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»
А если просто, то КСВ — это степень согласования выходного сопротивления рации 50 Ом с входным сопротивлением фидера (кабеля) и антенны, которые так же должны быть равны 50 Ом. То есть сигнал от радиостанции проходит по кабелю через центральную жилу с минимальными потерями в антенну как в режиме приема, так и передачи (падающая волна), а ток (отраженная волна), который протекает по оплетке кабеля в обратную сторону от антенны, практически или равен нулю.
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.
Приборы для измерения коэффициента стоячей волны «КСВ» «SWR»
Для настройки антенн — измерения «КСВ» «SWR», часто применяют стрелочные приборы заводского изготовления, на рынке достаточно много моделей с разной ценовой категорией от 900 руб. и выше, которые включают в себя кроме основной функции еще и дополнительную — измерение мощности рации.
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
Антенные анализаторы — это, конечно, более продвинутые приборы, с информативными дисплеями отображающими не только ксв, частоту, но и значение активной и реактивной состовляющей. Имеют функцию сканирования по диапазонам, интерфейс для подключения к компьютеру, выводят графики резонанса антенны по диапазону, что очень удобно для быстрой и качественной настройки.
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:
Подключаем прибор к радиостанции — гнездо ANT к кабелю антенны через разъем PL259, гнездо TX соединяется через короткий кабель с гнездом рации.
Находим резонанс антенны, то есть минимальное значение ксв — переводим переключатель прибора в положение калибровка CAL, нажимаем тангенту рации, ручкой калибровки выставляем стрелку на максимальное значение шкалы. После этого переводим переключатель ксв метра в положение измерения — SWR, и видим реальное значение ксв в данном канале, перемещаясь по каналам (сеткам) вверх или вниз, вы узнаете, где минимальные показания прибора, то есть резонанс антенны. Сдвигаем резонанс антенны. Пример: вы настраиваете новую антенну — штырь 1,5 метра, на 15 канал сетки D, нашли минимальные значения ксв 1.3 в 10 канале, что бы этот резонанс переместить в 15 канал нужно укоротить (подрезать, задвинуть) штырь антенны буквально на 0,5 или один сантиметр и повторно произвести измерение.
Что такое КСВ и чем его закусывать? Коэффициент стоячей волны, его влияние на потери в линиях приёма/передачи.
Так или иначе, любой индивид, интересующийся техникой радиосвязи, рано или поздно, сталкивается с лаконичным термином «КСВ». При этом, если даже ёжику известно, что значение КСВ должно быть как можно меньше, то какова физическая сущность этого параметра, а также степень его влияния на уровень потерь энергии в линии, ясно не всегда и не каждому.
Начнём с торжественного, но малопонятного определения из википедии: «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».
На рисунке показаны эпюры напряжения в линии в различные моменты времени.
Налицо колебательный процесс изменения амплитуды, связанный с тесным взаимодействием входного сигнала постоянной амплитуды с сигналом, отражённым от несогласованной нагрузки и имеющим ту же самую частоту, но сдвинутым по отношению к входному по фазе. К частоте этого колебательного процесса отнесёмся индифферентно, а вот размах изменения амплитуды как раз и определяет параметр коэффициента стоячей волны. Формула здесь очень простая:
Входной/выходной импеданс приёмника/передатчика не слишком сложными схемотехническими ухищрениями выводится на уровень сопротивления кабеля, соединяющего радиостанцию с антенной.
Короче, обсуждать тему проектирования и согласования приёмо-передающих антенн мы в рамках этой статьи не станем. Для этого есть достаточное количество умных и толстых книг, в которых без матерных излишеств и фонетических шероховатостей даны ответы на все касающиеся антенн головоломки.
Ну, а если встал вопрос о том, какое отклонение КСВ от 1 можно считать приемлемым для наших радиолюбительских целей, следует припасть к формуле, позволяющей оценить потери мощности рассеивания за счёт неидеальности согласования входных/выходных сопротивлений устройств. А слегка поднатужившись на сетевой полянке, пытливый ум отыщет и знаний золотую жилу в виде симпатичной таблички, представляющей из себя графическое выражение данной формулы.
