильной антенны для радиостанции.
Есть модели антенн, которые можно разобрать легким движением рук, а есть — которые разбираются только с помощью фена и тисков!
Автомобильные антенны, которые легко разбираются, не имеют защиты от попадания влаги внутрь, как следствие, такая антенна быстро окисляется, и параметры ухудшаются, например:

Иногда попадались даже антенны для раций с не медным кабелем, который притягивался магнитом! Т.е. некоторые недобросовестные производители китайцы экономили на всём!

Прежде чем купить автомобильную антенну, мы рекомендуем прислушаться к мнению специалистов по продаже и установке антенн, т.к. антенна для рации очень сильно влияет на дальность, качество, стабильность, надежность связи.

Что измеряет КСВ-метр?


Сегодня КСВ-метры есть практически на любой любительской радиостанции — встроенные в фирменную аппаратуру, самостоятельные фирменные приборы или самодельные. Результаты их
работы (КСВ антенно-фидерного тракта) широко обсуждаются радиолюбителями.

Как известно, коэффициент стоячей волны в фидере однозначно определяется входным импедансом антенны и волновым сопротивлением фидера. Эта характеристика антенно-фидерного тракта не зависит ни от уровня мощности, ни от выходного сопротивления передатчика. На практике его приходится измерять на некотором удалении от антенны — чаще всего непосредственно у трансивера. Известно, что фидер трансформирует входной импеданс антенны в некоторые его значения, которые определяются длиной фидера. Но при этом в любом сечении фидера они такие, что соответствующее им значение КСВ не изменяется. Другими словами, он в отличие от импеданса, приведённого к дальнему от антенны концу фидера, не зависит от длины фидера, поэтому измерять КСВ можно и непосредственно у антенны, и на некотором удалении от неё (например, у трансивера).

Читать еще:  Устройство кресла ваз 2107

В радиолюбительских кругах ходит немало легенд о «полуволновых повторителях», якобы улучшающих КСВ. Фидер с электрической длиной в половину рабочей длины волны (или в их целое число) действительно является «повторителем» — импеданс на дальнем от антенны его конце будет равен входному импедансу антенны. Единственная польза от этого эффекта — возможность дистанционно измерить входной импеданс антенны. Как уже отмечалось, на значение КСВ (т.е. на энергетические соотношения в антенно- фидерном тракте) это не влияет.

На самом деле при удалённом от точки подключения фидера к антенне измерении КСВ регистрируемое его значение всегда несколько отличается от истинного. Эти отличия объясняются потерями в фидере. Они строго детерминированы и могут только «улучшить» регистрируемое значение КСВ. Однако это эффект часто на практике бывает незначительным, если используется кабель с малыми погонными потерями и длина самого фидера сравнительно небольшая.

Если входной импеданс антенны не является чисто активным и равным волновому сопротивлению фидера, в нём устанавливаются стоячие волны, которые распределены по фидеру и состоят из чередующихся минимумов и максимумов ВЧ напряжения.

На рис. 1 показано распределение напряжения в линии при чисто активной нагрузке, несколько большей волнового сопротивления фидера. При наличии в нагрузке реактивности распределение напряжения и тока смещается влево или вправо по оси ^ в зависимости от характера нагрузки. Период повторения минимумов и максимумов по длине линии определяется рабочей длиной волны (в коаксиальном фидере — с учётом коэффициента укорочения). Их характеристикой и является значение КСВ — отношение максимального и минимального напряжения в этой самой стоячей волне, т. е. КСВ = Umax/Umin.

Напрямую значения этих напряжений определяют только с помощью измерительных линий, которые в любительской практике не применяют (в диапазоне коротких волн — и в профессиональной тоже) Причина тому простая: чтобы иметь возможность измерить изменения этого напряжения по длине линии, её длина должна быть заметно больше, чем четверть волны. Иными словами, даже для самого высокочастотного диапазона 28 МГц она должна быть уже несколько метров и соответственно ещё больше для низкочастотных диапазонов.
По этой причине и были разработаны малогабаритные датчики прямой и обратной волн в фидере («направленные ответвители»), на основе которых и изготавливают современные измерители КСВ в диапазонах коротких волн и в низкочастотном участке УКВ диапазона (примерно до 500 МГц). Они измеряют высокочастотное напряжение и токи (прямой и обратный) в конкретной точке фидера, а на основании уже этих измерений и вычисляется соответствующий им КСВ. Математика позволяет вычислить его точно по этим данным — с этой точки зрения метод абсолютно честный. Проблема состоит в погрешности датчиков как таковых.

По физике работы таких датчиков они должны измерять ток и напряжение в одной и той же точке фидера. Существует несколько вариантов исполнения датчиков — схема одного из самых распространённых вариантов приведена на рис. 2.

Они должны быть выполнены так, чтобы при нагрузке измерительного узла эквивалентом антенны (резистивной безындукционной нагрузкой с сопротивлением, равным волновому сопротивлению фидера) напряжение на датчике, которое снимается с ёмкостного делителя на конденсаторах С1 и С2, и напряжение на датчике тока, которое снимается с половин вторичной обмотки трансформатора Т1, были равны по амплитуде и сдвинуты по фазе точно на 180° или 0° соответственно. Причём эти соотношения должны сохраняться во всей полосе частот, на которую рассчитан данный измеритель КСВ. Далее эти два ВЧ напряжения либо суммируются (регистрация прямой волны), либо вычитаются (регистрация обратной волны).
Первым источником погрешностей при этом методе регистрации КСВ является то, что датчики, особенно в самодельных конструкциях, не обеспечивают названные выше соотношения между двумя напряжениями во всей полосе частот. Как результат, происходит «разбаланс системы» — проникание ВЧ напряжения из канала, обрабатывающего информацию о прямой волне, в канал, делающий это для обратной волны, и наоборот. Степень развязки этих двух каналов принято характеризовать коэффициентом направленности прибора. Даже у вроде бы хороших приборов, предназначенных для радиолюбителей, и тем более у самодельных, он редко превышает 20…25 дБ.

Читать еще:  Регулятор давления тормозной жидкости

Это означает, что нельзя доверять показаниям подобного «измерителя КСВ» при определении небольших значений КСВ. Причём в зависимости от характера нагрузки в точке измерения (а она зависит от длины фидера!) отклонения от истинного значения могут быть в ту или иную сторону. Так, при коэффициенте направленности прибора 20 дБ значению КСВ=2 могут соответствовать показания прибора от 1,5 до 2,5. Вот почему один из методов проверки подобных приборов — измерение КСВ, не равного 1 при длинах фидера, отличающихся на четверть рабочей длины волны. Если будут получены различные значения КСВ, это лишь говорит о том, что у конкретного КСВ-метра недостаточный коэффициент направленности…
Именно этот эффект и породил, по-видимому, легенду о влиянии длины фидера на КСВ.

Ещё один момент — это не совсем «точечный» характер измерений в таких приборах (точки съёма информации о напряжении и токе не совпадают).

Влияние этого эффекта менее значимо. Другой источник погрешностей — падение эффективности выпрямления диодов датчиков при малых ВЧ напряжениях. Эффект этот известен большинству радиолюбителей. Он приводит к «улучшению» КСВ при его малых значениях. По этой причине в КСВ-метрах практически никогда не используют кремниевые диоды, у которых зона неэффективного выпрямления гораздо больше, чем у германиевых или у диодов Шотки. Наличие этого эффекта в конкретном приборе легко проверяется изменением уровня мощности, при котором производятся измерения. Если КСВ начинает «возрастать» при увеличении мощности (речь идёт о его малых значениях), значит диод, ответственный за регистрацию обратной волны, явно занижает соответствующее ей значение напряжения.

При ВЧ напряжении на выпрямителе датчика меньше 1 В (эффективное значение) линейность вольтметра, в том числе и выполненного с использованием германиевых диодов, нарушается. Этот эффект можно минимизировать, производя градуировку шкалы КСВ-метра не расчётным путём (как это часто делают), а по реальным значениям КСВ нагрузки.

Ну и, наконец, нельзя не упомянуть ток, протекающий по внешней оплётке фидера. Если не приняты соответствующие меры, он может быть заметным и влиять на показания прибора. В его отсутствии обязательно надо убедиться при измерениях КСВ реальных антенн.

Все эти проблемы присутствуют и в приборах заводского изготовления, но особенно они обостряются в самодельных конструкциях. Так, в подобных устройствах не последнюю роль может играть даже недостаточная экранировка внутри блока датчиков прямой и обратной волн.

Что касается приборов заводского изготовления, то для иллюстрации их реальных характеристик можно привести данные из обзора, опубликованного в [7]. В лаборатории ARRL были проверены пять измерителей мощности и КСВ разных фирм. Цена — от 100 до 170 долларов США. Четыре прибора использовали двухстрелочные индикаторы прямой и обратной (отражённой) мощности, позволявшие сразу считывать значение КСВ по объединённой шкале прибора. Практически все приборы имели заметную погрешность измерения мощности (до 10…15%) и заметную неравномерность её индикации по частоте (в полосе частот 2…28 МГц). То есть можно ожидать, что погрешность отсчёта КСВ будет выше приведённых значений. Более того, не все приборы, будучи подключёнными к эквиваленту антенны, показывали КСВ=1. Один из них (не самый дешёвый) даже показал 1,25 на частоте 28 МГц.
Иными словами, надо быть аккуратным при проверке самодельных КСВ-метров по приборам, которые выпускаются для радиолюбителей. И в свете сказанного совсем смешно звучат заявления некоторых радиолюбителей, которые нередко можно услышать в эфире или прочитать в радиолюбительских статьях в Интернете или в журналах, что у них КСВ, к примеру, 1,25… Да и целесообразность введения в подобные приборы цифрового отсчёта значений КСВ представляется не такой уж целесообразной.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector