Довольно толковая статья по установке антены на крышу
Первое на что следует обратить внимание, покупая антенну, Вы в любом случае покупаете лишь ее половину. Вторая половина у Вас уже есть: это Ваша машина. Соответственно место и способ установки антенны будет очень сильно влиять на целый ряд параметров, таких как:
1. Общий КПД антенны (имеется ввиду антенна в сборе, то есть вместе с кузовом машины).
2. Диаграмма направленности (которая на подвижных объектах должна в идеале в горизонтальной плоскости быть близка к кругу, а в вертикальной к плоскому "бублику"), и поляризация (которая должна быть максимально близкой к вертикальной). При неправильной установке антенны поляризация может серьезно искажаться.
3. Помехозащищенность антенной системы. Имеется ввиду склонность антенны на приеме собирать радиочастотные шумы с бортсети машины, а на передаче давать наводку на элементы бортсети.
Указанные пункты наиболее сильно проявлены на частотах Гражданского диапазона. Это происходит потому, что размеры кузова машины, его отдельных элементов и физическая длина соединительных проводов питания и элементов проводки машины близки к резонансным размерам на этих частотах. Рассмотрим указанные пункты более подробно.
КПД антенны определяется отношением мощности, излученной в эфир, к мощности, подведенной к кабелю. Теряется (превращается в тепло) она в самом кабеле, в системе согласования антенны, в ее штыре и в противовесе, образованном кузовом машины и элементами, закрепленными на нем (здесь имеются ввиду двери, крышки капота/багажника, рейлинги, верхний багажник, "люстра" и т.п...). В данном материале мы рассмотрим только потери в противовесе.
Наиболее распространенной ошибкой является сборка антенной системы (то есть установка антенны на кузов) через некий элемент, не имеющий полноценного контакта с кузовом на радиочастоте. К примеру, крышка багажника будет полноценно "звониться" тестером на кузов машины, но "полноценность" такой массы будет лишь при замере постоянным током. На радиочастоте крышка багажника станет колебательным контуром, образованным распределенной индуктивностью петель и замка и распределенной емкостью ее самой. Даже если КСВ-метр при такой установке антенны и последующей настройке "даст добро", внутри колебательного контура потекут довольно приличные токи на радиочастоте, что непременно вызовет возникновение лишней части тепловых потерь в противовесе, а неизбежно возникающий электрический потенциал между частями крышки багажника и кузовом добавит их за счет потерь в непредназначенном для подобной работы диэлектрике в виде уплотнительных резинок втулок замка и т.п. (пункт 1).
В этом случае добавляются также потери в близко расположенных стойках кузова, находящихся в зоне направления излучения штыря антенны. Это вызовет также искажение диаграммы направленности антенны, а горизонтальная несимметричность ее установки на крышке вызовет излучение полезной мощности в горизонтальной поляризации (пункт 2).
Однако, этим проблемы не ограничатся. Как уже было объяснено, крышка багажника начнет излучать (и принимать) в направлениях, которые посчитает нужными. Что-то она отправит в небо, а что-то в багажник, где есть элементы проводки машины. Кабель, идущий от антенны, на радиочастоте будет также иметь некий потенциал относительно кузова машины, что в свою очередь заставит и его излучать (принимать) радиосигнал по всей длине. Соответственно помехозащищенность при подобной установке также сильно пострадает (пункт 3)..
Если Вы избрали подобный способ установки антенны, будьте готовы потерять дальность связи против установки в крышу с полноценной массой по передаче 20-30% , а по приему возможно что и намного больше, так как бортсеть современных машин как правило предметно "шумит" в радиочастотном диапазоне.
Стоит также указать на тот факт, что снижение точки установки антенны в очень большой степени вносит свой вклад в снижение дальности уверенной связи. При "пацанских" способах установки антенн на бампер проблема фальшивой массы выпирает несколько меньше, так как масса все-таки более полноценна, но за счет низкой точки установки антенны, потерь в конструкциях и искажения диаграммы направленности дальность уверенной связи падает как правило еще больше.
От описанных выше способов установки антенны я рекомендую отказаться.