А куда девается энергия потерь? Бегает по фидеру, и чем больше КСВ, тем большая часть энергии идёт на «обогрев» кабеля. Поэтому при значительных выходных мощностях и высоком КСВ возникает опасность теплового повреждения кабеля.
На практике при проектировании радиопередающих устройств следует исходить из максимальной величины КСВ, не превышающей 2. Вот что пишет в журнале Радиомир КВ-УКВ 12/2001, с.32-34 уважаемый радиолюбитель, автор статьи «ПPOCTO ОБ АНТЕННАХ, ИЛИ ИЗМЕРЯЕМ КСВ» В. Башкатов:
«При КСВ=2, напряжение в максимуме стоячей волны всего лишь на 30% превышает то, что мы наблюдаем при КСВ=1. Такое превышение, как правило, не опасно для широкополосных транзисторных усилителей мощности, даже если этот максимум напряжения окажется непосредственно в месте подключения фидера. Да и возрастание напряжения на элементах выходного каскада из-за его недогрузки ещё не будет катастрофическим. Во всяком случае, для аппаратуры заводского изготовления с транзисторными выходными каскадами КСВ=2 устанавливается предельным, при котором гарантируется ее работоспособность».
Ну и напоследок: КСВ обозначает лишь степень согласования радиостанции с фидером и антенной и никоим образом не указывает ни на эффективность антенны, ни на её частотные характеристики. Наилучшим КСВ, равным 1 в широчайшей полосе частот, обладает линия с подключённым к кабелю 50-ти омным резистором. А кому придёт в голову использовать резистор в качестве антенны? Разве что отбившемуся от стаи, ярому фанату антеннки mini-whip.
После установки, антенну необходимо настроить по минимальному значения КСВ в середине участка рабочих частот или если предполагается работать только на одной частоте, по минимальному значению КСВ на этой частоте.
КСВ
1
1,3
1,5
1,7
2
3
4
10
% потерь
0
2
3
6
11
25
38
Настройка антенны возможна двумя способами:
2. Изменением длины согласующей катушки.
Чтобы понять как пользоваться каждым конкретным прибором, необходимо изучить его инструкцию, но как правило это делается так. Прибор включить между антенной и станцией, как показано ниже на рисунке.
Незабывайте что пpибоp должен допускать работу при вашей выходной мощности.
То есть если прибор рассчитан на максимальную мощность 10Вт, то и на вход ему надо подать максимум 10Вт, а если подать 100Вт, то результат будет вполне очевиден в виде дыма и не очень приятного запаха.
Сразу уточним, что манипуляции с прибором во время замера КСВ зависят от конкретной модели КСВ-метра. Например, в модели VEGA SX-20 достаточно просто подключить КСВ-метр к антенне и радиостанции и снять показания нажав на передачу, а в модели Vega SX-600 выделен отдельно режим калибровки прибора и режим замера КСВ (SWR). Тут важно помнить, что калибровка прибора осуществляется каждый раз, когда мы меняем параметры антенны. А затем уже снимается КСВ.
Итак, переключатель ставим в положение FWD (замер падающей волны). Устанавливаем стрелку-указатель на конец шкалы. Таким образом происходит калибровка показаний прибора. Важный момент в том что калибровать прибор нужно каждый раз при изменении параметров антенны и рабочей частоты. Далее, переключив прибор при отключенной передаче в положение REF (замер отраженной волны), включить передачу и считать значение КСВ по шкале прибора.
Пример настройки антенны на среднюю частоту сетки ( 27,205 МГц) изменением длины штыря. Сначала нужно измерить значение КСВ на 1 канале сетки С. Затем на последнем (40) канале сетки С. Если значение КСВ больше 3 в обоих случаях это говорит что либо антенна установлена неправильна, либо не рассчитана на такую мощность или имеет дефекты.
Встаем на 20 канал сетки С, измеряем КСВ и запоминаем его значение. Откручиваем винты, фиксирующие штырь, двигаем его на 7-10 мм в нужную сторону, затягиваем винты, проверяем КСВ снова. Если штырь вставлен до предела, а КСВ все еще высокий, то придется укорачивать штырь физически. Если штырь выдвинут максимально, то придется увеличивать длину согласующей катушки. Устанавливаем штырь по середине крепления. Откусываем 5-7 мм, измеряем КСВ, снова откусываем. При этом следим чтобы значение КСВ уменьшалось. Как только оно достигнет минимума и начнет увеличиваться тогда регулируем длину штыря только изменением положения в антенне. Так мы найдем минимальный КСВ.
Антенну надо настраивать только по месту ее установки. Если мы перенесем антенну на другое место, ее снова необходимо будет настраивать.
Вот и все, по ниже приведенным данным вы сможете определить что с вашей антенной и был ли толк в настройке КСВ.
В прошлый раз мы установили саму стационарную автомобильную радиостанцию к себе в авто (www.drive2.ru/cars/volksw…rnal/4035225266124030077/), выполнили грамотное подключение питания, проводку кабеля к антенне и установили фильтр (www.drive2.ru/cars/volksw…rnal/4053239664633465892/). Теперь мы будем настраивать саму антенну – настраивать её коэффициент стоячей волны (КСВ). Без этой процедуры вся наша связка рация-антенна может работать не то что плохо, а может не работать даже вообще… Для выполнения этой настройки необходим один специальный прибор КСВ-метр. Он стоит порядка 1000р. и различается по частотным диапазонам, естественно для рации 27мгц нужен прибор, способный работать с такой частотой (как правило они от 0.5 до 150мгц могут работать, такой лучше всего и взять). Также почти все они могут ещё и показывать реальную выходную мощность рации, как правило на практике «реальные» Ватты отличаются от тех что указал производитель… КСВ метр подключается в разрыв между рацией и антенной:
Выставляем на нём стрелочку на «0», включаем его и нажимаем кнопку передачи на рации или тангенте. Стрелка сразу прыгнет и покажет реальный КСВ. Когда подключили КСВ-метр к моей рации, то было что-то около 3.5. Чем ниже КСВ, тем лучше. Идеальное значение это 1.1, 1.2, ну на худой конец 1.3. Всё что выше – будет страдать ваша передача. Значит надо искать причину либо в антенне, либо в проводе, либо в рации, а может всё вместе. Регулировка антенны сводится к ослаблению винтиков на её основании и опускании или поднятии штыря внутрь катушки или наоборот из неё соответственно. Некоторые антенны регулируются «откусыванием» лишней длинны самого штыря. Настройка производится на определенную сетку. Как правило это сетка «С». То есть если вы работаете с 15 и с 19 каналами, то настройку лучше всего производить на середине – в момент настройки рация должна работать в 17 канале. После настройки чудо-приборчик показал КСВ моей рации что-то около 1,3. Плохо конечно, но это лучше чем было, а особенно если учесть что провод от рации до антенны я удлинил, да её и антенна магнитная – стоит на крышке багажника, а не как положено на крыше, то результат вполне приличный. Что ещё удивительно, так это то что при настройке КСВ антенны на рации ALAN 42, произвели замеры на этой же самой антенне, но уже с другой моей рацией Megajet и показания КСВ не изменились! Опять же не смотря на удлинённый кабель, которого раньше небыло… чудеса прямо. Собственно теперь штырь в креплении антенны у меня находится в самом высоком – крайнем положении. Конец штыря прямо зажат можно сказать нижним болтиком. Тоесть у меня КСВ улучшался при выдвижении штыря вверх. Выше – уже опасно – может вырвать потоком ветра. И помните, что после настройки перемещение магнитного основания даже на небольшое расстояние может сбить КСВ, поэтому выбирайте место заранее и точно зная что антенна будет «прилеплена» именно там. И ещё – для тех, кто покупает антенну: если штырь отдельно от катушки и продавец говорит что она настроена, не верьте ему. Они должны настраивать именно вашу антенну с вашей рацией и на вашем автомобиле при покупке. Если они этого не сделали, а у вас нет прибора, значит вы купили просто полтора метра проволоки и магнит. Ставьте условием покупки обязательную настройку КСВ. Не настроенная антенна может даже вывести радиостанцию из строя при передаче, в лучшем случае вы будете терять выходную мощность при передаче. Если штырь уже в катушке, то скорее всего антенна уже настроена на сетку “C”.
Огромное спасибо MWebber за настройку моих антенн и ознакомлением с процессом настройки!
