Доброго времени бытия, друзья! Странный заголовок, не так ли? EndWay всё-таки не технический форум. Но сегодня мы сделаем исключение и погрузимся в мир антенн. Не стоит пугаться слова "техничка" – я постарался сделать эту статью максимально простой, но главное - интересной!
Как я ранее упомянул, статья будет простой для понимания. Здесь не будет формул, нудной теории, скучных научных вставок.
Но перед тем как начать эту статью, хотел бы вас уведомить о своём блоге в телеграме, куда и зову вас. В нём будут публиковаться мои авторские статьи, гайды, личный опыт, работа с SDR, БС ( их самодельные ревизии ) и не только! Присоедининяйтесь - @ssh_lab
Всё, рекламная пауза окончена, поэтому заряжайте свои мозги радиоволнами и берите сладкую вкусняшку для лучшего усваивания информации. Начинаем!
Начнем с базы. Что же такое антенна и как она работает?
Антенна - это устройство, которое преобразует электрические сигналы в радиоволны и наоборот. Этим она нацелена на:
- Прием: Антенна улавливает радиоволны и превращает их в слабые электрические сигналы. Прямо-таки удочка - поймал рыбу и скушал.
- Передача: Антенна преобразует электрические сигналы от передатчика в радиоволны, которые распространяются в пространстве, словно фонарик, "освещая эфир".
Вроде понятно. Очень на это надеюсь
Теперь посложнее - определимся какие вообще антенны существуют? Чем же они отличаются?
Сейчас, вероятно, вспомним урок физики в старшей школе, ведь оговорим мы Базовую Антенну - ДИПОЛЬ. Она состоит из 2-х металлических проводников, расположенных на одной линии и соединительного кабеля. Вот схема:
Устройство диполя довольно просто, представьте себе качели: один человек раскачивается (активный проводник, вибратор ), а второй служит опорой, чтобы качели не перевернулись (противовес). В диполе один стержень излучает или принимает сигнал (активный), а второй обеспечивает баланс и заземление (противовес, он подключён к оплётке).
К слову, несколько фактов:
- Диполь имеет усиление ≈ 1 Децибел ( об этом поговорим позже );
- Длина диполя непосредственно напрямую связана с частотой;
- Диполь стоит в истоках большинства других типов антенн;
Поговорим о типах антенн. Начнем с направленности:
Остронаправленные антенны — это тип антенн, которые фокусируют радиосигнал в одном направлении. Представьте себе прожектор, который освещает только одну сторону сцены, в отличие от лампы, заливающей светом всю комнату. В радиосвязи это позволяет значительно улучшить дальность и качество передачи сигнала в определенном направлении, снижая влияние помех и ненужных сигналов с других сторон. Остронаправленные антенны используются там, где важно передать или принять сигнал на большое расстояние или сфокусироваться на конкретной цели. Надеюсь, что вам понятно :)
Нагляднейшие примеры:
- Параболические антенны - Эти типы имеют форму тарелки и используются для спутниковой связи, радиотелескопов и дальних радиолиний. Делается это для бóльшего излучения, ведь помимо собственного излучения добавляется отражённый и увеличивается усиление.
Уверен, что вы уже встречали их, ведь все видели телевизионные тарелки.
- Спиральные антенны - Используются в космической связи и радиолокации. Они могут передавать и принимать сигнал в узком направлении, обеспечивая хорошую поляризацию и направленность. Отправленные сигналы не могут быть приняты, если они были отражены от любой поверхности.
- YAGI антенны - Часто используются в телевизионных антеннах и радиолюбительских установках. Яги-антенны состоят из нескольких параллельных элементов и направляют сигнал в одном направлении, обеспечивая усиление сигнала. Товарищи, занимающиеся вардрайвингом, огромный привет!
- Панельные антенны - Используются в системах Wi-Fi и сотовой связи. Вероятно некоторые из вас знакомы с ними, ибо хотели "улучшить" сигнал WiFi-адаптеру.
Теперь же приступим к противоположному остронаправленному типу антенн - Всенаправленный
Всенаправленные антенны — это тип антенн, которые излучают и принимают радиосигналы равномерно во всех направлениях. Представьте себе лампочку в центре комнаты: она освещает всё пространство вокруг, не выделяя какой-то определенный угол. В мире радиосвязи такой подход позволяет антеннам обеспечивать широкое покрытие, улавливая сигналы со всех сторон и не требуя точного направления на источник сигнала. Всенаправленные антенны идеально подходят для ситуаций, где важно иметь стабильную связь с устройствами, расположенными в разных направлениях, будь то мобильная связь, радиовещание или Wi-Fi-сети. Уверен, что вы с ними сталкивались - наверняка в вашем WiFi-адаптере по умолчанию такой тип антенны.
Приведу примеры:
- Штыревые антенны - пожалуй самый популярный тип всенаправленных антенн. Они выглядят как вертикальный стержень и используются в , радиопередатчиках, Wi-Fi роутерах, WiFi-адаптерах и других.
- Дискоконусные антенны: Эти антенны имеют форму двух соединенных основанием конусов и обеспечивают всенаправленное излучение в горизонтальной плоскости. А также такие антенны широкополосны, но об этом чуть позже.
- Фрактальные антенны: Благодаря сложной геометрии, фрактальные антенны могут обеспечивать всенаправленное покрытие в компактных устройствах, таких как смартфоны и беспроводные датчики. Их форма позволяет охватывать широкий диапазон частот.
А теперь, как я обещал, мы поговорим о полосности или же частотном диапазоне антенн.
Узкополосные антенны эффективны только в ограниченном диапазоне частот. Они специально спроектированы для работы на узком частотном диапазоне, что делает их более эффективными на этих частотах. То бишь одна антенна может нормально функционировать на одной частота. Собственно, все ранее осмотренные антенны, кроме дискоконусных, являются узкополосными, поэтому примеров больше приводить я не буду.
Широкополосные антенны имеют возможность эффективно работать на нескольких частотах. Это значит, что они могут передавать или принимать сигналы на широком спектре частот, то есть одна антенна может нормально функционировать на разных частотах. Но главным минусом является меньшая эффективность на конкретной частоте, а то и отвратная!
Разберём примеры:
- Логопериодическая - яркий представитель широкополосного родства антенн. Работает, как я ранее сказал, в некоторых спектрах частот.
- Дискоконусная - мы её ранее обсуждали, поэтому повторяться не будем.
Вот мы и рассмотрели большинство типов антенн. Думаете, что это всё? А нет, теперь поговорим про параметры антенн.
Когда речь заходит о выборе антенны, важно понимать несколько ключевых параметров, которые определяют её "эффективность". Эти параметры помогают оценить, как антенна будет работать в различных условиях и с разными типами сигналов. Основные из них включают усиление, направленность, поляризацию, частотный диапазон и коэффициент стоячей волны. Поэтому мы их разберём, гарантирую, что без сложных и умных слов
Усиление - это показатель того, насколько хорошо антенна может улавливать или передавать сигнал. Чем выше усиление, тем лучше антенна справляется с приёмом слабых сигналов и передачей их на большие расстояния. Можно думать об усилении как о громкости: если у вас высокое усиление, вы сможете услышать даже тихие звуки издалека.
Повторюсь, что ДИПОЛЬ имеет усиление примерно равное 1 Децибелу ( дБ/dB ).
Направленность - этот параметр определяет, в каком направлении антенна работает лучше всего. Направленные антенны фокусируются на определённом направлении, что делает их идеальными для связи на большие расстояния в одном направлении. Всенаправленные антенны принимают сигналы со всех сторон, что удобно, если сигналы поступают из разных направлений. Это мы уже знаем, но повторить не будет лишним!
Поляризация - поляризация определяет, как радиоволны ориентированы в пространстве. Это может быть вертикальная, горизонтальная или круговая. Вертикальная поляризация — это как «стоять на ногах», горизонтальная — «лежать на боку», а круговая поляризация представляет собой вращение волны по кругу. Круговая поляризация полезна, когда антенна и источник сигнала могут двигаться или изменять своё положение.
Частотный диапазон - как мы ранее узнали, указывает на диапазон частот, в котором антенна работает эффективно. Если антенна широкополосная, она может работать с множеством частотных диапазонов. Узкополосная антенна предназначена для работы в ограниченном диапазоне частот.
Коэффициент стоячей волны (КСВ): Измеряет, сколько сигнала отражается обратно в передатчик, а не отправляется в эфир. Низкий КСВ означает, что антенна хорошо согласована и минимизирует потери сигнала. Если КСВ высокое, это похоже на то, как если бы ваш микрофон возвращал часть звука обратно в динамик, создавая помехи. ( Упрощённо )
И самое сложное, но я по максимуму упростил, чтобы вы, дорогие читатели, всё обязательно поняли!
Эффективность - это общая мера того, насколько хорошо антенна преобразует электрические сигналы в радиоволны и наоборот. Эффективность антенны определяет, сколько из передаваемой энергии действительно передается в виде радиоволн, а сколько теряется в виде тепла или отражается обратно.
Эффективность антенны включает в себя несколько пунктов:
- Эффективность передачи: Определяет, сколько из энергии, подаваемой на антенну, действительно преобразуется в радиоволны. Если антенна эффективна, то она передаст больше энергии в эфир.
- Эффективность приема: Показывает, насколько хорошо антенна может улавливать радиоволны и преобразовывать их обратно в электрические сигналы. Высокая эффективность приема означает, что антенна лучше улавливает слабые сигналы, что особенно важно при работе на больших расстояниях.
- Потери: Включают в себя потери, связанные с материалами антенны, её конструкцией и средой, в которой она работает. Эти потери могут снижать общую эффективность антенны.
Очень надеюсь, что вам понятно
При подключении антенн важно уделить внимание выбору разъемов и кабелей, чтобы обеспечить наилучший результат.
Внешние антенны часто используют разъемы типа SMAили RP-SMA., поэтому при работе с антеннами, эти разъёмы будут встречаться чаще всего.
Выглядят они кстати почти одинаково. Главным отличием является главный контакт посередине, поэтому, чтобы не путать их, приложу памятку:
Однако для обеспечения минимальных потерь на высоких частотах и поддержки более высокой мощности передачи рекомендуется использовать разъемы типа N или BNC. Эти разъемы сконструированы таким образом, чтобы уменьшить потери сигнала и улучшить устойчивость к помехам. Встречаются они по большей части в профессиональном сегменте. Вот как они выглядят:
При подключении антенн старайтесь минимизировать использование переходников, так как каждый переходник будет добавлять сопротивление и помехи. Если же переходники всё же необходимы, лучше использовать беспроводные варианты, чтобы избежать дополнительных потерь из-за проводных соединений. Правильные варианты выглядят так:
Ну а если использование проводных переходников неизбежно, выбирайте толстые коаксиальные кабели минимальной доступной длины, предпочтительно с ферритовыми фильтрами, которые помогают избегать высокочастотные помехи. Вот табличка, опирайтесь на неё, чтобы выбрать качественный переходник:
Вот мы и закончили! Надеюсь вам было интересно и вы дочитали до конца, усвоив для себя что-то новое!
Если у вас возникнет дилемма по выбору антенны или вопрос по данной теме, смело задавайте их в комментариях.
( Вокс, надеюсь в скорейшем времени почините отображение бб-кодов, я в спойлеры не смог закинуть разделы статьи!!! )
Спасибо за прочтение,
Ваш SSH.
Вложения
Последнее редактирование:
