Текст
                    

Массорин В.В. Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками. — СПб.: Наука и техника, 2011. — 320 с.: ил. ISBN 978-5-94387-832-9 Серия «Домашний мастер» Электроника прочно вошла в нашу жизнь. Широко распространяются бес- проводные Wi-Fi сети доступа к Интернету, спутниковое телевидение и Интернет, мобильная связь. Без антенны не обходится ни одно из этих радиоэлектронных устройств, принимающих и передающих сигнал в эфир. Антенны очень разноо- бразны. Разобраться в этом многообразии, правильно выбирать, устанавливать и использовать антенны поможет эта книга. Полезной будет глава с небольшим лик- безом по основам построения антенн, их характеристикам и принципу действия. Особое внимание уделено вопросам самостоятельного изготовления антенн. Радость и от творчества, и от полученного результата благоприятно влияет на са- мооценку и настроение домашнего умельца и радиолюбителя. Книга предназначена для широкого круга читателей, способных создавать устройства своими руками. Автор и издательство не несут ответственности за возможный ущерб, причиненный в результате ис- пользования материалов данной книги. Контактные телефоны издательства (812)412-70-25,412-70-26 (044) 516-38-66 Официальный сайт: www.nit.com.ru © Массорин В.В. , © Наука и Техника (оригинал-макет), 2011 ООО «Наука и Техника». 198097, г. Санкт-Петербург, ул. Маршала Говорова, д. 29. Подписано в печать 18.08.2010. Формат 60x88Vie. Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 20 п. л. Тираж 3000 экз. Заказ № 565. Отпечатано с готовых диапозитивов в ГП ПО «Псковская областная типография» 180004, г. Псков, ул. Ротная, 34.
Содержание Глава 1. Что такое антенна..................................... 7 1.1. Разновидности антенн.................................. 7 1.2. Характеристики антенн................................. 7 1.3. Полоса пропускания антенны............................ 8 1.4. Поляризация........................................... 9 1.5. Входное сопротивление................................ 11 1.6. Коэффициент стоячей волны.... ....................... 12 1.7. Диаграмма направленности антенны..................... 14 1.8. Коэффициент направленного действия................... 17 1.9. Коэффициент усиления антенны....(............'....... 18 1.10. Коэффициент полезного действия антенны.............. 22 1.11 .Шумовая температура антенны......................... 23 Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками.......................... 26 2.1. Как работает сеть Wi-Fi.............................. 26 Стандарты Wi-Fi...................................... 26 Принцип работы....................................... 30 Достоинства беспроводного Wi-Fi соединения........... 30 Недостатки Wi-Fi соединения......................... 30 Wi-Fi и RadioEthernet технологии..................... 33 Способы создания беспроводной сети................... 34 Основные режимы работы .............................. 35 2.2. Особенности антенн для Wi-Fi соединения.............. 40 Можно ли обойтись без антенны?....................... 40 Немного теории антенн................................ 43 Основные характеристики направленных внешних антенн ... 45 2.3. Основные типы Wi-Fi антенн........................... 48 Устройство штыревой антенны.......................... 49 Разновидности внешних антенн по направленным свойствам.. 50 2.4. Всенаправленные Wi-Fi антенны........................ 52 Всенаправленная антенна Wi-Fi RN-12 OMNI.,........... 52 Всенаправленная антенна Wi-Fi D-Link ANT24-0800...... 53 2.5. Направленные антенны................................. 55 Направленная сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 17................................. 57 Сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 27.... 59 Облучатель для офсетных зеркал Quantum Offset 11..... 60 2.6. Панельные Wi-Fi антенны.............................. 61 Панельная антенна AntenaBOX.......................... 61 Панельная антенна Quantum Panel 18................... 61
2.7. Секторные Wi-Fi антенны............................ 62 Секторная антенна RN-16-120............................ 62 Антенна секторная RFE 2500/90/14 ...................... 63 2.8. Внешние Wi-Fi адаптеры USB............................. 64 TP-LINKTL-WN422G....................................... 65 D-Link DWA-120......................................... 66 2.9. Адаптеры PCMCI и PCI................................. 67 Беспроводной PCI-адаптер D-Link DWA-520 ............... 68 2.10. Драйверы и ПО для Wi-Fi соединения для различных ОС.. 69 2.11 .Самостоятельно изготавливаем Wi-Fi антенны............ 70 Всенаправленная антенна «паук» для диапазона 2,4 ГГц.. 73 Банка для антенны Wi-Fi................................ 76 Антенна для WiMAX и Wi-Fi.............................. 78 Компактная коллинеарная антенна Wi-Fi.................. 82 Антенна из пластиковой бутылки для минеральной воды... 85 Эффективная и дальнобойная панельная Wi-Fi антенна (Panel 24)..................... 88 Антенна Wi-Fi 2,4 ГГц................................. 90 Штыревая антенна с параллельным рефлектором............ 91 Спиральная антенна с рефлектором....................... 92 Антенна-банка с цилиндрическим волноводом для диапазона 2,4 ГГц 802.11 b/Wi-Fi/WLAN.............. 93 2.12. Устройство фабричных антенн Wi-Fi, которые можно изготовить самому............................ 106 Антенна TP-Link TL-ANT2406A........................... 106 Антенна TP-Link TL-ANT2409A........................... 107 Антенна TP-LinkTL-ANT2414A.......................... 109 Антенна D-Link DWL-R60AT.............................. 110 Wi-Fi антенна YAGI (волновой канал)................... 112 2.13. Грозозащита Wi-Fi антенн........................... 113 Основное о грозозащите................................ 113 Установка грозозащиты...................:............. 113 Может ли сгореть грозозащита?............................... 115 Если сеть перестала работать после установки грозозащиты.. 115 Модуль защиты от грозовых разрядов LA-2.4G/GT......... 116 Грозозащита Senao/EnGenius LP17....................... 117 Модуль грозозащиты Tp-linkTL-ANT24SP.................. 118 Грозозащита mcWit 100............................... 119 Грозозащита для NanoStation Light version............. 121 Антенная грозозащита «BesterThunder Defence 2400»..... 122
Глава 3. Телеантенны своими руками...............,............ 124 3.1. Прием телевизионного сигнала......................... 124 Условия распространения радиоволн.................... 124 Что влияет на дальность реального телеприема......... 127 Обеспечение телевизионного приема с разных направлений. 128 Подключение нескольких антенн........................ 131 Обеспечение дальнего телевизионного приема........... 132 Влияние затухания сигнала в фидере................... 135 О телевизинном кабеле................................ 138 Распайка и соединение телевизионного кабеля.......... 141 Что нужно знать о гальванических парах............... 144 3.2. Частотные диапазоны в телевидении.................... 147 3.3. Технические характеристики телеантенн................ 148 Рабочий диапазон частот антенны...................... 148 Диаграмма направленности антенны... ................. 148 Коэффициент усиления антенны....................... 150 Коэффициент полезного действия....................... 153 Входное сопротивление................................ 153 Ширина полосы пропускания............................ 154 Коэффициент направленного действия................... 154 Коэффициент защитного действия ...................... 154 Коэффициент бегущей волны............................ 155 3.4. Создаем телеантенну своими руками.................... 156 Комнатные антенны................................«... 156 Простые наружные телевизионные антенны метрового диапазона.................................. 159 Телеантенны для приема на границе зоны прямой видимости и зоне полутени........................................ 166 Антенны типа «волновой канал»........................ 169 Антенны дециметрового диапазона...................... 176 3.5. Установка и настройка телеантенны.................... 180 Выбор места установки................................ 180 Установка телеантенны................................,. 181 Выбор направления антенны............................ 184 Кабели снижения...................................... 184 Как защитить телеантенну от удара молнии............. 186 3.7. Разводка кабеля внутри дома или дачи................. 192 Схемы домашней телевизионной сети.................... 192 Как правильно разделать кабель....................... 193 Радиолюбительские самоделки.......................... 194
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками................................................. 201 4.1. Что такое спутниковое телевидение.................... 201 4.2. Геостационарная орбита............................... 204 4.3. Положение и работа спутника на орбите................ 208 Транспондеры......................................... 209 4.4. Зоны покрытия........................................ 212 4.5. Устройство и схемотехника приемного комплекта........ 215 Отражатели антенн для спутникового телеприема........ 217 СВЧ тракт спутниковой антенны........................ 222 Облучатель......................................... 226 Поляризатор и деполяризатор.......................... 231 Конвертер............................................ 240 Подвески спутниковых антенн.......................... 247 Кабель для спутникового телевидения.................. 251 4.6. Приборы для наведения спутниковой антенны............ 259 Openbox SF-30...................................... 260 Satfinder (стрелочный)............................... 261 Цифровой Satfinder................................... 263 Satfinder SF-3000.................................... 264 4.7. Выбор места установки и направления антенны.......... 265 Шпаргалка по наведению антенны на выбранный спутник.... 274 4.8. Основные этапы установки спутниковой антенны......... 281 Покупаем спутниковую антенну......................... 281 Сборка антенны....................................... 285 Крепление кронштейна................................. 285 Установка антенны на кронштейн....................... 291 Протяжка кабеля...................................... 291 Наведение антенны на спутник......................... 293 4.9. Прием сигнала нескольких спутников на поворотную антенну.. 294 Актуатор, позиционер и полярная подвеска............. 296 Мотоподвес и полярная подвеска..................... 300 4.10. Прием сигнала нескольких спутников на неподвижную антенну 304 Принцип действия мультифида.......................... 305 Достоинства и недостатки мультифида.................. 306 Методы формирования мультифида....................... 306 Подготовка, установка и настройка мультифида......... 307 Практический пример настройки мультифида............. 309 Питание конвертеров в мультифиде...................... 311 Список литературы............................................. 318 Список ресурсов Интернет...................................... 318
Глава 1 ЧТО ТАКОЕ АНТЕННА 1.1. Разновидности антенн Определение. Антенна — устройство для излучения и приема радио- волн, она является конвертером электрического тока радиочастотного диапазона в электромагнитное излу- чение, и наоборот. Форма, размеры и конструкция антенн разнообразны и за- висят от длины излучаемых или принимаемых волн и назначе- ния антенны. Применяются антенны в виде отрезка металли- ческого провода, комбинаций из таких отрезков, металличе- ских рупоров, отражающих металлических зеркал различной конфигурации, волноводов с металлическими стенками, в ко- торых вырезаны щели и многие другие. 1.2. Характеристики антенн Каждая антенна как пассивное линейное устройство может работать: ♦ в режиме передачи; ♦ в режиме приема.
8 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками В обоих режимах антенна характеризуется направлен- ными, поляризационными, фазовыми свойствами и входным сопротивлением. К основным характеристикам и параметрам, описываю- щим эти свойства, относятся: ♦ полоса пропускания; ♦ поляризация; ♦ входное сопротивление; ♦ коэффициент стоячей волны (КСВ); ♦ диаграмма направленности (ДН); ♦ коэффициент направленного действия (КНД); ♦ коэффициент усиления антенны (КУ); ♦ фазовая диаграмма антенны (ФД); ♦ коэффициент полезного действия антенны (КПД); ♦ шумовая температура антенны (ТА). 1.3. Полоса пропускания антенны S Определение. Полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (MX) антенны достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искаже- ния его формы. Это диапазон частот, при которых антенна работает эф- фективно, обычно окрестность центральной (резонансной) частоты. Зависит от типа антенны, ее геометрии. Основные параметры, которые характеризуют полосу про- пускания частот — это ширина полосы пропускания и нерав- номерность АЧХ в пределах полосы.
Глава 1. Что такое антенна 9 Ширина полосы (рис. 1.1) обычно определяется как разность верхней и нижней граничных ча- стот участка АЧХ, на котором ам- плитуда колебаний от максималь- ной снижается в корень из двух раз или мощность снижается в 2 раза. Этот уровень приблизительно со- Максимальное значение Рис. 1.1. АЧХ антенны ответствует -3 дБ. Ширина полосы пропускания выражается в единицах ча- стоты (например, в герцах). Неравномерность АЧХ характеризует степень ее отклоне- ния от прямой, параллельной оси частот. Неравномерность АЧХ выражается в децибелах. И Примечание. Ослабление неравномерности АЧХ в полосе улучшает воспроизведение формы передаваемого сигнала. 1.4. Поляризация Определение. Поляризация для электромагнитных волн — это явле- ние направленного колебания векторов напряженности электрического поля Е или напряженности магнитного поля Н. Электромагнитное поле характеризуется вектором напря- женности электрического поля Е и вектором магнитной ин- дукции Н, каждый из которых в любой точке пространства имеет определенную величину и направление.
10 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Поляризация электромагнитной волны является ее пространственно-временной характеристикой и определяется видом траектории, описываемой концом вектора электриче- ского поля Е в фиксированной точке пространства. D Примечание. На антеннах с поляризацией есть указатель в виде стрелки на задней стороне, который и определяет нео& ходимую поляризацию. На рис. 1.2 схематически изображена электромагнитная волна с векторами Е и Н, распространяющаяся в положитель- ном направлении оси х. Электрическое и магнитное поля изо- бражены в момент t = 0 для случая плоской электромагнитной волны, распространяющейся в направлении х со скоростью с. Электрическое и магнитное поля тесно взаимосвязаны: они представляют собой компоненты единого электромагнитного поля, поскольку переходят друг в друга. Говорят, что векторное поле линейно (плоско) поляризо- вано, если направление вектора остается всюду фиксирован- ным, а его длина периодически изменяется. Если вектор вра- щается, но длина его не меняется, то говорят, что поле имеет круговую поляризацию. Если же длина вектора периодически изменяется, а сам он вращается, то поле называется эллипти- чески поляризованным. Рис. 1.2. Структура электромагнитной волны
Глава 1. Что такое антенна 11 1.5. Входное сопротивление Антенна является источником сигнала, который харак- теризуется электродвижущей силой (ЭДС) и внутренним со- противлением, которое называется входным сопротивлением антенны. В Определение. Входное сопротивление антенны — это величина, которая определяется отношением направления на зажимах антенны к току на входе фидера. Величину входного сопротивления антенны необходимо знать для того, чтобы правильно согласовать антенну с ка- белем и приемником (передатчиком): только при этом усло- вии на вход поступает наибольшая мощность. При правиль- ном согласовании входное сопротивление антенны должно равняться входному сопротивлению кабеля, которое, в свою очередь, должно быть равно входному сопротивлению прием- ника (передатчика). Немного физики... Считается, что входное сопротивление антенны представляет собой последовательно соединенные реактивное и активное сопротивления. Но в антенне или в фидере нет реального резистора, конденсатора или катушки индуктивности. Все это только результат расчета эквивалент- ных им сопротивлений антенной цепи. Входное сопротивление (импеданс) антенны редко когда бывает равный волновому сопротивлению фидерной линии. Для согласования применяют согласующие устройства. Для уменьшения потери мощности антенну необходимо настроить в резонанс с частотой принимаемых каналов. В случае если антенна работает в широком диапазоне ТВ кана- лов, ее следует настраивать на среднюю частоту диапазона. Практически настройка сводится к подбору геометрических
12 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками размеров и элементов антенны, а также расположения клемм, к которым подводится фидерная линия. На частотах ниже резонансной реактивная составляющая имеет емкостный, а на частотах выше резонансной — индук- тивный характер. А при резонансе антенна имеет только ак- тивное сопротивление. D Примечание. Входное сопротивление антенны также зависит от объектов, находящихся вблизи антенны и влияющих на распределение поля в пространстве, что необходимо учитывать при установке антенны. Зависимость входного сопротивления антенны от частоты носит название частотной характеристики: чем меньше меня- ется входное сопротивление антенны при изменении частоты, тем, шипе полоса ее пропускания. 1.6. Коэффициент стоячей волны Определение. Коэффициент стоячей волны — это отношение наи- большего и наименьшего значений амплитуды напря- женности электрического или магнитного поля стоячей волны в линии передачи. Если антенна настроена в резонанс (в ходе настройки мы скомпенсировали ее реактивность и согласовали с фидером питания по сопротивлению), то КСВ будет равен единице. Т. е. отраженная волна отсутствует. Коэффициент стоячей волны характеризует степень согла- сования антенны и фидера (также говорят о согласовании вы-
Глава 1. Что такое антенна 13 хода передатчика и фидера). На практике всегда часть пере- даваемой энергии отражается и возвращается в передатчик. Отраженная энергия ухудшает работу передатчика и может его повредить. КСВ рассчитывается следующим образом: KCB=(Wnafl+WOTp)/(Wna,-W0Tp), где Wnaa — падающая энергия, W0Tp — отраженная энергия. ИД Пример. № В идеале КСВ-1. Значения до 1,5 считаются приемлемым, например, в УКВ диапазоне. Любая антенна, простая она или сложная, является резо- нансным устройством и требует настройки. Настройка вклю- чает в себя измерение основных параметров антенны и кор- рекция их путем подгонки линейных размеров элементов антенны, расстояний между элементами, настройки согласую- щих и симметрирующих устройств. Если антенну мы сами не рассчитываем, а берем уже раз- меры готовой проверенной на практике конструкции, возни- кает вопрос о целесообразности настройки такой антенны. Настойка нужна и в этом случае. Ведь невозможно рассчи- тать влияние экранов, паразитные емкости и индуктивности монтажа, краевой эффект здания, на котором расположена антенна, влияние оттяжек мачты и очень много неизвестных величин. При переходе от простых, антенн к более сложным реаль- ная прибавка в силе сигнала намного больше, чем при срав- нении числовых значений усиления простой и более сложной антенны. ияя Пример. МИ Сравним простую антенну типа полуволновой диполь с “антенной двойной квадрат. Даже ненастроенный двой-
14 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ной квадрат с усилением 5 дБ в эфире может дать при- бавку в силе сигнала от 10 до 30 дБ по сравнению с полу- волновым диполем. Это зависит от состояния эфира, прохождения, угла прихода сигнала, наличие индустри- альных помех и т. д. Точно такой же эффект наблюдается, сравнивая две иден- тичных антенны, одна из которых была настроена по всем основным параметрам, вторая собрана по расчетным значе- ниям. А так как основная масса радиолюбителей настраивает антенны только по КСВ, отсюда и чудеса в эфире: одну и ту же конструкцию антенны одни хвалят, другие ею не довольны. 1.7. Диаграмма направленности антенны Определение. Диаграмма направленности приемной антенны — это график, который характеризует зависимость ЭДС, наве- денной в антенне электромагнитным полем, от ориен- тации ее в пространстве. Диаграмма направленности антенны дает графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия антенны от на- правления антенны в заданной плоскости. Строится диаграмма направленности в полярной (сфериче- ской, рис. 1.3) или в прямоугольной системах координат в двух характерных плоскостях (горизонтальной и вертикальной). При повороте антенны в ту или другую сторону от нуле- вого направления на диаграмме откладываются величины, со- ответствующие отношению Е/Етах. Если возвести в квадрат относительные значения ЭДС, соответствующие различным
Глава 1. Что такое антенна 15 Рис. 1.3. Пример диаграммы направленности антенны в полярной системе координат направлениям прихода сигнала, то можно построить диа- грамму направленности по мощности. В Определение. Лепесток, соответствующий максимальному сигналу или нулевому направлению, называют основным или главным, остальные — боковыми или задними (в зави- симости от расположения по отношению к главному лепестку). Для удобства сравнения диаграмм направленности разных антенн их обычно нормируют, для чего максимальную вели- чину ЭДС принимают за единицу. Основным параметром диаграммы направленности явля- ется угол раствора (ширина) главного лепестка, в пределах которого ЭДС, наведенная в антенне электромагнитным по- лем, спадает до уровня 0,707, или мощность, спадающая до уровня 0,5 от максимальной. По ширине главного лепестка судят о направленных свой- ствах антенны. Чем эта ширина меньше, тем больше направ- ленность антенны.
16 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Форма диаграммы направленности зависит от типа и кон- струкции антенны. Диаграмма направленности полуволно- вого вибратора в горизонтальной плоскости, напоминает восьмерку, а в вертикальной — круг. Антенна «волновой канал» в своей диаграмме направлен- ности имеет ярко выраженный главный лепесток, а с увеличе- нием числа директоров в антенне главный и боковые лепестки сужаются, при этом улучшаются направленные свойства ан- тенны. D Примечание. Наличие задних и боковых лепестков свидетельствует о том, что антенна излучает радиоволны не только в области главного лепестка, нои в других направлениях. Это может создавать помехи другим радиотехниче- ским системам и снижает помехоустойчивость, если антенна работает на прием. Поэтому при проектиро- вании антенн стремятся к уменьшению уровней боко- вого и заднего излучения. В ряде случаев диаграмма строится в двух взаимно перпен- дикулярных Е и Н плоскостях. Полярная диаграмма показы- вает направление, в котором концентрируется энергия соот- ветствующей составляющей. Пример полярной диаграммы направленности в Е-плоскости показан на рис. 1.4. По ради- усу отложено значение амплитуды излучаемого поля, норми- рованное к значению амплитуды в главном максимуме. Такая диаграмма направленности характеризуется следую- щими параметрами: ♦ шириной главного лепестка в Е и Н плоскостях по уров- ню 3 дБ (в градусах); ♦ максимальным уровнем боковых лепестков (дБ); ♦ максимальным уровнем заднего излучения Азд (дБ).
Глава 1. Что такое антенна 17 Рис. 1.4. Пример отображения полярной диаграммы направленности в Е-плоскости н Примечание. Диаграмму направленности, например, передающей антенны можно снимать, поворачивая антенну и измеряя напряженность поля фиксированной точке на частоте передачи. Эти измерения дают диаграмму направленности в полярных координатах. _ В радиолюбительской практике это наиболее сложный вид измерений. Проводя измерения в ближней зоне необходимо учи- k тывать ряд факторов влияющих на достоверность измерений. V» 1.8. Коэффициент направленного действия С вм Определение. Л kj!l Коэффициент направленного действия антенны — 1,1 ““* это число, показывающее во сколько раз мощность, поступающая на вход приемника при приеме на направ- ленную антенну, больше мощности, которую можно
18 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками получить при приеме на ненаправленную антенну (при той же напряженности поля). Свойства направленности антенны характеризуются диа- граммой направленности, рассмотренной выше. 1.9. Коэффициент усиления антенны Одной из важнейших характеристик антенн является коэф- фициент усиления. Часто название этого параметра приводит к ошибочному предположению, что антенны способны усили- вать сигнал. На самом деле это не так — если мощность передатчика, к примеру, составляет 70 мВт, то какую бы антенну мы ни по- ставили, мощность передаваемого сигнала будет такой же. Дело в том, что все антенны подобного рода представляют со- бой пассивные устройства, и брать энергию для усиления пе- редаваемого сигнала им попросту неоткуда. Но что же тогда означает коэффициент усиления? Определение. Коэффициент усиления антенны — отношение мощ- ности на входе эталонной антенны к мощности, подво- димой ко входу рассматриваемой антенны, при условии, что обе антенны создают в данном направлении на оди- наковом расстоянии равные значения напряженности поля или такой же плотности потока мощности. Коэффициент усиления антенны показывает, во сколько раз необходимо увеличить мощность на входе антенны (вы- ходную мощность передатчика) при замене данной антенны
Глава 1. Что такое антенна 19 идеальной ненаправленной антенной, чтобы значение плот- ности потока мощности излучаемого антенной электромаг- нитного поля в точке наблюдения не изменилось. При этом предполагается, что коэффициент полезного действия (КПД) ненаправленной антенны равен единице. Коэффициент усиления антенны является безразмерной величиной, может выражаться в децибелах (дБ, дБи, дБд). Для обозначения Коэффициент усиления антенны используют ла- тинскую букву G (от англ. Gain). Децибелы используются не только для сравнения величин, но и для выражения абсолютных значений. Для этого в каче- стве величины, с которой производится сравнение, принима- ется некоторое эталонное значение. Например, чтобы выра- зить абсолютное значение мощности сигнала в децибелах, за эталон принимается: ♦ мощность в 1 мВт; ♦ уровень мощности сравнивается в децибелах с мощно- стью в 1 мВт. Данная единица измерения получила название децибел на милливатт (дБм) и показывает, на сколько децибел мощность измеряемого сигнала больше мощности в 1 мВт. Обычно оперируют значением КУ GO в направлении мак- симума излучения антенны. При этом коэффициент усиления антенны становится мерой эффективности антенны как спо- собности антенны концентрировать энергию электромагнит- ного излучения в узком луче с учетом потерь энергии в эле- ментах конструкции антенны и объектах^ расположенных в ближней зоне антенны. Таким образом, коэффициент усиления антенны одно- значно связан с коэффициентом направленного действия (КНД) D и КПД ц антенны: G = Dxt],
20 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками В Примечание. При определении КПД потери на отражение из-за рассо- гласования входного импеданса антенны с импедансом источника возбуждения не учитываются. Значение коэффициент усиления антенны в направлении максимума излучения может составлять от нуля до миллио- нов. Коэффициент усиления антенны меньше единицы харак- терен для антенн с низким КПД: ♦ электрически малых антенн (укороченные, малогабарит- ные антенны); ♦ антенн с искусственно введенными поглощающими эле- ментами (антенны для работы в широкой полосе радио- частот; ♦ антенны, располагающиеся на предельно малой высоте от грунта. Для реальных антенн простой конструкции, таких как сим- метричный вибратор, значение КУ практически совпадает со значением КНД, поскольку КПД таких антенн близок к 100%. Однако в ряде случаев (антенна расположена вблизи земли, содержит в конструкции поглощающие материалы, антенна сложной конструкции, антенна с управляемым положением максимума ДН) КПД может опускаться до значений 30—50% и даже ниже. Поэтому КНД и КУ таких антенн могут значи- тельно отличаться друг от друга. Малое значение коэффициента усиления антенны не обя- зательно означает, что антенна обладает низким значением КНД (то есть обладает слабо выраженными направленными свойствами). И, наоборот, антенна с высоким КНД может «плохо излучать» радиоволны, Й Пример. Приемная антенна Бевереджа (рис. 1.5), обладающая типичными значениями КУ-30 дБи и КНД +15 дБи.
Глава 1. Что такое антенна 21 Классическая приемная антенна Бевереджа представляет собой провод, длина которого в несколько раз больше длины волны, на которой работает антенна. Он нагружен на сопро- тивление, равное ее волновому сопротивлению. Высота подвеса этой антенны составляет от 1 до 5 м в зави- симости от диапазона частот, в котором она используется. Диаграмма направленности антенны Бевереджа представ- ляет собой узкий луч в горизонтальной и вертикальной пло- скостях, направленный в сторону нагрузки (рис. 1.5). В Примечание. При значительном превышении длины полотна антенны над длиной волны происходит дробление диаграммы направленности на лепестки. Чем меньше задний лепе- сток диаграмма направленности, тем лучше согласо- вана антенна с нагрузкой. В табл. 1.1 приведены ориентировочные значения коэффи- циента усиления и входного сопротивления некоторых антенн. Рис. 1.5. Диаграмма направленности антенны Бевереджа
22 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Ориентировочные значения коэффициента усиления и входного сопрот ивления некоторых антенн Таблица 1.1 Типы антенны Коэф, усиления Входное сопротивление, Ом Линейный полуволновой вибратор 1 73 Петлевой вибратор с симметрирующей петлей 1 292 Трехэлементная (рефлектор на 5 % длиннее, а дирек- тор на 4 % короче вибратора; расстояние между ви- братором и рефлектором 015 X, а между вибратором и ди ректором 6,1 X), при использовании петлевого вибратора в качестве активного 6 40 Пятиэлементная (рефлектор на расстоянии 015 X, директор на расстоянии 0,1 X), при использовании петлевого вибратора в качестве активного 9 32 Семиэлементная (рефлектор на расстоянии 015 X, директор на расстоянии 0,1 X), при использовании петлевого вибратора в качестве активного 12 32 Зигзагообразная одинарная без экрана 3—б 75 Зигзагообразная одинарная с экраном 6—12 75 1.10. Коэффициент полезного действия антенны Определение. Коэффициент полезного действия антенны — это параметр, который характеризует потери мощности в антенне и представляет собой отношение мощности излучения к сумме мощностей излучения и потерь, т. е. к полной мощности, которая подводится к антенне радиопередающей станции от передатчика. Коэффициент полезного действия антенны определяется по формуле: Л = рЛРи + рп)> где Ри — мощность излучения, Рп — мощность потерь. Чем меньше сопротивление излучения Rh и чем больше сопротивление потерь Rn, тем ниже КПД.
Глава 1. Что такое антенна 23 Мощность, теряемая в антенне, состоит из потерь в земле, проводах антенны, изоляторах, применяемых для подве- ски полотна антенны, в канатах, поддерживающих антенну. Основные потери энергии — потери в земле. D Примечание. В силу принципа обратимости антенн коэффициент полезного действия приемной антенны оценивается тем КПД, который она будет иметь при использовании ее в качестве передающей. Так как мощность принимаемых радиоволн очень мала, то КПД приемной антенны может быть невысоким, но не менее 10—15%. 1.11. Шумовая температура антенны 0 Определение. Шумовая температура антенны — характеристика мощности шумов антенны по приему. Источником этих шумов является не сама антенна, а шумя- щие объекты на Земле и в космосе. Космическая составляю- щая шума зависит от диаметра антенны: чем больше диаметр и усиление, тем уже основной лепесток диаграммы направ- ленности, соответственно, меньше посторонних космических шумов антенна усиливает вместе с полезным сигналом. Земная составляющая шума антенны зависит от угла ме- ста — чем ниже «смотрит» антенна, тем больше она прини- мает индустриальных помех и шумов от источников на по- верхности Земли. Поэтому шумовая температура — не по- стоянная величина, а функция от угла места. Как правило,
24 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками она указывается в спецификации для одного или нескольких значений угла места. Типичная шумовая температура парабо- лической антенны диаметром 90 см в Ku-диапазоне для угла места 30° — 25...30 град. К. Й Пример. Если антенна имеет входное сопротивление 50 Ом и шумовую температуру 150 К, то это значит, что она генерирует такой же шум, как резистор 50 Ом, охлаж- денный до 150 К. По законам физики шумовая температура антенны равна шумовой температуре объекта, на который антенна направ- лена (для т. н. абсолютно черного тела она просто равна тем- пературе этого объекта). Для точного подсчета шумовой температуры антенны надо считать интеграл. Т. е. разбивать диаграмму направленности антенны на кучу элементарных иголок, умножать каждую иголку на усиление антенны в данном направлении и на соот- ветствующую температуру и суммировать обратно. Скажем, если иголка смотрит на землю, то это 270 К, если на небо, то 150—200 К, если на Солнце, то несколько тысяч .кельвинов. Если объект имеет размеры больше, чем диаграмма на- правленности антенны (скажем равномерно шумящее небо), то шумовая температура антенны равна шумовой темпера- туре неба. Вывод. Шумовая температура от усиления антенны не зави- сит. Физически это означает, что при увеличении уси- ления антенны мы одновременно уменьшаем площадь неба, с которого этот шум собираем.
Глава 1, Что такое антенна 25 В реальной жизни есть еще боковые и задние лепестки, ко- торые собирают шум и помехи от земли. Уровень помех, как правило, превышает тепловой шум земли. И, наконец, присутствуют потери в антенне и соединитель- ных кабелях. Они тоже шумят, т. к. нагреты до окружающей температуры.
Глава 2 АНТЕННЫ WI-FI СВОИМИ РУКАМИ 2.1. Как работает сеть Wi-Fi Определение Wi-Fi — это торговая марка Wi-Fi Alliance для беспровод- ных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Является сокраще- нием от Wireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi. Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T в г. Ньивегейн, Нидерланды. Самый новый стандарт IEEF 802.1In был утвержден И сен- тября 2009 года. Его применение позволяет повысить ско- рость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами Стандартов 802.11g (максимальная скорость ко- торых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11п с другими устройствами 802.11п. Теоретически 802.11п способен обеспечить скорость передачи дацных до 600 Мбит/с. Стандарты Wi-Fi Wi-Fi — это современная беспроводная технология соеди- нения компьютеров в локальную сеть и подключения их к сети Internet. Именно благодаря этой технологии Internet ста- новится мобильным и дает пользователю свободу перемеще- ния не то что в пределах комнаты, но и по всему миру.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 27 Под аббревиатурой «Wi-Fi» в настоящее время развива- ется целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам. С увеличением числа мобильных пользователей возникает острая необходимость в оперативном создании коммуникаций между ними, в обмене данными, в быстром получении инфор- мации. Поэтому естественным образом происходит интенсив- ное развитие технологий беспроводных коммуникаций. Особенно это актуально в отношении беспроводных се- тей, или так называемых WLAN-сетей (Wireless Local Area Network). Сети Wireless LAN — это беспроводные сети (вме- сто обычных проводов в них используются радиоволны). Установка таких сетей рекомендуется там, где развертывание кабельной системы невозможно или экономически нецелесо- образно. Беспроводные сети особенно эффективны на предприя- тиях, где сотрудники активно перемещаются по территории во время рабочего дня с целью обслуживания клиентов или сбора информации (крупные склады, агентства, офисы про- даж, учреждения здравоохранения и др.). WLAN-сети имеют ряд преимуществ перед обычными ка- бельными сетями: ♦ WLAN-сеть можно очень быстро развернуть, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях ра- боты вне офиса; ♦ пользователи мобильных устройств при подключении к локальным беспроводным сетям могут легко переме- щаться в рамках действующих зон сети; ♦ скорость современных сетей довольно высока (до 300 Мб/с), что позволяет использовать их для решения очень широкого спектра задач; ♦ WLAN-сеть может оказаться единственным выходом, ес- ли невозможна прокладка кабеля для обычной сети.
28 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Вместе с тем необходимо помнить об ограничениях беспро- водных сетей. Это, как правило, все-таки меньшая скорость, подверженность влиянию помех и более сложная схема обе- спечения безопасности передаваемой информации. Wi-Fi стандарт передачи данных в беспроводных сетях включает в себя: ♦ 802.11а — 5 ГГц, скорость до 54 Мбит/с («турбо» — до 108) ♦ 802.11b — 2,4 ГГц, скорость до И Мбит/с («турбо» — до 22) ♦ 802.11g — 2,4 ГГц, скорость до 54 Мбит/с (турбо — до 108) совместим с Ь. В стандарте IEEE 802.11b высокая скорость передачи дан- ных (до И Мбит/с) практически эквивалентна пропускной способности обычных проводных локальных сетей Ethernet. Благодаря также ориентации на диапазон 2,4 ГГц, этот стан- дарт завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования для беспроводных сетей. Поскольку оборудование, работающее на максимальной ско- рости И Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, стандартом 802.11b, предусмотрено автомати- ческое снижение скорости при ухудшении качества сигнала. Стандарт IEEE 802.11а имеет большую ширину полосы из семейства стандартов 802.11 при скорости передачи данных до 54 Мбит/с. В отличие от базового стандарта, ориентированного на об- ласть частот 2,4 ГГц, спецификациями 802.11а предусмотрена работа в диапазоне 5 ГГц. В качестве метода модуляции сиг- нала выбрано ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). К недостаткам 802.11а относятся более высокая потребля- емая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц и мень- ший радиус действия. Стандарт IEEE 802.11g является логическим развитием 802.11b и предполагает передачу данных в том же частот- ном диапазоне. Кроме того, стандарт 802.11g полностью со-
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 29 вместим с 802.11b, то есть любое устройство 802.11g должно поддерживать работу с устройствами 802.11b. Максимальная скорость передачи в стандарте 802.11g составляет 54 Мбит/с, поэтому на сегодня это наиболее перспективный стандарт беспроводной связи. Пример использования точки доступа и клиентов в сетях Wi-Fi рассмотрен на рис. 2.1, а точки доступа и клиенты в се- тях 802.11 — нй рис. 2.2. Рис. 2.1. Пример использования точки доступа и клиентов в сетях Wi-Fi Рис. 2.2. Точки доступа и клиенты в сетях 802.11
30 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Принцип работы Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подклю- чение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка до- ступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передает свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигналь- ных пакетов на скорости 0.1 Мбит/с каждые 100 мс. D Примечание. Поэтому 0,1 Мбит/с — это наименьшая скорость пере- дачи данных для Wi-Fi. Достоинства беспроводного Wi-Fi соединения В последнее время появилось множество альтернатив пря- мому соединению компьютеров: ♦ старая добрая локальная сеть; ♦ новомодный Bluetooth. Но все активнее набирает обороты беспроводное Wi-Fi со- единение, которое лишено недостатков многих других типов подключений, среди которых: ♦ нет необходимости тянуть громоздкий кабель (особенно если вы не имеете выделенного канала); ♦ большее максимальное расстояние для передачи данных (актуально для Bluetooth). ♦ высокая скорость передачи (до 54 Мбит/с, а теоретиче- ски — до 600 Мбит/с). Недостатки Wi-Fi соединения Конечно, данное соединение не лишено недостатков. Изначально стандарт Wi-Fi был рассчитан на длину покрытия
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 31 около 100 метров, а зачастую сигналу необходимо преодолеть гораздо большее расстояние — аж до 10 и более километров! Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые за- прещены в США. В Японии есть еще один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например, Испания, запре- щают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например, Россия, Белоруссия и Италия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi оператора. Внимание. В России точки беспроводного доступа, а также адап- теры Wi-Fi с ЭИИМ, превышающей 100 мВт (20 дБм), под- лежат обязательной регистрации. Высокое, по сравнению с другими стандартами, потребле- ние энергии, уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства. Самый популярный стандарт шифрования WEP мо- жет быть относительно легко взломан даже при правиль- ной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA и WPA2, многие старые точки доступа не поддерживают его и тре- буют замены. Принятие стандарта IEEE 802.lli (WPA2) в июне 2004 года сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий па- роль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнйтельное шифрова- ние (например, VPN) для защиты от вторжения.
32 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный до- машний маршрутизатор Wi-Fi стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 450 м — снаружи. И Примечание. Микроволновая печь или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляют уровень сигнала. Расстояние связи зависит также от частоты. Наложение сигналов закрытой или использующей шифро- вание точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к от- крытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа, например, в больших мно- гоквартирных домах, где многие жильцы ставят свои точки доступа Wi-Fi. Неполная совместимость между устройствами разных про- изводителей или неполное соответствие стандарту может при- вести к ограничению возможностей соединения или уменьше- нию скорости. Наблюдается уменьшение производительности сети во время дождя. Возможна перегрузка оборудования при передаче неболь- ших пакетов данных из-за присоединения большого количе- ства служебной информации. Поведу итог и отмечу, что уровень сигнала сильно зависит от нескольких факторов: ♦ от широты покрытия; ♦ от направленных свойств антенны; ♦ от мощности Wi-Fi адаптера; ♦ от сопротивления антенны и передающего кабеля. Но достоинства перевешивают вышеперечисленные ми- нусы.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 33 Wi-Fi и RadioEthernet технологии На сегодняшний день самыми известными протоколами пе- редачи данных, беспроводным способом, являются Bluetooth, сотовая связь (мобильные телефоны), WiMax. У каждого из этих протоколов есть своя сфера деятельности: ♦ WiMax используется для передачи данных на большие расстояния; ♦ Bluetooth — на сравнительно небольшие. Но если говорить о квартире или офисе, то здесь лучшим заменителем проводов станет технология Wi-Fi. Технология Wi-Fi применяется для доступа на коротких дистанциях, но на очень высоких скоростях. И Примечание. Самыми распространенными являются три модифика- ции данного стандарта — b,gu IEEE. Каждая из этих трех модификаций характеризуется своей максимально возможной скоростью передачи данных и даль- ностью, на которой можно установить соединение. Наиболее популярной модификацией считается IEEE 802. 11b. Всегда подразумевается именно она, когда речь идет о технологии Wi-Fi. Для передачи данных в нем применяется диапазон ча- стот от 2,4 до 2,4835 ГГц. И Примечание. Максимальная скорость Wi-Fi равна 11 Мб/с, а дальность передачи данных — около ста метров. В отношении дальности передачи данных могут возникать и некоторые исключения. Это касается передачи данных в от- крытых пространствах, она может достигать и 300—400 м, а при использовании направленных антенн — многие километры.
34 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Технология Wi-Fi поддерживается специальным оборудо- ванием, разновидностей которого сегодня достаточно много. В первую очередь — ноутбуки. Именно их чаще всего при- меняют для использования возможностей беспроводного со- единения. Это очень удобно, ведь нет необходимости каждый раз подключаться к локальной сети при помощи провода, достаточно просто^ включить ноутбук. Сегодня технология Wi-Fi применяется как для серьезной работы, так и для раз- влечений. Кстати говоря, технология Wi-Fi — это и есть технология RadioEthernet, хотя многие полагают, что это разные вещи. RadioEthernet основывается на тех же принципах работы, что и Wi-Fi, для ее использования также применяются различные устройства, в том числе и ноутбуки. Технология RadioEthernet пользуется огромной, популяр- ностью во всех развитых странах мира. Эта популярность объясняется тем, что данная технология обеспечивает очень высокую скорость радиообмена, а устройства, которые под- держивают RadioEthernet, стоят относительно недорого и доступны практически каждому. Кроме всего прочего, эти устройства очень легко и быстро устанавливаются. Сегодня беспроводные технологии Wi-Fi (RadioEthernet) получают все более широкое распространение. Люди все чаще и намного увереннее, чем раньше, отказываются от проводов. Многие отечественные компании занимаются не только уста- новкой беспроводных соединений и продажей устройств, под- держивающих беспроводные технологии, но и разработкой своего оборудования. Все указывает на то, что активность в данной области в ближайшие годы будет только нарастать. Способы создания беспроводной сети Сеть Wi-Fi на частоте 2,4 ГГц можно построить, используя бесчисленное количество способов.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 35 Два наиболее распространенных: установка точки доступа ($20—60), что позволяет коннектиться, вообще не используя провода (вставляй адаптер и направляй его на точку!); соеди- нение при помощи направленных антенн. Конечно, первый способ проще, но у него есть два недо- статка. Первый: это цена. Качественная мощная точка до- ступа потянет не меньше чем на 1600 рублей, а это, согласи- тесь, йнОго. Второй недостаток-более серьезен: из-за большой площади распространения сигнала точка доступа представ- ляет собой идеальную мишень для взломщиков. Wi-Fi при помощи направленных антенн (Ad-Hoc соедине- ние) в этом случае гораздо удобнее и предпочтительнее: ♦ во-первых, благодаря направленному сигналу скорость передачи данных выше; ♦ во-вторых, угол «прострела» у такой антенны меньше 40°. Такая узкая направленность означает, что увидеть ее мо- жет только ваш друг. Конечно, при желании и это соединение можно обнаружить, но согласитесь, тут придется попотеть. Основные режимы работы Ad-Hoc — режим, когда все компьютеры оснащены бес- проводными карточками (клиентами) и соединяются напря- мую друг с другом по радиоканалу. Устанавливается одноран- говое взаимодействие по типу «точка-точка», и компьютеры взаимодействуют напрямую без применения точек доступа. Примечание. При этом создается только одна зона обслуживания, не имеющая интерфейса для подключения к проводной локальной сети. Основное достоинство данного режима — простота орга- низации: он не требует дополнительного оборудования (точки
36 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками доступа). Режим может применяться для создания временных сетей для передачи данных. Однако необходимо иметь в виду, что режим Ad Нос по- зволяет устанавливать соединение на скорости не более И Мбит/с, независимо от используемого оборудования. Реальная скорость обмена данными будет ниже и составит не более 11/п Мбит/с, где п — число устройств в сети. Дальность связи составляет не более ста метров, а скорость передачи данных быстро падает с увеличением расстояния. Инфраструктурный — режим, когда все компьютеры осна- щены беспроводными карточками и подключаются к точке доступа. Которая, в свою очередь, имеет возможность под- ключения к проводной сети. Точку доступа можно рассматривать как беспроводной ком- мутатор. Клиентские станции не связываются непосредственно одна с другой, а связываются с точкой доступа, и она уже на- правляет пакеты адресатам. Точка доступа имеет порт Ethernet, через который базовая зона обслуживания подключается к про- водной или смешанной сета — к сетевой инфраструктуре. Мост — режим, когда компьютеры объединены в прово- дную сеть. Точка доступа тоже в проводной сети, но между собой они соединены по радио. Этот режим предназначен для объединения проводных сетей. Подключение беспроводных клиентов к точке доступа, работающей в режиме моста невоз- можно! Разновидность этого же режима «точка-многоточка» служит для объединения более чем двух сетей (рис. 2.3). Клиентская точка. При переходе от архитектуры прово- дной к беспроводной иногда можно обнаружить, что имею- щиеся сетевые устройства поддерживают проводную сеть Ethernet, но не имеют интерфейсных разъемов для беспровод- ных сетевых адаптеров. Для подключения таких устройств к беспроводной сети можно использовать точку доступа «клиент». При помощи точки доступа, функционирующей в режиме клиента, к
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 37 Рис. 2.3. Мостовое соединение беспроводной сети подключается только одно устройство (рис. 2.4). Этот режим не включен в стандарт 802.11 и поддер- живается не всеми производителями. Рис. 2.4. Структура клиентского режима
38 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Репитер (повторитель). Может возникнуть ситуация, когда оказывается невозможно (неудобно) соединить точку доступа с проводной инфраструктурой или какое-либо препятствие затрудняет осуществление связи точки доступа с местом рас- положения беспроводных станций клиентов напрямую. В та- кой ситуации можно использовать точку в режиме повтори- теля (рис. 2.5). Рис. 2.5. Структура работы сети в режиме повторителя Какой радиус действия такой системы? В зависимости от антенны и усилителя радиус действия составляет от 100 м до 30 км и более. Любая из точек доступа мощностью 200 мВт или клиентов Senao пробивает 5—10 глухих железобетонных стен. Чем ниже мощность сигнала, — тем меньше скорость (рис. 2.6). Как осуществляется связь во время движения? Для PWLAN-операторов могут рассматриваться два типа роу- минга — двухсторонний и многосторонний. Двухсторонний роуминг строится на основе двусторонних роуминговых согла- шений непосредственно между двумя PWLAN-операторами о взаимном обслуживании абонентов своих сетей (Пример: Telia HomeRun / Italia Megabeam).
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 39 Рис, 2,6, Дальность работы Wi-Fi Сеть домашнего оператора ААА - сервер Абонент домашней сети Гостевая сеть Прямой обмен ААА - данными ААА - сервер Рис, 2.7, Структура сети при роуминге
40 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками При этом для стимулирования абонентов могут проводиться ограниченные по времени кампании бесплатного роуминга. Многосторонний роуминг предполагает участие посред- ника при организации роуминга между многочисленными PWLAN-операторами. Ввиду более простой процедуры реги- страции и относительно низкой капиталоемкости рост коли- чества новых операторов в Wi-Fi может носить более резкий характер, нежели в сотовой связи. Актуализация списка опе- раторов, поддержание контрактной работы может быть до- статочно затруднительным, так как требует дополнительный ресурс от PWLAN-оператора. Общая схема роуминга пока- зана на рис. 2.7. Легальность использования. Согласно упрощенной про- цедуре получения разрешения в частотах 2,4 ГГц, разреше- ние не требуется на устройства, используемые для частных и офисных нужд. Если вы хотите заниматься провайдингом или развертыванием масштабных районных сетей подробная про- цедура выделения частот описана на сайте Госсвязьнадзора. 2.2. Особенности антенн для Wi-Fi соединения Можно ли обойтись без антенны? Любой беспроводной маршрутизатор, точка доступа или просто беспроводной адаптер имеет в комплекте штатную ан- тенну. Она может быть как съемной, так и стационарной. В то же время в розничной сети предлагается достаточно боль- шое количество альтернативных внешних антенн для Wi-Fi- устройств, а радиолюбительские сайты полны своими верси- ями антенн для Wi-Fi.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 41 Возникает естественный вопрос: зачем нужны еще какие-то антенны (причем, как правило, отнюдь не дешевые), если в комплекте любого Wi-Fi-устройства и так имеется антенна? Для того чтобы ответить на этот простой вопрос, необяза- тельно быть специалистом в области радиотехники. Каждый знает, что без антенны не сможет работать ни радиоприем- ник, ни телевизор. Точно так же без передающей/приемной антенны не будет работать беспроводная точка доступа, ко- торая в данном случае выступает одновременно и в роли при- емника, и в роли передатчика. Антенна — это и излучатель радиоволн, и их приемник. Примечание. Конфигурация антенны определяет зону покрытия бес- проводной точки доступа, то есть ту зону, где точка доступа излучает сигнал, который способны принять другие клиенты беспроводной сети. Зона покрытия бес- проводной точки доступа определяется именно кон- струкцией, а не размерами антенны. Значит, принцип «чем длиннее, тем лучше» в данном слу- чае неприменим. Основная проблема большинства штатных антенн, то есть антенн, которые поставляются в комплекте с беспроводными точками доступа, заключается в том, что они имеют недоста- точно большую зону покрытия по дальности, являясь всена- правленными. К примеру, если в пределах комнаты (офиса) одна точка доступа в состоянии обеспечить надежную работу беспро- водных клиентов, то на устойчивую связь с клиентом, находя- щимся за стенкой, рассчитывать не приходится. А уж через две стены сможет «пробить» далеко не каждая точка доступа. Правда, бывают исключения, когда в помещении между ком- натами через бетонные стены протянуты кабели, например,
42 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками телевизионные или электросети. В этом случае дальность действия Wi-Fi существенно увеличивается, « пробивая по ка- бельным трассам» бетонные стены. А в остальных случаях как быть? Приобрести точку до- ступа с большей мощностью передатчика? Но это не пред- ставляется возможным. Внимание. Мощность передачи Wi-Fi-устройств строго регламен- тирована: в частотном диапазоне от 2400до 2483,5 МГц (частотный диапазон Wi-Fi-устройств) для создания радиосетей на безлицензионной основе допускается использовать передатчики с мощностью излучения, не больше 100 мВт. В случае превышения данного показателя требуется по- лучение в Министерстве связи лицензии на создание и экс- плуатацию ведомственной радиосети передачи данных. Соответственно, точек доступа и беспроводных адаптеров с мощностью передачи более 100 мВт нет в продаже. Вывод. Так как все точки доступа и беспроводные адаптеры имеют одинаковую предельную мощность передатчика, то единственным способом увеличения зоны покрытия беспроводной сети—вместо штатных антенн исполь- зовать направленные специальные антенны. Другое, не менее важное свойство специальных антенн заключается в том, что они позволяют изменить форму зоны покрытия, обеспечивая, таким образом, повышение безопас- ности беспроводной сети. Штатные антенны излучают сигнал равномерно во все стороны (в горизонтальной плоскости), и если точку доступа
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 43 с такой антенной расположить у стены в комнате, то сигнал будет распространяться не только по вашей квартире, но и за стенку к соседу. Это, конечно же, позволит ему не только бы- стро обнаружить вашу беспроводную сеть, но и предпринять попытки атаки на нее. Причем если в домашних условиях у вашего соседа вряд ли окажется своя беспроводная сеть или хотя бы ноутбук с бес- проводным адаптером, то в офисном здании, где на одном этаже размещается несколько офисов разных компаний, такая ситуация вполне реальна. А потому под соседями мы будем подразумевать соседей не только по квартире, но и по офису. Дабы не вводить их в искушение и обезопасить свою бес- проводную сеть от вторжения извне, можно использовать спе- циальные направленные антенны, которые излучают сигнал преимущественно в одном направлении. Это позволит и уве- личить дальность распространения сигнала в этом направле- нии, и ослабить или блокировать распространение сигнала в других направлениях. Немного теории антенн Главными проблемами, возникающими при использовании беспроводных сетей стандарта 802.1 lb/g/а, можно назвать: ♦ недостаточно стабильную связь, связанную со слабым уровнем принимаемого сигнала; ♦ сильную зависимость скорости передачи от расстояния между беспроводным сетевым адаптером и точкой до- ступа. И Примечание. Как отмечалось ранее, мощность передачи беспро- ' водных устройств стандарта 802.11b/g регламенти- руется законодательными актами. Государственная комиссия по радиочастотам в своем решении №38 от
44 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками 16 июля 1998 г. разрешила юридическим и физическим лицам применение устройств, использующих техноло- гию расширения спектра, в полосе частот 2400—2483,5 МГц (то есть, устройств стандарта 802.1 lb/д) для соз- дания радиосетей передачи данных без частотного пла- нирования и на безлицензионной основе, при максималь- ной эквивалентной изотропно-излучаемой мощности (ЭИИМ) не больше 100 мВт. В случае превышения этого показателя требуется полу- чение в Минсвязи лицензии на создание и эксплуатацию ве- домственной радиосети передачи данных. Можно было бы конечно и забыть ознакомится с этим постановлением, что для России вполне типично, если бы не одно но. Дело в том, что согласно Статье 13.3 Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях «Проектирование, строительство, изготовление, приобретение, установка или эксплуатация радиоэлектронных средств и (или) высокоча- стотных устройств без специального разрешения (лицен- зии), если такое разрешение (такая лицензия) обязательно (обязательна), — влечет наложение административного штрафа на граждан в размере от пяти до десяти минималь- ных размеров оплаты труда с конфискацией радиоэлектрон- ных средств и (или) высокочастотных устройств или без таковой; на должностных лиц — от десяти до двадцати минимальных размеров оплаты труда с конфискацией ради- оэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств или без таковой; на юридических лиц — от ста до двухсот минимальных размеров оплаты труда с конфискацией ради- оэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств или без таковой».
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 45 Основные характеристики направленных внешних антенн Итак, рассмотрим более подробно основные характери- стики усиливающих внешних антенн. Несмотря на то, что все внешние антенны называются усиливающими и характеризу- ются коэффициентом усиления, на самом деле они не увели- чивают мощность передаваемого сигнала (как многие оши- бочно считают). То есть, если мощность передатчика, к примеру, составляет 100 мВт, то какую бы антенну мы не поставили, мощность пе- редаваемого сигнала от этого не изменится. D Примечание. Дело в том, что все антенны подобного рода являются пассивными и брать энергию для усиления передавае- мого сигнала им попросту неоткуда. Поэтому не будем путать антенны с ретрансляторами сиг- налов. В чем же тогда заключается эффект усиления сигнала передающей антенной? Представьте себе лампочку, освещающую помещение в комнате. Свет от этой лампочки распространяется прибли- зительно равномерно по всем направлениям, от чего во всей комнате становится светло. Однако, ту же самую лампочку можно установить в фонарь, создав параболический зеркаль- ный отражатель позади лампочки. В этом случае мы получим направленное распростране- ние света (луч света). Такой луч света не будет освещать всю комнату, зато способен передать свет на значительна большее расстояние. Именно по такому принципу работают и внешние антенны. Они не изменяют мощности передаваемого сигнала, но меняют диаграмму его направленности. Антенны излучают энергию во всех направлениях. Однако в большинстве случаев эффективность передачи сигнала для
46 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками различных направлений неодинакова и характеризуется диа- граммой направленности. В идеальном случае изотропной антенны, то есть точеч- ной антенны, излучающей энергию одинаково по всем на- правлениям, диаграмма направленности представляет собой сферу, центр которой совпадает с положением точечной ан- тенны. Как правило, диаграммы направленности антенн представ- ляются как два двухмерных поперечных сечения трехмерной диаграммы: горизонтальное и вертикальное сечения. В этом случае диаграмма направленности представляет собой зам- кнутую линию в полярной системе координат, построенную таким Образом, чтобы расстояние от антенны (центр диа- граммы) до любой точки диаграммы направленности было бы прямо пропорционально энергии, излучаемой антенной в данном направлении. Направление максимального излучения называется глав- ным лепестком антенны. Остальные лепестки диаграммы направленности антенны являются боковыми, а лепесток из- лучения в сторону, обратную главному направлению, называ- ется задним лепестком диаграммы направленности антенны (рис. 2.8). Нетрудно рассчитать, что мощности 100 мВт соответствует мощность 20 дБм, а мощности 50 мВт — мощность 17 дБм. Рис. 2.8. Диаграмма направленности антенны Диаграмму направленности антенны также можно характе- ризовать децибелами, выбирая в качестве эталонной диаграмму изотропного источника. В этом случае говорят об изотропных децибелах (дБи). Именно в этих единицах измерения принято вы- ражать коэффициент усиления антенны.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 47 Определение. Коэффициент усиления антенны определяется как отношение мощности сигнала, излученного в опреде- ленном направлении, к мощности сигнала, излучаемого идеальной ненаправленной (изотропной) антенной в любом направлении. То есть, если коэффициент усиления антенны в заданном направлении составляет 5 дБи, то это означает, что в дан- ном направлении мощность излучения на 5 дБ (в 3,16 раза) больше, чем мощность излучения идеальной изотропной ан- тенны. Естественно, что увеличение мощности сигнала в одном направлении влечет за собой уменьшение мощности в других направлениях. Таким образом, коэффициент усиления харак- теризует направленность сигнала, а не увеличение выходной мощности по отношению к входной мощности. Поэтому дан- ный параметр также называют коэффициентом направлен- ного действия. Конечно, когда говорят, что коэффициент усиления ан- тенны составляет 10 дБи, то имеется в виду направление, в ко- тором достигается максимальная мощность излучения (глав- ный лепесток диаграммы направленности). И Примечание. Изменение диаграммы направленности антенны вле- чет за собой изменение максимального расстояния, на которое можно передать сигнал. Кроме того, в сравнении с изотропной антенной, в зоне главного лепестка диаграммы направленности достигается более высокий уровень сигнала, а, следовательно, и большая скорость передачи.
48 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками D Примечание. Любую изотропную антенну можно самостоятельно превратить в направленную, используя для этого отра- жающий экран (рефлектор). Ничего сложного в этом нет, и многие энтузиасты занима- ются этим, изготовляя забавные антенны из консервных банок и других подручных материалов. Но то же самое по свойствам можно купить в заводском исполнении. Ведь такие внешние направленные антенны предлагаются в качестве аксессуаров многими компаниями-производителями беспроводного обо- рудования. 2.3. Основные типы Wi-Fi антенн В плане размещения и использования все антенны для Wi-Fi-устройств можно условно разделить на два больших класса: ♦ антенны для наружного применения (outdoor); ♦ антенны для внутреннего применения (indoor). Отличаются эти антенны, прежде всего, своими габари- тами и коэффициентом усиления. Естественно, антенны для наружного использования больше по размерам и предусма- тривают форму крепления либо к стене дома, либо к верти- кальному столбу. Высокий коэффициент усиления в таких ан- теннах достигается за счет малой ширины диаграммы направ- ленности (главного лепестка). Внешние антенны применяются, как правило, для связи двух беспроводных сетей, находящихся на большом расстоя- нии друг от друга. Две такие антенны устанавливаются в зоне прямой видимости.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 49 И Примечание. В данном случае важно, чтобы каждая из них находилась в зоне главного лепестка диаграммы направленности другой антенны. Антенны для внутреннего использования меньше по раз- мерам и обладают меньшим коэффициентом усиления. Такие антенны либо устанавливаются на столе, либо крепятся к стене или непосредственно к точке доступа. К самой точке доступа антенны могут подсоединяться либо напрямую, либо с помощью кабеля. При этом для подсо- единения антенны или кабеля к точке доступа предназначен специальный миниатюрный SMA-разъем. На точках доступа применяется разъем типа Male, а на самой антенне или антен- ном кабеле — разъем типа Female. Для соединения антенны наружного применения с кабелем могут использоваться и другие типы высокочастотных разъе- мов — чаще всего это разъем N-типа. Устройство штыревой антенны Все точки доступа стандарта 802.11b/g комплектуются штатными миниатюрными штыревыми антеннами, которые могут быть как съемными, так и стационарными. Штыревая антенна представляет собой самый простой вариант антенны. Ее часто называют также несимметричным вибратором. Если штыревую антенну расположить вертикально, то в горизонтальной плоскости она будет излучать энергию во все стороны равномерно, поэтому в горизонтальной плоскости такая антенна является всенаправленной и, естественно, го- ворить о преимущественном излучении в определенном на- правлении не приходится. В то же время в вертикальной плоскости такая антенна из- лучает неравномерно. В частности, излучение вдоль оси ан-
50 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками тенны вообще отсутствует. Именно поэтому даже в случае простейшей штыревой антенны можно выделить направле- ния, соответствующие максимальному усилению. D Примечание. Для штыревых антенн максимальное усиление достига- ется в плоскости, перпендикулярнбй антенне и проходя- щей через ее середину. Если разобрать штатную штыревую антенну, то в боль- шинстве случаев окажется, что длина ее активной части со- ставляет всего 31 мм. Естественно, такая длина выбрана не случайно. Дело в том, что частотный диапазон для Wi-Fi- устройств составляет от 2400 до 2473, МГц. Соответственно, длина волны излучения варьируется от 12,12 до 12,49 см, а четверть длины волны приблизительно равна 31 мм. То есть в большинстве случаев длина.штыревой антенны выбирается равной четверти длины волны излучения. Разновидности внешних антенн по направленным свойствам В настоящее время имеется широкий ассортимент антенн Wi-Fi 2,4 ГГц промышленного изготовления с высоким коэф- фициентом усиления. Их можно разделить на четыре группы: ♦ всенаправленные; ♦ направленные; ♦ панельные; ♦ секторные. Группа 1. Всенаправленные антенны 2,4 ГГц использу- ются для построения базовых станций, что позволяет подклю- чать пользователей как на маленьких, так и на максимально больших расстояниях. Такие антенны обладают повышенной прочностью и маленькими размерами.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 51 Например, к всенаправленным антеннам относятся: RN-12 omni, D-Link ANT24-0800. Группа 2. Направленные антенны 2,4 ГГц предназначаются для соединений точка/точка, радиус действия 0,1—50 км. Из направленных антенн стоит выделить: ♦ сегментно-параболические (решетки); ♦ плоские панельные; ♦ антенны поверхностной волны. Примечание. Каждая антенна Wi-Fi имеет как свои преимущества, так и свои недостатки, поэтому рекомендуется наи- более подходящий вариант выбирать для каждого кон- кретного случая. Например, к направленным антеннам 2,4 ГГц относятся: Quantum Offset И, Quantum Parabolic 27, Quantum Parabolic 24, Quantum Parabolic 17. Группа 3. Панельные антенны 2,4 ГГц предназначаются для подключения на небольшие расстояния 1—5 км, располагают очень удобным креплением при монтаже на любую поверхност- ную плоскость. Панельные антенны не нуждаются в дополни- тельной грозозащите, изолятором в антенне является воздух. Например, к панельным антеннам 2,4 ГГц относятся: Maximus 10.5 Panel 17 дБи 2,4 ГГц, AntenaBOX 2,4 ГГц, Quantum Panel 18. Группа 4. Секторные антенны 2,4 ГГц, как и всенаправ- ленные, предназначаются для построения базовых станций с определенным радиусом покрытия, чаще всего используют 60°, 90°, 120°, 180°. В сравнении с всенаправленными антен- нами, секторные антенны покрывают небольшое расстояние и являются хорошим решением для покрытия: парковок, пу- бличных точек доступа, складских помещений, территорий предприятий. Например: секторная антенна RN-16-120.
52 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками 2.4. Всенаправленные Wi-Fi антенны Особенности применения всенаправленных Wi-Fi антенн Всенаправленная внешняя Wi-Fi антенна — отличное ре- шение для локальной сети. При растущем количестве абонен- тов всенаправленные антенны выступают наиболее оптималь- ным вариантом. D Примечание. Огромный радиус действия и высокая надежность обе- спечивают уверенную связь вне зависимости от места расположения клиента. Впоследствии внешняя всенаправленная антенна Wi-Fi мо- жет быть сменена секторным аналогом. Для обеспечения подключения в офисе подойдет внутренняя всенаправленная антенна. Это устройство также обладают ис- ключительно положительными характеристиками. И даже при наличии нескольких десятков сотрудников внутренняя всена- - правленная антенна обеспечит бесперебойный доступ к сети. Всенаправленные антенны Wi-Fi довольно часто использу- ются в тех случаях, когда идет постоянное увеличение коли- чества абонентов у провайдеров Wi-Fi сетей, особенно когда неизвестно точное расположение новых абонентов. Очень удобно использовать всенаправленные антенны Wi-Fi при покрытии связью новой территории, потом вместо них можно поставить несколько секторных антенн, чтобы соедине- ния были более стабильными при большом количестве клиентов. Всенаправленная антенна Wi-Fi RN-12OMNI Всенаправленная антенна Wi-Fi RN-12 OMNI (рис. 2.9) с усилением 12 дБ, высокоэффективная в работе и качествен-
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 53 ного изготовления, поможет значительно снизить расходы при построении бес- проводной сети. Высокое качество изго- товления, большое усиление 12 дБ и обе- спечение стабильной связью, делают эту антенну отличным решением для опера- торов. Всенаправленная антенна Wi-Fi D-Link ANT24-0800 D-Link ANT24-0800 (рис. 2.10) подклю- чается к беспроводным устройствам, ра- ботающим в частотном диапазоне 2,4 ГГц ДЛЯ увеличения площади покрытия бес- Рис. 2.9. Внешний вид проводной сети. всенаправленной Данная модель имеет 360-градусную антенны Wi-Fi RN-12 зону охвата (в горизонтальной плоскости) 0MNI и 15-градусную зону охвата по вертикали. D-Link ANT24-0800 поставляется с кабелем-переходником, позволяющим подключать антенну к беспроводным устрой- ствам с реверсным разъемом SMA. Корпус антенны сделан устойчивым к погодным явлениям, что позволяет использовать ее не только внутри помещений. Антенна также имеет шарнирное соединение, позволяющее точнее настроить угол наклона антенны для хорошего приема. Эта антенна была разработана для увеличения радиуса по- крытия беспроводной сети на частоте 2,4 ГГц. Данная модель всенаправленной ан- тенны Wi-Fi обладает охватом: ♦ 360° по горизон- тали; . ♦ 15° по вертикали. Рис. 2.10. Внешний вид всенаправленной антенны Wi-Fi D-Link ANT24-0800
54 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Полностью комплект содержит следующие детали: набор для крепления антенны, блок для защиты от грозы и заземле- ния, кабель-переходник. Корпус антенны сделан из специального материала, кото- рый обладает высокой устойчивостью к погодным явлениям, что позволяет использовать D-Link ANT24-0800 не только внутри помещений, но и на улице. Характеристики всенаправленной антенны Wi-Fi D-Link ANT24-0800: ♦ рабочий диапазон частот...............2,4—2,5 ГГц; ♦ усиление...................................8дБи; ♦ КСВ........................................ 2,0 max; ♦ поляризация........линейная, вертикальная; ♦ диаграмма направленности по горизонтали. 360°; ♦ диаграмма направленности по вертикали...... 15°; ♦ наклон..................................... 40°; ♦ подводимая мощность.......................... 50 Вт; ♦ сопротивление................................50 Ом; ♦ разъем........................ N-type female (мама); ♦ кабель-переходник, длина 0,5 м........... N-type male (папа) в RP-SMA; ♦ диапазон рабочих температур ....от-40 °C до 80 °C; ♦ водонепроницаемый корпус для внешнего использова- ния; ♦ влажность .......................... 100% при 25 °C; ♦ цвет ................................бело-серый; ♦ материал.............................. Fiberglass; ♦ вес.......................................... 360 г.; ♦ размеры ..........................диаметр 9x630 мм Теоретическое расстояние передачи при скорости 1 Мбит/с/ И Мбит/с составляет: ♦ при работе с внутренними точками доступа ......................до 1,2 км/400 м; ♦ при работе с внешними точками доступа до 2 км/600 м.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 55 Этот расчет расстояния основан на мощности передатчика 15 дБм (внутриофисные ТД), 19 дБм (внешние ТД) со стан- дартными потерями в кабеле. Расстояние передачи может за- висеть от обеих антенн с одинаковыми характеристиками с учетом стандартных потерь в кабеле. Эффективный радиус действия основан на понятии EIRP. 0 Определение. EIRP или Effected Isotropic Radiation Power — это мощ- ность передатчика устройства плюс коэффициент уси- ления антенны минус потери в кабеле. На радиус действия могут влиять факторы окружающей среды. 2.5. Направленные антенны Направленная сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 24 Направленная сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 24 (рис. 2.11) функционирует в диапазоне 2,2—2,8ГГц (BLUETOOTH, DECT, Wi-Fi и MMDS и т. д.). Очевидным преимуществом , антенны данного типа является бесперебойное обе- спечение высокоскоростной и каче- ственной передачи радиосигналов по современной технологии Wi-Fi и RadioEthernet: ♦ стандарт 802.11b до 11 Мбит/с; ♦ стандарт 802.11g до 54 Мбит. Рис, 2.11, Внешний вид направленной сегментно- параболической антенны Quantum Parabolic 24
56 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 24, созданная на основе передовых технологий, обладает мас- сой преимуществ: высокое качество передачи, надежность и долгая работа, проверенная временем. Направленную антенну Wi-Fi Quantum Parabolic 24 целе- сообразно использовать для приема и передачи узкополосных и широкополосных радиосигналов диапазона 2,4—2,5 ГГц и для создания беспроводных сетей. Таким образом, передача информации возможна на любом оборудовании, поддержи- вающем стандарты: 802.11g, 802.1 In и 802.11b. Нужно отметить, что антенна Quantum Parabolic 24 явля- ется самой популярной антенной, которая эксплуатируется для установки удаленных клиентских точек доступа. Сама по себе параболическая антенна включает в себя: ♦ логопериодический облучатель; ♦ сегментно-параболический отражатель, который имеет специальную сетчатую структуру. Благодаря такому продуманному строению, парусность и вес антенны значительно снижены. Более того, усовершен- ствованная конструкция антенны позволяет достичь макси- мального коэффициента усиления на уровне 24 дБи при ма- лом размере отражательного зеркала. В комплекте поставки антенны имеется удобное крепле- ние, с помощью которого антенна быстро монтируется на мачте диаметром 30—40 мм. Quantum Parabolic 24 покрыта специальной влагоустойчивой и антикоррозионной смазкой, которая способствует эффективной и долговременной работе антенны даже во время проливного дождя. Технические характеристики антенны: ♦ рабочий диапазон частот........ 2400—2500 МГц; ♦ коэффициент усиления....................24 дБи; ♦ соотношение мощности излучения в передней и задней полусферах...........21 дБи; ♦ ширина диаграммы направленности на уровне -3 дБ .. 10°;
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 57 ♦ КСВН ......................................1,13; ♦ волновое сопротивление.....................50 Ом; ♦ разъем по заказу...............Male, Female N-типа; ♦ поляризация........................ верт., гориз.; ♦ вес антенны с креплением................... 3,3 кг; ♦ размер антенны.......................... 58x77 см; ♦ материал............................... сталь; ♦ атмосфероустойчивое покрытие ... порошковая эмаль; ♦ максимальная скорость ветра.................40 м/с; ♦ диаметр мачты для установки............. 30—40 мм; ♦ производство.....................Украина, Харьков. Направленная сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 17 Направленная сегментно-параболическая Wi-Fi антенна Quantum Parabolic 17 (рис. 2.12) предназначена для приема и передачи беспроводных радиосигналов диапазона 2400— 2500 МГц. Причиной высокой популярности данного про- дукта на рынке послужило постепенное удешевление стоимо- сти и широкое распространение беспроводного сетевого обо- рудования, которое работает в диапазоне 2,2—2,8 ГГц (Wi-Fi, DECT, BLUETOOTH и MMDS и прочее). Следует отметить, что антенны подобного типа обеспечивают ка- чественную и быструю передачу радиосигналов по технологии Wi-Fi и RadioEthernet: ♦ стандарт 802.11b до И Мбит/с; ♦ стандарт 802.11g до 54 Мбит. Антенна также применяется для создания беспроводных сетей передачи информации на любом Рис. 2.12. Внешний вид направленной сегментно- параболической антенны Quantum Parabolic 17
58 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками оборудовании, которое поддерживает стандарты: 802.11b, 802.11g и 802.11П. Параболическая антенна представляет собой логопериоди- ческий облучатель и сегментно-параболический отражатель с сетчатой структурой. Такое строение позволяет снизить па- русность и вес антенны. Более того, модернизированная кон- струкция позволяет достигнуть максимального коэффициента усиления на уровне 17 дБи при небольшом размере отража- тельного зеркала. При помощи крепления, которое входит в комплект по- ставки, антенна Quantum Parabolic 17 монтируется на мачте диаметром около 30—40 мм. Антенна имеет специальное влагоустойчивое, антикоррозионное покрытие, которое обе- спечивает максимальную защиту от неблагоприятных воздей- ствий окружающей среды. Технические характеристики антенны: ♦ рабочий диапазон частот.......... 2400—2500 МГц; ♦ коэффициент усиления ..................... 17 дБи; ♦ соотношение мощности излучения в передней и задней полусферах........... 14дБи; ♦ ширина диаграммы направленности на уровне -3 дБ.............................. 10°; ♦ КСВН ......................................1,13; ♦ волновое сопротивление....................50 Ом; ♦ разъем по заказу..............Male, Female N-типа; ♦ поляризация.........................верт., гориз.; ♦ вес антенны с креплением.................. 2,3 кг; ♦ размер антенны......................... 48x60 см; ♦ материал................................. сталь; ♦ атмосфероустойчивое покрытие ... порошковая эмаль; ♦ максимальная скорость ветра...............40 м/с; ♦ диаметр мачты для установки........... 30—40 мм.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 59 Сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 27 Направленная сегментно-параболическая антенна Quantum Parabolic 27 (рис. 2.13) имеет такие характеристики: ♦ рабочий диапазон частот.............. 2400—2500 МГц; ♦ коэффициент усиления ................... 27 дБи; ♦ соотношение мощности излучения в передней и задней полусферах.............24дБи; ♦ ширина диаграммы направленности (на уровне -3 дБ)........................... 10°; ♦ КСВН ......................................1,13; ♦ волновое сопротивление....................50 Ом; ♦ разъем по заказу..............Male, Female N-типа; ♦ поляризация...........вертикальная, горизонтальная; ♦ вес антенны с креплением.................. 4,5 кг; ♦ размер антенны 71x103 см; ♦ материал................................. сталь; ♦ атмосфероустойчивое покрытие ... порошковая эмаль; ♦ максимальная скорость ветра...............40 м/с; ♦ диаметр мачты для установки 30—40 мм; ♦ производство.....................Украина, Харьков; Рис. 2.13. Внешний вид направленной сегментно-параболической антенны Quantum Parabolic 27
60 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Облучатель для офсетных зеркал Quantum Offset 11 Quantum Offset 11 — облучателе для офсетных зеркал с ра- бочим диапазоном частот 2400—2500 МГц. Подходит к стан- дартному креплению конвертора на спутниковых тарелках различного диаметра (рис. 2.14). Характеристики облучателя для офсетных зеркал Quantum Offset 11: ♦ полоса частот......................2400—2500 МГц; ♦ поляризация..........горизонтальная / вертикальная; ♦ усиление..................................11,5 дБ; ♦ сопротивление.............................50 Ом; ♦ КСВ, не более.............................. 1,3; ♦ максимальная подводимая мощность...........50 Вт; ♦ температурный режим и влажность... -40...+50 (100%); ♦ ширина диаграммы направленности......50745° (В/Г). а б в Рис, 2.14. Облучатель для офсетных зеркал Quantum Offset 71: а — внешний вид облучателя со стороны зеркала; б — внешний вид облучателя со стороны разъема; в—разъем N-female
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 61 2.6. Панельные Wi-Fi антенны Панельная антенна Maximus 10.5 Panel Рабочий диапазон частот 2400—2500 МГц. Поляризация — линейная (вертикальная, горизонтальная). Коэффициент уси- ления — 17 дБи. Угол направленности панельной антенны в обеих поляризациях составляет 20°. Коэффициент стоячей волны (КСВ) — от 1,2 до 1,4. Производство — Польша. В комплекте с антенной идет поворотное крепление на мачту! Панельная антенна Maximus 10.5 Panel рассчитана для ра- боты, например, с точкой доступа Ubiquiti Bullet2. Панельная антенна AntenaBOX Панельная антенна AntenaBOX 2.4 ГГц (рис. 2.15) имеет усиление 14 дБ, диапазон частот 2400—2480 МГц, со- брана в термобоксе для Wi-Fi соедине- ний. КСВ антенны не превышает 1,5. Поляризация — вертикальная и гори- зонтальная. Разъем на антенне — RP- SMA папа. В комплект также входят — крепление на мачту 30 — 50 мм и 10 см пигтейл RP-SMA мама / RP-SMA мама. Рис 2'15'Втшний вид панельной антенны Идеально подходит для использования с AntenaBOX Microtik RouterBoard 411 серией. Размеры: внутренний — 170x166x40 мм, внешний — 188x202x83 мм. Панельная антенна Quantum Panel 18 Панельная антенна Quantum Panel 18 (рис. 2.16) имеет ра- бочий диапазон частот 2400—2500 МГц. Коэффициент усиле-
62 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 2.16. Внешний вид панельной антенны Quantum Panel 18 ния — 18 дБи. КСВ — не выше 1.3. Разъем по заказу — Male, Female N-типа (стандарт — мама). Поляризация — верти- кальная, горизонтальная (16°, 45°). Размер: 490 ммх220 мм. Вес — 1 кг. 2.7. Секторные Wi-Fi антенны Особенности применения секторных антенн Для распределения нагрузки на беспроводную сеть Wi-Fi, состоящую из большого числа клиентских устройств, доста- точно часто используют секторные Wi-Fi антенны. Преимущества секторных Wi-Fi антенн очень велики. Высокий коэффициент усиления, большая помехозащищенность от других пере- датчиков Wi-Fi, небольшие габариты — все это способствует широкому их применению при по- строении беспроводных сетей. Секторными антеннами очень легко регулиро- вать зоны покрытия передатчиков практически без ущерба для остальных сегментов Wi-Fi сети. Секторная антенна RN-16-120 Рассмотрим секторную Wi-Fi антенну RN-16-120 (рис. 2.17) с усилением 16 дБ и углом раскрыва 120° в горизонтальной плоскости. Рис. 2.17. Внешний вид секторной антенны RN-16-120
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 63 Радиочастотные характеристики антенны RN-16-120: ♦ диапазон рабочих частот............2400—2485 МГц; ♦ тип.....................................секторная; ♦ поляризация...............линейная (горизонтальная, вертикальная); ♦ усиление....................................16дБи; ♦ КСВ............,........................... 1.4:1; ♦ диаграмма направленности .... Н-р1апе 120° Е-р1апе 10°; ♦ волновое сопротивление......................50 Ом; ♦ тип разъема............................N-тип (мама). В разных условиях установки данная антенна показывает разные результаты. В частности, при использовании на «раз- дачу» D-Link DWL-G700AP (не перешитый) и на прием в ка- честве клиентских устройств D-Link DWA-510 и тех же D-Link DWL-G700AP (режим репитера) была уверенная связь в го- родской местности (зашумйенный эфир) 0,5—5 км на скоро- сти 5—15 МБ/с. Антенна секторная RFE 2500/90/14 Секторная антенна RFE 2500/90/14 (рис. 2.18) предна- значена для построения сетей Используется в составе базо- вого оборудования. Рабочий ин- тервал температур -80 до +80°. Антенна снабжена наклонным механизмом. стандарта Wi-Fi , WIMAX. Рис. 2.18. Внешний вид секторной антенны RFE2500/90/14
64 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Радиочастотные характеристики антенны RFE 2500/90/14: ♦ диапазон частот................. 2300—2700 МГц; ♦ коэффициент усиления.....................15,5 дБи; ♦ максимально подводимая мощность........... 50 Вт; ♦ ширина диаграммы направленности в вертикальной пло- скости ..................................... 16°; ♦ ширина диаграммы направленности в горизонтальной - плоскости................................. 60°; ♦ входное сопротивление......................50 Ом; ♦ КСВ в раб. диапазоне частот ......... не более 1,5; ♦ заднее излучение......................... -25 дБ; ♦ диаметр мачты........................ 30—120 мм; ♦ масса .................................... 1,8 кг; ♦ длинахширинахвысота................ 450x170x45 мм; ♦ макс, скорость ветра.......................60 м/с; ♦ поляризация.......................вертикальная; ♦ диапазон рабочих температур -80° +80°; ♦ разъем............................. розетка N типа; ♦ вход антенны замкнут .........по постоянному току. 2.8. Внешние Wi-Fi адаптеры USB Особенности применения внешних Wi-Fi адаптеры USB Внешне Wi-Fi адаптер USB для ноутбука или настольного ПК крайне схож с «флешкой». Однако это устройство со- вершенно иного класса, предназначенное для иных целей. Внешний USB Wi-Fi адаптер (D-Link и т. п.) используется для подключения устройства к Wi-Fi сети. При этом компактность и миниатюрность данного решения делают его незаменимым в ряде случаев.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 65 Несмотря на свою миниатюрность D-Link Wi-Fi адаптер USB способен обеспечить приличную скорость. Сегодня рас- пространены USB Wi-Fi адаптеры п стандарта (802.11 п). Однако Wi-Fi адаптер 802.11 g USB способен обеспечить более высокую скорость работы. Поэтому пользователи все чаще ищут именно эти устройства. И Примечание. z В режиме «турбо» USB PCI Wi-Fi адаптер 802.11 g может работать на скорости до 108 Мбит/с. Этого доста- точно даже для сетевых игр, не говоря уже о передаче данных или скачивании файлов. TP-LINKTL-WN422G TP-LINK TL-WN422G — беспроводной USB адаптер обе- спечивает пользователю широкую свободу использования персонального компьютера или ноутбука, без необходимости прокладки сетевого кабеля (рис. 2.19). Мощная отсоединяемая антенна позволяет обеспечить высокое качество сигнала на значительных расстояниях и в неблагоприятном окружении. Сигнал может быть получен даже от источника, который находится на расстоянии двух этажей. Адаптер можно соединить непосредственно с ноутбу- ком, или расположить на столе. Компактные раз- меры адаптера позволяют использовать его в каче- стве переносного USB- адаптера. , Возможности устрой- ства ПОЗВОЛЯЮТ ему вести 2.79. Внешний вид USB Wi-Fi адаптера передачу сигнала на ско- TP-LINKTL-WN422G
66 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками рости до 54 Мб/с, а при необходимости — переключаться на более низкие скорости. Такая необходимость может воз- никнуть в связи с увеличением расстояния до источника, а также при наличии электромагнитных помех. Устройство может также работать с устройствами 11 Mbps wireless (802.11b). Беспроводное соединение защищено 256-битным шифро- ванием, что обеспечивает необходимую секретность переда- ваемой информации. Поддержка PSP-соединения позволяет обеспечить высокое качество при использовании онлайн- версий игр. TL-^VN422GC имеет USB-порт и снабжается 1,5-метро- вым кабелем, что позволяет оптимизировать использование USB-портов, и обеспечить длину соединения до 5 метров. Устройство удобно в подключении и отключении. Стильный и элегантный дизайн позволяет использовать адаптер как в дома, так и в офисе, не сказываясь отрицательно на внешнем виде интерьера. D-Link DWA-120 D-Link DWA-120 (рис. 2.20) — беспроводной USB- адаптер, который может работать на скорости до 108 Мбит/с. Рис. 2.20. Внешний вид USB Wi-Fi адаптера D-Link DWA-120 Рассмотрим показатели производи- тельности. Он предназначен для под- ключения персонального компьютера или ноутбука к беспроводной сети. При помощи этого устройства пользователи компьютеров, на ко- торых установлены беспроводные устройства стандарта 802.11g, смогут получить общий доступ к фотогра- фиям, видео, играм, таблицам, рабо- чим документам и прочим файлам.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 67 Естественно, выставить файлы «на показ» можно по же- ланию. Работая на максимальной скорости (турбо-режим — 108 Мбит/с) поможет свести задержку сигнала к минимуму, что может быть очень важным при использовании VoIP теле- фонии, или игре в он-лайн игры. Как уже говорилось выше, D-Link DWA-120 может рабо- тать в режиме турбо, что делает его незаменимым для людей, которым, прежде всего, необходимо быстрое и безопасное соединение. Безопасность соединений с этим устройством обеспечивается тем, что D-Link DWA-120 может работать по протоколам связи WPA, WPA2 или WEP. Также стоит отме- тить, что эта модель полностью совместима с более ранними беспроводными устройствами стандарта 802.11b. Мастер по быстрой установке поможет установить устрой- ство в считанные минуты даже тому человеку, который мало знаком с беспроводными сетями. Также в комплекте имеется специальная программа, которая сможет определить все до- ступные беспроводные сети, и предоставить выбор, к какой из них подключиться. Еще одна специальная утилита, которая входит в комплект на диске, может вести статистику, и определить, к какой сети вы подключаетесь чаще всего. Благодаря своей простоте, мо- бильности, скорости передачи данных и цене, этот адаптер можно назвать одним из лучше адаптеров для подключения вашего ПК к беспроводной сети. 2.9. Адаптеры PCMCI и PCI Дальнобойная карта-клиент Ubiquiti SR4C Ubiquiti SR4C — дальнобойная карта-клиент под спецча- стоту 4,9 ГГц (Public Safety). Карта предназначена для сег-
68 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками мента рынка, поставляющего беспроводное оборудование в спецдиапазоне 4,9 ГГц (Public Safety). Устройства SuperRange4 с шиной Mini-PCI и карты-шины— это первые модульно одобренные радиомодули, разработан- ные под спецчастоту 4,9 ГГц (Public Safety). Обеспечивает очень высокую передающую мощность и качество приема сигнала, SR4/SR4C значительно расширяет сетевые возмож- ности диапазона 4,9 ГГц. Высокопроизводительный, имеет внешние антенные коннекторы и клиентский драйвер. Беспроводной PCI-адаптер D-Link DWA-520 Беспроводной PCI-адаптер 802.11g до 108 Мбит/с D-Link DWA-520 (рис. 2.21) является одним из самых оптимальных беспроводных адаптеров. Он способен обеспечить скорость обмена информацией до 108 Мбит/с. При правильной на- стройке беспроводной сети, все пользователи смогут получить общий доступ к общим файлам, будь то фотографии, видеоза- писи, и музыка или же важные,таблицы, отчеты и другие рабо- чие документы. Данный адаптер также позволяет подключить ваш персональный компьютер или ноутбук к беспроводной сети, тем самым наладить соединение с сетью Интернет. Благодаря использованию новейшего стандарта 802g, D-Link DWA-520 может работать в турбо-режиме. Это по- Рис. 2.21. Внешний вид беспроводного PCI-адаптера D-Link DWA-520 зволяет ему обмениваться информацией с другим беспроводным устрой- ством стандарта 802.11g на скорости до 108 Мбит/с. Вместе с устройством прилагается диск, на ко- тором находится множе- ство полезных программ, сделанных для того, чтоб
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 69 установка и использование D-Link DWA-520 не вызывало до- полнительных хлопот. Среди этих программ имеется полезная утилита, в которой вы сможете установить и настроить вашу беспроводную сеть в режиме «шаг за шагом». Также на диске имеется программа для поиска и подключения к любой из доступных сетей. Помимо программ, которые облегчают процесс настройки, есть программы, которые максимально увеличат уровень без- опасности вашего беспроводного подключения. 2.10. Драйверы и ПО для Wi-Fi соединения для различных ОС Для поддержки работы роутеров Wi-Fi каждая операцион- ная система должна иметь определенный набор программного обеспечения. Итак, на компьютерах с привычными всем опе- рационными системами Microsoft Windows для работы Wi-Fi необходим пакет драйверов, которые предоставляют произво- дители ПК, а в некоторых случаях ОС сама уже приводит обо- рудование в состояние готовности. К примеру, если Windows ХР требует установки драйверов, то ее старшая сестра Windows Vista и последняя версия оператив- ной системы от Microsoft Windows 7 по умолчанию поддерживает все современные устройства Wi-Fi и протоколы шифрования. Компьютеры и ноутбуки Mac OS X (все модели с 2006 года) изначально укомплектованы адаптерами для беспроводного интернета (технологию Wi-Fi также поддерживают телефоны iPhone и плееры iPod Touch от Apple Inc.) Адаптер может ра- ботать в качестве точки доступа, позволяя поддерживать связь между ПК Apple даже в отсутствии инфраструктуры. Что касается операционных систем семейства BSD (OpenBSD, NetBSD, FreeBSD), то они поддерживают работу
70 Как собрату антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Wi-Fi адаптеров (практически вех моделей еще с 1998 года выпуска). Необходимый пакет драйверов обычно уже вклю- чен в ОС. Системы Gnu/Linux (начиная с версии 2.6) имеют под- держку Wi-Fi на уровне самого ядра Linux: некоторые чипы включены в основную часть ядра, а некоторые требуют до- полнительных драйверов от производителя. Если использовать драйвер NDISwrapper, позволяющий «переписывать» драйвера для Microsoft Windows под Linux, то возможностей поддержки других устройств для беспровод- ного Интернета становится еще больше. Таким образом, использование технологии Wi-Fi требует от каждой операционной системы определенного программного обеспечения, благодаря которому вы сможете пользоваться беспроводным Интернетом. Интернет. Много интересной информации, дополняющей описание, можно посмотреть на сайтах http://byte-kuzbass.ru/seti/ takoe/u http://www.intuit.rU/department/network/wifi/11/4.html. 2.11. Самостоятельно изготавливаем Wi-Fi антенны Панельная секторная антенна FA-20 Интернет. Оригинальное авторское описание этой антенны нахо- дится, например, по адресу http://sterr.narod.ru/wifi/fa20.htm.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 71 Антенна состоит из четырех конструктивных элементов: рефлектора (1), вибраторов двух ти- пов (2, 3) и соединитель- ной шины (4), которая служит для соединения вибраторов. Рефлектор показан на рис. 2.22, остальные элементы Рис. 2.22. Чертеж рефлектора на рис. 2.23. Для сборки антенны понадобятся: ♦ односторонный фольгированный текстолит (для рефлек- тора); ♦ двусторонний фольгированный текстолит (для вибрато- ров); ♦ полоска латунной или медной фольги (для шины); ♦ алюминиевый уголок 25x25 мм; ♦ заклепки; ♦ F-коннектор. Рис. 2.23. Чертеж остальных элементов антенны
72 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Прежде всего, нужно изготовить «корыто» рефлектора. Для этого вырезаем согласно чертежу прямоугольник из фоль- гированного текстолита 490x222 мм для дна, размечаем (кер- нить лучше всего со стороны фольги) и сверлим отверстия диаметром 2,5 мм под стойки для вибраторов, залуживаем их. После этого изготавливаем бортики соответствующего раз- мера из алюминиевого уголка 25x25 мм, и крепим их заклеп- ками с обратнрй стороны рефлектора. После сборки «корыта» рефлектора его можно немного усилить, проклеив уголки с обратной стороны монтажным скотчем, а вертикальные швы, — склеив двухкомпонентным эпоксидным клеем. После изготовления вибраторов необходимо из латунной или медной фольги изготовить шину (4), при помощи которой позже соединим «хвосты» вибраторов. Все элементы будущей антенны готовы, можно приступить к сборке. Для этого нужно найти дистанционную прокладку под вибратор. Ее толщину подбирайте так, чтобы суммар- ная толщина текстолита и прокладки давала расстояние 6 мм между рефлектором и фольгой вибратора. Для установки вибраторов лучше всего использовать ровную толстую медную проволоку диаметром около 2 мм. Нарезаем ее на небольшие куски, припаиваем их в отверстиях «корыта». Затем, подложив дистанционную прокладку рядом со стойкой, припаиваем один край вибратора, потом ана- логично — другой, предварительно переместив прокладку. Лишние части стоек откусываем. D Примечание. При установке узкие вибраторы ставятся по краям, более широкие — в центре. После установки вибраторов закрепляем коннектор на «корыте» и соединяем «хвосты» вибраторов при помощи
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 73 шины, аккуратно пропаивая их, затем припаиваем централь- ную жилку коннектора к шине. Проще всего прикреплять антенну к бруску, просверлив отверстия в «корыте» между центральными вибраторами, и прикрутив ее при помощи шурупов или винтов. Если плани- руете закреплять антенну на трубе, то лучше прикрепить за- клепками к антенне с обратной стороны рефлектора алюми- ниевый уголок длиной около 30 см, затем прикрепить уголок к мачте при помощи хомутов или стяжек. Всенаправленная антенна «паук» для диапазона 2,4 ГГц Интернет. Оригинальное описание находится по адресу http:// flakey.info/antenna/omni/quarter/. Автор разработки Dave Gough. Русская версия описания представлена Осадчим Я. А., например, на http://www.wifiantenna.org.ua/ antennas/quarter-wave-omni/. Всенаправленная антенна построена с использованием коннектора N-типа под винтовое крепление и нескольких ко- ротких отрезков толстого медного провода, запаянных в угло- вых отверстиях коннектора. Излучающий элемент (провод, припаянный в центре, или проводник) имеет длину 32 мм, что равняется четверти длины волны, так же как и противовесы, припаянные в углах коннек- тора. Каждый противовес укорочен до нужной длины и изо- гнут вниз на 30 градусов по отношении к горизонту для соот- ветствия волнового сопротивления 50 Ом. Эскиз конструкции антенны представлен на рис. 2.24. Прототипы этой антенны были сделаны автором Dave Gough с использованием более тонкого провода (жилы из 16-амперного провода для домашней проводки). Но такая ан-
74 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 2.24. Конструкция антенны «паук» тенна оказалась слишком хрупкая для хранения и использова- ния в реальных условиях. В результате было принято решение использовать более толстую и жесткую проволоку, взятой из сетки для ограды, ко- торая бы помещалась в отверстиях N-коннектора. Его можно было согнуть только с использованием двух плоскогубцев. Это означало, что во время использования он не прогнется даже под весом крупной птицы, если она усядется на антенну. Гнездо под пайку должно быть изначально залужено. Сложность может возникать при пайке в отверстиях для кре- пежа винтами. Совет. Пространство вокруг этих отверстий нужно сна- чала хорошо зачистить от защитного покрытия при помощи наждачной бумаги, затем залудить зачищенные контактные поверхности, и только после этого припа- ивать провод, для чего нужно, чтобы сам коннектор был хорошо прогрет.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 75 Это означает, что во время пайки коннектор становится очень горячим (позаботьтесь о том, чтобы коннектор был на- дежно закреплен, например, удерживая их при помощи кру- глогубцев), к счастью диэлектрик (изолирующий пластик) не расплавился, как это случалось с более дешевыми коннекто- рами. Качество пайки было проверенно раскачиванием дета- лей после остывания. D Примечание. Следует отметить, что многие сделали антенну этой конструкции и получили хорошие результаты. Некоторые антенны выглядят значительно лучше про- тотипа, показанного выше. После того, как ее автор сделал первую антенну такой конструкции, он купил 90 Вт паяльник. Это намного упростило пайку. Совет. Рекомендуется при создании антенны использовать паяльник мощностью 80 Вт или больше. Центральный проводник изолирован при помощи пла- стиковой изоляции, снятой с провода такого же диаметра. Изначально она не надевалась на излучатель полностью до диэлектрика. С того времени термоусадочная изоляция стала очень доступной и популярной, намного проще использовать именно ее для того, чтобы заизолировать излучающий эле- мент до самого диэлектрика. В Примечание. Отрезайте изоляцию под прямым углом и аккуратно, так как в случае неровного среза после нагревания изоля- ция может дать трещину, которая увеличится со вре- менем.
76 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Эта антенна должна иметь волновое сопротивление 50 Ом. Некоторые радиолюбители использовали этот дизайн с про- тивовесами, которые были отогнуты под углом 45°. Такое устройство антенны давало лучший результат в достижении сопротивления в 50 Ом. I Внимание. Если сопротивление неправильное, это может приве- сти к повреждению усилителя или 802.11 карты, к кото- рой подключена антенна. Оригинальный прототип (с 30-ти градусными противове- сами) продолжает работать в течение полутора лет. Дня начала эксплуатации достаточно навинтить антенну на кабель и надежно закрепить его. Такую установку позво- ляет коаксиальный кабель URM67, который имеет толщину 10 мм и не сгибается. Антенна настолько прочная и легкая одновременно, что, похоже, кабель предоставляет адекватное крепление сам по себе. Банка для антенны Wi-Fi Интернет. Подробности можно найти на многих сайтах в Интерне- те, например, на http://local.com.Ua/wi-fi/antenna2/go/1/. Там эту информацию выложил Foster. С помощью нижеописанной банки можно добиться связи двух D-Link 900АР + на расстояние до 1 км. Для приготовле- ния данного вида продукта потребуется банка, коннектор и кабель. Но не так все просто, как кажется. Во-первых, банка должна быть определенных размеров, а во-вторых, все должно быть проделано с филигранной точностью. Для начала нужно
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 77 определиться с банкой. Она должна быть ровной и гладкой. Размеры банки определяются очень простым способом. Интернет. Калькулятор выложен на многих сайтах, где рассматри- вается данная антенна, например, по адресу http://local. сот. ua/get/an tenna2/1359/ или http://www. wifian tenna.org. ua/antennas/cantenna/. Вид калькулятора представлен на рис. 2.25. Чертеж банки показан на рис. 2.26. Диаметр банки (d) LL.' .., L_ J Рабочая частота 12452 _ i < Расчитать • w • * •. ~ » ~.г. ~ . ДП* ЯП* Д TJ . «w мн »» „ м. w r< мот,,. „ »«, Оптимальная длина банки (L) : | см и я tn t я: я и hi i.iiiii я.: н ни hi i я: i яг ♦ . ... , . . ♦. ,. .„ ««... Расстояние от волновода до дна (v) jсм Частота отсекания j ~ imHz Длина волны в банке j | см. Рис. 2.25. Вид калькулятора На рис. 2.26 величина 3,07 см — длина провода, припаян- ного к разъему. Данный провод должен быть в толщину 3 мм. Разъем — гнездо, N-type или TNC. Кабель — любой, приме- няющийся в этом деле, лишь бы затухание было поменьше. ГО Рис. 2.26. Банка для Wi-Fi
78 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Банку нужно закрыть крышкой, предварительно убедив- шись, что она пропускает нужные нам волны. Совет. Сделать это можно так: берем стакан с водой, накры- ваем этой крышкой и засовываем в микроволновую печь. Когда вода существенно нагревается, пробуем крышку, если она теплая, то она нам не подходит, т. к. не про- пускает эти волны. Антенна для WiMAX и Wi-Fi Интернет. Оригинал статьи находится, например, на сайте http://www.xakep.ru/post/51475/default.asp. Частоты работы Wi-Fi и WiMAX абсолютно идентичны и равняются 2,4—2,7 ГГц. Отличие кроется в кодировке сигнала и мощности передатчика, но для данной антенны это совер- шенно неважно. Чтобы изготовить антенну, требуется знать длину волны. По формуле из курса физики ее довольно про- сто рассчитать. Достаточно разделить скорость света в ваку- уме на частоту волны. Длина волны составляет приблизительно 124 мм при 2,4 ГГц (начало рабочей частоты) и 111 мм в конце диапазона на частоте 2,7 ГГц. В Совет. llnril Чтобы создать антенну, работающую одинаково на всем диапазоне частот, рекомендуется сделать сто- рону квадрата равной 30,5 мм, что составляет чет- вертьволновой диапазон.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 79 Антенна состоит как бы из двух частей: рефлектора и ре- зонатора. Резонатор — это сам двойной квадрат со стороной в четверть длины волны, а рефлектор — это металлическая часть, к которой все крепится. Естественно, что среди радиолюбителей этот простой и до- ступный вариант антенны используется уже не первый год, а сама эта система придумана очень давно. Данная антенна способна дать усиление от +6 до +10 дБ. Некоторые источ- ники также сообщают, что если ее использовать вместе с па- раболическим зеркалом (обычной спутниковой тарелкой), то можно добиться усиления до +20 Дб. Для WiMAX это озна- чает халявный Интернет на даче. Начнем с резонатора. Для него потребуется, медная прово- лока диаметром 1,5—3 мм.. Кроме нее могут пригодиться мо- лоток, пассатижи, паяльник, припой, линейка, канифоль или паяльный флюс, желательно ЛТИ-120. Сначала мы берем кусок проволоки длиной 244 мм и раз- мечаем его через каждые 30,5 мм. Затем ты должен взять пло- скогубцы и изгибать проволоку под углом в 90° на каждой за- сечке. Для простоты смотри чертеж рис. 2.27. Совет. Необходимо проследить, чтобы отклонения в разные стороны были минимальны, а проволока не перегибалась никуда в другую сторону. Рис. 2.27. Антенна для WiMAX и Wi-Fi
80 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Как только получился один квадрат, делаем второй, мак- симально на него похожий, с другого конца. Угол между сто- ронами квадратов должен составлять 90 градусов. В итоге должен получиться замкнутый контур. Концы проволоки можно спаять вместе. Далее откладываем в стону резонатор и принимаемся за рефлектор. Его можно изготовить вообще из чего угодно: из стенки корпуса от компьютера, старой за- валявшейся железки, автомобильного номера... D Примечание. Однако автор разработки рекомендует использовать для этого плату из фольгированного текстолита. Во-первых, там используется медь, сопротивление которой ниже, чем у железа, а во-вторых, текстолит способен выдер- живать практически любые погодные условия. Это позволяет вывешивать антенну прямо на улице. Для данной антенны желательно использовать одностороннюю плату 120x100 мм, однако, как показывает практика, размер 100x100 мм тоже вполне подходит. На следующем этапе понадобится дрель и высокочастот- ный разъем N типа в сборе. Следует измерить диаметр вы- бранного разъема и просверлить по центру платы отверстие для его вывода. D Примечание. Разъем вставляется с пустой стороны, а его выход — с фольгированой. После этого нужно просверлить еще отверстия сверлом не- большого диаметра по креплениям разъема и привинтить его к плате. Подобные винтики несложно найти в любом хозяй- ственном магазине.
[лава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 81 К внутренней части разъема и к самой плате припаива- ется по два куска той же проволоки так, чтобы расстояние от рефлектора до конца любой из них составляло 2,5 см. Далее нужно взять резонатор и припаять его к этим ножкам. Н Совет. Нужно сделать так, чтобы рефлектор и резонатор были параллельны друг другу. На этом изготовление антенны закончено, можно присту- пить к ее подключению и настройке. Снимаем верхнюю крышку модема. Делать это надо акку- ратно, желательно тонкой отверткой или скальпелем. Начиная с одного конца, около разъема USB, затем, медленно подде- вая крышечку, продвигаемся дальше, пока она не откроется с одной стороны. Потом повторим ту же процедуру, но с другого конца. Снимаем крышку, открываются два маленьких разъема, за- клеенных защитной бумажкой. Удаляем и ее! Если положить модем портом USB вниз, то нам нужен левый разъем. Внимание. К правому разъему нельзя даже не прикасайся! Существует два пути: или покупать фирменный переход- ник, или сделать свой. Для чистоты эксперимента выбираем второй вариант. Берем антенный переходник от маленького горелого ТВ-тюнера и немного его модифицируем. Для этого удалением внутреннего пластикового кольца. После этого подключаем его к проводу. Провод следует ис- пользовать RG-6U, как наиболее подходящий по волновому сопротивлению. Чем меньше будет длина самого провода, тем меньше будут потери сигнала.
82 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками В данном случае надеваем на один из концов провода обыч- ный телевизионный штекер, идеально подходящий к нашему самодельному переходнику. На второй была водружена при- кручиваемая часть высокочастотного разъема для подключе- ния к антенне. После этого все соединяем вместе. У фирмен- ного переходника есть специальное крепление к модему, мы же использовали скрепку и две канцелярские резинки. Далее следует подвесить антенну на улице. Авторы раз- работки использовали мачту от активной телевизионной ан- тенны и ее крепление. После этого надо подвести кабель к мо- дему, и собрать все воедино. Далее мы настраиваем антенну на точку доступа. Делается это просто: крутим антенну потихонечку во все стороны и сле- дим за уровнем сигнала. Найдя точку, где сигнал будет макси- мальным, закрепляем антенну как можно сильнее. Авторам разработки удалось добиться сигнала в 15 дБ там, где модем без антенны ловил 3-4, иногда 5 дБ. Компактная коллинеарная антенна Wi-Fi Интернет. Оригинал статьи, автор Martin Pot, расположен, например, по адресу http://martybugs.net/. Перевод ста- тьи отлично сделал Булдаков Алексей и поместил его по адресу http://www.science21vek.ru/index.php/home/ electronic/wifidevices/125-compact-6dbi-collinear-antenna. Существует много сайтов с описанием процесса изготов- ления коллинеарных антенн на 2,4 ГГц, которые подходят для беспроводных сетей. В том числе и wireless.gumph.org и guerrilla.net (не доступен, но есть зеркало). Тем не менее, эти антенны являются довольно сложными для изготовления т. к. состоят из множества отрезков коак- сиального кабеля, которые должны быть точно обрезаны по
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 83 длине. Кроме того необходимо знать параметры кабеля, чтобы правильно рассчитать размеры элементов антенны. Некоторые экземпляры изготавливаются из латунных стержней и медных труб, но все равно их очень тяжело изго- тавливать. Проще изготовить вариант антенны этого типа, состоящий лишь из медной проволоки, изогнутой надлежащим образом. Усиление — около 6 дБ. Эта версия коллинеарных антенн предоставляет целый ряд преимуществ по сравнению с изго- товлением их из коаксиального кабеля. Они требуют гораздо меньше усилий, чтобы их изготовить. В результате получаются небольшие и очень надежные антенны. D Примечание. Хотя усиление в 6 дБ меньше, чем у восьмиэлементной коллинеарной антенны из коаксиального кабеля, оно может быть улучшено за счет увеличения числа элемен- тов. Удвоение числа элементов увеличит усиление на 3 дБ, т. е. в два раза. Требуемые материалы такие: ♦ приблизительно 300 мм медного провода диаметром 2,5 мм2; ♦ разъем TNC; ♦ 250 мм пластиковой трубки для водопровода 20 мм; ♦ 2 заглушки к 20 мм трубке; ♦ 2 фиксатора, чтобы установить антенну к мачте или ме- таллическая скобка. Автор разработки купил электрический кабель 2,5 мм2. Жила такого кабеля имеет диаметр приблизительно 1,6 мм, и достаточно гибка, чтобы выгнуть ее в необходимую форму без слишком большого усилия или специального инструмента. Эта коллинеарная антенна состоит из медного провода с несколькими витками, расположенными в определенных ме- стах. Размеры антенны важны, и показываются на рис. 2.28.
84 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками х/2 61 мм ЗЬ/4 91,5 мм < ЗХ/4 83 мм Рис. 2.28. Компактная коллинеарная антенна Длина участка основания — 1/2 длины волны, средний участок — 3/4 длины волны, и верхний участок — немного меньше чем 3/4 длины волны. 802.11b стандарт использует1 частотный диапазон 2,412— 2,484 МГц, таким образом, в центре этого частотного диапа- зона, 1/2 длины волны — 61 мм, и 3/4 длины волны, — 91,5 мм. Эти измерения, соответствуют подобным коммерческим антеннам. Измерьте 1/2 длину волны от любого конца проволоки, и создайте первый виток. Теперь отмерьте 3/4 длину волны, и сделайте второй виток. Обрежьте лишнее. Если вы намереваетесь использовать трубку диаметром 20 мм, чтобы поместить в нее вашу антенну, убедитесь, что со- хранили диаметр витков приблизительно 15 мм или меньше, это гарантирует, что она поместится в трубке (20 мм пласти- ковая труба имеет внутренний диаметр 16 мм). Однако длинный медный провод не обладает достаточной жесткостью. Один из более простых способов устранить этот недостаток состоит в том, чтобы поместить антенну в кожух. Внимание. Нужно использовать материал, прозрачный для диапа- зона 2,4 ГГц, иначе это может сильно ухудшить работу вашей антенны. Автор разработки использовал трубку для водопровода длинной 250 мм и диаметром 20 мм, с двумя заглушками. Такая трубка для водопровода имеет внутренний диаметр 16 мм, поэтому витки плотно поместились в трубке.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 85 Два маленьких изгиба около основания антенны нужны для того, чтобы витки, расположенные в центре и выше разъема, свободно вошли в нашу трубку. Испытания показали, что эти изгибы не имеют никакого влияния на работу антенны. Чтобы собрать антенну, соответствующее отверстие сле- дует просверлить в одной из заглушек, а после установки разъема припаять саму антенну с внутренней стороны. Теперь антенна может быть вставлена в трубку, и вторая заглушка может быть установлена на место. D Примечание. Если антенна должна использоваться на открытом воздухе, заглушки должны быть приклеены на соот- ветствующий клей для пластиковых труб, это будет гарантировать защиту от непогоды и попадания влаги. Причем антенна должна быть обязательно проверена перед склеиванием. Пластиковая трубка обеспечивает прочный корпус для антенны, и если требуется, она может быть установлена сна- ружи. Устанавливая ее снаружи, убедитесь, что обернули разъем изолентой или целлофаном, чтобы предотвратить лю- бое попадание влаги. Пластмассовые фиксаторы для трубопровода могут исполь- зоваться, чтобы прикрепить антенну к вертикальной поверхно- сти. Поскольку эти фиксаторы — пластмассовые, они не будут вносить помехи в работу антенны, в то время как цельнометал- лические крепления, могут сильно ухудшить ее работу. Антенна из пластиковой бутылки для минеральной воды Интернет. Оригинал статьи на английском языке расположен по адресу http://sites.google.com/site/weefiproject/articles/.
86 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 2.29. Антенна из пластиковой бутылки для минеральной воды Снимок антенны показан на рис. 2.29. Для изготовления антенны по- требуется: ♦ бутылка из-под минеральной воды 1,5 л; ♦ кусок металлической сетки 300x220 мм (для цилиндра); ♦ кусок металлической сетки 100x100 мм (для концевого от- ражателя); ♦ кусок провода длиной 31 мм (толщиной 14 или 16 AWG) для несущего элемента; ♦ соответствующий коннектор (N-типа). ♦ инструменты: плоскогубцы; дрель или острый метчик для введения пробника в пластиковую бутылку; паяль- ник и припой; ножницы или кусачки для резки провода; кожаные рукавицы для работы с сеткой. Порядок работы такой. Удалите воду из бутылки, удалите этикетку и высушите бутылку. Подготовьте концевой отра- жатель: вырежьте сетку 100x100 мм, по крайней мере с трех краев оберните сетку вокруг себя, обеспечивая плоскую по- верхность в центре. Отложите в сторону для более поздней работы. Подготовьте сетку 300x220 мм. Обеспечьте, чтобы 300 мм край был не растрепан. И Примечание. Желательно, чтобы срез сетки имел фабричное перепле- тение, если этого нет, то заверните угол вокруг себя. Используя сетку 300x220 мм, оберните ее вокруг бутылки. Сверните два края 220 мм вместе так, чтобы они механически соединились. Постарайтесь, насколько можно, обеспечить
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 87 форму цилиндра. Очень важно сложить цилиндр так, чтобы те же горизонтальные провода были и на другой стороне ци- линдра. В дальнейшем это поможет при позиционировании рефлектора. Отметьте длину как можно точнее к 208 мм по длине ци- линдра с выступом на основе бутылки. Выровняйте эту от- метку по краю бутылки; сдвиньте сетку с 208 мм отметки к концу (примерно 12 мм) перемещением горизонтальных про- водов (тех, которые идут вокруг бутылки), пока вертикальные провоза не станут прямо. Внимание. Нужно убедиться, чтобы провода были прямыми и парал- лельными, особенно, чтобы не пересекали друг друга. Не откладывайте эту процедуру, чтобы избежать непри- ятностей в дальнейшем. Закрепите концевой отражатель, подготовленный ранее. Подведите растрепанные провода к отражателю, держа их по возможности по окружности. Сдвиньте отражатель, насколько это возможно (т. е. возможно ближе к 208 мм отметке), обе- спечив его перпендикулярность к цилиндру. Настройте поло- жение бутылки в сетчатом футляре, чтобы она слегка касалась отражателя без искажения плоскости отражателя; подготовьте несущий элемент: подпаяйте 31 мм провода в центральное гнездо коннектора. Если пайка недоступна, то нужно обеспечить, как только возможно надежный контакт. Н Примечание. Провод AWG16 очень плотно входит в гнездо, в этом случае пайка не нужна. Достаточно капнуть в гнездо разъема каплю суперклея.
88 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Обеспечьте длину провода как можно точнее. Просверлите отверстие для несущего элемента. Отверстие должно быть как можно ближе к расстоянию 52 мм от рефлектора. Присоедините зонд к бутылке. Внешняя часть должна иметь хороший электрический контакт с внешней частью цилиндра. Закрепите готовую конструкцию проводом или клеящей лентой. Установите антенну между источником информации и приемником. Настройте антенну. Эффективная и дальнобойная панельная Wi-Fi антенна (Panel 24) Интернет. Оригинал статьи расположен по адресу http://www.lan23.ru/wifi/panel24/panel24.htm. Отмечу сразу, что данная конструкция получится очень мощной и дальнобойной. В зоне действия антенны и разме- щенных достаточно далеко устройств наблюдается довольно качественная их работа со штатными антеннами даже за пре- делами прямой видимости. Рассмотрим инструкцию по ее из- готовлению. Для изготовления понадобится: ♦ односторонний фольгированный текстолит для изготов- ления плат, размер: 25x25 см; ♦ хлорное железо для травления плат, количество: доста- точное для травления этого куска текстолита; ♦ лак для защиты от внешних факторов протравленной платы; ♦ разъемы 50 Ом N type (комплект папа-мама, на антенну, разъем для точки доступа); ♦ кабель RJ-8X сопротивление 50 Ом; ♦ стальная или алюминиевая пластина, размер: 29x29 см; ♦ конструкция крепления любая подходящая; ♦ плоттерный трафарет антенны и монтажная пленка. ♦ пластиковые дюбели — для соблюдения зазоров.
[лава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 89 Все это можно приобрести на радиорынке. Причем прода- вец флюсов и припоя, оценив размер текстолита, выбрал нуж- ный мне объем хлорного железа, отмечает автор конструкции. Н Примечание. Стоит принять к сведению, что процесс качественного (не очень агрессивного) травления занимает много вре- мени! В первый раз металлическая пластина автором конструк- ции была добыта из боковой крышки старого системного блока, но она может быть изготовлена из любого имеющегося в наличии куска стали. Виниловый рисунок перево- дится сначала на монтажную пленку, а затем на текстолит. Удобнее всего наклеивать ви- нил на текстолит и снимать монтажную пленку под углом 45° (рис. 2.30). После того как лишние ку- ски сняты (если они имеются), и все тщательно притерто, Рис. 2.30. Внешний вид платы антенны можно приступать к процессу травления панели. Когда тра- вится текстолит, его нужно вытравливаемой медью класть вниз в раствор хлорного железа, чтоб медь «сама высыпалась в раствор» либо нужно постоянно помешивать плату, чтобы медь смывалась раствором. Когда текстолит готов, обдираем с него винил, зачищаем от клея растворителем и подготавливаем ее к креплению на железное основание. Сверлим отверстия для крепления тек- столита и разъема. Затем измеряем толщину текстолита и изготавливаем из пластиковых дюбелей прокладки-шайбы, чтобы зазор с уче-
90 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками том толщины текстолита составлял 5 мм. Шайбы можно наре- зать с помощью канцелярского ножа и киянки, а до нужного размера довести наждаком. Потом наклеиваем шайбы на металлическое основание. Вкручиваем разъем. Причем надо следить, чтобы позолочен- ная часть электрически не замыкалась с корпусом антенны, значит лучше высверлить отверстие с запасом. Вот эта по- золоченная часть, как раз должна попасть прямо в середину круглого элемента на антенне, естественно, что отверстие должно быть еще и в этом месте. После всех этих манипуляций необходимо тщательно отчи- стить от следов рук и обезжирить текстолитовую поверхность антенны растворителем, а затем вскрыть ее лаком. Антенна готова к работе. Антенна Wi-Fi 2,4 ГГц Интернет. Оригинал статьи расположен по адресу http://www. all-in- l.ru/2010/06/%d0%b0%d0%bd%d 1 %82%d0%b5%d0% bd%d0%bd%d0%b0-wi-fi-24-ghz/#more-40. Рис. 2.31. Антенна Wi-Fi 2,4 ГГц Рис. 2.32. Вид антенны
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 91 Облучатель антенны представляет собой обычный диполь, выполненный на печатной плате (рис. 2.31). Полный вид ан- тенны показан на рис. 2.32. Расстояние от центра рефлектора до крепления облучателя 250. мм. Штыревая антенна с параллельным рефлектором Интернет. Оригинал статьи расположен по адресу http://www. compress. ru/article.aspx?id=16245&Nd=743^enaeM%20 направленные%20антенны%20своими%20руками. Ее автор Сергей Пахомов. Для изготовления данной антенны потребуется медный штырь (медная жила провода), диаметром 2 мм и длиной 65 мм, два ме- таллических рефлектора (один в форме квадрата со стороной около 100 мм, а второй — в форме прямоугольника с размерами примерно 100x170 мм). Кроме того, потребуются разъем N-серии типа Female с фланцем для крепления на рефлекторе антенны и разъем N-серии типа Male для монтажа на кабеле антенны. Отражающий экран будет со- стоять из двух взаимно перпен- дикулярных частей — горизон- тальной и вертикальной. Разъем N-серии с медным стержнем крепится к горизонтальной ча- сти рефлектора, а вертикальный рефлектор устанавливается на расстоянии 12 мм (0,17) перпенди- кулярно к горизонтальному реф- лектору и, следовательно, парал- лельно самой антенне. Схема данной антенны пока- зана на рис. 2.33. Рис. 2.33. Штыревая антенна с параллельным рефлектором
92 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Спиральная антенна с рефлектором Интернет. Оригинал статьи расположен по адресу http://www. compress.ru/article.aspx?id= 16245&Ш=743#Делаем%20 направленные%20антенны%20своими%20руками. Ее автор Сергей Пахомов. Рис. 2.34. Внешний вид спиральной антенны с рефлектором Еще один образец распространенных ан- тенн для диапазона частот от 2 до 5 ГГц — это спиральные антенны с рефлектором (рис. 2.34). Такие антенны были изобретены еще в 1947 году Джоном Краусом. Спиральная антенна характеризуется количеством витков N, диаметром витков D и шагом спирали d. Не вникая в сложные теоретические рас- четы, приведем лишь конечный результат. В принципе, чем больше витков содержит антенна, тем выше коэффициент усиления. При этом радиус витка обычно выбирается исходя из условия, чтобы длина витка соответствовала длине волны излучения X, то есть: X =2tcR, а шаг спирали должен быть равен четверти длины волны излучения: d = Х/4. Размер рефлектора, который устанавливается перпендику- лярно оси спирали и может иметь форму диска или квадрата, должен быть не меньше длины волны излучения. При длине волны излучения 123 мм (частота 2437 МГц) получим, что диаметр витка должен быть равен примерно 40 мм, а шаг спи- рали — 30 мм. Расчетный коэффициент усиления составляет 10,72 дБи. Дальнейшее увеличение числа витков не позволяет суще- ственно увеличить коэффициент усиления антенны. Для изготовления этой антенны нам нужны пластиковая труба диаметром 40 мм (такие трубы можно приобрести на
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 93 строительном рынке) и длиной около 40 см, медный много- жильный провод в изоляции с диаметром сечения 1,5—2 мм. Провод наматывается вокруг трубы и приклеивается к ней. Такая конструкция антенны имеет импеданс около 150 Ом и требует правильного согласования со стандартным кабелем на 50 Ом. Самый изящный метод согласования — использование ку- ска меди в форме прямоугольного треугольника, который яв- ляется продолжением провода, намотанного вокруг трубы. Катеты треугольника имеют размеры 71x17 мм. С одной сто- роны треугольник подпаивается к проводу, а с другой соединя- ется с центральным штырем разъема N-серии. Рефлектор из- готавливается из медной пластины в форме квадрата, а труба прикрепляется к рефлектору с помощью заглушки для трубы. В заключение следует отметить, что данная антенна вызы- вает круговую поляризацию, которая может быть как право-, так и левосторонней — в зависимости от того, как намотана спираль. 1 Внимание. Такие антенны должны применяться только в паре, то есть если на одной точке доступа используется спи- ралевидная антенна, то и на другой точке доступа должна быть спиралевидная антенна, причем с одинако- вой намоткой спирали. Антенна-банка с цилиндрическим волноводом для диапазона 2,4 ГГц 802.11 b/Wi-Fi/WLAN Интернет. Оригинал статьи находится по адресу http://flakey.info/ antenna/waveguide/, а его русский доработанный пере- вод на http://www.wifiantenna.org.ua/antennas/cantenna/ #table1.1#table1.1.
94 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками А в этом разделе рассмотрена недорогая направленная Wi-Fi ан- тенна, которую можно изготовить за час. Сделать ее можно из простой И консервной банки (рис. 2.35). Рис 2 35 Внешний еид Автор разработки (author: антенны-банки spacepleb@psand.net) эксперимен- тировал с волноводной антенной, изготовленной из старых, жестяных консервных банок. Цель — значительно расширить беспроводную сеть 802.11b. Примечание. бее, что нужно было сделать, поместить в нужном месте приемо-передающий элемент, состоящий из короткого куска медного провода, запаянного в центре N-коннектора. Одна из антенн была изготовлена из металлического фут- ляра от виски J&B. Эта антенна применима только для бес- проводных сетей стандарта 802.11b или другого беспровод- ного оборудования, работающего на частоте 2,4 ГГц. Она не годится для FM/AM/SW/LW диапазонов. Указанная антенна является развитием первоначальной идеи изготовления «баночной» антенны из упаковки чипсов Pringle’s (рис. 2.36). Упаковка от Pringle’s изготовлена из картона и быстро портится при плохих погодных условиях, и кроме того на ней сложно надежно закрепить коннекторы. Бездипольная «Удо-Яги» антенна («Волновой канал») до- ставляет намного больше хлопот при расчетах и изготовлении. Н Примечание. Первоначальные тесты показали, что «волноводные банки» работают лучше даже антенны «Волновой канал».
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 95 Из уроков волновой теории, следует, что волноводная ан- тенна, в нашем случае «баноч- ная» антенна, должна: ♦ иметь параллельные стен- ки; ♦ изготавливаться из хоро- шо проводящего материа- ла, желательно гладкого; ♦ концы антенны должны быть перпендикулярны Рис. 2.36. Общий вид «баночной» антенны из упаковки чипсов Pringle's стенкам. Для диапазона 2,4 ГГц расчеты показывают, что диаметр банки должен быть от 70 мм до 100 мм. Это отправные точки, так как усиление будет уменьшаться за пределами этих разме- ров все сильнее и сильнее. Примечание. Практика показала, что прочность конструкции — большое достоинство, и наличие пластиковой крышки является практически обязательным условием для защиты от непогоды. Смотрите список подходящих банок. Он составлен англичанином-автором статьи. Нам данные банки малодо- ступны: ♦ Slimfast Double Chocolate — Англия — с пластиковой крышкой; ♦ The Simpsons Double choc cookies — Англия — с пласти- ковой крышкой; ♦ Douwe Egberts ground coffee — Англия — с пластиковой крышкой; ♦ Baby milk formula — Англия — с пластиковой крышкой; ♦ Furness Ginger Biscuits — Корнуэл и Англия;
96 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ♦ Golden Jubilee Beer, Robert Cain Brewery — Англия ♦ Nestle Coffee Mate 500g — Англия — с пластиковой крышкой; ♦ J&B Rare whiskey tin — Португалия; ♦ Larios Gin — Испания. И Примечание. Для наших читателей может быть предложена любая большая банка из-под собачьего корма, если вы не смогли найти чего-то более подходящего! Может быть применен держатель унитазного ершика из нержавеющей стали из B&Q — очень мило (спасибо Роберту Кюррею (Robert Currey) за подсказку). Совет. Некоторые красители в пластиковых крышках осла- бляют сигнал, так что попробуйте протестировать антенну и с крышкой, и без нее, чтобы замерить уровень сигнала. Если с установленной крышкой сигнал ослабе- вает, используйте антенну без нее. SH Правило. ARRL (Amateur Radio Relay League, лига радиолюбите- лей) отмечает, что необходимая длина волновода для такой антенны должна быть как минимум вдвое больше ведомой длины волны. В javascript калькуляторе (http:llwww.wifiantenna.org.ual antennaslcantennal#tablel.l#tablel.l) или табл. 2.1 длина ведо- мой волны обозначена как Lg и она зависит от диаметра банки. Правило. Чем меньше диаметр, тем больше длина ведомой волны.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 97 Из этого следует, что чем больше диаметр банки, тем ко- роче она может быть. Также чем больше площадь горловины банки, тем больше энергии может быть перенесено, и, следо- вательно, тем больший уровень преданного и полученного сигнала. Схема будущей конструкции с размерами приведена на рис. 2.37. Калькулятор размеров на JavaScript работает в со- ответствии с размерами элементов конструкции, представлен- ных на рис. 2.37. Рис. 2.37. Схема антенны с цилиндрическим волноводом На рис. 2.37 описано, как использовать вычисленные зна- чения, большинство из них при изготовлении не используется, и смотрите, чтобы они не запутали вас. Расшифровываются обозначенные элементы так: ♦ D — внутренний диаметр банки; ♦ Lo — длина волны в открытом воздухе, равна 0,122 м; ♦ Lc — нижняя граница затухания, МГц; ♦ Lu — верхняя граница затухания, МГц; ♦ Lg — длина волны в волноводе (в нашем случае — в бан- ке). Некоторые формулы, которые заложены при создании калькулятора: Lc = l,706xD Lu = l,306xD Lg = 1 / (sqr_rt{(l/Lo)2 - (1/Lc)2})
98 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками D Примечание. Для использования с адаптерами стандарта 802.11b идеальны следующие параметры: ♦ нижняя граница затухания должна быть меньше 2400 МГц; ♦ верхняя граница затухания должна быть больше 2480 МГц. Для формы расчета, приведенной ниже, необходим JavaScript. Вместо нее можно воспользоваться таблицей зна- чений, которые уже рассчитаны (табл. 2.1). Начало формы 85 D диаметр, в мм Lc нижняя граница затухания, МГц Lu верхняя граница затухания, МГц 1 Lg длина волны в волноводе, мм Lg/4, мм — необходима при изготовлении 3/4Lg, мм Lo/4, мм — необходима при изготовлении Конец формы Зависимость длин волн и частот от диаметра Таблица 2.1 D, мм Нижняя граница затухания, МГц Верхняя граница затухания, МГц Lg 1/4 Lg 3/4 Lg 1/4 Lo 73 2407,236 3144,522 752,281 188,07 564,211 30,716 74 2374,706 3102,028 534,688 133,672 401,016 30,716 75 2343,043 3060,668 440,231 110,057 330,173 30,716 76 2312,214 3020,396 384,708 96,177 288,531 30,716 77 2282,185 2981,17 347,276 86,819 260,457 30,716 78 2252,926 2942,95 319,958 79,989 239,968 30,716 79 2224,408 2905,697 298,955 74,738 224,216 30,716
[лава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 99 Таблица 2.1 (продолжение) D, мм Нижняя граница затухания, МГц Верхняя граница затухания, МГц Lg 1/4 Lg 3/4 Lg 1/4 Lo 80 2196,603 2869,376 282,204 70,551 211,653 30,716 81 2169,485 2833,952 268,471 67,117 201,353 30,716 82 2143,027 2799,391 256,972 64,243 192,729 30,716 83 2117,208 2765,664 247,178 61,794 185,383 30,716 84 2092,003 2732,739 238,719 59,679 179,039 30,716 85 2067,391 2700,589 231,329 57,832 173,497 30,716 86 2043,352 2669,187 224,81 56,202 168,607 30,716 87 2019,865 2638,507 219,01 54,752 164,258 30,716 88 1996,912 2608,524 213,813 53,453 160,36 30,716 89 1974,475 2579,214 209,126 52,281 156,845 30,716 90 1952,536 2550,556 204,876 51,219 153,657 30,716 91 1931,08 2522,528 201,002 50,25 150,751 30,716 92 1910,09 2495,11 197,456 49,364 148,092 30,716 93 1889,551 2468,28 194,196 48,549 145,647 30,716 94 1869,449 2442,022 191,188 47,797 143,391 30,716 95 1849,771 2416,317 188,405 47,101 141,304 30,716 96 1830,502 ’ 2391,147 185,821 46,455 139,365 30,716 97 1811,631 2366,496 183,415 45,853 137,561 30,716 98 1793,145 2342,348 181,169 45,292 135,877 30,716 99 1775,033 2318,688 179,068 44,767 134,301 30,716 Элементы конструкции приведены на рис. 2.38 и рис. 2.39. Фотографии по- лучены автором разработки при выклю- ченной антенне. Сначала автор разработки выбрал банку с диаметром 96 мм. Далее сделал следующее: ♦ вычислил значение l/4Lg (четверть длины волны в банке); ♦ отмерил это расстояние от дна банки; ♦ просверлил в этом месте маленькое разметочное отверстие; Рис 2.38. Внутренний вид банки с излучающим элементом (в конце) . Рис. 2.39. Коннектор N-muna, установленный на банку
100 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ♦ затем рассверлили его до размера, достаточного для установки коннектора N-типа. В Великобритании не просто найти 16 мм сверло, так что автору конструкции пришлось купить 20 мм конусный резец. Далее им были произведены такие действия: * к центральному контакту коннектора N-типа припаял ровный обрезок медной проволоки длиной около 50 мм и толщиной 1,5 мм; ♦ затем аккуратно обрезал этот отрезок до вычисленного размера l/4Lo; ♦ затем обработал стеклянной шкуркой края коннектора N-типа и банки вокруг отверстия; Коннектор N-типа затем был припаян к банке, со всех че- тырех сторон. В Примечание. Очень важно было обеспечить хороший электрический контакт между коннектором и банкой. Потом удалось раздобыть N-коннектор, который не нужно монтировать к корпусу пайкой или винтами, а достаточно всего лишь завинтить гайку (куплен был на rswww.com деталь 112-0773). Совет. Конусным резцом можно вырезать отличное 16 мм отверстие, если предварительно на него надеть 16 мм шайбу с N-коннектора. Весь процесс в сумме занимает около 10 минут. После пары лет опыта и изучения «баночных» антенн, автор разработки пришел к выводу, что имеет смысл просверлить маленькое от- верстие в банке позади коннектора. В этом случае дождь или конденсат с легкостью вытекут из банки. Это отверстие не по- влияет на характеристики антенны.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 101 Рассмотрим монтаж ан- тенны. «Баночная» антенна, закрепленная на телевизи- онной антенной мачте (рис. 2.40) или любым другим удоб- ным способом. В Примечание. Эта антенна имеет ширину луча около Рис 2.40. «Баночная» антенна, закрепленная на телевизионной антенной мачте 30°, поэтому ее нужно направлять в сторону второй антенны, обеспечивающей соединение. Также имеет значение поляризация: в зависимости от того, как рас- положен излучающий элемент, вертикально или гори- зонтально, нужно ориентировать и антенну на второй стороне. Автор разработки монтировал ее вокруг стандартной 25 мм телевизионной вышки, используя U-образную скобу и регули- руемое крепление из магазина по продаже телевизоров. Это крепление позволило управлять антенной, как в вертикаль- ной, так и горизонтальной плоскости. Затем был взят короткий отрезок нержавеющей трубы. Его расклепали его с одной стороны, и прикрепили его к банке при помощи клея и изоленты. Также для этого пробовали ис- пользовать кабельные стяжки. Ни тот, ни другой способ особо не понравился, так что еще есть, над чем подумать... Совет. Прежде чем полностью затянуть болты крепления, необходимо точно нацелить антенну и проверить поля- ризацию.
102 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Тут понадобится кабель N-типа, присоединенный к PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) карте в ноутбуке или беспроводной сетевой карте в вашем персональном компьютере, и кто-нибудь внизу дол- жен наблюдать за уровнем сигнала. При установке на крышу был взят ноутбук, но это был опрометчивый поступок, небезопасный для недешевого ноут- бука. Совет. Идеальным решением для этой проблемы был бы кар- манный компьютер с карточкой 802.11b (с выходом на внешнюю антенну) и пигтейл.... % Внимание. Всегда направляйте антенну от себя, и никогда не загля- дывайте в работающую антенну. Эта рекомендация продиктована скорее осторожностью, чем реальной опасностью, но надо учитывать, что человеческий глаз очень плохо охлаждается, и являются частью тела, которая поглощает, но не рассеивает, микроволно- вую энергию. Антенна же является концентрирующим микроволновым устройством, так что лучше пере- страховаться, чем потом сожалеть. Рис. 2.41. Антенна, подключенная к кабелю При установке нужно увеличивать сиг- нал, нацеливая антенну сначала грубо по ориентирам и компасу. Затем осторожно подстраивать ее вертикальное и горизон- тальное положение до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение сигнал/шум либо же максимальное значе- ние качества соединения.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 103 Для этого необходимо использовать характеристики ПО на компьютере, измеряющее данные. Автор разработки исполь- зовал Wavemon для GNU/Linux, но большинство драйверов для беспроводных сетевых карт имеют свои средства для про- верки качества соединения. В зависимости от того, как далеко от антенны расположен компьютер, возможно, понадобятся еще люди или рации, или мобильные телефоны для того, чтобы сообщать человеку, ко- торый корректирует положение антенны результаты этих кор- рекций. При достижении максимума сигнала нужно надежно закрутить болты в креплении. А.после этого можно начинать праздновать успешное окончание работы. Стоимость конструкции для автора разработки получилась такой: £5.50 за коннектор N-типа и банка, плюс маленький об- резок провода, и капельку припоя. Если вы потратите £20 за банку, то получите бесплатно бутылку виски. Предупреждение. Несмотря на тот факт, что антенна ра- ботает действительно очень хорошо, никто не надевал свой лабораторный халат и не делал каких-либо заумных тестов с этой «самоделкой», и, конечно же, производители оборудо- вания рекомендуют не делать чего-либо, что они не рекомен- дуют. Или же подсоединять оборудование других производи- телей к их оборудованию. Ну, конечно же. Вариант конструкции .. ~ _____ с «отечественной» банкой представлен на рис. 2.42, Проверка дальности. Первой автором разработки была создана волноводная антенна 96 мм в диаметре, с длиной больше 3/4Lg. Она была сделана из футляра от рцс 2,42. Вариант конструкции бутылки джина. с «отечественной» банкой
104 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками К антенне был присоединен стандартный телевизион- ный 75 Ом коннектор (а не правильный N). Использованный тогда пигтейл был сделан путем удаления провода от антенны Buffalo Extended Range Antenna и подсоединения к нему 75 Ом-ного коннектора. Автор разработки пишет: «Мы в. курсе того, что сочетание 50 Ом коаксиального кабеля и 75 Ом коннекторов — это не лучшее согласование сопротивлений, которое можно приду- мать, и что это приводит к потерям мощности, но во время тестирования, в Португалии, это было все, что мы смогли раздобыть, и мы были увлечены.» Сравнение было сделано с учетом встроенной антенны PCMCIA карточки Buffalo 802.11b. Была использована Wavemon (программа для измерения параметров беспровод- ной сети) на ноутбуке с установленным GNU/Linux для того, чтобы измерить силу принятого сигнала, шум и соотношение сигнал/шум. Результаты были достигнуты такие. Первая банка, вклю- чая потери в кабеле, дала улучшение силы сигнала в районе от +4 до +5 дБ, полученное улучшение соотношение сигнал/ шум составило +10 дБ. По данным таблиц были оценены потери в используемом кабеле в 1,5 дБ. Первая антенна позволила поддерживать 11-мегабитное соединение на расстоянии 200 м от антенны Buffalo Airstation Extended Range Antenna. В ходе эксперимента не удалялись достаточно далеко по линии прямой видимости. Были впечат- лены улучшениями в замерах, с учетом использования теле- визионных коннекторов из супермаркета (которые имели не- подходящее волновое сопротивление). Первый горный тест этой антенны автор разработки опи- сывает так. «В конце концов, мы озаботились тем, чтобы получить не- сколько 50 Ом коннекторов N-типа. К сожалению, ни у кого
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 105 на складе не оказалось согласующихся между собой пар кон- некторов, так что у нас не было другого выбора, кроме как взять и чуть модифицировать BNC коннекторы. Это нас не сильно волновало, так как мы были увлечены. Единственный кабель, который мы смогли найти, был RG58/U, дающий достаточно высокие потери сигнала. Мы подсоединили «баночную» антенну из футляра из-под джина к точке доступа Buffalo airstation при помощи 10 м ка- беля, и направили антенну их окна по направлению к холму. Аян пошел на вершину холма с его ноутбуком, на котором был запущен Wavemon под GNU/Linux, и с «баночной» антен- ной, изготовленной из банки из-под корма для собак, подсо- единенной к беспроводной сетевой карте двумя метрами ка- беля. На вершине холма установлены две большие многосек- торные антенны оператора сотовой связи, которые вещают в диапазоне около 800 МГц, как нам кажется. Аян располо- жился около 50 м ниже них (медленно поджаривая его мозг!). У нас была чистая (выше деревьев) линия видимости вниз к долине длиной 2200 м от точки к точке, измеренная по во- енной карте. Результаты. Мы достигли скорости соединения 2 Mbp/s', с запасом от 7 до 8 дБ, хотя, если говорить честно, это намного ниже того, что мы ожидали. Но важнее всего для нас было то, что антенна работает. Посмотрев в спецификацию на используемый кабель, мы обнаружили, что он не рассчитан на работу с такими высо- кими частотами, как 2,4 ГГц. Самая высокая частота в специ- фикации была 1000 МГц, на которой кабель давал самое боль- шое ослабление, составляющее 0,79 дБ/м. Это означало, что применив кабель большой длины, изго- товленный из неподходящего коаксиала, мы лишили себя от 9 до 10 дБ. Это было хорошей новостью для следующего горного испытания с использованием подходящего кабеля, и предполо- жительно позволяет сделать соединение на расстоянии 5 км».
106 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 2.43. Банка в роли облучателя Антенна, показанная выше, дала в результате улучшение на 16—17 дБ по сравнению со встроенной в беспроводную сетевую карту Buffalo антен- ной. В ряде случаев антенна- банка может быть использо- вана в качестве облучателя с зеркалом (рис. 2.43). При этом достигается существенно больший коэффициент усиления, диаграмма направленности становится существенно уже. 2.12. Устройство фабричных антенн Wi-Fi, которые можно изготовить самому Интернет. Эти материалы размещены на сайте http://wi-fi.na.by/ AnteniWifi.htm. Там с ними можно ознакомиться подробнее. Антенна TP-Link TL-ANT2406A Миниатюрная направленная антенна TL-ANT2406A (рис. 2.44) компании TP-Link предназначена для внутреннего использования. Антенна имеет удобную подставку, допускаю- щую крепление на стене, установку на столе или крепление к панели корпуса ПК с помощью магнитов, расположенных в ее днище. Для соединения антенны с точкой доступа используется 50-омный кабель длиной 1 м, снабженный разъемом SMA.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 107 Согласно технической доку- ментации, антенна TL-ANT2406A имеет коэффициент усиления 6 дБи. В качестве излучающего (при- емного) элемента в ней использу- ется прямоугольная металлическая плоскость размером 48x52 мм, в ко- торой сделаны небольшие надрезы (рисх 2.45), а сама излучающая пло- скость находится на расстоянии 4 мм от прямоугольного экрана-рефлектора, размеры которого совпадают с размерами излучателя. Центральная жила ко- аксиального кабеля соединена с излучателем, а оплетка ка- беля — с экраном. Рис. 2.44. Внешний вид антенны TP-Link TL-ANT2406A Рис. 2.45. Плата антенны TP-Link TL-ANT2406A Антенна TP-LinkTL-ANT2409A Миниатюрная направленная антенна TP-Link TL- ANT2409A (рис. 2.46), как следует из надписи на упаковке, предназначена для наружного использования. Хотя по своим
108 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 2.46. Внешний вид антенны TP-Link TL-ANT2409A габаритам она больше подходит для внутреннего применения. Корпус антенны предусматривает ее монтаж на стене или на горизон- тальном столбе, для чего в комплекте имеются специальные монтажные скобы и хомуты. Для соединения антенны с точ- кой доступа используется 50-омный кабель, снабженный разъемом SMA. Длина этого кабеля всего 1 м, что для наружных антенн опять-таки может оказаться не- достаточным. Внутренняя конструкция антенны довольно простая. Над квадратным заземленным экраном размером 90x90 мм на вы- соте 7 мм расположен излучающий элемент в виде металли- ческого прямоугольника размером 44x54 мм. Соединение из- лучающего элемента с коаксиальным кабелем реализовано с обратной стороны экрана, причем для согласования фидера с антенной используется металлизированная полоска опреде- ленной конфигурации. Схема антенны TL-ANT2409A пока- зана на рис. 2.47. Вид сверху Вид сбоку Вид снизу 90 б Рис. 2.47. Плата антенны TP-Link TL-ANT2409A Металлический Место соединения с излучателем (соединяется с помощью штыря) Место пайки центральной жилы — антенного кабеля Место пайки оплетки антенного кабеля (соединяется с экраном)
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 109 Антенна TP-LinkTL-ANT2414A Направленная антенна TP-Link TL-ANT2414A (рис. 2.38) также предназначена для наружного использования. Однако габариты данной антенны позволяют устанавливать ее и внутри помещения. Корпус антенны предусматривает ее монтаж на стене или на горизонтальном столбе, для чего в комплекте имеются специальные монтажные скобы и хо- муты. Для соединения антенны с точкой до- сп -а 2.48. Внешний вид ступа используется 50-омныи кабель дли- антенны tp-i ink ной 1 м, снабженный разъемом SMA. TL-ANT2414A D Примечание. Следует обратить внимание, что для наружных антенн длины кабеля в 1 м может оказаться недостаточно. Согласно технической документации, антенна TL- ANT2414A имеет коэффициент усиления 14 дБи. Посмотрим, как устроена эта антенна. Над металлическим заземленным квадратным экраном (металлизированный текстолит) размером 210x210 мм в два ряда расположены восемь излучающих элементов, пред- ставляющих собой металлические прямоугольники разме- ром 30x58 мм. Расстояние между излучающими элементами и экраном составляет 7 мм. Подводка фидера к излучающим элементам производится с обратной стороны экрана. Схема антенны TP-Link TL-ANT2414A приведена на рис. 2.49.
110 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Вид сверху Рис. 2.49. Антенна TP-Link TL-ANT2414А Антенна D-Link DWL-R60AT Направленная антенна D-Link DWL-R60AT (рис. 2.50) предназначена для внутреннего использования. Она отно- сится к разряду миниатюрных панельных антенн — ее габа- риты составляют всего 80x85x12,8 мм. Антенна предусматри-
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 111 вает непосредственное (без использо- вания кабеля) подключение к точке доступа с помощью разъема SMA. Согласно технической докумен- тации, антенна D-Link DWL-R60AT имеет коэффициент усиления 6 дБи. Кроме того, известно, что ширина ди- аграммы направленности в вертикаль- ной плоскости составляет у нее 90°, а ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости — 60°. Внутренне устройство этой ан- Рис'2'50^!ал^^нпнЛялг 1 к 7 к антенна D-Link DWL-R60AT тенны достаточно простое и мало чем отличается от устройства антенны TP-Link TL-ANT2409A. Над металлическим заземленном квадратным экраном разме- ром 70x70 мм на высоте 4,5 мм расположен излучающий эле- мент, представляющий собой металлический прямоугольник размером 49x52 мм. Подводка фидера к излучающим элемен- там производится с обратной стороны экрана. Схема антенны D-Link DWL-R60AT приведена на рис. 2.51. Рис. 2.51. Схема антенны D-Link DWL-R60AT
112 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Wi-Fi антенна YAGI (волновой канал) Интернет. Эти материалы размещены на сайте http://i-net.com.ua/ index.php?option=com_content&task=view&id= 10&ltemid=2. Рис. 2.52. WiFi Антенна YAGI (волновой канал) Внешний вид антенны по- казан на рис. 2.52. В Вашем населенном пун- кте «грязный» эфир, «злая» инспекция электросвязи. Тогда эта антенна для Вас. Антенна изготовлена из лег- косплавного и высокопроч- ного материала. Высокая точность изготовления является за- логом эффективности данной антенны в диапазоне 2,4 ГГц. Узконаправленная Wi-Fi антенна 2,4 ГГц типа «Волновой канал» имеет ряд превосходных отличий от других типов ан- тенн. Внешний вид антенны обманет многих опытных инспекто- ров из Госсвязьнадзора, — уж очень она похожа на телевизи- онную антенну. Мощный экран не оставляет никакого шанса мешающим сигналам от других Wi-Fi передатчиков (особенно в условиях большого города). Коэффициент усиления ан- тенны — 24 Дб (такой же, как и у сеточной антенны, большей раза в три). Дальность действия с «неперешитыми» Dlink DWL-2100 и Planet WAP-4033 составляет 4—10 км. Скорость передачи в условиях города — до 14 мегабит/с.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 113 2.13. Грозозащита Wi-Fi антенн Основное о грозозащите Грозозащита защищает оборудование от статического электричества, то есть от атмосферного электричества, удара молний, накопления статики во время осадков и т. д. Грозозащита представляет собой диодный мост с защит- ным диодом. Принцип действия заключается в том, что диод замыкает накоротко защищаемые провода, когда между ними возникает разница потенциалов больше 6—7 В, и «сливает» избыточное статическое напряжение на «землю». Установка грозозащиты Чтобы максимально обезопасить оборудование, грозоза- щиту устанавливают с обоих концов кабеля. Стоит помнить, что сопротивление даже небольшого (к примеру, 50 м) участка кабеля не равно нулю, и таким образом разряд может стечь на любой конец линка. Внимание. Модуль грозозащиты необходимо ОБЯЗАТЕЛЬНО заземлить, причем не к батареям и прочим чердачно- подвальным конструкциям, а качественно, чтобы заряд имел куда стекать. Также необходимо заземлить остав- шиеся кабели, которые грозозащита не покрывает. Большинство устройств нуждается в использовании только 4 кабелей, так что и грозозащита в основном защищают 4 ка- беля, в то время как в витой паре их 8 (4 пары). Таким обра- зом, 4 кабеля остаются незащищенными, и, чтобы на них не скапливался статический заряд, их нужно заземлять.
114 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Внимание. Часто поднимается вопрос зануления грозозащиты. Так вот, занулять ее крайне нежелательно. Только если нет возможности добраться до настоящей «земли», зануле- ние может быть оправдано. В принципе, на качестве рамой защиты зануление не ска- зывается, но оно может вызывать «ложные» срабатывания NET-проекта. А это, как вы понимаете, обеспечит нестабиль- ность связи. Будьте внимательны! Если при установке с одной стороны грозозащиту «заземлили», а с другой — «занулили», то могут возникнуть проблемы. Надо учитывать, что в разных домах разница потенциалов между «нулем» и «землей» иногда до- стигает не один десяток вольт (чего уже достаточно для сра- батывания грозозащиты). Совет. Чтобы обеспечить грозозащиту для тонкого коаксиаль- ного кабеля или STP кабеля, нужно каждый кабельный сег- мент заземлять лишь в одной точке. Грозозащита обычно прекрасно работает как на 10 Мбитных, так и на 100 Мбитных линках. И если сеть пере- стала прокачивать на 100 Мбитах после установки грозоза- щиты, то винить последнюю не стоит. Подвело, скорее всего, плохое дешевое оборудование или некачественный кабель, а возможно, что и плохое заземление кабеля. Грозозащита может также работать и на 1 Гбит, если за- щищает 4 пары проводов в витой категории. Если же грозоза- щита может защитить только 2 пары проводов, то нужно по- ставить 2 таких грозозащиты рядом.
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 115 Может ли сгореть грозозащита? Грозозащита — это весомое предупреждение порчи обо- рудования от электрических разрядов, но, к сожалению, не панацея. Случается, что и сама грозозащита «теряет пакеты» или сгорает. Конкретные причины этого определить сложно, ими может служить и маленькая скорость срабатывания дио- дов, и невозможность.мгновенно «отправить» на землю боль- шой статический разряд от ударившей рядом молнии. Количественно описать «сгораемость» грозозащиты до- вольно сложно, так как многое зависит от типа устройства. В реднем, коэффициент сгораний составляет где-то 1—5% (т. е. от 1 до 5 штук на 100 грозозащит). Если сеть перестала работать после установки грозозащиты Если вы установили грозозащиту, и сеть перестала работать: 1 шаг — проверьте правильность установки; 2 шаг — поставьте грозозащиту с одной стороны (на более высоком доме); 3 шаг — посмотрите, насколько хорошая там «земля»; воз- можно, будет лучше протянуть отдельный кабель от электро- щита из подъезда; 4 шаг — осмотритесь и поищите возможные источники по- мех (как, например, шина 220 В находящаяся рядом с.кабелем); 5 шаг — попробуйте поставить другой тип грозозащиты (самый радикальный вариант). Н Примечание. Грозозащита является для кабеля посторонним устрой- ством, поэтому она ослабляет сигнал, «обусловливая» затухание эквивалентное продлению кабеля где-то на Юм. Рассмотрим различные модули грозозащиты.
116 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Модуль защиты от грозовых разрядов LA-2.4G/GT LA-2.4G/GT (рис. 2.53) — надежное устройство защиты от грозовых разрядов. Позволяет сохранить работоспособным установленное Wi-Fi оборудование. Модуль грозозащиты предназначен для защиты антенно- фидерных трактов, выходов приемопередатчиков от наведен- ного электромагнитного импульса грозовых разрядов (стати- ческое напряжение). D Примечание. Модульгрозозащитынеобходимозаземлять (рис. 2.53, б), или должна быть заземлена мачта, на которой он уста- новлен. Рис. 2.53. Внешний вид устройства защиты от грозовых разрядов LA-2.4G/GT: а — внешний вид со стороны разъема; б—внешний вид со стороны винта подключения заземления Рассмотрим его особенности: ♦ обеспечивает защиту телекоммуникационного оборудо- вания от грозовых разрядов; ♦ гарантирует ограничение импульсных помех; ♦ имеет высокое сопротивление изоляции; ♦ создан в герметичном и антикоррозийном исполнении; ♦ не радиоактивен. Общие характеристики: ♦ частотный диапазон.......................О—5,8 ГГц; ♦ КСВ...................................1.7 на 2,4 ГГц; ♦ потери.......................не более 1 дБ на 2,4 ГГц; ♦ сопротивление.................................50 Ом;
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 117 ♦ напряжение газового разряда............72—108 В; ♦ разрядный ток.............................100 А; ♦ разъем..............................N Plug / N Jack; ♦ размеры...............................26x67,5 мм; ♦ вес.......................................152 г; ♦ материал.................нержавеющее покрытие. Рис. 2.54. Внешний вид модуля Senao/EnGenius LP17 Грозозащита Senao/EnGenius LP17 Грозозащита Senao/EnGenius LP17 (рис. 2.54) представ- ляет собой высокопроизводительный газовый подавитель, работающий в разных частотах вплоть до 6 ГГц. Так как эта грозозащита будет передавать DC, она подходит для прило- жений, где DC осуществляется через коаксиальный кабель, таких как удаленные усилители и LNA-ы. Оба соединительных порта данного устройства защищены в равной степени. LP17 имеет перегородку «Полярность- Перемены» с N-Jack разъемом и резиновым кольцом «О» для установки через стенку кор- пуса. Благодаря высокой произ- водительности RF LP-17 иде- ально подходит для IEEE 802.11ABG и других 2,4/ 5,2/5,8 ГГц ISM и UNII приложений, а также 3,5 ГГц WLL приложений. Это обеспечивает защиту, не смотря на то, каким способом оно установлено. Любой порт может взаимодействовать с ан- тенной или другим оборудованием. Рассмотрим технические характеристики: ♦ диапазон частот.........................2— 6 ГГц; ♦ вносимое затухание (потери)... 0,4 дБ Макс (2— 6 ГГц); ♦ полное сопротивление.......................50 Ом;
118 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ♦ VSRW........................1:1,2 Макс (2—6 ГГц); ♦ максимальный ток..........................200 Вт; ♦ импульсный ток..................1,2х 50us 6Kv/3Ka; ♦ разъемы...............N-Male в переборке N-Female; ♦ Spark напряжение................DC 230 V ±20%; ♦ RF номинальная мощность (CW).. .10 Вт, непрерывной; ♦ материал кронштейна.........нержавеющая сталь; ♦ Pin материал..............позолоченный латунный; ♦ материал корпуса..........никелированная латунь; ♦ материал «О» кольца....................резина; ♦ влажность.............................95% Макс; ♦ температура.....................-20 °C... +60 °C; ♦ размеры............................. 64x50x23 мм; Модуль грозозащиты Tp-linkTL-ANT24SP Грозозащита Tp-link TL-ANT24SP (рис. 2.55) защищает сеть от ударов молнии и других электрических разрядов. Она совместима с устройствами, оснащенными интерфейсом типа Рис. 2.55. Внешний вид модуля грозозащиты Tp-linkTL-ANT24SP N. Используется для подключения к беспроводным устройствам внешней антенны. Особенности модуля: обеспечивает бесперебойную работу, не требует до- полнительного обслуживания, рабо- тает по технологии Quarter Wave, за- щищает устройство от ударов молнии или любых других электрических раз- рядов. Разъем типа N. Технические характеристики: > ♦ частотный диапазон........................3 ГГц; ♦ волновое сопротивление.............50 Ом Nominal; ♦ номинальное напряжение....................1000 В; ♦ сопротивление изоляции................ 5000 МОм;
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 119 ♦ коэффициент стоячей волны.............1,3:1 Мах; ♦ сопротивление проводника.................1 МОм; ♦ среднее напряжение.......................2500 В; ♦ коннектор ...............N-Type Plug и N-Type Jack; ♦ температура хранения...............-40 °C...+80 °C; ♦ рабочая температура................-10 °C...+60 °C. Грозозащита mcWit 100 Грозозащита mcWit 100 предназначена для снижения ам- плитуды наведенных помех, защиты оборудования от им- пульсной электромагнитной наводки, которая может возни- кать при замыкании силовых кабелей или от близлежащих ли- ний связи; защиты от вторичных воздействий молнии, а также снятия статического разряда. Предназначена для 100 мегабит- ных сетей. Особенности модуля: ♦ защищает от воздействия электростатического напряже- ния в предгрозовой период; ♦ снижает амплитуду наведенных помех, воздействующих на оборудование локальных сетей в грозовой период; ♦ защищает от вторичных воздействий молнии. ♦ защищает от импульсной электромагнитной наводки, ко- торая может возникать при замыкании силовых кабелей или от близлежащих линий связи; ♦ снимает наведенный статический разряд. Внимание. Грозозащита mcWit 100 должна быть заземлена. Заземление прокладывается проводом большого сечения по кратчайшему пути. Она защищает только порт, возле которого она установ- I лена. На каждый Ethernet-порт, от которого проложен ка-
120 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками бель снаружи здания, нужна отдельная грозозащита. Однако если провод подходит снаружи, хотя бы к одному из пор- тов Ethernet-устройства, желательно защитить и остальные порты. Внимание. Если к защищаемому порту подключен компьютер, его корпус должен быть заземлен отдельным проводом. Несоблюдение этого требования может привести к зна- чительному ухудшению защитных функций. Подавать заземление на корпус компьютера по неиспользуемым жилам и экрану кабеля опасно! Это можно делать на свой страх и риск только тогда, когда есть полная уве- ренность в качестве заземления грозозащиты. В режиме «мягкой земли» грозозащиты защищают от боль- шего количества неблагоприятных факторов. Этот режим обязательно использовать в случае протяжки кабеля между домами. В остальных случаях этот режим является не обяза- тельным, но желательным. Для установки режима «мягкой земли» обе грозозащиты должны его поддерживать и при этом иметь одинаковые харак- теристики. Таким образом, гарантируется корректная работа этого режима только при использовании двух грозозащит с оди- наковым напряжением защиты РоЕ на обоих концах (табл. 2.2). Работа в режиме «мягкой земли» Таблица 2.2 Режим Грозозащита 1 Грозозащита 2 С РоЕ JP1 JP2 JP3 JP1 JP2 JP3 Без РоЕ JP1 JP2 JP3 JP1 JP2 JP3 Примечание. Жирным выделены джамперы, которые нужно установить. Режим без «мягкой земли» используется только тогда, когда для этого есть веские причины (табл. 2.3).
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 121 работа в режиме без «мягкой земли» Таблица 2.3 Режим Грозозащита 2 Грозозащита 1 С РоЕ JP1 JP2 JP3 JP1 JP2 JP3 Без РоЕ JP1 JP2 JP3 JP1 JP2 JP3 Примечание. Жирным выделены джамперы, которые нужно установить. Технические характеристики: ♦ ограничение выбросов напряжения между парами.................................7,0 В; ♦ ограничение напряжения между парами и землей. .90 В; ♦ время срабатывания.......................0,5 мкс; ♦ номинальный ток в течении 1с..............10 А; ♦ номинальный ймпульсный ток 8/20 мкс.......10 кА. Грозозащита для NanoStation Light version Грозозащита Light version служит для защиты от разрядов статического электричества и грозовых разрядов портов бес- проводных точек доступа типа NanoStations скоростью пере- дачи до 100 Мбит/с и подключенной системой РоЕ (только по неиспользуемым парам — mode В или Passive РоЕ). Грозозащита не имеет корпуса, предназначена для установки непосредственно в корпус NanoStation. Грозозащита Light version имеет выход, который пред- ставляет собой отрезок провода, предназначенный для под- ключения грозозащиты к шине заземления, также она имеет варианты защиты, в которых в качестве разрядных элементов использованы варисторы. Внимание. Нормальная работа грозозащиты может быть гаран- тирована только при качественном заземлении в точке установки оборудования!
122 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Технические характеристики: ♦ скорость передачи данных в защищаемой линии......................100 МБит/с; ♦ уровень срабатывания разрядника защиты (динамический)................................250 В; ♦ уровень ограничения выбросов между проводниками кабеля.....................8 В; ♦ уровень срабатывания разрядника защиты (статический)................................ 90 В; ♦ количество защищаемых линий...................1; ♦ число транзитных проводников в линии..........4; ♦ число защищаемых проводников в линии..........4. Антенная грозозащита «Bester Thunder Defence 2400» Грозозащита «Bester Thunder Defence 2400» (рис. 2.56, табл. 2.4) предназначена для защиты электронного оборудо- вания от наведенных электромагнитных импульсов грозовых разрядов и снятия статического, электрического потенциала. Дополнительная полезная функция — подавление внепо- лосных помех. Рис. 2.56. Антенная грозозащита «Bester Thunder Defence 2400»: а — вид в установленном состоянии; б—комплект поставки
Глава 2. Антенны Wi-Fi своими руками 123 Технические характеристики грозозащиты «Bester Thunder Defence 2400» Таблица 2.4 Параметр Значение для различных частотных диапазонов Полоса рабочих частот, МГц 1700—1900 2300—2400 2400—2500 5100—5900 Проходные потери 0,2 0,2 0,2 0,5 КСВ в рабочем диапазоне частот, не более 1,2 1/2 1,2 1,5 Длина короткозамкнутого шлейфа 1/4 1/4 1/4 3/4 Волновое сопротивление, Ом 50 50 50 - 50 Макс, подводимая мощ- ность, Вт 5 5 5 5 Подавление внеполосных излучений 50 50 50 50 Тип разъемов 5 5 5 5 Вес с креплением, кг 1/2 1,2 1,2 1,5 Дл и н на хш иринах высота, мм 510x450x100 620x515x124 813x695x157 1020x900x195
Глава 3 ТЕЛЕАНТЕННЫ СВОИМИ РУКАМИ 3.1. Прием телевизионного сигнала Условия распространения радиоволн Передача радио- и телепрограмм осуществляется по ка- налам связи с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве со скоростью света. Приемная телеантенна вы- полняет функцию преобразования энергии излученных ради- оволн в энергию, сосредоточенную во входных колебательных цепях приемника. В настоящее время этот спектр частот, на которых ведутся передачи, условно делится на несколько диапазонов. Границы по длине волн условно разделены по десятичному признаку. Используется метровый и дециметровый диапазон. Для передачи сигналов телеизображения и звукового со- провождения используются определенные полосы частот УКВ-диапазона от 48,5 до 958 МГц, в котором работают все каналы: с 1-го по 64-й. Название дециметрового диапазона принято вследствие того, что длина волны любого из этих ка- налов меньше 1 м. D Примечание. Каждый канал занимает полосу частот, равную 8 МГц. Разнос между несущими частотами сигналов изображе- ния и звукового сопровождения составляет 6,5 МГц. Уверенный прием телевидения обеспечивается за счет рас- пространения прямой или, как говорят, «земной» волны вдоль
Глава 3. Телеантенны своими руками 125 поверхности Земли. Ультракороткие волны, используемые в телевидении, распространяются прямолинейно и почти не отражаются ионосферой. Поэтому максимально возможная дальность приема должна определяться расстоянием прямой видимости передающей антенны из точки, где установлена приемная антенна. Исходя из сферической формы поверх- ности Земли, расстояние прямой видимости (рис. 3.1) должно равняться D=3,57(N'H+Vh) где D—расстояние прямой видимости в км; Н — высота передающей антенны в м; h — высота приемной антенны в м. Рис. 3.1. Наглядное представление границы увереного телеприема Для увеличения зоны уверенного приема телецентра или ретранслятора их антенны устанавливают на высоких мачтах. Поскольку высота мачты телецентра и мощность его пере- датчика фиксированы, то дальнейшее улучшение качества приема телевизионных программ и, в частности, увеличение дальности их приема, зависит только от качества и свойств приемной антенны. На рис. 3.2 приведен график, с помощью которого можно оценить радиус зоны уверенного приема телевизионных про- грамм при разных высотах установки передающей антенны (Н) и приемной антенны (h). Этот график дает приблизитель- ную оценку зоны уверенного приема, поскольку реальные условия могут внести в формулу существенные коррективы.
126 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 3.2. График приблизительной оценить радиуса зоны уверенного телеприема при разных высотах установки передающей антенны (Н) и приемной антенны (h) 0 Определение. Уверенным называется прием передач определенного передатчика, который осуществляется независимо от условий погоды, солнечной активности, времени года, суток и других факторов. В действительности уверенный прием телевизионных пере- дач оказывается возможным на большем расстоянии, чем рас- стояние прямой видимости, за счет некоторого огибания распро- страняющимся сигналом земной поверхности, а также за счет переотражения сигнала различными местными предметами. Область, в пределах которой оказывается возможен уве- ренный прием, можно разбить на две зоны: ♦ зону прямой видимости; ♦ зону полутени.
Глава 3. Телеантенны своими руками 127 В зоне прямой видимости уверенный прием возможен с по- мощью обычных антенн. В зоне полутени необходимо исполь- зовать высокоэффективные антенны. Кроме того на дальность уверенного приема оказывает влияние частота сигнала. Н Примечание. При достаточно большой мощности передатчика на равнинной местности зона полутени ограничена рас- стоянием: ♦ 200—220 км от передатчика, работающего на 1—5-м каналах; ♦ 120—150км от передатчика, работающего на б— 12-м каналах. Для дециметрового диапазона зоны полутени практи- чески не существует. Что влияет на дальность реального телеприема Указанные границы значительно размыты и очень прибли- женны, так как не учитывают фактического рельефа местно- сти. При наличии горных преград даже вблизи передатчика уверенный прием может оказаться невозможным. На ровной же местности за границей зоны полутени уровень напряжён- ности поля равен нулю и уверенный прием также оказывается невозможен даже при использовании высокоэффективных антенн. А в городах нередко возникает ситуация, когда между передающей антенной телецентра й местом установки при- емной антенны оказываются высокие здания. Уровень сиг- нала телецентра (даже на небольшом удалении от него места приема) может настолько из-за этого уменьшиться, что прием программ становится неустойчивым, а иногда вовсе невоз- можным.
128 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками В сельской местности сложные условия приема возникают в низинах, непосредственно за лесными массивами и железно- дорожными насыпями. Очень сложны условия приема в райо- нах с сильно пересеченным рельефом местности. Кроме того на распространение телесигнала (особенно в ДМВ диапазоне) существенное влияние оказывают метеоро- логические условия. Предельные расстояния, на которых возможен прием теле- визионных программ, зависят от высоты установки передаю- щей и приемной антенн, а также от мощности передатчика. В отличие от уверенного приема .случайный прием иногда наблюдается на расстояниях в несколько тысяч километров и поэтому называется сверхдальним приемом. Сверхдальний прием связан с аномальными состояниями ионосферы, на- блюдается крайне редко, как правило, только на 1—2-м кана- лах. Сеансы его непродолжительны — от нескольких минут до нескольких часов — и совершенно не поддаются прогнозу. Ориентироваться на сверхдальний прием нет смысла. Обеспечение телевизионного приема с разных направлений При нахождении нескольких передатчиков с одной сторны от точки приема представляется возможность использования широкодиапазонной антенны (например, зигзагообразной или логопериодической). Это позволило бы одной антенной обеспечить прием нескольких телевизионных программ по разным каналам. Однако использование широкодиапазонной антенны возможно лишь в зоне прямой видимости, так как коэффициент усиления сравнительно мал. Широкополосная антенна. Удачный пример простой сверх- широкополосной телеантенны рассматривается в статье Г. Петинд из г. Ростов-на-Дону (Радио, № 2, 2000). Антенна представляет собой результат последовательного соедине-
Глава 3. Телеантенны своими руками 129 ния двух зигзагообразных вибраторов. Причем сверху они замкнуты полувол- новым соединителем, снизу фидер под- ключен через четвертьволновый транс- форматор. Расстояние между точками подключения фидера равно 1—3 см. Эти элементы соединения и согласова- ния выполняют в виде единой конструк- ции с элементами самой антенны, кото- рая при этом оказывается чрезвычайно простой и технологичной (рис. 3.3). В дециметровом диапазоне волн (антенна была изготовлена Г. Петиным для приема 38-го канала при размере V2, равном 24 см) максимальная чув- ствительность антенны получается для рассчитанной длины волны. Ктелевизору Рис. 3.3. Простая сверхширокополосная антенна В Примечание. Зигзагообразные антенны весьма широкополосны, и при большом уровне сигналов они принимают их во всем дециметровом диапазоне волн. В метровом диапазоне эту антенну можно рассматривать как одну большую петлю или деформированный ромб с ре- зонансной частотой, находящейся примерно посредине диа- пазона. Это обеспечивает возможность ее применения для приема телевизионных станций и в этом участке частот. В столь широком интервале частот невозможно предло- жить рефлектор с приемлемыми геометрическими размерами, обеспечивающий однонаправленность антенны. Поэтому ее используют без рефлектора. Диаграмма направленности та- кой антенны имеет вид восьмерки и, естественно, при ее уста- новке необходимо найти оптимальную ориентацию.
130 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Даже без применения дополнительных симметрирующих и согласующих устройств, т. е. при непосредственном соедине- нии телевизионного 75-омного кабеля с этой антенной, можно получить неплохие результаты. Для изготовления антенны может быть использован любой подходящий материал: алюминиевые или латунные трубки, профильный или полосовой материал. Очень удобен биметал- лический (внутри — сталь, снаружи — алюминий) электро- технический провод диаметром 5 мм. Можно применить алю- миниевые жилы из силовых кабелей. В крайнем случае такую антенну допустимо изготовить из телевизионного кабеля (соединив в точках подключения оплетку с центральным проводником), натянутого на дере- вянную крестовину соответствующей формы, используя его и для фидера снижения. При нахождении нескольких передатчиков на разных на- правлениях широкодиапазонную антенну приходится уста- навливать на поворотной мачте и каждый раз при переходе с приема одной программы на другую переориентировать. При этом за счет неточной ориентировки антенны сигнал допол- нительно ослабляется. Это не очень удобно. В этом случае придется использовать не- сколько антенн, сигнал от которых объеди- нять на единый кабель снижения. А вот пример комнатной и автомобиль- ной антенны для приема телевизионных и радиопрограмм в полосе частот: 47—862 МГц (1—68 каналы). Это антенна автомобильная KORONA (рис. 3.4). Она обеспечивает хоро- ший прием станций, транслирующих с разных направлений (360°, ТУ/УКВ/FM). Очень современная и легкая конструк- ция, устойчивая к ветру и агрессивным усло- виям. Встроенный светящийся диод LED на Рис. 3.4. Всенеправленная автомобильная антенна KORONA (Польша)
Глава 3. Телеантенны своими руками 131 штепселе питания напряжением 12 В сигнализирует правиль- ное подключение антенны. Питание 12 В осуществляется из гнезда автомобильного прикуривателя, имеется возможность подключения антенны к сети 220 В. Можно использовать как в квартире, за городом, так и в автомобиле. Коэффициент усилений антенны составляет 20—30 дБ для различный диа- пазонов, выход 75 Ом, ориентация — 360°. Подключение нескольких антенн Две раздельные антенны можно подключить к общему фи- деру с помощью разделительного фильтра. Если же количе- ство антенн больше двух, дополнительная коммутация может осуществляться контактами электромагнитного реле, установ- ленного вблизи антенн, управление которым производится дистанционно, тумблером, установленным у телевизора. При этом питание обмотки реле может поступать от телевизора по тому же фидеру без использования дополнительных про- водов. Для суммирования сигналов антенн могут быть примены и устройства промышленного изготовления, например, МХ955 (производитель PLANAR, рис. 3.5). МХ955 предназначен для усиления и сложения телевизион- ных сигналов различных диапазонов, принимаемых несколь- кими антеннами. При использовании дополнительных фильтров, например, производства ООО «ПЛАНАР», можно организовать прием сигналов с разных направлений (источников) или с боль: шой разницей по уровню. По каждому входу усилителя предусмотрены плавная регулировка уровня и подача дистанци- онного питания на антенный усилитель, конвертор MMDS. Блок питания имеет Рис. 3.5. Внешний вид усилителя и сумматора телевизионных сигналов МХ955
132 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками защиту от короткого замыкания. Технические характеристики такие. ♦ Коэффициент усиления, не менее: • 1—5-й каналы (48—108 МГц)...................38 дБ • 6—12-й каналы (174—230 МГц)...............2x44 дБ • 21—69-й каналы (470—862МГц) ............. 2x42 дБ ♦ Коэффициент шума, не более......................6 дБ ♦ Максимальный выходной уровень, не менее..ИбдБмкВ ♦ Плавная регулировка уровня, не менее...........20 дБ ♦ Питание внешних дополнительных усилителей........... 12 В/18 В, 250 мА ♦ Напряжение питания....................... 187—242 В ♦ Потребляемая мощность, не более................10 Вт ♦ Диапазон рабочих температур..............-20...+50 °C ♦ Габариты корпуса.......................180x126x58 мм ♦ Масса.........................................0,4 кг Обеспечение дальнего телевизионного приема Для дальнего приема телевизионных передач могут быть созданы синфазные системы, состоящие из нескольких срав- нительно простых антенн: ♦ две антенны, расположенные одна над другой, образуют двухэтажную систему, которая характеризуется сужен- ной диаграммой направленности в вертикальной пло- скости; ♦ четыре антенны могут образовать двухэтажную двухряд- ную систему с суженной диаграммой в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Правило. Сужение диаграммы направленности соответствует увеличению коэффициента усиления: каждое удвоение количества антенн в синфазной системе соответ-
Глава 3. Телеантенны своими руками 133 ствует увеличению коэффициента усиления в 1,4 раза по напряжению только за счет суммирования сигналов, принятых каждой антенной. Дополнительно, за счет сужения диаграммы направленности, коэффициент уси- ления увеличивается примерно еще на 1 дБ при каждом удвоении количества антенн в системе. Использование в составе синфазной системы сравнительно - простых антенн позволяет получить большой коэффициент усиления без необходимости настройки антенн. Необходимо лишь обеспечить согласование системы с фидером, что легко выполняется, поскольку значения входного сопротивления про- стых антенн известны и мало зависят от настройки антенны. Вывод. Увеличивая количество антенн в системе, можно нео- граниченно увеличивать коэффициент усиления. Это часто оказывается необходимо в диапазоне ДМВ, где при прочих равных условиях напряжение сигнала на выходе антенны значительно меньше, чем в диапазоне МВ, из-за уменьшения длины волны. Вместе с тем, благодаря малым размерам антенн этого диапазона увеличение их количества в системе легко вы- полнимо и не приводит к чрезмерным габаритам системы. Рассмотрю примеры синфазных антенн. Наибольшее рас- пространение среди любителей дальнего приема телевиде- ния нашли синфазные системы, собранные из двухэлемент- ных и трехэлементных рамочных антенн «Двойной квадрат» (рис. 3.6) и «Тройной квадрат» (рис. 3.7). Размеры аннтен вы- бираются из табл. 3.1 и табл. 3.2, соответственно.
134 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Размеры двухэлементных рамочных антенн Таблица 3.1 Размеры, мм Номер канала г- <ч СП м- Гч со о* о г— ГМ г- 21—26 27—32 33—40 41—49 50—64 В 1450 1220 930 840 770 410 390 370 360 345 330 320 158 144 131 117 105 Р 1630 1370 1050 950 870 460 440 420 405 390 375 360 170 155 141 126 113 А 900 760 580 530 480 250 240 230 220 210 210 200 91 83 75 68 60 Размеры трехэлементных рамочных антенн Таблица 3.2 Размеры, мм Номер канала г— гм сп in VO г- со о\ о V* О| г— 21—26 27—32 33—40 41—49 50—60 Д 1255 1060 825 750 688 370 354 340 325 312 300 290 134 122 110 99 89 В 1485 1260 975 890 812 438 418 400 385 370 357 345 158 144 131 117 105 р 1810 1530 1190 1080 990 532 510 488 470 450 435 420 193 176 160 143 129 а 630 532 412. 375 345 185 177 170 163 157 150 145 67 61 55 50 45 6 915 775 600 545 500 270 258 246 237 228 220 210 98 89 80 72 65 р Рис. 3.6. Внешний вид синфазной антенны «Двойной квадрат» Рис. 3.7. Внешний вид синфазной антенны «Тройной квадрат»
Глава 3. Телеантенны своими руками 135 Эти антенны рамочные, они представляет собой провод (трубку и другие профили), согнутый в виде квадрата, сторона которого приблизительно равна четверти длины волны. Такой рамочный вибратор можно рассматривать как си- стему, состоящую из двух простых синфазных вибраторов, согнутых по краям. Радиус закругления произвольный, но не должен превышать 1/10 стороны квадрата. В практике приме- няются двух- и трехэлементные рамочные антенны («Двойной квадрат» и «Тройной квадрат»). Двухэлементные рамочные антенны обычно используются в диапазонах МВ, а трехэлементные — в диапазонах ДМВ. Двухэтажная двухрядная синфазная система, собранная из четырех двухэлементных рамочных антенн, обладает ко- эффициентом усиления по напряжению порядка 7 (17 дБ), а такая же система из трехэлементных рамочных антенн об- ладает коэффициентом усиления по напряжению порядка 12 (22 дБ). В Примечание. Достичь такого усиления с помощью многоэлементной антенны типа «Волновой канал» невозможно, так как даже коэффициент усиления 16-элементной антенны «Волновой канал» не превышает 14 дБ, да и то, если она тщательно настроена и согласована с фидером. Влияние затухания сигнала в фидере В качестве фидера всегда используется кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Если антенна устанавливается на вы- сокой мачте или далеко от места расположения телеприем- ника (иногда возникает в условиях закрытой местности, когда телевизор расположен за холмом), то она соединяется с теле- визором длинным фидером. Чем длиннее фидер, тем большее затухание он вносит и тем меньше напряжение сигнала на
136 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками входе телевизора. Например, кабель марки РК-75-4-11 обла- дает погонным затуханием: ♦ 0,07 дБ/м на 1—5-м каналах; ♦ 0,13 дБ/м на 6—12-м каналах; ♦ 0,25—0,37 дБ/м на 21—60-м каналах. D Примечание. Если при длине фидера 50 м затухание сигнала на 1—5-м каналах невелико (3,5 дБ), то на ДМВ оно достигает 15—20 дБ, что соответствует уменьшению напряжения сигнала почти в б—8 раз. Если длина соединительного фидера окажется порядка 200 м, то даже на частоте 1-го канала при затухание сигнала в нем составит 14 дБ. Поэтому для компенсации затухания сигнала в фидере ре- комендуется использовать антенный усилитель, установленный около антенны. Это позволяет обеспечить поступление на вход антенного усилителя сигнала, который еще не ослаблен за счет прохождения по длинному фидеру. При этом сохраняется вы- сокий уровень отношения сигнал/шум на входе антенного уси- лителя и на антенном входе телевизионного приемника. Совет. Не устанавливайте антенный усилитель около теле- визора, он усиливает и шумы фидера, и полезный сиг- нал, поэтому никакого полезного эффекта не дает. Антенный усилитель потому и называется антенным, что должен устанавливаться около антенны, а не около телевизора. Правило. Коэффициент усиления примененного антенного усили- теля должен быть более величины затухания сигнала в фидере.
Глава 3. Телеантенны своими руками 137 В этом случае уровнем собственных шумов телевизора можно будет пренебречь, и качество изображения будет опре- деляться исключительно отношением сигнал/шум на входе антенного усилителя. Правило. Чем больше диаметр кабеля, тем меньшее затухание он вносит. При выборе типа фидера нужно выбрать наиболее толстый при прочих равных условиях. Так кабель РК-75-9-13 обла- дает меньшим погонным затуханием, чем кабель РК-75-4-11. Особенно это заметно в диапазонах ДМВ: на частоте 60-го ка- нала кабель РК-75-9-13 вносит затухание примерно в три раза меньше по напряжению, чем кабель РК-75-4-11. Таким обра-
138 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками зом, за счет использования лучшего кабеля при его большой длине можно поднять уровень сигнала на входе телевизора в несколько раз. Графики погонного затухания разных марок кабеля представлены на рис. 3.8. Совет. Если марка кабеля и его волновое сопротивление неиз- вестны, его можно определить при наличии штанген- циркуля, если кабель имеет сплошную полиэтиленовую изоляцию. Отношение наружного диаметра внутрен- ней полиэтиленовой изоляции к диаметру централь- ной жилы у кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом должно находиться в пределах от 6,5 до 6,9. О телевизинном кабеле В качестве телевизионного кабеля используется фидер. Это линия, предназначенная для передачи электрических колеба- ний высокой частоты. Назначение фидера состоит в передаче энергии высокой частоты от антенны к телевизионному при- емнику с минимальными потерями. Фидерная линия должна удовлетворять следующим требованиям: ♦ не возбуждаться под действием электромагнитного поля (не обладать «антенным эффектом»); ♦ пропускать нужную полосу частот; ♦ иметь параметры, обеспечивающие легкость согласова- ния ее с антенной или телевизором. Иногда в качестве фидера любители используют телефон- ный кабель, электроосветительный шнур, сплетенные монтаж- ные провода и т. п. Но качество таких самодельных фидеров невысокое. Электромагнитное поле высокочастотных колеба- ний, передаваемых по такой линии, не имеет четко выражен- ной границы, которая отделяла бы его от окружающего поля.
Глава 3. Телеантенны своими руками 139 Часть энергии рассеивается в пространстве, причем с повы- шением частоты эти потери возрастают. Открытая линия не только является источником помех, но и сама воспринимает их от других источников излучения. Вывод. Обычные провода можно использовать в исключитель- ных случаях, временно и только в условиях ближнего приема. Если линию обнести металлическим экраном, то электро- магнитная энергия не будет излучаться в окружающее про- странство, и наоборот. В линии, ограниченной экраном, можно вместо двух проводов использовать один, а в качестве второго провода будет служить экран. Такая линия называ- ется несимметричной экранированной. Если ось внутреннего проводника несимметричной линии, имеющего вид цилиндра, и ось экрана совпадают, такую ли- нию называют коаксиальной. Входы всех современных теле- визоров рассчитаны на подключение несимметричного коак- сиального фидера (рис. 3.9). Центральный проводник Изоляция Оплетка оболочка Рис. 3.9. Устройство коаксиального кабеля Каждому кабелю присвоено условное обозначение, кото- рое включает буквы, обозначающие марку кабеля,— РК (ра- диочастотный коаксиальный) и три числа: ♦ первое число указывает на величину номинального вол- нового сопротивления;
140 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ♦ второе число указывает на величину номинального диа- метра по изоляции, округленную для диаметра 2 мм до ближайшего целого числа; ♦ третье число — двух- или трехзначное (первая цифра указывает на материал изоляции кабеля, а последующие обозначают Порядковый номер конструкции кабеля) В Пример. РК-75-4-15 обозначает: радиочастотный коаксиальный кабель с номинальным волновым сопротивлением 75 Ом, с номинальным диаметром по изоляции 4 мм, изоляция из полиэтилена (1), порядковый номер конструкции 5. Кроме полиэтилена 1 для изоляции в таких кабелях ис- пользуются и другие материалы: 2 — фторопласт (фторлон); 3 — полистирол; 4 — полипропилен и его смеси; 5 — резина; 6 — неорганическая изоляция. Фидерные линии характеризуются следующими параме- трами: ♦ волновым сопротивлением; ♦ постоянной затухания; ♦ коэффициентом укорочения длины волны; ♦ электрической длиной. В Определение. Волновое сопротивление фидерной линии—это отно- шение напряженности электрического поля в какой-то точке поперечного сечения линии к напряженности маг- нитного поля в той же точке в случае, когда электро- магнитная волна при распространении вдоль кабеля не испытывает отражений.
Глава 3. Телеантенны своими руками 141 Для кабелей типа РК установлены следующие ряды но- минального волнового сопротивления: 50, 75, 100 и 200 Ом. Для телевидения принята величина волнового сопротивления 75 0м. Распайка и соединение телевизионного кабеля Для распайки кабеля к штекеру или к распределительной коробке ТАКП с него снимают защитную оболочку на длину 50 мм и шилом расплетают оплетку. С центрального провода на расстоянии 15 мм снимают изоляцию. Центральный про- вод и оплетку коаксиального кабеля необходимо облудить припоем ПОС-40. Совет. Антенный кабель желательно выполнить из целого куска кабеля, так как соединение из двух или нескольких отрезков, как правило, нарушает однородность вол- нового сопротивления, что при большой длине фидера приводит к появлению отраженных сигналов. Но существует большое количество соединяющих элемен- тов. На рис. 3.10 представлены муфты для соединения теле- визионных кабелей, называемые двойной F-розеткой (марка F-116). Для использования этой муфты концы кабеля должны быть заделаны в F-коннектор, высокочастотный разъем для телевизионного кабеля (рис. 3.11). Внимание. Диаметр коннектора должен соответствовать диаме- тру телевизионого кабеля, иначе плотнре накручивание коннектора будет невозможным.
142 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 3.10. Муфта для соединения телевизионных кабелей, двойная F-розетка Рис. 3.11. F-коннектор, высокочастотный разъем для телевизионного кабеля Спаянные центральные жилы Голый монтажный провод Рис. 3.12. Сращивание телевизионного кабеля с помощью проволочного бандажа Если под рукой указанных выше соединителей не оказалось, то су- ществует еще несколько «дедов- ских» способов соединения кабе- лей типа РК. Наиболее простой способ — сращивание с помощью проволочного бандажа (рис. 3.12). При этом часть изоляции кабеля не восстанавливается, что приво- дит к нарушению волнового со- противления в месте пайки, кроме того, возрастают потери сигнала. Поэтому такой способ сра- щивания кабелей пригоден только на частотах метровых волн (до 200—300 МГц). Однако его приходится использовать при соединении синфазных антенн, сборке фильтров сложения и других устройств. Второй способ сращивания отрезков кабеля в стык (рис. 3.13). Он используется на частотах МВ и ДМВ диа- пазонов и осуществляется в четыре этапа. На первом этапе (на рис. 3.13 не показан) на каждом из составляемых концов внешнюю оболочку разрезают на две части длиной по 80 мм,
Глава 3. Телеантенны своими руками 143 Разделка оплетки и пайка центральных проводников Востановление изоляции •я Накладка проволочного -> бандажа на оплетку Рис, 3,13. Сращивание отрезков телевизионного кабеля в стык которые отгибают в противоположную от конца кабеля сто- рону и временно закрепляют. Медную оплетку на концах ка- беля расплетают на 15 мм. Прядки оплетки отгибают в про- тивоположную соединению сторону. Нерасплетенную часть оплетки сдвигают в ту же сторону. С каждого конца кабеля с центрального провода снимают изоляцию на 30 мм. Рассмотрим три случая сращивания отрезков кабеля по этой схеме. ♦ Случай 1. Если центральный провод многопроволочный, то внутренние проводники концов кабеля соединяют в навив. ♦ Случай 2. Если центральный провод однопроволочный и достаточно толстый (например, у кабеля марки РК- 75-9-12 диаметр внутреннего проводника равен 1,37 мм), то оба конца центрального провода следует спилить до половины с помощью надфиля примерно на 10 мм, за- лудить, а при пайке наложить один на другой, чтобы не было выступающих частей. ♦ Случай 3. Если центральные провода тонкие, их мож- но сложить внахлест на 10 мм (заходят друг за друга), а затем произвести пайку. Предварительно место пай- ки покрывают флюсом из раствора канифоли в спирте. Место пайки центральных проводов лучше всего поме- стить в ванночку с расплавленным припоем ПОС-60 на 10—15 с.
144 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Совет. Пайку с помощью кислоты использовать не следует. Далее необходимо восстановить изоляцию. В трубке де- лают продольный разрез и на место пайки надевают полиэти- леновую трубку из отходов кабеля длиной около 30 мм. Швы трубки и места соединения с изоляцией нагревают до растека- ния полиэтилена. На следующем этапе сращивают огртетки кабелей. Для этого их снова сдвигают к концам кабелей. Совет. Концы оплеток для большей прочности можно обмо- тать несколькими витками луженой голой монтажной проволоки, азатем после обработки флюсом места сое- динения произвести пайку. На последнем этапе на оплетку накладывают отогнутые концы защитной оболочки. При необходимости их укорачи- вают. Во избежание проникновения влаги внутрь кабеля ме- сто соединения поверх защитной оболочки обматывают двумя слоями изоляционной ленты марки ПХВ. Что нужно знать о гальванических парах Совет. При сборке антенны следует избегать контактирова- ния разнородных металлов и гальванических покрытий, образующих недопустимые гальванические пары. Наличие таких гальванических пар приводит к корро- зии в месте стыка, особенно в условиях влажного климата. Допустимые и недопустимые контакты между металлами и покрытиями приведены в табл. 3.3.
Глава 3. Телеантенны своими руками 145 Степень допустимости электрохимических контактных пар при эксплуатации на открытом воздухе Таблица 3.3 Сопрягаемый металл Алюминий* Кадмий** Медь* Никель*** о со о 5 Сталь Сталь нерж. Цинк* Алюминий** + 4- - - 0 - 0 + Кадмий* + + 0 + 0 - + + Медь** - 0 + + + - + - Никель*** - - + + + - + - Олово 0 0 + + + - + 0 Сталь - - - - - + - - Сталь нерж. 0 - + + + + - Цинк* + + - - 0 - - + Примечание 1. + (допустимая пара); — (недопустимая пара); 0 (нейтральная пара). Примечание 2. * и покрытие; ** и сплавы; *** и никелевое покрытие; и припои марки ПОС. Например, к стальным трубкам вибраторов можно присое- динять медную жилу коаксиального кабеля тремя способами: ♦ способ 1 — зажимом под стальную оцинкованную шайбу с таким же винтом и с обязательным предварительным лужением конца медной жилы; ♦ способ 2 — пайкой к стальному оцинкованному лепест- ку, с обязательным предварительным лужением конца жилы и части поверхности трубки; ♦ способ 3 — контактной сваркой. Недопустимо приклепывать к медной трубке стальные ле- пестки, независимо от того, оцинкованы они или нет, а также прижимать необлуженную медную жилу кабеля к стальной трубке, так как в этих случаях образуются электрохимические пары медь-сталь и^и медь-цинк.
146 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Паяные соединения, выполненные припоями марок ПОС-40, ПОС-60 и другими, содержащими олово и свинец, обладают невысокой механической прочностью, поэтому ка- бель рядом с местом пайки дополнительно нужно закрепить скобой и винтом. Примечание. Нельзя припаивать провода и элементы антенны кис- лотными припоями, надо использовать только бескис- лотные флюсы, канифоль и спирто-канифольные при- садки. Перед пайкой все детали антенн необходимо тщательно очистить от грязи и ржавчины, зачистить до металлического блеска, затем прочно соединить друг с другом, а после пайки закрасить масляной краской. Для защиты любых контактных пар можно использовать нитрокраски, шпаклевки и эпоксид- ную смолу, а также быстровысыхающие клеи. Несовместимыми гальваническими парами в общем случае являются такие: 1 пара: 1) Алюминий и все сплавы на его основе. 2) Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина, палладий, родий, олово, никель, хром. 2 пара: 1) Магниево-алюминиевые сплавы 2) Сталь легированная и нелегированная, хром, никель, медь, свинец, олово, золото, серебро, платина, палладий, родий. 3 пара: 1) Цинк и его сплавы. 2) Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина, палладий, родий. 4 пара: 1) Сталь нелегированная, олово, свинец, кадмий. 2) Медь, серебро, золото, платина, палладий, родий.
Глава 3. Телеантенны своими руками 147 3.2. Частотные диапазоны в телевидении Рассмотрим частотные диапазоны в телевидении на при- мере вещания в Москве и Московской области. Список транс- лируемых каналов в Москве представлен в табл. 3.4. Структура вещания в Москве и Московской области Таблица 3.4 Частотный номер канала Название канала Диапазон Частота, МГц 1 ОРТ МВ1 49,75 3 ТВЦ МВ1 77,25 6 Спорт МВ 2 175,25 8 НТВ МВ 2 191,25 11 РТР МВ 2 215,25 23 Дарьял-ТВ ДМВ 487,25 25 Евроньюс ДМВ 503,25 27 СТС ДМВ 519,25 29 ТелеРадио Мир ДМВ 535,25 31 Домашний ДМВ 551,25 33 Культура/Евроньюс ДМВ 567,25 35 ТНТ ДМВ 583,25 38 MTV ДМВ 607,25 40 СПб 5-ый канал ДМВ 623,25 46 ТВ-3 ДМВ 671,25 49 REN-TV ДМВ 695,25 51 Муз-ТВ ДМВ 711,25 57 Звезда ДМВ 759,25 60 2*2 ДМВ 783,25 Передатчики телесигнала расположены на Останкинской башне, вещание ведется в трех разных частотных диапазо- нах (выделены жирным), поэтому для уверенного приема телевизионного сигнала желательно использовать три соот- ветствующие антенны или специальную комбининованную антенну. Они сейчас в большом количестве представлены в торговой сети: это как отечественное, так и импортное обо- рудование лучших европейских фирм: Sank (Голландия),
148 Как собрать антенны для связи, телевидения; Wi-Fi своими руками Sober (Италия), Ucusi (Испания), Alcad (Испания), Osel (Испания), Triacs (Дания), Hishman (Германия). Помимо са- мих антенн устанавливаются: согласующие и фильтрующие приборы, усилитель ТВ сигнала, сплиттер (краб), кабель для разводки антенн. Теперь перейдем к рассмотрению технических характери- стик антенн. Изучим основные характеристики антенны, на которые надо обращать внимание, выбирая ее при покупке или выборе модели для самостоятельного изготовления. 3.3. Технические характеристики телеантенн Рабочий диапазон частот антенны Рабочий диапазон частот антенны.— это интервал частот, в котором должны быть выдержаны все заявленные в па- спорте на антенну параметры. Он определяет принимаемые антенной телевизионные каналы. Диаграмма направленности антенны Наводимая в антенне ЭДС зависит не только от мощности приходящей в точку приема волны, но и от направления ее прихода, т. е. антенна обладает направленными свойствами. В большинстве случаев достаточно двух более простых для ее понимания величин: ♦ ширина диаграммы направленности; ♦ коэффициент помехозащищенности. 0 Определение. Ширина диаграммы направленности — это угол, вну- три которого коэффициент усиления уменьшается по отношению к максимальному не более, чем на 3 дБ.
Глава 3. Телеантенны своими руками 149 Практически всегда коэффициент усиления и ширина диа- граммы связаны между собой: чем больше усиление, тем уже диаграмма, и наоборот. Обычно лежит в пределах 40—80°. Диаграмма направленности антенны показывает зависи- мость ЭДС на зажимах антенны от направления прихода сиг- нала. На рис. 3.14 показаны диаграммы направленности Теле- визионных антенн двух типов. Для наглядности рядом приве- ден внешний вид антенны. Направленность излучения антенны приводит к повыше- нию напряженности поля волны в направлении максималь- ного излучения и таким образом создает эффект, эквивалент- ный эффекту, вызываемому увеличением излучаемой мощно- сти. Для количественной оценки эквивалентного выигрыша 90' Рис. 3.14. Диаграммы направленности телевизионных антенн двух типов
150 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками в излучаемой мощности введено понятие коэффициента на- правленного действия (КНД), показывающего, во сколько раз нужно увеличить мощность излучения при замене данной реальной антенны гипотетической ненаправленной антенны (изотропным излучателем), чтобы напряженность электро- магнитного поля осталась неизменной. По ширине основного лепестка можно оценивать антенну по направленным свойствам. Уровень помехозащищенности антенны зависит от параметров боковых и заднего лепестков. Вывод. Диаграмма направленности характеризует зависимость уровня сигнала, выдаваемого антенной, от ориентации ее в пространстве. С увеличением числа директоров в антенне «Волновой канал», главный и боковые лепестки сужаются, а направленные свойства антенны улучшаются. Коэффициент усиления антенны Антенна сама по себе устройство пассивное и ничего не усиливает. В ее задачу входит принять поток электромагнит- ной энергии, распространяющейся от телецентра, и напра- вить эту энергию в фидер (коаксиальный кабель). Определение. Коэффициент усиления антенны — это величина, которая показывает, во сколько раз напряжение сигнала на выходе данной антенны превышает напряжение сиг- нала на выходе полуволнового вибратора, помещенного в туже точку электромагнитного поля. Коэффициент усиления антенны характеризует реальный выигрыш по мощности в нагрузке, даваемый данной антен-
Глава 3. Телеантенны своими руками 151 ной по сравнению с ненаправленным излучателем, с учетом направленных свойств антенны и потерь в ней. В некоторые антенны встраивают антенный усилитель, называют их активными и приводят их суммарное усиление как усиление антенны. Антенна и антенный усилитель — это разные элементы антенно-фидерного тракта, выполняющие каждый свою задачу, и не стоит рассматривать их как единое целое только из-за того, что антенный усилитель должен уста- навливаться как можно ближе к антенне (конечно же, если он нужен). О качестве антенны можно судить по ее коэффици- енту усиления как пассивного устройства. В Пример. Имеется небольшая красивая активная антенна с коэф- фициентом усиления на 1—5 каналах 14 дБ. Это гораздо выше лучших профессиональных моделей (5—8 дБ). Но в ней стоит усилитель на 20 дБ. В итоге получается, что коэффициент усиления собственно антенны -6 дБ, и его уже совсем нельзя назвать хорошим. Коэффициент усиления может также выражаться в децибе- лах. Чем больше коэффициент усиления антенны, тем больше будет напряжение сигнала на входе телевизора при прочих равных условиях. Поэтому в условиях дальнего приема не- обходимо использовать антенны с большим коэффициентом усиления. И Примечание. Увеличение коэффициента усиления антенны не приво- дит к увеличению уровня шумов. Если улучшение чувствительности телевизионного прием- ника, ограниченной шумами, и выбор оптимального располо- жения антенны позволяют лишь в небольших пределах улуч-
152 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками шить прием, то использование высокоэффективной антенны может привести к увеличению уровня сигнала во много раз. Таким образом, выбор антенны является решающим фак- тором при дальнем приеме. D Примечание. Чем более высокочастотный сигнал необходимо прини- мать (чем больше номер канала), тем больше должен быть коэффициент усиления антенны. Это связано с тем, что действующая длина антенны пропорцио- нальна длине волны сигнала. Поэтому при одинаковой напряженности поля двух сигналов, например, 1 -го и 12-го каналов, и использовании однотипных антенн с одина- ковым коэффициентом усиления напряжение сигнала на выходе антенны 12-го канала окажется в 4,3 раза меньше, чем на выходе антенны 1-го канала. Только по этой причине для получения одинакового на- пряжения сигнала на входе телевизора коэффициент усиле- ния антенны 12-го канала должен быть больше коэффициента усиления антенны 1-го канала в 4,3 раза по напряжению, что соответствует 12,7 дБ. В дециметровом диапазоне необходи- мость использования антенн с повышенным коэффициентом усиления по этой причине еще больше возрастает. Обратите внимание на то, как надо читать коэффициенты усиления, приведенные в паспортах к антеннам и в рекламных буклетах. Усиление антенны должно указываться со словами «не менее», т. е. должно указываться такое значение, которое будет выполнено на любой частоте из рабочего диапазона лю- бой антенны данного типа. Так делают производители, уве- ренные в своей продукции и уважающие своего покупателя. Если коэффициент усиления обозначен просто числом, то он может быть любым из довольно широкого диапазона, вплоть до того, что может быть указан коэффициент усиле-
Глава 3. Телеантенны своими руками 153 ния, который выполняется на какой-то одной частоте, кото- рая может лежать в том месте диапазона, где вещание в вашей местности не ведется. Юридически здесь все правильно, т. к. не сказано, какой именно коэффициент приводится, но практически трудно даже дать рекомендации, как такой параметр может характе- ризовать антенну. Коэффициент полезного действия Коэффициент полезного действия антенны характеризует потери мощности в антенне и представляет собой отношение мощности излучения к сумме мощностей излучения и потерь. Входное сопротивление Входное сопротивление определяется отношением напря- жения к току на зажимах антенны. Величину входного сопро- тивления антенны необходимо знать, чтобы правильно согла- совать антенну с кабелем и телевизором, тогда на вход теле- визора поступает наибольшая мощность. Правило. При правильном согласовании входное сопротивление антенны должно равняться входному сопротивлению кабеля снижения, которое, в свою очередь, должно быть равно входному сопротивлению телевизора. Это особенно важно в условиях дальнего приема. Измеряется входное сопротивление в точках, к которым под- ключается фидерная линия. Входное сопротивление антенны характеризуется актив- ной и реактивной составляющими. Антенна, настроенная в резонанс, имеет только активное сопротивление, которое
154 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками определяется отношением напряжения на клеммах антенны к току на входе кабеля снижения. Оно зависит от типа антенны, конструктивных особенно- стей, размещения клемм, к которым подсоединяется фидер- ная линия, от расположения вблизи антенны различных соо- ружений и других факторов. Ширина полосы пропускания Ширина полосы пропускания — полоса частот, в преде- лах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной. Зависимость напряжения на нагрузке от частоты особенно важна для антенн, у которых неравно- мерность частотной характеристики в полосе телеканала не должна превышать ±1дБ. Ширина полосы пропускания тем больше, чем меньше зависят от частоты коэффициент усиле- ния и входное сопротивление антенны. Коэффициент направленного действия Коэффициент направленного действия (КНД) — число, по- казывающее во сколько раз сигнал от данной антенны больше сигнала эталонной (обычно это полуволновый вибратор). Коэффициент защитного действия Коэффициент защитного действия (КЗД) определяет по- мехозащищенность антенны. Это число, показывающее во сколько раз сигнал, принятый главным лепестком, больше сигнала, принятого задним лепестком, если антенну напра- вить этим лепестком на телецентр.
Глава 3. Телеантенны своими руками 155 И Примечание. Чем меньше ширина главного лепестка, тем больше направленность антенны. Чем меньше боковые и задний лепестки, тем слабее сказываются помехи при приеме программ. В тех местах, где может быть много отраженных волн, осо- бенно вблизи больших городов и поселков, где индустриаль- ные помехи наиболее интенсивны, выбор антенны определя- ется не только величиной КНД, но и КЗД. Вблизи телецентра, где мощность сигнала на входе телевизора достаточно велика, казалось бы, можно применять простые антенны типа «сим- метричный вибратор», но для полного исключения отражен- ных волн приходится использовать сложные направленные антенны, например типа «волновой канал». Коэффициент бегущей волны Коэффициент бегущей волны (КБВ) показывает качество согласования антенны с кабелем снижения. Выражается КБВ в относительных единицах и в антеннах различных конструк- ций находится в пределах 0,25—0,6. Чем выше значение КБВ, тем эффективнее передача сигнала от антенны к телевизору, тем выше качество приема. Иногда для характеристики каче- ства согласования антенны с кабелем снижения используют обратную КБВ величину — коэффициент стоячей волны (КСВ).
156 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками 3.4. Создаем телеантенну своими руками Комнатные антенны Конструкция № 1. Для самостоятельного изготовления су- ществует простейший вариант комнатной проволочной ан- тенны (рис. 3.15). При этом используется любой имеющийся в наличии провод с диаметром медной жилы не менее 1 мм (ан- тенный канатик, осветительный шнур, электрический кабель, монтажный провод). Главным элементом данного изделия является антенный канатик, длина которого составляет при- мерно 1/2Хср принимаемых сигналов и образует два вибратора. Входное сопротивление этой антенны равно 75 Ом. Антенна такой конструкции относится к полуволновым ли- нейным вибраторам и применяется для приема телепрограмм на 1—12-м каналах. В качестве кабеля снижения антенны применяется обыч- ный осветительный шнур, или два сплетенных изолированных монтажных провода, или коаксиальный кабель с металличе- ской оплеткой и т. п. Изоляторы, расположенные на концах Антенный канатик Конструктивные размеры вибраторов комнотной антенны Размеры, мм Каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 L 2800 2380 1848 1680 1540 812 783 756 728 700 672 644 L1 70 70 70 60 60 60 60 60 60 50 59 50 Рис, 3,15, Простейшая комнатная телеантенна
Глава 3. Телеантенны своими руками 157 антенны, делаются из второпласта (гетинакса, текстолита, оргстекла) или других изоляционных материалов толщиной не менее 5 мм. Растяжки антенны изготавливаются из изоля- ционного материала, их длина не регламентируется. Концы проводов снижения припаивают к телевизионному штеккеру. Внимание. Длина кабеля снижения определяется расположением телевизора в комнате, но не должна превышать 3 м, так как чрезмерно длинное снижение приводит к тому, что фидерное устройство начинает работать как допол- нительная антенна. В результате резко увеличивается воздействие помех на телевизор, уменьшается чет- кость изображения и возникают искажения, характер которых зависит от положения проводов снижения. Конструкция № 2. На рис. 3.16 приведен один из конструк- тивных вариантов комнатной антенны, изготавливаемой из трубок и предназначенной для приема первых 5 телеканалов в диапазоне частот 48,5—100 МГц. Она относится к антеннам типа «полуволновой линейный вибратор» с длиной половины вибратора от 700 до 1450 мм. Рис. 3.16. Телескопическая антенна
158 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Настройка антенны с канала на канал осуществляется путем изменения длины вибратора, состоящего каждый из четырех трубок. Полная длина вибратора должна быть: ♦ для 1-го канала 2700—2900 мм; ♦ для 2-го канала 2300—2500 мм; ♦ для 3-го канала 1700—1900 мм; ♦ для 4-го канала 1500—1700 мм; ♦ для 5-го канала 1400—1600 мм. КТТА может работать с коаксиальным кабелем марки РК- 75 или с симметричным двухпроводным кабелем без УСС. Но применение УСС в комнатной антенне делает ее менее чув- ствительной к влиянию окружающих предметов, расположе- нию кабеля и усов антенны, облегчается установка антенны в комнате, при которой получается наилучшее изображение. Технические характеристики антенны таковы: ♦ коэффициент усиления...............................1; ♦ входное сопротивление...........................73 Ом; ♦ полоса пропускания ............................10 МГц; ♦ неравномерность частотной характеристики......±0,5 дБ; ♦ диаграмма направленности в горизонтальной плоскости .................восьмерка; ♦ ширина главного лепестка диаграммы направленности ....................75—83°. На качество изображения влияет длина коаксиального кабеля, соединяющего антенну с телевизором (оптимальная длина — 2 м). На близком расстоянии от ТЦ длину половин вибратора можно сократить на 10—25 см. Подключается ко- аксиальный кабель к антенне припайкой средней жилы к ле- вой половине вибратора, а оплетки — к правой половине ви- братора антенны. Конструкция № 3. Для приема телепередач на 6—12-м ка- налах можно использовать антенну, называемую укороченным шлейф-вибратором (рис. 3.17). Она обеспечивает устойчивую
Глава 3. Телеантенны своими руками 159 Рис. 3.17. Укороченный шлейф-вибратор работу в диапазоне частот 174—230 МГц. Основное достоин- ство этой антенны состоит в том, что она работает на всех ка- налах без перестройки при переключении программ. Электрические параметры укороченного шлейф-вибратора несколько уступают параметрам 12-канальной комнатной ан- тенны. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет форму восьмерки. Достаточное качество изо- бражения можно получить при приеме сигналов мощных ТЦ в радиусе 5—6 км. Простые наружные телевизионные антенны метрового диапазона Как правило, на дачных домах, находящихся на расстоянии и от активных ретрансляторов, используются однопрограмм- ные и многопрограммные телеантенны. Рассмотрим наиболее простые и распространенные наружные антенны для приема программ в метровом диапазоне волн.
160 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Конструкция № 1. Полуволновой линейный разрезной ви- братор предназначен для приема телепередач на расстояниях не более 20 км от ТЦ в качестве самостоятельном антенны при отсутствии помех и отраженных сигналов. Данная антенна от- носится к числу слабонаправленных, она имеет диаграмму на- правленности в плоскости, проходящей через продольную ось вибратора. D Примечание. Эксплуатировать эту антенну надо там, где можно принимать только одну программу телевидения. Но в тех районах страны, где есть возможность принимать несколько программ, линейным полуволновым вибрато- ром, настроенным на одну из этих программ, пользо- ваться не рекомендуется. Эта антенна принципиально не отличается от комнатной антенны (рис. 3.16), только его лучи развернуты на 180° и укреплены на стационарной мачте. Технические характеристики такие: ♦ коэффициент усиления............................. 1 ♦ входное сопротивление..........................73 Ом ♦ КБВ.............................................0,85 ♦ неравномерность коэффициента усиления, не более ... 0,4 дБ ♦ количество принимаемых программ на один типоразмер антенны........................ 1 ♦ помехозащищенность, не более ...............8—10 дБ ♦ диаграмма направленности в горизонтальной плоскости.................восьмерка ♦ ширина главного лепестка диаграммы направленности ... 86° Конструкция антенны и геометрические размеры пред- ставлены на рис. 3.18. Лучи-вибраторы изготавливают из трубок или стержней (стальных, латунных, дюралюминиевых), а также из металли-
Глава 3. Телеантенны своими руками 161 Основные размеры элементов антенны "полуволновой линейный разрезной вибратор" Каналы Размеры, мм L L1 L2 L3 d 1 2820 2850 950 60-80 8-20 2 2400 2420 810 60-80 8-20 3 1880 1860 620 60-80 8-20 4 1710 1680 560 60-80 8-20 5 1550 1545 515 60-80 8-20 6 850 860 280 60 10-25 7 800 810 270 60 10-25 8 772 775 255 60 10-25 9 744 745 245 60 12-25 10 716 715 240 60 12-25 11 678 675 225 60 12-25 12 664 657 220 60 12-25 Рис. 3.18. Конструкция и геометрические размеры полуволнового линейного разрезного вибратора
162 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ческих полосок и угольников. Вибраторы крепятся на прямоу- гольной косынке с помощью изоляторов. Диаметр трубок выбирается в пределах от 10 до 20 мм. Наружный диаметр трубок должен составлять 10 мм и больше, внутренний диаметр трубок значения не имеет, а расстояние между внутренними торцами трубок должно быть в пределах 50—80 мм. Эти размеры справедливы для приема любого из первых 12 каналов. И Примечание. На параметры антенны существенное влияние оказы- вают наружный диаметр и другие габаритные размеры трубок. Чем больше диаметр вибратора, тем антенна широкополоснее. Обязательно следует подключать устройство согласования УСС. При настройке на прием сигнала 1-го канала входное со- противление антенны равно 73 Ом и хорошо согласуется с ка- белем снижения, волновое сопротивление которого составляет также около 75 Ом, но когда на эту антенну принимают сигналы 3-го канала, тогда ее входное сопротивление увеличивается до 600 Ом, согласование с кабелем нарушается и эффективность работы антенны резко снижается. Конструкция № 2. На рис. 3.19 приведена конструкция петлевого вибратора с УСС, который известен также под на- званием шлейф-вибратор Пистолькорса, и показана схема соединения с 75-омным коаксиальным кабелем. И Примечание. Петлевой шлейф-вибратор обеспечивает лучшее каче- ство приема изображения, чем антенна из прямых тру- бок. Данный вид антенны эффективен при эксплуатации в зоне прямой видимости.
Глава 3. Телеантенны своими руками 163 Размеры, мм Каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-12 L L1 S L2 2760 1900 80 80 2340 1600 70 80 1790 1240 70 80 1620 1120 70 70 1510 1030 70 70 780 560 60 70 780 560 60 70 710 500 60 70 710 500 60 70 650 460 60 60 Рис. 3.19. Конструкция и геометрические размеры шлейф-вибратора Пистолькорса
164 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Технические характеристики антенны следующие: ♦ коэффициент усиления................................1 ♦ входное сопротивление......................... 292 Ом ♦ диаграммы направленности в горизонтальной плоскости ...................восьмерка ♦ ширина главного лепестка диаграммы направленности........................... 86 Рассмотрим особенности применения и установки. Антенна шлейф-вибратор очень чувствительна к местным помехам, и устанавливать ее лучше там, где нет вблизи больших строений, отражающих телесигнал. Устанавливать антенну необходимо не ближе 2 м от окружающих предметов. Оси трубок должны быть почти перпендикулярны направлению на передатчик. При изготовлении петлевой антенны необходимо точно соблюдать размеры всех деталей, приведенных на рис. 3.19. Расстояние между осями трубок шлейф-вибратора должно быть 60—120 мм, оно зависит от диаметра трубок и длины волны. Чтобы обеспечить, пропускание широкой полосы ча- стот, вибраторы надо изготавливать из трубок, диаметр кото- рых не менее 12 мм. Расстояние между торцами трубок вибра- торов может быть 50—60 мм для всех 12 каналов (по некото- рым источникам, это расстояние 80—100 мм). 1 Телевизор подключается к шлейф-вибратору без допол- нительного согласования и симметрирования, если снижение выполнено из коаксиального кабеля с волновым сопротивле- нием 75 Ом, например, РК-75. Конструкция № 3. П-образный полуволновой вибратор с симметрирующим устройством (рис. 3.20) предназначен для приема в широком диапазоне частот, когда возникает необ- ходимость вести прием сигналов с различных направлений. Диаграмма направленности данного вибратора в горизон- тальной плоскости не имеет резких провалов.
Глава 3. Телеантенны своими руками 165 -(ЭЕ 53 хомут двойной с крепежом правая трубка мостика, d=016 мм перемычка диэлектрическая винт М5х20 винт М5х25 пластина диэлектрическая трубка правой части вибратора кабель снижения Размеры, мм Каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 9, 10-12 L L1 L2 L3 d d1 2760 1380 70 1430 20 20 2340 1170 70 1200 18 18 1820 910 60 940 18 18 1650 825 60 850 16 16 1490 745 60 780 15 15 765 380 60 415 15 15 765 380 60 415 15 15 700 350 60 380 12 12 700 350 60 380 12 12 630 315 60 345 12 12 Рис. 3.20. Конструкция и геометрические размеры П-образного полуволнового вибратора Эта антенна редко применяется в радиолюбительской практике, т. к. характеризуется эллипсовидной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, комплексным входным сопротивлением. Оно имеет последовательно вклю- ченные резистивную составляющую (R1 =35 Ом) и реактив- ную составляющую емкостного характера (R2=50 Ом).
166 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Длина вибраторов равна быть равна половине длины волны принимаемого канала. Расстояние между отогнутыми усами антенны равно половине длины вибратора. Изготавливается П-образный полуволновой вибратор и чет- вертьволновой короткозамкнутый симметрирующий мостик из тонкостенной трубки диаметром 10—20 мм. Трубки вибратора и симметрирующего мостика фиксируются между собой с по- мощью двойных хомутиков 2 и крепежных соединений, в кото- рых используются винты М5, Мб. Металлическая конструкция антенны должна быть изолирована от вертикальной штанги, и поэтому все детали крепления 7 и 8 делаются из диэлектриче- ского материала. Поддерживающие кронштейны, прокладки и планки могут быть изготовлены из гетинакса или оргстекла. Телеантенны для приема на границе зоны прямой видимости и зоне полутени Для уверенного приема сигналов на большом удалении от телецентра (или ретранслятора) необходимо увеличить вы- соту приемной антенны и выбрать такой тип конструкции, ко- торый удовлетворяет следующим основным требованиям: ♦ антенна должна иметь простую в изготовлении и в экс- плуатации конструкцию; ♦ высокую пространственную избирательность; ♦ пропускать широкую полосу частот; ♦ обеспечивать высокое отношение уровня сигнала к уров- ню помех при приеме; ♦ обладать слабой зависимостью входного сопротивления телевизора и коэффициента усиления. Конструкция № 1. Зигзагообразная антенна из трех про- водников предназначена для приема телесигналов в метровом и начальной зоне дециметрового диапазона на границе зоны уверенного приема и в зоне полутени.
Глава 3. Телеантенны своими руками 167 В Примечание. Эти антенны привлекают к себе внимание радиолюби- телей из-за простоты конструкции, высоких электриче- ских характеристик и хорошего согласования с 75-омным коаксиальным кабелем снижения в широком диапазоне частот (1—5,6—12,21—39-го каналов). Антенна доста- точно проста, обладает хорошими электрическими параметрами и техническими характеристиками. Технические характеристики антенны таковы: ♦ коэффициент усиления....................3,66—6,1 дБ; ♦ КНД .................................. 6,05—10,15 дБ; ♦ КБВ......................................0,39—0,81; ♦ рабочая частота ........................ 50—230 МГц; ♦ волновое сопротивление фидера ................75 Ом; ♦ диаграмма направленности....................эллипс; ♦ угол раствора диаграммы направленности, не менее.70°. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет два лепестка, развернутых на 180°. Поэтому располагая антенну на крыше в месте, где отсутствуют отра- женные электромагнитные волны, можно получить высокое качество изображения как с прямого, так и с обратного на- правлений, что объясняется достаточно большим КНД. Q Примечание. Антенну можно изготовить как на один отдельно выбранный телеканал так и в варианте, рассчитан- ном на прием передач с 1-го по 5-й и с 6-го по 12-й каналы включительно (см. таблицы размеров на рис. 3.21). Рассматриваемая антенна хорошо работает с простым ан- тенным усилителем, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 3.22.
168 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Размеры, мм Каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ' А 6300 5300 4120 3750 3460 1860 1770 1700 1640 1570 1520 1460 Б 3150 2650 2060 1875 1730 930 885 850 820 785 760 730 В 260 260 260 260 260 200 200 200 150 150 150 150 С 3150 2650 2060 1875 1730 930 885 850 820 785 760 730 а 15 15 10 10 10 10 10 7 , 7 7 7 7 в 100 84 64 58 53 28 27 26 25 24 23 22 d 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 Рис. 3.21. Конструкция и геометрические размеры зигзагообразной антенны из трех проводников
Глава 3. Телеантенны своими руками 169 С5 типа КД-1 -160В-Н70-680 пФ С6 типа КД-1-160В-680 пФ С7 типа КД-1-160В-Н70-100 пФ С8 типаКТ4-23-200В-(2,2...15) пФ С9 типа КМ-5-50В-Н90-0,01 мкФ СЮ типа К10-51-350В-Н30-2200 пФ R1 типаВСа-0,125-1,2к R2 типаВСа-0,125-130к R3 типа ВСа-0,125-2,2 к R4 типа ВСа-0,125-1,2 к R5 типа ВСа-0,125-10 к с 1 -го по 5-й канал С1 типа КД-1-100В-М75-18 пФ С2 типа КД-1-100В-М75-24 пФ СЗ типа КМ-5-100В-М75-47 пФ С4 типа КД-1-100В-М75-24 пФ Усилитель, рассчитанный на работу с 6-го по 12-й канал С1 типа КД-1-100В-М75-6,8 пФ С2 типа КД-1-100В-М75-8,2 пФ СЗ типа КМ-5-100В-ПЗЗ-24 пФ С4 типа КД-1-100В-10 пФ Рис. 3.22. Принципиальная схема антенного усилителя на двух транзисторах Обязательным условием, обеспечивающим уверенный прием телепередач, является размещение усилителя на стреле антенны, чтобы максимально уменьшить потери полезного сигнала в коаксиальном кабеле снижения, а также улучшить очень важное соотношение сигнал/шум на входе телевизион- ного приемника. Антенны типа «волновой канал» Антенна типа «волновой канал» — эффективная направ- ленная антенна, простая по конструкции, широко использу-
170 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ется для приема телепередач, а также в профессиональной и любительской радиосвязи. Диаграмма направленности — односторонняя, как в гори- зонтальной, так и в вертикальной плоскостях, обеспечивает резкое уменьшение приема отраженных волн и электромаг- нитных сигналов в виде помех, приходящих с тыльной и боко- вых сторон антенны. Эти антенны обладают хорошими направленными показа- телями, дают большое усиление по мощности и обеспечивают дальний прием телесигналов на границе зоны прямой види- мости или за ее границей, в зоне полутени, где напряженность электромагнитного поля имеет небольшую величину. D Примечание. В радиолюбительской практике антенны типа «волно- вой канал» изготавливаются редко, так как требуют достаточной точности сборки и весьма критичны по своим электрическим параметрам к настройке. Для того чтобы антенна удовлетворительно работала в условиях, где напряженность электромагнитного поля не- значительна, и можно было бы получить необходимое отно- шение сигнал-шум на входе телевизора, надо иметь большой коэффициент усиления, а это возможно только в сложных конструкциях антенн. Несмотря на простоту конструкции и возможность получения высокого усиления и большого коэффициента защитного дей- ствия, антенна типа «волновой канал» имеет ряд недостатков: ♦ во-первых, электрические параметры и технические ха- рактеристики этих антенн очень зависят от точности их изготовления, сборки и настройки; ♦ во-вторых, в условиях домашней мастерской изготовить качественную антенну типа «волновой канал» при боль- шом числе конструктивных элементов невозможно;
Глава 3. Телеантенны своими руками 171 ♦ в-третьих, использование антенны для работы в диапа- зоне нескольких каналов ограничено. Рассмотрим состав антенны. Антенна типа «волновой ка- нал» состоит из одного или нескольких простейших пассивных вибраторов, расположенных вблизи активного вибратора. Все вибраторы размещаются в одной горизонтальной плоскости параллельно друг другу. Закрепляются они посередине общей стрелы, в качестве которой используется металлическая труба (деревянный брусок), создающая достаточную механическую прочность. Все основные элементы антенны изготовляются из ме- таллических тонкостенных трубок небольшого диаметра. Пассивные вибраторы выполняются из неразрезных трубок и закрепляются на стреле без изоляторов. Определение. Пассивный вибратор, находящийся за активным вибра- тором со стороны, противоположной направлению на передатчик, называется рефлектором. Пассивные вибраторы, расположенные впереди актив- ного вибратора, называются директорами. В качестве активного вибратора используется петлевой ви- братор, например, шлейф-вибратор Пистолькорса. Все пассив- ные вибраторы прикрепляются в некоторых случаях (напри- мер, когда стрела из дерева) к стреле с помощью крепежных деталей — болтов или шурупов, а затем соединяются в местах крепления между собой проводником и заземляются. Наиболее надежной и долговечной является цельносвар- ная конструкция из трубок, когда все вибраторы приварива- ются к стреле в точках крепления. Внимание. Стрела при этом должна быть заземлена.
172 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Длины вибраторов имеют такие величины: ♦ длина активного вибратора А = 0,51дл ♦ длина рефлектора В - (1,1—1,2)А; ♦ длина директоров — несколько меньше длины волны. Диаметр трубок вибраторов выбирается из числа имею- щихся в наличии из ряда от 8 до 30 мм. Расстояние между ви- браторами определяется так: а = (0,1—0,25)1дл. Правило. Увеличение количества вибраторов приводит к повы- шению коэффициента усиления и к снижению входного сопротивления антенны, при этом характеристика направленности антенны становится более узкой, сужается также полоса пропускания частот, что вызы- вает ухудшение четкости принимаемого изображения и ослабление сигналов звукового сопровождения. Длина рефлектора и расстояние от него до активного ви- братора подбираются такими, чтобы поля, созданные рефлек- тором и активным вибратором в одном направлении, компен- сировались. Рефлектор обеспечивает получение однолепест- ковой диаграммы направленности, которая достигается при длине рефлектора, равной 1дл/2, и располагается на расстоя- нии 1/41дл. сзади вибратора. Директоры способствуют сужению основного лепестка ди- аграммы направленности, изготавливаются несколько короче половины длины волны и имеют сопротивление емкостного характера. Н Примечание. Реально радиолюбители могу изготовить качественные двух- и трехэлементные антенны, антенны с большим коли- чеством элоементов в домашних условиях не настроить.
Глава 3, Телеантенны своими руками 173 Конструкция № 1. Двухэлементная антенна типа «волно- вой канал» предназначена для приема телесигналов на одном выбранном канале телевидения в местах, где применение по- луволновых вибраторов (ПЛРВ, ПЛНВ) не дает положитель- ных результатов. Дальность приема сигналов составляет 40 км при высоте приемной антенны 15—20 м. Технические характеристики антенны таковы:. ♦ коэффициент усиления........................ 1,4—3,5 дБ. ♦ КЗД............................................. 0,85. ♦ КБВ............................................0,6—0,9. ♦ рабочая частота ......................... 48,5—230 МГц. ♦ входное сопротивление ......................80—220 Ом. ♦ волновое сопротивление фидера ...................75 Ом. ♦ помехозащищенность, не менее................(9—12,5) дБ. Антенна состоит из двух основных элементов: ♦ активного вибратора; ♦ пассивного вибратора-рефлектора. В качестве рефлекто- ра — металлическая неразрезная трубка, которая жест- ко закреплена на горизонтальной металлической стреле (рис. 3.23). Для изготовления антенны может быть использована тон- костенная трубка практически из любого металла диаметром 12—20 мм. Длина элементов антенны рассчитана по форму- лам, учитывающим коэффициент укорочения вибраторов, ис- ходя из требования обеспечить получение максимально воз- можного коэффициента усиления и необходимую полосу про- пускания. Правило. Длина рефлектора всегда должна быть больше длины активного вибратора на 5—15 %.