Ну вот, в основном вроде бы и все. Хотелось бы, однако, напомнить, что речь здесь идет об антеннах гражданского диапазона, то есть си-би. С VHF/UHF антеннами кое-что будет иначе, и данные рекомендации будут работать далеко не во всех случаях.
Однако хотелось бы дополнить данное повествование словами мудрого дядьки Бобра. Привожу их ниже:
2. КСВ во всех сетках от 5 и выше. Поздравляем – Ваша антенна не работает. То есть совсем. Это может быть из-за короткого замыкания или обрыва кабеля, оторванного или замкнутого разъема со стороны станции или антенны, обрыва удлиняющей катушки и проч. Выяснить, что именно произошло, можно с помощью обычного тестера.
Во всех антеннах СВ диапазона средний контакт разъема должен «на ноль» звониться со штырем, а корпус разъема – с кузовом. Также средний контакт и корпус разъема могут звониться между собой. Это происходит из-за того, что практически все более-менее серьезные антенны сделаны как 5/8, что предусматривает автотрансформаторную схему согласования.
В этом случае целостность кабеля с разъемом можно проверить, лишь отсоединив кабель от антенны. Также КСВ больше 5 может быть из-за попадания соленой воды в разъем антенны (для антенн типа Sirio-4000 и им подобных с разъемом UHF, то есть таким же, как на самой радиостанции). Был случай, когда за 10 секунд удалось снизить КСВ с 8 до 1,2 на Sirio HI-Power 4000, путем выдува воды из разъема, закрепленного на водостоке.
3. КСВ во всех сетках от 2,5 до 5. Прежде всего проверьте, есть ли надежный контакт антенны с кузовом. Если контакт есть, снимите верхнюю часть антенны (катушку со штырем) и повторите замеры. Если ничего или почти ничего не изменилось, это может говорить о том, что кабель у Вас сгнил, или промок, или протух – короче о том, что нужен новый. И пусть Вас не смущает, что тестером он звонится как целый – для антенны он уже не пригоден. Если же без штыря КСВ 8-10, а со штырем – около 3-4, и при этом контакт антенны в месте ее крепления к кузову не вызывает сомнений, остается два варианта – или Ваша антенна неисправна (например обрыв катушки согласования), или ее резонанс где-то очень далеко от тех частот, на которых вы производили замеры.
Это может быть по двум причинам. Во-первых, практически все новые антенны идут с запасом по длине штыря, и если Вы такую антенну будете сразу после установки измерять на частотах от 28 MHz и выше, то ее КСВ там будет около 3, и чтобы вогнать ее в резонанс, придется отрезать минимум 10 см штыря. Во-вторых, у многих известных антенн (Sirio Turbo, ТАИС и проч.) существуют модификации для работы в диапазоне 33-49 МГц, и внешне от СВшных они отличаются только этикеткой, да и то не всегда. Соответственно, такая антенна никогда не будет нормально работать на 27 МГц без серьезной переделки.
Рейтинг популярных антенн:
1. Lemm Turbo 2001 2. Sirio 5000 Performer (5000 Turbo) 3. Lemm АТ-73 4. Sirio 4000 (и производные этой модели) 5. Alan PC 10 6. SIRIO PERFORMER P-1000 7. Lemm АТ-73 на магните 8. Sirio 4000 (и производные) на магните 9. Lemm АТ-1000 Eagle 10. Lemm АТ-500 11. Sirio Turbo-3000 12. Lemm АТ-1700 13. Lemm АТ-72 14. Alan ML-145 (при стационарном креплении) 15. Sirio Turbo 2000 16. Lemm АТ-1500 17. Sirio 3000 (при стационарном креплении) 18. Alan ML-145 (на магните) 19. Таис МА-27 (при стационарном креплении) 20. LEMM AT-109 SUPERSTAR S9 21. Alan 9+ 22. Sirio Super Carbonium 27 23. Sirio (EuroCB) ML-145 (при стационарном креплении) 24. Sirio 3000 (на магните) 25. Таис МА-27 (на магните) 26. Ржавый гвоздь, вставленный в разъем 27. Sirio (EuroCB) ML-145 (на магните) 28. Lemm АТ-1200 29. Lemm АТ-900 30. Sirio Т3-27 (при стационарном креплении) 31. Sirio Т3-27 (на магните) 32. TRIFLEX CB / AM-FM / GSM 900