При установке антенны на рейлинг очень часто совершаются две типовых ошибки. Первая - это попытка привести массу в точку установки антенны отдельным проводком (впрочем, это вообще очень часто встречающаяся ошибка). Опять же, если звонить тестером, все вроде бы замечательно. Но не на радиочастоте. Дело в том, что даже короткий (50-100 мм) провод на радиочастоте будет иметь приличную собственную индуктивность, мало зависящую от его сечения. Соответственно, в точку сборки антенной системы вносится некий реактивный элемент малопредсказуемых параметров. В результате возникают дополнительные активные потери в самом проводе, опять же, искажается диаграмма направленности и поляризация (так как сам провод начинает излучать/принимать в одному ему понравившихся направлениях). Но главное что в таких же направлениях начинает излучать/принимать антенный кабель, так как его экран получается электрически смещенным относительно потенциала кузова. Поскольку кабель в основном лежит внутри кузова машины, излучает/принимает он именно туда, что ведет к резкому снижению помехозащищенности антенной системы.
Собственно, проблема протекания ВЧ токов по наружной стороне экранной оплетки кабеля антенны, стоящей на фальшивой массе (будь то крышка багажника, или же массовый проводок-сопелька), частично решается довольно простой мерой: максимально близко к точке подключения кабеля к антенне на него необходимо повесить разъемное ферритовое кольцо, а для надежности, отступив пару метров, еще одно, но это лишь полумера, способная несколько повысить помехозащищенность антенной системы.
В общем случае рекомендации по установке антенн аппаратуры связи гражданского диапазона будут следующими:
1. Антенна должна быть установлена в верхней части кузова машины (на крыше). При этом совершенно необязательно ставить ее непременно в центре крыши, достаточно просто максимально поднять ее от земли.
2. Антенна может быть установлена на некий промежуточный элемент (экспедиционный багажник, рейлинг и т.п.) только в том случае, если он имеет хороший конструкционный контакт с кузовом по крайней мере в крайних точках крепления (для экспедиционного багажника в четырех угловых точках). Приводить массу проводами недопустимо.
3. В случае врезки антенны в крышу необходимо уделить внимание механическому усилению точки врезки, так как металл крыши не предназначен для таких нагрузок. Наиболее просто подложить под точку установки антенны металлическую вкладку толщиной 2-2,5 мм механически привязав ее к конструкциям усиления крыши. При этом необходимо обеспечить хороший электрический контакт вкладки с крышей.
4. Перед установкой на машину любая антенна должна быть доработана, если Вы не хотите ее поменять через год. Дело в том, что производителю не выгодно, если его изделие служит Вам верой и правдой долго, поэтому антенны на Гражданский диапазон и не только, по сути, с завода выходят с запущенной системой самоуничтожения. При приложении рук эту систему можно отключить, и ресурс антенны вырастет до 5 и более лет. Вот несколько примеров доработки антенн:
При доработке во всех вышеперечисленных случаях используется "Литол-24" в качестве водоотталкивающего компаунда, и применять какие-либо другие составы я настоятельно не рекомендую. Дело в том, что к данному компаунду прилагаются очень жесткие и противоречивые требования. Он должен отталкивать воду, не насыщаться ей, не отслаиваться от защищаемых поверхностей, препятствовать их коррозии, не мешать электрическому контакту между стягиваемыми элементами, не вносить потерь на радиочастоте и многое другое. Мной на протяжении нескольких лет были опробованы очень разные составы, но по совокупности характеристик и доступности замену "Литолу-24" подобрать я так и не смог. Зато получил массу незабываемого опыта на тему "как быстро сгноить антенну, применив очередной суперсостав". Впрочем, при обработке антенн Гражданского диапазона литол более чем устраивает.
Хотелось бы особо предостеречь от использования в указанных целях каких-либо силиконовых и не только герметиков. По практике большинство из силиконовых герметиков при полимеризации выделяет кислоты, которые, в свою очередь, необратимо губят поверхности токоведущих элементов. Учитывая скин-эффект, это приводит к необратимым последствиям, а производитель очень часто лукавит, называя герметик нейтральным. Кроме того, в большинстве случаев, герметики вносят существенные потери на радиочастоте.
Допустимо применять нейтральные силиконовые герметики в местах ввода кабеля в салон, где они не контактируют с токоведущими частями, но следует помнить, что даже через его неповрежденную наружную изоляцию кислоты, образующиеся при полимеризации, могут за счет диффузии добраться до экрана. В этом случае кабель будет испорчен.