174 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Конструктивные размеры двухэлементной антенны типа "волновой канал" Каналы Размеры, мм А Б а с d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3140 2680 2060 1870 1710 930 890 850 815 758 760 730 2560 2180 1700 1530 1400 760 730 700 670 640 620 595 900 760 590 535 490 270 255 240 230 225 220 215 80 80 80 75 75 70 70 70 70 70 65 65 10-20 20 20 18 18 16 15 15 15 15 12 12 Рис. 3.23. Конструкция и геометрические размеры двухэлементной антенны типа «волновой канал» Конструкция № 2. Трехэлементная антенна типа «вол- новой канал» предназначена для приема телесигналов на 1—12-м каналах, в местностях, где помехи и отраженные сиг- налы от всевозможных объектов не устраняются применением двухэлементной антенны. Трехэлементная антенна обеспечи- вает прием телесигналов на расстоянии до 50 км от ТЦ сред-
Глава 3. Телеантенны своими руками 175 Конструктивные размеры трехэлементной антенны типа "волновой канал" Каналы Размеры, мм А Б В а б с d L 1 3020 2690 2350 875 585 90 25 1900 2 2560 2275 1990 740 495 85 22 1600 3 1980 1765 1540 575 385 80 22 1240 4 1800 1605 1400 625 350 80 20 1120 5 1650 1470 1285 480 320 80 20 1030 6 875 780 682 258 172 80 20 560 7 850 755 660 246 165 80 18 535 8 816 728 636 238 158 80 15 515 9 780 695 606 227 152 80 15 495 10 754 672 586 219 145 80 15 475 11 722 644 562 210 140 80 15 455 12 695 620 540 202 135 80 15 440 21 332 298 270 98 65 60 12 210 22 328 294 265 96 64 60 12 206 23 320 287 258 94 63 60 12 202 24 315 284 254 93 62 60 12 200 25 312 280 252 92 61 60 12 197 26 306 275 246 90 60 60 12 192 27 300 270 242 88 59 60 12 190 28 295 265 238 87 58 60 12 188 29 290 261 235 86 57 60 12 184 30 285 356 230 85 56 60 12 182 31 282 254 228 83 55 60 12 180 32 278 250 225 82 55 60 12 177 33 274 246 220 81 54 60 12 174 34 270 243 218 80 53 60 12 172 35 268 241 216 79 52 60 12 170 36 264 237 212 78 52 60 12 168 37 260 234 210 77 51 60 12 165 38 256 231 206 76 50 60 12 163 39 254 228 204 75 50 60 12 161 40 252 226 200 74 49 50 10 160 Рис. 3.24. Конструкция и геометрические размеры трехэлементной антенны типа «волновой канал»
176 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ней мощности, в местности, где существуют неблагоприятные условия приема: высокие здания, металлические конструкции, отражающие электромагнитные волны, ослабленный уровець телесигнала и помехи (рис. 3.24). D Примечание. Точно расчитать трехэлементную антенну типа «вол- новой канал» можно только на конкретный канал! Антенны дециметрового диапазона Конструкция № 1. Схема плоской вибраторной логоперио- дической антенны представлена на рис. 3.25. Антенна состоит из двухпроводной распределительной линии длиной А, в ко- торую включены вибраторы различной длины и различного расположения. Наибольший вибратор состоит из двух отрез- ков, отстоящих друг от друга на расстоянии 2 d, где d — диа- метр трубки распределительной линии. а1 Рис. 3.25. Конструкция и геометрические размеры плоской вибраторной логопериодической антенны
Глава 3. Телеантенны своими руками 177 Электрические параметры антенны определяются тремя основными составляющими: ♦ периодом структуры t (характеризует частотную перио- дичность антенны, при которой каждый вибратор имеет свою резонансную частоту); ♦ углом раствора а (см. рис. 3.25); ♦ длиной антенны L (зависит от угла и принимаемого диа- пазона частот, который определяется, в свою очередь, размерами граничных элементов антенны). Параметры антенны рассчитываются так, чтобы внутри каждого интервала частот элементов антенны характеристики антенны менялись незначительно. Логопериодическая антенна может быть изготовлена для приема телепередач во всех диапазонах частот. Расчет ан- тенны приводится в сети Интернет. Антенну для приема сигналов ДМВ можно изготовить из трубок диаметром 8 мм, с толщиной стенки до 1 мм. Конструкция № 2. Второй вариант логопериодической ан- тенны приведен на рис. 3.26, где проводники распределитель- ной линии расположены в вертикальной плоскости, а вибра- торы — в горизонтальной плоскости в два ряда. Все вибраторы поочередно направлены в разные стороны. Коаксиальный ка- бель снижения проложен внутри нижней трубки без верхней полиэтиленовой оболочки. Экран коаксиального кабеля при- паян в точках б и г, а центральная жила кабеля припаивается в точке а. Проводники распределительной линии, как правило, скре- пляются между собой крепежными изоляторами в двух точ- ках. Концы трубок распределительной линии в точках в иг должны быть накоротко замкнуты металлической перемыч- кой. К вертикальной штанге логопериодическая антенна при- крепляется с помощью крепежных деталей, расположенных в центре тяжести собранной антенны.
178 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками L Рис. 3.26. Конструкция объемной логопериодической антенны Конструкция № 3. Телевизионная антенна ДМВ для при- ема телепрограмм с 21-го по 40-й канал типа «волновой ка- нал» показана на рис. 3.27. Антенна имеет: ♦ одиннадцать директоров; ♦ петлевой вибратор; ♦ рефлектор, состоящий из трех элементов; ♦ несущую стрелу. Стрела изготавливается из металлической трубки диаметром 20—22 мм, а активный и пассивный вибраторы (директоры) — из дюралюминиевой трубки диаметром не менее 8 мм. Рефлектор можно выполнить из алюминиевой полоски толщиной 3—5 мм. Ширина пассивных элементов рефлектора равна 16—20 мм. Средний элемент рефлектора крепится непо- средственно к несущей стреле с помощью специальных шайб и крепежных деталей, а два других элемента рефлектора — с помощью металлической стойки, которая также жестко при- креплена к стреле. Расстояние между этими элементами равно 49 мм при проекции на горизонтальную плоскость.
Глава 3. Телеантенны своими руками 179 штанга 320 . . 132 . 132 132 ... 132 А-А Рис. 3.27. Конструкция и габаритные размеры антенны ДМВ диапазона типа «волновой канал» Петлевой вибратор выполнен из дюралюминиевой трубки диаметром 8—12 мм с толщиной стенки не менее 1 мм. Рекомендуется изготавливать петлевой вибратор из дюра- люминиевой полоски толщиной 2,5 мм и шириной до 50 мм.
180 Как собрать антенны для связи, телевидения/ Wi-FI своими руками Он может иметь фигурную конструкцию, удобную для кре- пления и, самое главное, обеспечивающую хорошее согласо- вание во всем диапазоне частот принимаемых телепередач. Длина четвертого элемента антенны рассчитывается, исходя из общего количества вибраторов, и в данном случае равна 1400—1450 мм. Рассмотрим согласование антенны. Рекомендуется при- соединить кабель снижения к петлевому вибратору через УСС типа «проволочный трансформатор». Изготавливается он на двух ферритовых кольцевых сердечниках марки 100ВЧ разме- рами 8,4x3,5x2 мм, на которые виток к витку вплотную нама- тываются обмотки в два провода марки ПЭЛШО диаметром 0,23 мм. УСС должно обеспечивать КБВ, равный 0,75, в широ- кой полосе частот (от 470 до 622 МГц) со стороны подключе- ния коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Совет. Эту антенну ДМВ диапазона можно устанавливать на одной штанге с антенной МВ диапазона, но расстояние между ними должно быть не менее 1 м. 3.5. Установка и настройка телеантенны Выбор места установки Правильный выбор места для установки телеантенны в большинстве случаев становится решающим условием полу- чения хороших результатов при приеме телесигналов, каче- ственного изображения и звука. Е Совет. Место размещения мачты на крыше желательно выбрать так, чтобы в непосредственной близости от
Глава 3. Телеантенны своими руками 181 нее не было выступающих металлических предметов, воздушных линий связи и электросети. Расстояние от указанных выше предметов до антенны должно быть не менее, чем удвоенная высота мачты (рис. 3.28). Поскольку в процессе настройки антенну надо ориентировать на телецентр по наилучшему качеству приема программ, то ее крепление должно допускать поворот по азимуту и обеспечи- вать строго горизонтальное положение антенны. Рис. 3.28. Требования к размещению антенны по отношению к высоким объектам Установка телеантенны Антенны крепят как на металлических, так и деревянных мачтах, которые должны иметь достаточную механическую прочность, чтобы удержать антенну, в частности, при типич- ных для данного района ветровых нагрузках. Мачта должна быть закреплена растяжками. Число ярусов растяжек зависит от ее высоты и прочности, а также от веса самой антенны.
182 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Внимание. Приустановкелюбой антенны растяжки нельзя крепить вблизи вибраторов антенн, электрической проводки, на подоконниках и к водосточным трубам. Лучше изготавливать растяжки из кусков проволоки по 0,5—1,5 м, соединяя их между собой с помощью изоляторов. Крепление производится с помощью скоб, хомутов и бол- товых соединений таким образом, чтобы мачта своим нижним концом опиралась на подпятник, установленный на крон- штейне. Такое крепление позволит поворачивать мачту во- круг своей оси при ориентировке на телецентр. Кронштейн, являющийся главной несущей деталью антенного сооруже- ния, должен иметь достаточную прочность и обеспечивать надежность эксплуатации. Внимание. Крепление антенны и мачты к дымовым и вентиляцион- ным трубам, непосредственно к слуховым окнам, телефон- ным стойкам и электрическим «гуськам» не допускается. Высота мачты при размещении ее на крыше дома должна быть не менее 1,5 м (рис. 3.29). Антенну необходимо присоеди- нить к защитному заземлению. Монтаж антенны изначально следует производить очень тщательно и аккуратно, так как ее ремонт связан с трудоемкими операциями по спуску и подъему. В ряде случаев в сельской местности антенна может быть установлена на дереве. Но при такой установке нужно учиты- вать, что при сильном ветре дерево будет раскачиваться, ухуд- шая тем самым качество изображения. В Примечание. В этом случае антенна должна возвышаться над вер- хушкой дерева не менее чем на 1 мине касаться ветвей.
Глава 3. Телеантенны своими руками 183 Рис. 3.29. Расположение антенны на высоте не менее 1,5 м от крыши Кроме того в сельской местности при значительном рас- стоянии от телецентра антенну приходится очень часто под- нимать над землей на 20—25 м. В этом случае мачту антенны, стоящую на земле, лучше делать из стальных труб диаметром: ♦ 50—60 мм в нижней части; ♦ 35—40 мм в средней части; ♦ 20—25 мм в верхней части. На верхнем конце мачты желательно устанавить крон- штейн в виде стрелы, на конце которой укрепить два ролика, а через них пропустить трос, с помощью которого полотно антенны и поднимается. Такое приспособление позволяет в любое время опустить антенну для осмотра, ремонта и на- стройки. Для предохранения кабеля снижения от разрыва и чрезмерного провисания можно применить натяжное устрой- ство. Кабель снижения необходимо крепить к мачте или под- вешивать на тросе, чтобы он не вытягивался под собственным весом. Это особенно важно для антенн, имеющих большую высоту.
184 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Выбор направления антенны Все наружные телеантенны должны устанавливаться так, чтобы они обеспечивали прием полезных сигналов, приходя- щих от телецентра или ретранслятора, и максимально осла- бляли действие помех. Антенну устанавливают в такое по- ложение, чтобы максимум главного лепестка диаграммы на- правленности был направлен В сторону телецентра. Если в точке приема имеются помехи и отраженные сигналы, то это положение может оказаться не самым лучшим. Поворотом антенны на небольшой угол в ту или другую сторону иногда уда- ется ослабить помеху или отраженный сигнал, не ослабив в то же время в значительной степени полезный сигнал. Окончательное угловое положение антенны выбирают из условий компромисса между заметностью шумов и внешней помехи на наиболее качественном изображении на всех кана- лах приема. Кабели снижения При прокладке кабеля снижения нужно соблюдать неко- торые правила. Во избежание вытягивания кабеля под дей- ствием собственного веса его нужно крепить скобами через каждые 1,5—2 м. При наружной проводке кабель укладывают вдоль мачты и крепят к ней скобами в интервале 0,5—1 м. При пересечении с проводами электросети кабель прокладывают под ними в полутвердых изоляционных трубках. Расстояние между кабелем и проводами электросети, газовыми и водо- проводными трубами должно быть не менее 200 мм. Н Совет. Радиус изгиба кабеля при монтаже должен быть не менее десяти его диаметров. Желательно, чтобы кабель от антенны до телевизора не имел стыков, так как каждый стык (даже аккуратно выполненный) ухудшает прохож- дение сигнала, особенное диапазоне ДМВ.
Глава 3. Телеантенны своими руками 185 При разделке кабеля следует следить за тем, чтобы не над- резать центральный проводник — в месте надреза он может сломаться. И Совет. Igjl Необходимо проверять не замыкаются ли проводники оплетки с центральным проводником после разделки кабеля. Если необходимо паять кабель, то следует избе- гать длительного его прогрева в процессе пайки. Дело в том, что при этом может оплавиться полиэтилено- вая изоляция и произойти смещение центрального прово- дника или даже замыкание его с оплеткой. Фидер монтируется с учетом следующих требований: ♦ первое — при пайке необходимо использовать низко- вольтные паяльники малой мощности, не допускающие перегрева и оплавления полиэтиленовой изоляции и смещения внутреннего проводника; ♦ второе — при укладке надо стараться соблюдать мини- мально допустимые радиусы изгиба коаксиального кабеля; ♦ третье — при вертикальной прокладке кабеля по мач- те антенны нужно закреплять его через каждые 300 мм, так, чтобы кабель не мог вытягиваться под действием собственного веса; ♦ четвертое — при горизонтальной прокладке кабеля, на- пример, между опорами или мачтой, установленной на земле, и домом, необходимо закрепить его на металличе- ском тросе или проволоке; ♦ пятое — при монтаже надо следить за тем, чтобы жила кабеля не была надрезана и чтобы волоски металличе- ской оплетки не замыкались на жилу; ♦ шестое — при монтаже кабелей, симметрирующих пе- тель и т. п. необходимо подвязывать их или крепить хо- мутами к стреле или к мачте;
186 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ♦ седьмое — соединения и распайка кабелей закрываются крышками и герметизируются. При установке антенны важно выбрать способ присоедине- ния к ней кабеля, так как неприкрытые контакты наружной антенны, подвергаясь воздействию коррозии, могут значи- тельно ухудшить качество ее работы. Совет. Для защиты контактов от воздействия влаги место соединения кабеля с антенной следует поместить в сое- динительную коробку, которая одновременно исполь- зуется и для крепления вибратора к несущей траверсе (стреле) антенны. Для замедления окисления места соединения кабелей в соединительной коробке можно залить стеарином, воском или эпоксидной смолой. Фидер заводится в комнату через отверстие в раме, про- сверленное под углом (с наклоном на улицу), чтобы дождевые капли не стекали внутрь рамы. Перед вводом в оконную раму кабель необходимо немного ослабить. Как защитить телеантенну от удара молнии Грозы на нашей планете случаются непрерывно. Специа- листы подсчитали: каждую секунду в землю вонзается около ста молний. Каждая из них — мощный сгусток энергии, с то- ком порой до 200 000 А. По этой причине горят леса, разру- шаются дома, гибнут люди... По сути своей молния — это огромная электрическая искра, которая проскакивает между небом и землей из-за того, что об- разовалась противоположная заряженность облаков и поверх- ности. Совсем как при коротком замыкании в электропроводке. Искра, разумеется, «пробивает» на том участке, где рассто- яние между «плюсом» и «минусом» короче. Поэтому молния,
Глава 3. Телеантенны своими руками 187 как правило, ударяет в отдельно стоящие объекты, которые поближе к небу, вроде высокого дерева или антенны вашего дома. Замечу также, что есть у электричества природная любовь к металлу. Если небесной искре предоставить выбор между стальным или деревянным столбом, при прочих равных усло- виях ее потянет «на железненькое». В принципе система молниезащиты на удивление проста. Стоит задача — встретить молнию на подлете к вашей ан- тенне (крыше) и сделать так, чтобы она изменила свое пер- воначальное направление и, скользнув вдоль стены, ушла в землю рядом. Поэтому молниезащита состоит из трех основ- ных частей: ♦ молниеприемника; ♦ токоотвода; ♦ заземлителя. D Примечание. Молниеприемник получает удар молнии, передает его токоотводу, а тот — заземлителю, который гасит разряд в толще грунта. Теперь рассмотрим случай, если рядом с антенной нет мол- ниеотвода. Комнатные телевизионные антенны в грозозащите не нуждаются. Что касается наружных антенн, то необходи- мость в защите определяется местом их установки. Внимание. В грозозащите нуждаются все внешние телеантенны, которые не расположены в зоне действия молниеот- вода. Т. е. если наружная антенна находится вблизи высоких зда- ний и сооружений, оборудованных молниеотводом (например,
188 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками возле фабричной трубы, высокого дома, мачты передающей радиостанции и т. п.), устройство защиты от молнии устанав- ливать не обязательно. Если антенна установлена на крыше отдельно стоящего (даже одноэтажного) дома или на здании, которое выше окружающих домов, молниезащита необходима. Внимание. Металлические мачты, на которых устанавливаются антенны, обязательно должны заземляться. Лучшая молниезащита — метал- лический заостренный штырь, уста- новленный на вершине мачты (острие штыря должно хотя бы на 1,5 м быть выше антенны). Штанга телевизионной антенны, подключенная к контуру мол- ниезащиты, изображена на рис. 3.30. Внимание. Все соединения в системе грозо- защиты необходимо выполнять максимально надежно: с помощью сварки, пайки или в крайнем случае с помощью резьбовых соединений. Система молниезащиты не должна нарушать нормальную работу телеви- зионной антенны. Случай 1. Антенна располагается на заземленной метал- лической крыше. Ее заземление обеспечивается соединением нижней части металлической мачты с кровлей. Случай 2. В антенне применяется в качестве УСС петле- вой вибратор. Он в своей средней точке соединен с металли- ческой стрелой, а стрела с металлической мачтой, поэтому Рис. 3.30. Штанга телевизионной антенны, подключенная к контуру молниезащиты
Глава 3. Телеантенны своими руками 189 необходимо заземлить мачту. Провод токоотвода должен подключается к точке нулевого потенциала антенны, кото- рой могут быть: ♦ середина неразрезанной трубки петлевого вибратора; ♦ середина шунта диапазонного шунтового вибратора; ♦ короткозамыкающая перемычка четвертьволнового мо- стика разрезного линейного вибратора; ♦ металлическая стрела и т. д. При отсутствии точки нулевого потенциала в схему ан- тенны нужно включать дроссель большой индуктивности, который подсоединяется к специальным клеммам антенны. В этом случае середина отвода дросселя будет точкой нулевого потенциала. Случай 3. Мачта антенны деревянная, стоит на земле. По ней необходимо проложить толстый медный (можно сталь- ной) провод токоотвода или металлическую шину диаметром не менее 5 мм. Экран кабеля снижения также должен быть со- единен с точкой нулевого потенциала антенны. Второй конец провода заземления должен быть соединен с заземлителем, в качестве которого может быть использован как сам провод или шина, так и специально закопанные в землю металличе- ские детали. Случай 4. Антенна устанавливается на неметаллическую крышу. В этом случае металлическую мачту нужно соединить в ее верхней части с экранами кабелей и с точкой нулевого по- тенциала антенны. К нижней части мачты нужно подключить провод токоотвода, проложив его вдоль стены дома, и зазем- лить, уложив по дну траншеи на глубине 1 м. При этом длина горизонтального заземляющего отвода должна быть: ♦ для глинистой почвы — не менее 2 м; ♦ для суглинка — 4 м; ♦ для чернозема — не менее 6 м; ♦ для каменистой почвы —10 м; ♦ для песчаной почвы —12 м.
190 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками На рис. 3.31 приведены варианты заземления антенн, наи- более часто применяющиеся в загородной местности. Здесь следует отметить, что заземлять необходимо только «металли- ческие части антенны. Нельзя заземлять электроприборы и электроизделия, у которых шасси соединено с одним из про- водов питающей сети переменного тока. Внимание. Если такое изделие окажется соединенным с незаземлен- ным проводом сети, то присоединение внешнего зазем- ления приведет к короткому замыканию. Простейшими заземлителями могут быть металлические листы, предметы, использовавшийся в хозяйстве (тазы, ве- дра и т. д.), трубы, толстый металлический провод и др. Для устройства заземления вблизи дома или места, где установ- лена антенна, вырывается яма глубиной до 2 м, в нее помеща- ется заземлитель, к которому предварительно уже приварен стальной проводник диаметром не менее 5 мм. Если в качестве заземлителя используется стальной про- вод, то необходимо закопать его в виде мотка диаметром 1 м на глубину 2 м. Длина провода в мотке должна быть не менее 20—25 м. Лучшим заземлителем можно считать отрезок толстостен- ной трубы длиной 1,5—2 м, закопанный на глубину 2—3 м. Во всех случаях конец проводника от заземлителя, закопанного в землю, можно укрепить на стене дома с помощью скоб, к нему в дальнейшем присоединяется провод заземления от ан- тенны.
Глава 3. Телеантенны своими руками 191 Рис. 3.31. Варианты заземления антенн в сельской местности
192 Как собрать антенны для связи, телевидения; Wi-Fi своими руками 3.7. Разводка кабеля внутри дома или дачи Схемы домашней телевизионной сети Совет. Длина кабеля и количество разветвлений к телевизорам должны быть минимальными. Существуют две схемы домашней телевизионной сети, отли- чающиеся характером соединения телевизоров (рис. 3.32): ♦ «шлейф», когда телевизоры подключают, используя только телевизионные розетки (проходные с затухани- ем сигнала 15 дБ и конечные с затуханим 1,5 дБ), кото- рые расположены последовательно на стенах вдоль всей квартиры; Проходные телевизионные розетки Конечная телевизионная розетка Разветвитель Телевизор с меньшей диагональю Телевизор с большей диагональю Рис. 3.32. Схемы домашней телевизионной сети: а — подключение «шлейф»; б — подключение «елочка»; в — комбинированное подключение
Глава 3. Телеантенны своими руками 193 ♦ «елочка», когда с помощью одного или нескольких раз- ветвителей создают отдельную ветвь телесети для каж- дого телевизора. Разумеется, возможна и их комбинация. Желательно сна- чала определить, где будет находится телевизор с наибольшей диагональю экрана, чтобы на него шел сигнал наибольшего уровня, а затем сигнал разветвлялся остальным потребителям. Количество разветвителей назначается, исходя из располо- жения телевизоров и минимальной длины прокладываемого кабеля. Например, при 1 телевизоре с большой диагональю экрана и 2 телевизорами с малой диагональю целесообразно сигнал разветвить так (рис. 3.32, б): ♦ сначала надвое между большим телевизором и парой малых; ♦ затем разветвить надвое сигнал , идущий к паре малых телевизоров. При правильном соединении кабеля с разветвителем ви- деосигнал затухает не более, чем на 1 дБ. Как правильно разделать кабель С подсоединяемого конца кабеля острым ножом или скаль- пелем аккуратно снять наружную пластиковую оболочку, за- тем загнуть экран из металлической фольги и сетчатую метал- лическую оплетку назад и уложить на пластиковую оболочку. Следить за тем, чтобы не перерезать их. Коннектор (рис. 3.11) накрутить на конец кабеля. И Примечание. При покупке обязательно проверить, чтобы диаметр коннектора соответствовал наружному диаметру про- кладываемого кабеля. В противном случае нужно будет подмотать немного изоленты для увеличения диаме- тра пластиковой оболочки кабеля.
194 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Аналогичным образом к каждому выходному гнезду раз- ветвителя присоединяют столько отрезков кабеля, сколько в доме телевизоров (по второй схеме), или сетей (при третьей схеме). Если видеосигнал на входе телевизора будет ниже 60 дБ, после распределительной коробки необходимо поставить до- машний антенный усилитель. Они бывают нескольких типов и повышают уровень сигнала на 10—20 дБ. При наружной прокладке кабеля нужно использовать пластмассовые клипсы, которые крепятся к стене, наличнику двери или плинтусу входящими в комплект гвоздями. Клипсы маркируют по номерам, соответствующим диаметру исполь- зуемого кабеля. Н Совет. Кабель желательно прокладывают параллельно архи- тектурным линиям. При этом следует избегать резких перегибов кабеля и сжатия его скобками. Радиус изгиба не должен быть меньше, чем пятикратный диаметр кабеля. На окончаниях ветвей телевизионной сети можно устано- вить или конечные розетки, или штекеры для соединения с те- левизром. Конец кабеля длиной не менее 2 м нужно оставить свободным для включения в телевизор. Второй вариант менее затратный и более удобный. В первом случае для подключе- ния телевизора к сети необходимо использовать соединитель- ный кабель. Радиолюбительские самоделки Вопрос. Что сделать, чтобы подключить к одному фидеру телевизионной антенны два-три телевизора?
Глава 3. Телеантенны своими руками 195 Для этого целесообразно использовать активный ответви- тель на полевом транзисторе, который предлагает Н. Горейко (г. Лодыжин, Винницкой обл.). Принципиальная схема устройства представлена на рис. 3.33. Выход 1 +12 В Выход 2 Выход 3 Рис. 3.33. Схема активного ответвителя на полевом транзисторе Ответвитель практически не вносит рассогласования в фидер и в то же время обеспечивает выходной сигнал, доста- точный для нормальной работы телевизора. Устройство пред- ставляет собой апериодический усилитель РЧ с высокоомным входом и согласованным с 75-омным кабелем выходом. Полевой транзистор VT1 включен по схеме с общим ис- током. Режим его работы задан напряжением на затворе, сни- маемым с делителя R1R2 Входной сигнал поступает в цепь за- твора через конденсатор небольшой емкости С1, усиленный сигнал снимается со стока и через конденсатор С2 и рези- сторы R4, R5 подается на антенные входы телевизоров. Совет. При монтаже детали входной и выходной цепей усили- теля необходимо расположить по разные стороны от транзистора С фидером (на рис. 3.33 — это линия связи Вход-Выход «1»).
196 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Присоединение устройства: ♦ удалить небольшой участок изолирующей оболочки ка- беля; ♦ надрезать оплетку и изоляцию внутренней жилы; ♦ к внутренней жиле припаять конденсатор С1 (его выводы необходимо укоротить до минимально возможной длины); ♦ к оплетке припаять общий провод ответвителя. В Примечание. Регулировка требуемго уровня выходного сигнала можно установить подбором резистора R1 (на практике — до получения тока стока в пределах 5—7 мА). Для питания устройства необходим источник с малым на- пряжением пульсаций (при недостаточной фильтрации на экране телевизора может наблюдаться помеха в виде непод- вижной или перемещающейся горизонтальной полосы). Вопрос. А как подать на один телевизор сигналы, от не- скольких источников (двух-трех антенн, DVD-плеера, удален- ных ресиверов, видеокамер наблюдения, если они соединяются с телевизором по ВЧт. д.)? Автоматический диодный переключатель телевизионных вхо- дов предлагает сделать Жгулев В. (Серпуховский р-н Московской области). Переключатель работает на коммутационных диодах, открывающих рабочий вход и блокирующих нерабочие. Такой алгоритм в сочетании с малой емкостью закрытых диодов (0,5—1,5 пФ) и малым дифференциальным сопротив- лением открытых диодов (0,5—5 Ом) позволяет лучше пода- вить мешающие сигналы. Совет. Желательно применять диоды с лучшими параметрами (КД420А, КД407А), в крайнем случае—КД4О9А, КД413А, КД514А.
Глава 3. Телеантенны своими руками 197 Принципиальная схема предлагаемого переключателя вхо- дов изображена на рис. 3.34. Антенное гнездо «С» (местное телевещание) подключено к телевизору при выборе в блоке СВП4-10 программ по командным входам 1 и 2, гнездо «В» (сигнал по высокой частоте) — при выборе программы по ко- мандному входу 3. При выборе программ, не связанных с входами 1—3, те- левизионный сигнал поступает через антенное гнездо «М» 1 R2 2.2 М R1 2.2 М ЧАСТЬ А DD1.1 дГЪ* I VD1 DD1.2 , DD1.4 R4 150к R3 2.2 М Упр. напр. "М" Упр. напр. ”С" DD1.3 9 ▲ К выв. 14 А К выв. 7 DD1 I DD1 ------------------ 22b? ' 1 Ьоу 12 f ---« ± DD1.4 VD1.VD2 [z| ______ КД522Б U Управляющий ------- вход ДМВ DD1 К561ЛЕ5 Упр. напр. „В" DD2.3 ЧАСТЬ Б ; ЧАСТЬ В DD2, DD3 К561ЛН2 DD2.1 2 DD2.2 DD2.5 DD2.4 DD3.1 DD2 DD3.3 DD3.2 R6 1к DD3.4 13 DD3.5 : R7 ДО 1 1к 12] ! С9 DD3.6 > К выв. 14 • DD2, DD3 : > К выв. 7 ! DD2, DD3 ’ R5 1к Рис, 3,34, Схема автоматического диодного переключателя телевизионных входов
198 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками (центральное телевещание). Управляющий вход 4 обеспечи- вает привязку коммутируемых источников к диапазону ДМВ. Разрешением на коммутацию в первых двух случаях служит совпадение уровней 0 на командном и управляющем входах, а в третьем — их несовпадение. Микросхема DD1 вырабатывает управляющие напряжения, а микросхемы DD2, DD3 коммутируют диоды VD3—VD14. При нулевом управляющем напряжении «С», «М» или «В» открытый диод (VD6, VD10 или VD14) замыкает сигнал на общий провод, а закрытые диоды (VD3 и VD4, VD7 и VD8 или VD11 и VD12) препятствуют его прохождению на вход телевизора. При еди- ничном управляющем напряжении состояние диодов изменя- ется и сигнал проходит через коммутатор почти без потерь. Совет. Для уменьшения паразитных емкостей и индуктивно- стей диоды и связанные с ними конденсаторы следует распаивать непосредственно на лепестках антенных гнезд при минимальной длине выводов. Устройство обеспечивает весьма эффективную коммута- цию источников телесигнала. Так как мешающий сигнал зна- чительно подавлен, совершенно отсутствует наложение изо- бражений на телеэкране и вызванные им специфические ис- кажения. D Примечание. Рассмотренный переключатель несложно адаптировать к иным условиям приема и другим устройствам выбора программ в телевизоре. Потребуется лишь изменить , входную логику работы и число исполнительных каналов коммутации. Для нормального функционирования пере- ключателя необходимо, чтобы входное сопротивление СК-Д по постоянному току не превышало 75 Ом.
Глава 3. Телеантенны своими руками 199 Вопрос. Как создать передатчик видеосигнала, осущест- вляющий модуляцию видеосигнала с видеоаппаратуры (видео- камер, тюнеров, магнитофонов, ПК и т.д.)? Например, на великолепном сайте http://vrtp.ru/ (и на многих сайтах http://radioxobby.narod.ru/files/radiomik3.htm, http://cxem.net/ tv/tv2.php и др.) приводится схема передатчика, который под- ключают непосредственно к видеоаппарату, что исключает не- обходимость иметь видеовход на телевизионном приемнике. Совместив такой передатчик с бескорпусной видеокамерой, нетрудно получить установку для беспроводного наблюдения. Совет. Для экономичной работы батарей питания можно совместить это устройство с инфракрасным детек- тором присутствия. Такие детекторы серийно выпускаютя многими зарубеж- ными фирмами и стоящим относительно недорого, например, детектор «REFLEX» фирмы «ТЕХЕСОМ». Он способен улав- ливать постороннее вмешательство, устойчив на ложное сра- батывание, электромагнитное и радиочастотное излучение. В Примечание. Дополнив схему видеопередатчика усилителем высокой частоты, выполненном на одном транзисторе типа КТ325, можно увеличить выходную мощность передат- чика, и, соответственно, дальность беспроводной связи с телевизионным тюнером. Предатчик настраивают на частоту одного из свободных от телевизионного вещания каналов (например, 1—5 канал). Подстройка осуществляется с помощью подстроечного кон- денсатора С4, которым добиваются захвата немодулирован- ного сигнала.
200 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис, 3,35, Схема видеопередатчика Точная настройка передатчика производится резистором R1. Сигнал от видеоприбора подается на вход передатчика в цепь эммитера транзистора через резистор R6 и конденсатор С9. Принципиальная схема передатчика содержит один тран- зистор VT1 типа КТ603Г. Вместо транзистора КТ603 можно использовать КТ608Б, КТ368, КТ399, КТ355 или другой тран- зистор с подходящими параметрами. При наличии транзи- стора BFR93, максимальная частота 390 МГц. Промодулированный видеосигнал с коллектора поступает на колебательный контур L1C4 в антенну. Ток в точке А под- бирается в пределах 30—35 мА. Правильно собранный передатчик работает сразу. П Совет. цп| В случае отсутствия генерации необходимо проверить напряжение на эммитере транзистора VT1, причем напряжение на нем должно отличаться от напряжения на базе на 1—2 В в большую сторону. Передатчик следует запитать от стабилизированного ис- точника питания. Антенна должна иметь жесткую конструк- цию, например, телескопического типа. Передатчик жела- тельно поместить в экран с целью уменьшения помех.
Глава 4 УСТАНАВЛИВАЕМ И НАСТРАИВАЕМ СПУТНИКОВЫЕ АНТЕННЫ СВОИМИ РУКАМИ 4.1. Что такое спутниковое телевидение Велика Россия, трудно дотянуться эфирному телевиде- нию высокого качества во все ее уголки. На помощь пришло телевидение СПУТНИКОВОЕ. Оно отличается от эфирного телевидения тем, что прием осуществляется непосредственно со спутника с помощью специальной приемной антенны «та- релки». За счет этого в десятки-сотни раз увеличивается ко- личество программ, которые можно смотреть, и повышается качество изображения. Непосредственное СПУТНИКОВОЕ телевизионное ве- щание обеспечивает возможность уверенного телеприема не- зависимо от расстояния до телебашни, мощности ретрансля- тора, теневых зон, промышленных помех и прочих проблем, характерных для эфирного вещания. Q Примечание. Важное достоинство современного спутникового теле- видения состоит в цифровом вещании, что гарантирует ПРИ ПРАВИЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ ОБОРУДОВАНИЯ постоян- ный и качественный прием телевизионных программ. Гарантируются также телетекст и стереозвук, многоязыч- ное вещание, если они присутствуют в исходном сигнале теле- программы.
202 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Спутниковое телевидение сегодня стало одной из состав- ляющих комфортной жизни цивилизованного человека. Существуют пакеты спутникового телевидения, как с або- нентской платой, так и без абонентской платы. Для просмотра спутникового телевидения без абонплаты необходимо заплатить ТОЛЬКО один раз за установку ком- плекта спутникового оборудования (цифрового телевизион- ного ресивера, спутниковой антенны и специально антенного кабеля для спутникового сигнала). Спутниковое телевидение — это замечательный мир вы- сококачественной видеоинформации, новостей, фильмов, спортивных, детских программ, эротики, развлечений и му- зыки. О популярности и особенности установки спутнико- вых тарелок можно судить по многочисленным фотографиям в сети Интернет, например, по оригинальным фото с сайта www.irksat.ru (рис. 4.1). Преимущества спутникового телевидения. С помощью спутникового комплекта вы осуществляете индивидуальный прием, то есть ни от кого не зависите. Более того, в данном Рис. 4.Ч.Дом любителя спутникового телеприема
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 203 варианте подключения отсутствует такое понятие как «усред- ненный» или «базовый» набор каналов, свойственный другим видам подключения. Сегодня сложились доступные цены на оборудование для спутникового телеприема и его подклю- чение. Прошла пора, когда наличие спутниковой тарелки на доме говорило о богатстве живущих в нем людей. Каковы недостатки спутникового телевидения? Ничто не идеально, но в случае со спутниковым телевидением его пре- имущества перевешивают его недостатки. Спутниковое теле- видение напрямую зависит от окружающей среды. Т. е. при очень плохой погоде (СИЛЬНЫЙ снегопад или ливень, буря, гроза) возможно ухудшение качества сигнала. А в случае не- удачной установки может быть сезонное ухудшение качества сигнала, например, антенну устанавливали зимой, и все было нормально, но когда весной на соседнем дереве появилась ли- ства, начались проблемы... В отличие от кабельного спутниковое телевидение на все 100% — собственность абонента. Но из этого достоинства выплывает и недостаток — обслуживать систему тоже необ- ходимо самому или вызывать для этого специалистов. Под обслуживанием имеется в виду периодичная (например, раз в полгода-год) необходимость обновления списка каналов, т. к. часть из них могла пропасть, часть сменить частоту, да и но- вых каналов стает все больше и больше. Но это можно делать и самому. Используйте эту книгу и ресурсы сети Интернет о параметрах спутникового вещания. Могу порекомендовать, например, сайт www.tv-sputnik.com или www.sat-digest.com. S Определение. Спутниковое телевидение — система передачи теле- визионного сигнала от передающего центра к потре- бителю через искусственный спутник Земли, располо- женный на геостационарной (Clarke Belt или geostationary orbit) околоземной орбите над экватором.
