Базовые дипольные антенны диапазона VHF (136-174 МГц) Аргут

Базовые дипольные антенны диапазона VHF (136-174 МГц)

Базовые дипольные антенны обладают рядом преимуществ перед другими типами антенн и впервую очередь перед вертикальными. Дипольные антенны также обеспечивают всенаправленное покрытие, но при этом показывают предсказуемую диаграмму направленности и большую гибкость при создании системы связи. Дипольные VHF антенны дают стабильные параметры в течении всего срока службы, просты в установке и обслуживании и при этом не требуют сложных схем заземления, обеспечивают приемлимый уровень КСВ в широкой полосе рабочих частот. При построении антенных решеток можно формировать нужную форму зоны покрытия (круговую, смещенную или вытянутую) за счет расположения элементов на мачте. Это особенно ценно для систем, где нужно целенаправленно засветить определённую зону.

VHF волны лучше огибают препятствия - холмы, лесные массивы, пересеченная местность. Чем длиннее волна, тем эффективнее она огибает препятствие. Именно поэтому системы построенные на использовании частот VHF традиционно применяются на открытых территориях, в сельской местности, в лесных зонах. В этих условиях при равной мощности передатчика и одинаковом усилении антенн VHF система уверенно работает на большей дальности, чем UHF.

Дипольные антенны являются профессиональным вариантом для построения систем, в которых нужно равномерное покрытие площади вокруг мачты, в тех случаях когда абоненты расположены вокруг мачты в разных направлениях, тогда когда нужно надежное круговое покрытие с предсказуемой диаграммой направленностью. Всегда выбирайте антенну с учётом высоты установки, рельефа местности, мощности передатчика, потерь в кабеле и требуемой зоны покрытия.

На что следует обратить внимание при выборе базовой дипольной антенны для систем, работающих на частотах VHF?

• Полоса рабочих частот
• Коэффициент усиления
• Подводимая мощность
• Высота установки, Количество диполей в системе и Механические требования
• КСВ
• Грозозащита
• Коаксиальный кабель

Полоса рабочих частот

Частоты VHF диапазона широкое понятие. Не все антенны перекрывают весь частотный VHF диапазон от 136 МГц до 174 МГц. Всегда проверяйте, что рабочая частота попадает в полосу антенны. Не просто VHF, а именно в указанные рабочий диапазон частот конкретной антенны. Использование антенны с частотным диапазоном не соответствующей Вашим рабочим частотам системы может давать КСВ выше проектных и привести к выходу из строя радиооборудования.

Дипольные антенны, особенно петлевые диполи Пистолькорса, работают в более широкой полосе частот по сравнению с разрезными диполями. Также стоит обратить внимание на тот момент, что дипольные антенны не требуют настройки по частоте, но в некоторых сборно-разборных моделях изменяя расстояние от излучающего элемента до мачты, можно в небольших пределах корректировать диаграмму направленности антенны. 

Конструкция базовой дипольной антенны и ее коэффициент усиления.

В радиосвязи в основном используют петлевые и разрезные дипольные антенны, которые различаются по геометрии, принципу питания и эксплуатационным характеристикам.

Разрезной диполь состоит из двух отдельных, не замкнутых проводников (плеч), которые соединяются в центре, где и подключается линия питания. Простая симметричная конструкция. Диаграмма направленности напоминает восьмерку - главный лепесток направлен перпендикулярно оси антенны, а задний лепесток имеет значительную величину, из-за чего антенна одинаково хорошо принимает сигналы со всех направлений в плоскости, перпендикулярной вибратору.Из-за отсутствия замкнутого контура антенна может быть более восприимчива к внешним электростатическим помехам, нежели петлевой диполь.

Большинство профессиональных дипольных VHF антенн выполнены по принципу Пистолькорса. Петлевой диполь Пистолькорса представляет собой замкнутый проводящий контур (петлю). В некоторых вариантах два параллельных провода соединены по концам, а один из них разомкнут посередине, и в этот разрыв включается линия питания. Замкнутый контур упрощает заземление всей конструкции. Петлевой диполь обладает низкой чувствительностью к промышленным помехам благодаря замкнутому контуру, который обеспечивает взаимную компенсацию электростатических полей. За счет замкнутой конструкции петлевой диполь может быть короче разрезного с одними и теме же частотными параметрами.

Базовые дипольные VHF антенны надежно защищены от агрессивного воздействия окружающей среды за счет полимерного покрытия, что обеспечивает долговечность конструкции.

Коэффициент усиления - параметр, от которого зависит дальность и качество приема/передачи на разных дистанциях от установленной антенны. Дипольные антенны с высоким коэффициентом усиления имеют узкую вертикальную диаграмму направленности, те подавленный вертикальный угол и плохо покрывает объекты в ближней зоне. На расстоянии до 300 метров от антенны сигнал может быть слабее, чем на расстоянии 5 км. Для работы в ближней зоне от установленной антенны усиления в 3-6 dB (5.15-8.15 dBi) будет достаточно. Выбирайте тот вариант антенны, который имеет усиление с разумным запасом - без избыточного сужения луча.

Усиление антенны измеряется в двух шкалах-  dB (dBd) (относительно диполя) и dBi (относительно изотропного излучателя). Разница между ними постоянная.

dBi = dB + 2,15

Если в описании антенны значится 5.15 dBi - это 3 dB. Обе шкалы корректны, важно не путать их при сравнении.

Максимальное усиление - это максимально узкая вертикальная диаграмма. Если антенна стоит низко или рельеф пересечённый, часть зоны попросту выпадает из рабочего лепестка. Высокоусиленная антенна на невысокой мачте может работать хуже, чем умеренная антенна на большей высоте. При этом усиление в 12 dBi по сравнению с 3 dBi дает прирост в 8 раз по мощности и увеличение дальности в 2-3 раза.

При объединении нескольких одиночных диполей в вертикальную решетку диаграмма направленности сплющивается, вертикальный лепесток сужается, а горизонтальный лепесток становится шире. Чем больше одиночных диполей установлено в системе, тем уже вертикальный угол излучения и тем выше коэффициент усиления.

Подводимая мощность

Номинальная мощность выбранной Вами дипольной антенны должна быть не ниже выходной мощности передатчика с учетом потерь по кабельной трассе. Лучше использовать антенны с запасом по мощности. При использовании антенны не совпадающей по мощности системы антенна начнет перегреваться в момент передачи, поплывет уровень КСВ и есть риск выхода оборудования из строя.

Высота установки, количество диполей в системе и механические требования.

Высота установки базовой дипольной антенны влияет более существенно на дальность связи нежели параметр усиления. Установка антенны даже на 5-10 метров выше даст больший прирост дальности нежели переход на двух или четырех дипольную систему при изначальной высоте установки. Правильно выбранная дипольная антенна и высота установки позволит снизить бюджет Вашей системы.

Высота установки базовой дипольной VHF антенны определяет радиогоризонт, а соответственно дальность связи. Порой переход с высоты установки дипольной антенны с 10 метров на 50 метров дает почти двухкратное увеличение дальности, без изменения подводимой мощности и количества диполей в системе.

Базовая дипольная VHF антенна, установленная на уровне или ниже уровня окружающих препятствий, не реализует свой потенциал. Минимальная высота установки - на уровне крыши самого высокого препятствия в зоне покрытия, оптимальная - выше него.

Число диполей в системе определяется исходя из высоты установки и требуемой зоны покрытия. При установке дипольной антенны на мачты до 12 метров в условиях городской застройки часто оптимально использовать антенные системы с двумя диполями, а не с 4 и более.

Диаграмма направленности одиночного диполям в вертикальной плоскости имеет характерную форму восьмерки с двумя лепестками. В горизонтальной плоскости излучение близко к круговому. Если антенна крепится в режиме бокового смещения от мачты (OFFSET), то в этом случае мачта начинает работать как пассивный рефлектор, что создаёт направленный сигнал в сторону от мачты и обеспечивает прирост усиления примерно на 3 dBi. Однако в противоположном секторе усиление снижается и диаграмма приобретает форму эллипса. Круговая диаграмма, режим OMNI, достигается при установке в режиме стандартного коаксиального монтажа, когда антенна устанавливается по оси мачты. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости остаётся круговой, но усиление в осевом направлении вдоль мачты минимально. 

Перед покупкой базовой дипольеой VHF антенны нужно оценить рельеф и ветровую нагрузку местности где будет произведена установка, наличие препятствий в зоне радиовидимости. Это позволит определить необходимость антенны с узкой или широкой диаграммой направленности в вертикальной плоскости. На пересеченной местности с перепадами высот узкая диаграмма в вертикальной плоскости с высоким усилением может привести к провалам в зоне покрытия.

Базовая дипольная антенна, установленная без учёта ветровой нагрузки, при постоянном воздействии порывов ветра может изменить ориентацию горизонтальной плоскости или получить механические повреждения. При установке выше 15 метров от уровня земли необходимо обязательно учитывать ветровую устойчивость и нагрузку антенны и нормативные параметры ветрового района по месту установки.

Коэффициент Стоячей Волны (КСВ)

После установки необходимо провести измерение уровня КСВ. Измерение проводится с помощью КСВ метра, подключенного между антенной и подведенным кабелем на рабочей частоте. Норма для профессиональных антенн КСВ не хуже 1.5. Значения выше 2.0 указывают на проблему в системе - неправильно обжатый разъём, повреждение кабеля или несоответствие антенны частоте.

Грозозащита

Многие базовые дипольные VHF антенны имеют заземление по постоянному току, что повышает безопасность и защиту от электростатических разрядов. Но при установке на возвышенности или на объектах с высоким риском прямого удара молнии рекомендуется обязательно дополнительно устанавливать грозоразрядники между антенным кабелем и оборудованием.

Коаксиальный кабель

Базовая дипольная VHF антенна является частью системы. Потери в кабеле могут нивелировать все усиление. Если в Вашей системе необходимо использование длинных кабельных трасс - следует выбирайте кабель с малыми потерями, а также учитывать суммарные потери.

Интернет магазин Мир Раций предлагает купить базовые дипольные VHF антенны таких производителей как Comtech, Diamond, Sirio, Radius, Racio Antenna, Radial, Track а также Аргут. Быстрая отгрузка, оригинальная продукция, низкие цены.