5. После установки антенна обязательно должна быть настроена КСВ-метром (анализатором). Бесполезно пытаться настраивать антенну до окончательной установки на кузов, так как он является ее полноценной частью. Предварительно рекомендуется установленную антенну прозвонить тестером. У антенн, согласованных по автотрансформаторной схеме, штырь, центральная жила кабеля и его оплетка должны накоротко звониться на массу (кузов машины). У более бюджетных антенн, согласованных последовательной катушкой индуктивности, экран должен звониться на массу, а центральная жила на штырь. Между массой и штырем (центральной жилой кабеля) этих антенн контакта быть не должно.
Если антенна звонится тестером как положено, можно приступать к настройке. Следует помнить, что значение КСВ, по большому счету, есть лишь цифра, показывающая сколь безопасен режим работы оконечного каскада передатчика (усилителя). Безопасным можно считать КСВ не более 2 при работе с усилителем и не более 3 с голой станции. Очень распространено заблуждение, что "хорошая" антенна легко строится. На практике все немного не так. К примеру "четверть" на базе MFJ 1966 в единицу настроить очень сложно из-за ее высокой эффективности, а горячо любимую меньшинствами Sirio T3-27 настроить не составляет проблем, так как из-за больших потерь согласования вся отраженная мощность, как и большая часть полезной, уходит в тепло. В общем случае следует стремиться область минимального КСВ привести к тем частотам, на которых Вы собираетесь работать, и не западать на то что стрелка прибора в центре резонанса немного отклоняется от единицы.
Теперь немного о возможных казусах.
Редко, но случается когда конструкции, закрепленные на крыше машины, имеют собственную частоту резонанса, близкую к 27 МГц. До начала настройки антенны вряд ли Вы когда-либо узнаете о такой "мелочи". При настройке сразу же проявляются "чудеса": при изменении длины антенны центр резонанса практически не смещается, а КСВ прилично отличен от единицы. Попытки резать штырь в этом случае надо немедленно прекратить и задуматься, иначе Вы безнадежно запорете антенну. Сперва еще раз убедитесь, что антенна установлена (собрана) правильно. Затем осмотрите машину и подумайте, "сидят" ли рейлинги обоими концами на массе (эффект куда более проявлен если рейлинг сидит на массе лишь одним концом, тестер Вам не поможет), "сидит" ли на массе экспедиционный багажник, "люстра", спойлер... Тестер здесь бесполезен, надо "смотреть руками". Совершенно не обязательно чтобы антенна была установлена на имеющую собственный резонанс конструкцию, ей достаточно просто находиться рядом. Суррогатный колебательный контур, образованный этой конструкцией, будет "отсасывать" часть мощности, излучаемой антенной, переводить ее частично в тепло, а частично излучать в непредсказуемых направлениях, искажая при этом входной импеданс антенны.
В моей практике был случай, когда антенну Lemm AT 73, установленную рядом с "резонящим" экспедиционным багажником на водосток, укоротили на треть, подняв при этом область минимального КСВ с начала в середину сетки В Megajet'a. Надо ли объяснять, что когда по угловым точкам багажник был посажен на массу и все встало на свои места, штырь пришлось выбросить. Дальше все настроилось стандартно и без приключений.
Поэтому если у Вас возникают подозрения на собственный резонанс конструкций, закрепленных на кузове машины, немедленно прекратите резать штырь и попробуйте электрически соединить с корпусом эти конструкции! Отрезать проще чем вернуть назад.
Если Вы ставите антенну на машину, имеющую крышу большого размера (к примеру цельнометаллическая Газель и т.п.), пускай Вас не смущает тот факт, что КСВ не удается уронить ниже 1,5-1,7. Дело в том, что стандартные конструкции антенн рассчитаны под противовес в виде кузова обычной легковушки, и для того чтобы добиться идеального КСВ нужно сильно изменять их штатную систему согласования. На практике это бессмысленно, антенна все равно будет полноценно работать.
Хотелось бы обратить внимание на еще один аспект. Стандартно врезные антенны комплектуются кабелем длиной 4 метра. Производитель почему-то уверен, что этой длины во всех случаях должно хватать. На практике при удобных для пользователя "неколхозных" установках этого часто оказывается недостаточно. В этом случае можно пойти двумя путями: либо нарастить кабель до удобной длины посредством ВЧ разъемов (например PL 259, зачем чего-то выдумывать) и переходника-бочонка, либо сразу заменить кабель на более длинный (чаще всего 6-ти метровой заготовки хватает с запасом на любую установку). Собственно если речь идет о врезной антенне, кабель можно взять любой удобной для Вас длины.