204 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Спутниковое телевидение является на сегодняшний день самым динамично развивающимся способом передачи теле- визионных сигналов на большие расстояния. Идея, положен- ная в основу спутникового телевидения, проста: передающая антенна расположена очень высоко, поэтому на очень боль- шой площади можно принять излучаемый сигнал. И Примечание. Теоретически, спутник, находящийся на высоте около 36000 км, может охватить своим сигналом террито- рию с радиусом около 9000 км. Разумеется, эта площадь будет определяться и многими другими параметрами, например, мощностью излучения пере- датчика на спутнике, диаметром приемной антенны, чувстви- тельностью приемника, погодными условиями в точке воз- можного приема. Следует разделять две области применения спутникового телевидения. 4.2. Геостационарная орбита Знание теории будет полезно для развития кругозора. Для организации спутникого телевизионного вещания в космос запускают спутники, которые выводятся на опреде- ленную орбиту, называемую геостационарной (рис. 4.2). Геостационарная орбита лежит в плоскости экватора Земли. Ее точный радиус составляет 42164 км, что примерно в 6 раз больше-радиуса Земли. Приведу определение, которое приво- дится в Википедии и других уважаемых источниках.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 205 AMOS 1,2 (4,0'W) EXPRESS АМ11 (96,5’ E) YAMAL102(90,0’E) EXPRESS 6A (80,0'E) SIRIUS 2,3 (5,0’Е) HOTBIRD(13,0’E) ASTRA (19,2’E) EXPRESS AM1 (40,0’E) EURASIASAT1 (42,0’E) LM11 (75,0’E) INTERSAT904 (60,0’ E) BONUM1 (56,0’E) EXPRESS AM22 (53,0’E) Puc. 4.2. Спутники на геостационарной орбите Определение. Ггоапационарная орбита (ГСО)—круговая орбита, рас- положенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скоро- сти вращения Земли вокруг оси, и постоянно находится над одной и той же точкой на земной поверхности. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты и используется для размещения искусственных спутников (коммуникационных, теле- трансляционных и т. п.). Отмечу, что любая орбита, чтобы стать геостационарной, должна иметь период, равный периоду обращения Земли, т. е. быть геосинхронной. Спутник на этой орбите завершает обо- рот вокруг Земли за то же время, которое требуется Земле, чтобы выполнить один оборот. Этот интервал времени назы- вается сидерический день, он равен 23 ч 56 мин 04 с. Установлено, что невозможны орбиты спутников, висящих над точкой земной поверхности, которая не находится на эк- ваторе. Поэтому можно сделать такой вывод.
206 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Вывод. Имеется только одна геостационарная орбита (Clarke Belt или geostationary orbit) — пояс, окружающий экватор Земли на высоте приблизительно 35786 км. Наличие только одной геостационарной орбиты представ- ляют некоторые ограничения. Ограничение 1 — территориальное. Точно как в случае размещения бусинок на веревочной петле, имеется ограни- ченное количество мест, в которые геостационарные спут- ники могут быть помещены. Но поскольку орбита сама по себе очень большая, на определенных позициях может ви- сеть и несколько спутников для подачи максимального числа транспондеров в одной точке. Но это не значит, что спутники находятся в считанных метрах друг от друга. Ведь нужно быть уверенным, что спутники достаточно далеки друг от друга, чтобы не сталкиваться. Они всегда будут иметь некоторые ма- лые перемещения. Ограничение 2 — частотое. Оно состоит в разнесении спут- ников вдоль геостационарного пояса с тем, чтобы ограничен- ное количество рабочих частот не привело к интерференции частот разных спутников при приеме и передаче. На геостационарной орбите определено на сегодня около 425 точек стояния спутников. Угловые расстояния между этими точками различны и лежат в довольно широком интер- вале 0,1—7°. В Примечание. Практически в каждой точке может находиться более 10 спутников. Взаимные помехи между спутниками, находящимися в одной точке стояния, исключаются частотным разносом их рабочих каналов и различием зон обслуживания.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 207 Но спутники не просто висят в своей позиции на орбите. На них оказывают воздействие ряд сил, которые стремятся сме- стить спутники со своей орбиты. Чтобы противодействовать этим возмущениям, все геостационарные спутники имеют до- статочное количество топлива для периодических коррекций орбиты во время запланированного срока службы спутника. Эти периодические коррекции известны как поддержание неизменного положения: ♦ коррекция север/юг возвращает медленно увеличиваю- щееся наклонение назад к нулевому положению; ♦ коррекция восток/запад удерживает спутник в его назна- ченном положений в пределах геостационарного пояса. Эти маневры проводятся для поддержания геостационар- ного спутника в пределах малого отклонения от его идеаль- ного расположения, как в направлении север/юг, так и восток/ запад. D Примечание. Допустимое отклонение спутника обычно задается, чтобы гарантировать нахождение спутника в пределах ширины луча земной антенны без дополнительного сле- жения. У каждого спутника есть определенный срок службы, так как запасы топлива исчерпываются. В среднем этот срок со- ставляет 4 года. Если спутник израсходует топливо, его на- клонение начнет расти, и он начнет дрейфовать по долготе, и тогда он может представлять угрозу другим геостационарным спутникам. Поэтому израсходовавший топливо спутник пере- водят на более низкие орбиты и сжигают в атмосфере. Следует отметить, что с геостационарной орбиты видима большая часть поверхности Земли: ♦ с геостационарного спутника видно 42 % поверхности Земли;
208 Как собрать антенны для связи, телевидения; Wi-R своими руками ♦ совокупность геостационарных спутников охватывает пояс на поверхности земли между 81° S и 81° N, т. е. спут- никовое телевидение нельзя смотреть только в припо- лярных районах. Н Примечание. Для наблюдателя с Земли видна только часть геоста- ционарной орбиты (в виде дуги над горизонтом). Чем севернее широта, тем меньше дуга. Этим определяется количество спутников, с которых можно принимать передачи, поскольку ряд спутников просто скроется за горизонтом. 4.3. Положение и работа спутника на орбите D Примечание. Долгота спутника в книге обозначена так: ♦ Е—восточная; ♦ W—западная. Положение каждого спутника, находящегося на геоста- ционарной орбите, характеризуется лишь одной координа- той — долготой (или меридианом, над которым на экваторе находится спутник). Таким образом, слова «позиция 42° Е» однозначно определяют спутник, расположенный на орбите над 42 градусами восточной долготы. И Примечание. Относительно наблюдателя на Земле спутник всегда неподвижен (за редким исключением, когда старею-
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 209 щие спутники слегка «болтаются» на орбите относи- тельно своего заданного положения). Он находится в одной точке, поэтому все приемные антенны направ- лены только в южном направлении. Транспондеры На спутники с помощью мощных антенн с размером зеркала в десятки метров передают сигнал (телепередачи, Интернет). Спутник этот сигнал принимает и с помощью транспондеров ретранслирует сигнал на Землю. Определение. Транспондер (англ, transponder от transmitter-responder — передатчик-ответчик)—этоприемопередающееустрой- ство, посылающее сигнал в ответ на принятый сигнал. В применении к спутниковому телевидению: транспон- дер —это устройство, входящее в состав оборудования спутника, принимающее с Земли и ретранслирующее на Землю сигналы телевизионных каналов. Активные транспондеры популярных в РФ спутников при- ведены в табл. 4.1. Активные транспондеры популярных в РФ спутников Таблица 4.1 Частота, МГц Поляризация Символьная скорость, Мс/с FEC ABS 12 548 V 22 000 7/8 12 640 V 22 000 3/4 12 670 V 22 000 7/8 12518 V 22 000 7/8 12 579 V 22 000 3/4 12 693 V 11 000 3/4 12 732 . V 22 000 7/8 12610 V 22 000 7/8 '
210 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Таблица 4.1 (продолжение) Частота, МГц Поляризация Символьная скорость, Mc/c FEC Express АМ2 11 606 V 44950 5/6 11 043 H 44 950 5/6 Express АМ22 11 044 V 44950 3/4 10 995 H 3 255 3/4 11 161 V 5 788 3/4 EutelsatW4 12 226 L 27 500 3/4 12189 L 20000 3/4 12 207 R 27 500 3/4 12 303 L 27 500 3/4 12 360 R 27 500 3/4 11 727 L 27 500 3/4 12 174 L 4 340 3/4 12 476 R 27 500 3/4 12 245 R 27 500 3/4 12 284 R 27 500 3/4 12 322 R 27 500 3/4 12 399 R 27 500 3/4 12 437 R 27 500 3/4 12 456 L 27 500 3/4 12 265 L 27 500 3/4 12 380 L 27 500 3/4 12418 L 27 500 3/4 Sirius 11 766 H 27 500 3/4 12 073 H 27 500 3/4 12111 H 27 500 3/4 12 380 H 27 500 3/4 11 900 V 27 500 3/4 11 843 H 27 500 3/4 Hot Bird 11 034 V 27 500 3/4 12 597 V 27 500 3/4 10 971 H 27 500 3/4 12 520 V 27 500 3/4 10 723 H 29 900 3/4
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 211 Таблица 4.1 (продолжение) Частота, МГц Поляризация Символьная скорость, Mc/c FEC 11 013 H 27 500 3/4 11411 H 27 500 5/6 11 117 H 27 500 3/4 AMOS 10 722 H 27 500 3/4 10 759 H 30000 3/4 Yamal 11 057 V 26470 3/4 11 093 V 26 470 3/4 10 990 V 2 170 3/4 10 995 V 4285 3/4 Bonum-1 12 226 L 27 500 ' 3/4 12 245 R 27 500 3/4 12 303 L 27 500 3/4 12 322 R 27 500 3/4 12 399 R ' 29 900 3/4 12 456 L 27 500 3/4 12 476 R 27 500 3/4 Express AM1 10 967 V 20 000 3/4 10 995 V 20000 3/4 11 097 H 4800 5/6 11 159 V 3 333 3/4 11 600 V 4 340 3/4 11 653 H 3111 3/4 11675 H 11 936 3/4 Hellas Sat 11512 , H 30000 7/8 12 606 H 30 000 5/6 12 647 H 30 000 7/8 12 688 . H 30000 7/8
212 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками 4.4. Зоны покрытия Есть места, где сигнал ДАННОГО СПУТНИКА сильный, а есть — где слабый. Зона покрытия определяется диаграм- мой направленности. Передатчики могут быть направлены на какую-нибудь определенную часть суши, поэтому их направ- ленность называют лучами (европейский луч, российский луч, азиатский луч). В Определение. Луч — условное понятие, определяющее распределение передаваемой со спутникового транспондера энергии по земной поверхности. У разных транспондеров одного спутника диаграммы могут быть разные. Например, на спутнике Intelsat 707 (1° W) име- ются транспондеры ^направленностью на Западную Европу и на Ближний Восток. Вполне логично, что последние у нас видны не будут. S Определение. Зона покрытия спутника — площадь на поверхности Земли, где может быть принят сигнал от данного спут- ника. Определить зону покрытия можно с помощью проек- ции диаграммы направленности на географическую карту. Получается карта покрытия (footprint). Определение. Карта покрытия (footprint) — проекция на географиче- скую карту диаграммы направленности сигнала, пере- даваемого на Землю.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 213 20 30 40 50 50 70 30 90 100 1Ю 120 130 140 150 ЮО 170 70 50 so 40 301 20 10 70 1 во 1.50 40 30 i20 10 Рис. 4.3. Пример зоны покрытия спутника Внешне зоны покрытия на такой карте выглядят как гори- зонтали на карте местности, где горизонталь — граница опре- деленной мощности принимаемого сигнала (рис. 4.3). Обычно они имеют следующее разделение — 53 dBW, 50 dBW, 48 dBW, 45 dBW и 40 dBW. От положения точки приема и мощности сигнала будет за- висеть диаметр антенны, необходимый для приема программ с того спутника, на который решено настроить устанавливае- мую спутниковую антенну. В табл. 4.2 приведены примерные соотношения уровня мощности принимаемого сигнала и не- обходимый для качественного приема данного сигнала диа- метр зеркала. Правило. Чем слабее сигнал, тем больше должен быть диаметр спутниковой антенны. Чем больше мощность в точке приема, тем меньшего диаметра антенна требуется для нормального приема сигнала.
214 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Соотношения уровня мощности принимаемого сигнала и необходимый для уверенного приема диаметр зеркала Таблица 4.2 Уровень мощности, dBW Диаметр антенны, см 64 22 63 24 62 26 61 28 60 30 59 32 58 34 57 36 56 38 55 40 54 45 53 50 52 50 51 55 50 60 Уровень мощности, dBW Диаметр антенны, см 49 60 48 60 47 75 46 80 45 90 44 90 43 100 42 110 41 120 40 120 39 135 38 150 37 180 36 240 35 300 Таким образом, от уровня мощности принимаемого со спутника сигнала в выбранной точке приема (который можно определить по карте покрытия) зависит диаметр антенны. В Примечание. К сожалению, нередко публикуемые официально карты покрытия являются «ожидаемыми», а не «реально измеренными». При этом надо учесть, что зачастую транспондеры возможно принять к конкретной точке приема. Кроме этого, необходимо выбирать размер антенны с неко- торым запасом, чтобы слабое ухудшение сигнала, вызванное, например, атмосферными явлениями, не приводило к силь- ному ухудшению телевизионной «картинки».
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 215 4.5. Устройство и схемотехника приемного комплекта Общая структурная схема комплекта Структурная схема типового спутникового комплекта представлена на рис. 4.4. Приемная параболическая антенна диаметром 0,6—2,0 м предназначена для приема сигнала со спутника. Отражаясь от поверхности рефлектора и фокусируясь в фокусе антенны, сигнал попадает в облучатель и далее в по- ляризатор. Поляризатор выделяет сигнал определенной поля- ризации (вертикальной, горизонтальной или круговой). В Примечание. Поляризация сигнала, который излучает ретранслятор, определяется конструкцией его передающей антенны. Для обеспечения качественного телевизионного приема необходимо, чтобы поляризация приемной антенны соответствовала поляризации принимаемого сигнала. Пройдя через облучатель и поляризатор, сигнал со спут- ника в диапазоне частот 10,5—12,75 ГГц поступают в конвер- тер. В конвертере производится усиление сигнала малошу- мящим широкополосным усилителем и устранение помех по зеркальному каналу полосовым фильтром. Далее осуществляется первое преобразование частоты. Первая промежуточная частота формируется смесителем № 1. Для этого на него, помимо принимаемого сигнала, подается сиг- нал с гетеродина № 1, представляющего собой генератор, ча- стота которого стабилизирована диэлектрическим резонатором. С выхода смесителя № 1 сигнал первой ПЧ в диапазоне частот 0,7—2,15 ГГц поступает на предварительный усилитель промежу- точной частоты, после чего по кабелю подается в ресивер.
216 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 4.4. Структурная схема спутникового комплекта Кабель Н Примечание. Практически все модели универсальных конвертеров Ки-диапазона являются монолитными изделиями. Т. е., в корпусе одного изделия совмещены: облучатель, поля- ризатор, деполяризатор (при приеме сигналов круговой поляризации) и электронные компоненты конвертера сигналов.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 217 Отражатели антенн для спутникового телеприема Антенны по форме бывают: ♦ прямофокусные (prime focus); ♦ офсетные (off-set — внецентровая). При «прочих равных условиях», офсетная тарелка должна быть овальная и немножко больше прямофокусной. Это, как резать колбасу или белый батон, косо — получатся бОльшие кусочки (рис. 4.5). Прямофокусные антенны (рис. 4.6) представляют собой «классическую» круглую «тарелку». Принимающая головка крепится в центре при помощи нескольких (обычно трех) спиц. При этом головка и крепежные спицы затеняют часть отражаю- щей поверхности зеркала, что приводит, естественно, к умень- шению коэффициента использования поверхности антенны. Однако, с ростом диаметра, этот эффект становится все ме- нее значительным. Такие антенны целесообразно применять с диаметром 1,5—1,8 м. В Примечание. Зимой на зеркало прямофокуской антенны легко намер- зают лед и снег, которые очень сильно ухудшают прием. Офсетные антенны можно очень легко отличить, так как их фокус (место, где размещают конвертер) смещен от цен- тра зеркала вниз. Именно из-за смещенного фокуса при на- стройке необходимо учитывать, что направление на спутник у офсетных антенн выше перпендикуляра к плоскости антенны на некоторый угол. Принцип действия офсетной тарелки при- веден на рис. 4.7. В силу этих особенностей офсетные антенны очень попу- лярны при диаметре зеркала до 1,5 м. При больших диаметрах предпочтение отдают прямофокусным антеннам.
218 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Размер офсетной тарелки и офсетной антенн Рис, 4,7, Принцип действия офсетной тарелки
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 219 И Примечание. Для большинства конструкций «офсеток» этот угол составляет примерно 26°. Поэтому офсетные антенны крепятся почти вертикально, на них не налипает снег и не скапливается вода, конвертер и элементы крепления не затеняют антенну. Пример. В Санкт-Петербурге спутник HotBird 13° Е виден под углом места 20°. Значит, прямофокусная антенна будет смотрет на него под тем же углам 20°. А вот офсетная антенна с углом к горизонтали, например, 26,5° будет смотреть даже слегка «в землю» под углом X (рис. 4.8). Х=20°-26,5°=-6,5°. Офсетные антенны характеризуются удобством установки вдоль стены дома. Для них требуется меньший вынос от стены, кроме того, на них не задерживается снег, облучатель не за- гораживает поверхность зеркала. Размер офсетной антенны оптимален до 1,5—1,8 м. Прямофокусные антенны имеют хорошие характеристики свыше 1,8 м, т. к. при таком размере антенны облучатель уже
220 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками перестает «затенять» поверхность зеркала. У прямофокус- ной антенны электромагнитное пятно на облучателе не имеет искажений, отраженная электромагнитная волна от любой точки антенны приходит в одной фазе к облучателю. Параболические прямофокусные антенны — это антенны, используемые для профессионального приема. Алюминиевые антенны являются наиболее популярными. Алюминий не подвержен коррозии. Но он мягок, и при не- аккуратном обращении такие антенны легко деформируются, что весьма пагубно влияет на их характеристики. Любые ис- кажения формы антенны приводят к резкому падению ее эф- фективности и ухудшению качества изображения на экране телевизора. Совет. Проверить отсутствие деформации можно, положив антенну на ровный пол. Края антенны везде должны касаться пола. Пластиковые антенны легкие, но к ним легко прилипает снег. С течением времени такие антенны подвержены силь- ным деформациям под действием окружающей среды (резкие перепады температур, ультрафиолет). Стальные антенны прочнее, дешевле, но тяжелее и подвер- жены коррозии, которая снижает их отражающие свойства. Поэтому при покупке стального зеркала стоит обратить вни- мание на качество окраски. Сетчатые антенны устойчивы к ветровым нагрузкам, поэ- тому используются при установке на большой высоте и в ве- треных районах. D Примечание. Сетчатые антенны показывают более низкие харак- теристики при приеме сигналов самого популярного на
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 221 сегодняшний день Ки-диапазона, поэтому для качествен- ного приема требуется антенна большего диаметра, чем сплошное зеркало. Их целесообразно использовать для приема сигналов С-диапазона. Плоская антенная решетка обычно имеет квадратную форму, она используется вместо параболической антенны, но наиболее используемыми являются антенны с зеркалом в виде параболоида вращения. Они, в свою очередь, делятся на два основных класса: офсетные и прямофокусные. Сборка антенны особых трудностей не представляет (рис. 4.9). При сборке антенны будьте аккуратны, чтобы не повредить ее зеркало. Совет. Сильно не затягивайте винты крепления нижнего торца зеркала спутниковой антенны с коленом, иначе можно деформировать зеркало. Правильность установки поляризации принимающей го- ловки (конвертера) сильно влияет на качество принимаемого
222 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками сигнала. Этого можно достигнуть экспериментальным путем: вращением конвертера вокруг своей оси до пдлучения макси- мального сигнала. В этой позиции следует закрепить конвертер. В том случае, если антенна, установленная за окном, своим зеркалом закры- вает доступ к конвертеру, необходимо произвести настройку поляризации заблаговременно. Угол места приема желательно установить на этапе сборки антенны до ее установки на кронштейн. СВЧ тракт спутниковой антенны Внимание. В литературе есть разночтения в терминологии. Основу СВЧ тракта составляет МОНОБЛОК, установ- ленный в фокусе спутниковой антенны. Чаще всего этот МОНОБЛОК называют конвертером. На самом же деле, конвертер — это, упрощенно говоря, электросхема, входящая в состав этого МОНОБЛОКА, составляющая его часть! Пусть даже конвертер — главная часть, а остальные элементы ее обслуживают. Дам два определения для пояснения сказанного выше. Определение. Принимающая головка—это МОНОБЛОК, включающий в себя облучатель, поляризатор, КОНВЕРТЕР, а в ряде случаев и деполяризатор. Этот моноблок обеспечивает прием сигнала и его преобра- зование в сигнал пониженной (промежуточной) частоты для передачи его по кабелю на вход ресивера для окончательной обработки.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 223 В Определение. Спутниковый конвертер (от англ, low-noise block con- verter, дословно малошумный конвертер-моноблок) — приемное устройство, объединяющее в себе: ♦ предусилитель сигнала LNA (Low-Noise Amplifier), при- нимаемого со спутника; ♦ понижающий конвертер (Downconverter), он же гетеродин (стабилизированный источник высокой частоты, вырабатывающий синусоидальный сигнал), служащего для преобразования частоты электро- магнитной волны Ки- или С-диапазона в промежу- точную частоту от 950 до 2150 МГц, называемую L-диапазоном, с целью передачи с наименьшими поте- рями по коаксиальному кабелю до потребителя. Поэтому в книге я называю этот МОНОБЛОК принимаю- щей головкой. Принятый спутниковой антенной сигнал фокусируется в одну точку. Эту точку называют фокусной точкой или фоку- сом параболической антенны. Именно в нее и устанавливают приемник сигнала — принимающую головку. В Примечание. На сегодняшний день в спутниковом телевидении используются два диапазона: Ки (10,7—12,75 ГГц) и С (3,5—4,2 ГГц). Соответственно, имеется два основных типа приемных головок для Ки- и С-диапазона. В зависимости от типа крепления принимающие головки делятся на три группы: ♦ для прямофокусных антенн — головки с прямофокусным облучателем (рис. 4.10); ♦ для офсетных антенн — головки с офсетным облучате- лем (рис. 4.11);
224 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками ♦ фланцевые головки, к которым присоединяется отдельный об- лучатель под любой тип антенн (рис. 4.12). В приемном тракте между при- емной антенной и кабелем снижения существуют три основных звена, объ- единенных в принимающую головку (рис. 4.13): облучатель; поляризатор; конвертер. В ряде случаев в эту це- почку включается деполяризатор. Рассмотрим их последовательно. j Рис. 4.10. Внешний вид принимающей головки С-диапазона с прямофокусным облучателем Рис. 4.11. Внешний вид принимающей головки: а—Ки-диапазона с интегрированным офсетным облучателем; б—С-диапазона с офсетным облучателем Рис. 4.12. Фланцевая принимающая головка: а — Ки-диапазона; б—С-диапазона
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 225 Облучатель Поляризатор Конвертер Рис. 4.13. Приемный тракт антенны спутникового телевидения: а—структурная схема; б — внешний вид D Примечание. Конвертеры ранее выпускались как отдельно (заканчи- вается прямоугольным фланцем), так и со встроенным поляризатором (заканчивается круглым фланцем). Но сейчас эти устройства монтируются с конверте- ром в единую конструкцию (заканчивается облучате- лем) и размещаются в фокусе антенны. В этом случае получается принимающая головка. Комбинированный вариант, как правило, встречается с офсетным облучателем. Это связано с тем, что подобные кон- струкции ориентированы на использование в индивидуаль- ных системах с небольшими офсетными антеннами.
226 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Облучатель Определение. Облучатель — слабонаправленная антенна, которая установлена в фокусе параболического отражателя, призванная передать принятую антенной энергию по волноводу к конвертеру. Облучатель устанавливается до конвертера для более пол- ного использования поверхности зеркала и реализации макси- мального коэффициента усиления антенны (рис. 4.14). Пример упрощенного облучателя С-диапазона приведен на рис. 4.15, Рассмотрим принцип действия облучателя. Отраженный параболической антенной сигнал идет на облучатель. В его конструкции предусмотрены три металлических кольца для лучшей фокусировки электромагнитных волн и обеспечения более узкой диаграммы направленности антенны. Облучателями параболических антенн служат слабона- правленные антенны: рупоры; щелевые антенны; спирали; диэлектрические антенны и др. Рис. 4.14. Принцип действия облучателя Рис. 4.15. Упрощенное представление облучателя С-диапазона
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 227 К облучателю предъявляются определенные требования: ♦ диаграмма направленности должна быть симметричной относительно оси и без боковых лепестков; ♦ облучатель не должен сильно затенять параболическую антенну, так как это приводит к искажению ее диаграм- мы направленности и к снижению коэффициента ис- пользования поверхности параболоида вращения. Наиболее простыми являются облучатели в виде откры- того конца волновода прямоугольного или круглого сечения. Примечание. Волновод круглого сечения в большей степени удовлет- воряет требованиям, предъявляемым к облучателям антенных систем, — диаграмма направленности сим- метрична относительно оси, в отличие от пирами- дального (прямоугольного). Q Примечание. Разница между приемными головками «для офсета» и «для прямофокуса» кроется в облучателе. Для офсетной антенны он имеет, как правило, форму ступенчатого рупора (рис. 4.16), а для «прямофокуса», чаще встреча- ется т. н. «блин с кольцами». Существуют головки, прини- мающие оба диапазона (рис. 4.17). Благодаря оригинальной конструк- ции совмещенного облучателя С- и Ku-диапазонов появляется возмож- ность установки двух конвертеров С-диапазона (3,4—4,2 ГГц) и двух конвертеров Ки-диапазона. Обратите внимание на оригиналь- ное исполнение узла совмещенного Рис. 4.16. Облучатель конвертера Ки-диапазона
228 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис, 4,17, Облучатель, совмещенный С- и Ки-диапазонов с ортогональными разделителями поляризации Рис, 4,18, Конусообразное окончание облучателя Ки-диапазона в совмещенном конвертере приема С- и Ku-диапазонов (рис. 4.18). Кроме типового вол- новода С-диапазона производитель установил внутрь данного конвертера полую трубку, заканчивающуюся конусообраз- ным окончанием. D Примечание. Главная особенность данного конуса — усиленное пре- ломление сигналов Ки-диапазона. Благодаря такому инженерному решению улучшается качество приема сигналов Ки-диапазона. Подобное решение также встречается и в других ти- пах приемных конвертеров (рис. 4.19). В зависимости от типа ан- тенн принимающие головки делятся на три группы: * для прямофокусных антенн — конвертеры с интегрированным пря- мофокусным облучате- лем; Рис. 4.19. Конусообразное окончание облучателя Ки-диапазона* *—фотография опубликована с разрешения г-на Eddie Huang, президента компании «Fullway Communications Ltd.»
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 229 ♦ для офсетных антенн — конвертеры с интегрированным офсетным облучателем; ♦ фланцевые конвертеры, к которым присоединяется от- дельный облучатель под любой тип антенн). Важен не только тип антенны — офсетная или прямофо- кусная, но и такой параметр, как соотношение фокусного рас- стояния к диаметру антенны (F/D): ♦ у офсетных антенн параметр F/D составляет 0,6—0,8, для них выпускаются два типа облучателей с соотношением F/D 0,6—0,7 и 0,7—0,8; ♦ у прямофокусных антенн параметр F/D составляет 0,3—0,5, для них выпускаются облучатели, подстраивае- мые под конкретное соотношение F/D. Разница между конвертерами «для офсета» и «для пря- мофокуса» кроется в облучателе. Для офсетной антенны он имеет, как правило, форму ступенчатого рупора (рис. 4.20), а для «прямофокуса», чаще встречается т. н. «блин с коль- цами» (рис. 4.21), Могут быть совмещенные облучатели для двух диапазонов (рис. 4.2). Последний предоставляет воз- Рис, 4,20, Облучатель для офсетной антенны: диапазон частот 3,4—4,2 ГГц, F/D=0,6—0,8 Рис, 4.21, Облучатель для прямофокусной антенны: диапазон частот 3,4—4,2 ГГц, F/D=0,3—0,42 с деполярицазионной пластиной Рис. 4,22. Облучатель совмещенный С- и Ки-диапазонов с разделителями ортогональных поляризаций
230 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками можность установки двух конвертеров С-диапазона (3,4— 4,2 ГГц) и двух конвертеров Ku-диапазона. Производятся компанией LANS. Для понимания влияния значений F/D на геометрические размеры приемной антенны необходимо дать следующие рас- четы: ♦ при размере рефлектора антенны 100 см; ♦ при F/D=1 фокусное расстояние также будет равно 100 см! И Примечание. Это накладывает определенные требования на мон- таж и эксплуатацию всей конструкции в целом. Следовательно, при уменьшении значения F/D фокусное расстояние также уменьшается. Также необходимо учитывать, что максимальное качество' приема можно достичь лишь при совпадении фокуса антенны и угла раскрытия облучателя. При несовпадении типов спут- никовой антенны и конвертера возможно ухудшение приема сигнала вплоть до полного прекращения (рис. 4.23). Рис. 4.23. Влияние отношения F/D на геометрические параметры облучателя
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 231 Поляризатор и деполяризатор В Примечание. Для более эффективного использования частотного диапазона несущие волны передаются в поляризован- ном виде. Это позволяет удвоить число передаваемых программ. Различают два вида поляризации электромагнитных волн: ♦ линейную поляризацию, в результате которой образу- ются плоские вертикальные и горизонтальные волны (рис. 4.24); ♦ круговую поляризацию, в результате которой образуют- ся круговые правые и левые волны (рис. 4.25). Внимание. При настройке на частоту интересующего канала надо одновременно выставить и нужную поляризацию. На европейских спутниках, в основном, используется линейная поляризация, а на российских — исключи- тельно круговая.
232 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 4.25. Круговая поляризация сигнала х Рис. 4.26. Устройство антенного блока конвертера Можно сказать, что в конвер- тере имеется две антенны, каж- дая из которых принимает сиг- нал только одно поляризации: либо вертикальную, либо гори- зонтальную (рис. 4.26). D Примечание. Поляризация сигнала, который передается со спутника, строго параллельна (Н) или перпендикулярна (V) поверх- ности Земли только на долготе самого спутника. Если прием осуществляется более на Восток или на Запад, то из-за кривизны поверхности Земли плоскость поляризации больше наклонена относительно ее поверхности.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 233 Правило. Чем дальше долгота точки приема находится от дол- готы спутника, тем этот угол наклона больше. В соответствии с этим поляризатор размешается под боль- шим или меньшим углом к поверхности Земли. Причины нет обходимости подстройки конвертера в зависимости от гео- графического положения приемной антенны показаны на рис. 4.27. V - вертикальная поляризация Н - горизонтальная поляризация а - угол поворота конвертора - конвертор Рис. 4.27. Влияние географического положения приемной антенны и спутника Примечание. При настройке на частоту интересующего канала надо одновременно выставить и нужную поляризацию. Примечание. Если внимательно посмотреть на таблицы спутнико- вых каналов, окажется: ♦ большинство транспондеров Ки-диапазона имеют линейную поляризацию (горизонтальную или верти- кальную); ♦ большинство транспондеров С-диапазона имеют круговую поляризацию.
234 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Может последовать логичный вопрос: есть ли конкретная причина, почему поляризации были распределены таким об- разом? Причина на самом деле существует. Но необходимо сказать пару слов о поляризации в целом, и вспомнить школь- ный курс физики. Электромагнитная волна состоит из электрической и маг- нитной составляющих. Они всегда возникают одновременно. Вектор электрического поля перпендикулярен вектору поля магнитного, и оба они перпендикулярны направлению рас- пространения волны (рис. 4.28). Рис. 4.28. Проекция электромагнитной волны Если между электрическим и магнитным векторами не существует сдвига фазы, то это линейная поляризация. Вертикальной или горизонтальной она называется в зависи- мости от ориентации электрического вектора по отношению к плоскости экватора. В Примечание. Если сдвиг составляет ±90°, то речь идет о круговой поляризации. Сдвиг на 90° (положительный или отрицательный) озна- чает, что когда электрическое поле достигает максимума, маг- нитное поле равно нулю, или наоборот.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 235 И Примечание. Если сдвиг фазы имеет иные значения (не 0/180° и не +90°), то это круговая поляризация. В зависимости от знака перед 90°, поляризация будет пра- вой круговой или левой круговой. Исходя из вышеизложенного материала, напрашивается про- стой вывод: намного проще выпустить качественный конвертер для линейной поляризации, чем для круговой поляризации. D Примечание. Именно поэтому большинство конвертеров Ки-диапа- зона выпускаются для приема линейных поляризации. Одним из известных недостатков линейной поляризации можно назвать необходимость точной подстройки угла кре- пления конвертера в зависимости от географического место- положения приемной антенны. В случае с круговой поляриза- цией никакой подстройки конвертера не требуется — доста- точно установить его в фокус антенны. Менее известна, но гораздо более значима чувствитель- ность сигналов с линейной поляризацией к ротации Фарадея, вызываемой магнитным полем Земли. D Примечание. Ротация электромагнитных векторов никак не затра- гивает сигналы с круговой поляризацией. Однако, эффект Фарадея значительно уменьшается с ростом частоты, и поэтому в отличие от С-диапазона, в Ки- диапазоне практически незаметен. Именно поэтому исполь- зование линейной поляризации в С-диапазоне можно назвать рискованным.
236 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Значимость данного фактора возрастает многократно при необходимости , обеспечить сигналом территории, находящи- еся вблизи магнитных полюсов Земли, Вещатели выбирают сами, какую территорию они хотят покрыть своим сигналом. В Примечание. Если на искомой территории высока вероятность атмосферных осадков (дождя, снега), либо же она распо- лагается в высоких широтах и сигналу предстоит более длинный путь сквозь облака, то их выбор, скорее всего, падет на С-диапазон. Уже отмечалось, что С-диапазон менее чувствителен к осадкам, в отличие от Ku-диапазона. А поскольку, наоборот, С-диапазон более чувствителен к эффекту Фарадея, круговая поляризация представляется лучшим вариантом (по материа- лам статей с интересного сайта http://www.pskovsat.ru/). Определение. Поляризатор — элемент, устанавливаемый между облучателем и конвертером, который предназначен для выбора необходимого вида поляризации принимае- мой радиоволны. Т. е. поляризатор является устройством, которое обеспе- чивает выбор необходимого вида поляризации принимаемой радиоволны. При сборке производителю важно обеспечить герметичность соединения. Так, например, резиновые прокладки должны точно располагаться в металлических пазах и не иметь перекосов. Внимание. Поляризатор пропускает к конвертеру волны только одной выбранной поляризации.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 237 В ходе развития спутникового оборудования создавались различные поляризаторы, отличающиеся по принципу дей- ствия: ♦ механические, в состав которых входили петлеподобный или штыревой проводник (элемент связи с электриче- ским трактом конвертера) и исполнительный механизм; ♦ поляризаторы с магнитным управлением, которые по- зволяли плавно изменять плоскость поляризации; ♦ электромеханические поляризаторы, в которых поляри- зационный зонд передвигался механизмом. Для управле- ния этим механизмом к поляризатору посылалась после- довательность импульсов, длина которых несла инфор- мацию о требуемом положении поляризатора. Определение. Деполяризатор — это устройство, которое преобра- зует сигнал круговой поляризации в линейную. На европейских спутниках в основном используется ли- нейная поляризация, а на российских спутниках традиционно используется круговая поляризация. Поэтому возникает не- обходимость преобразования круговой поляризации в линей- ную. Для приема круговых волн перед поляризатором уста- навливают деполяризатор. Деполяризатор, преобразую- щий один вид поляризации поля в волноводе круглого сечения в другой, представлен на рис. 4.29. Это отрезок волновода, в кото- ром имеются продольные неодно- родности в виде диэлектрических пластин (материал тефлон или др.) и металлических стержней (Н или V). Рис. 4.29. Принцип действия деполяризатора
238 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Правило. Если длина, параметры и конфигурации пластин или стержней подобраны таким образом, что на выходе устройства разность фаз между параллельной и перпен- дикулярной составляющими вектора /равна 90° (3,14/2), то на выходе устройства вместо линейно поляризован- ного поля имеет место поле с круговой поляризацией. Это и есть поляризатор 3,14/2. Если в такой поляризатор поступает поле с круговой поляризацией, то оно преобразу- ется в поле с линейной поляризацией. В зависимости от по- ложения диэлектрической пластины и штырей в волноводе осуществляется преобразование круговой поляризации в вер- тикальную или горизонтальную. Так, деполяризатор преобра- зует круговую поляризацию в линейную. Это устройство представляет собой пластину из тефлона, текстолита стеклотекстолита, фторопласта, стекла или дру- гого диэлектрического материала. Устанавливают пластину в облучатель на определенном расстоянии от антенн конвер- тера, под углом 45 градусов между ними (рис. 4.30). Пластина может быть выполнена или из монолитного мате- риала, или в виде решетки, вытравленной из фольгированного а б Рис. 4.30. Конвертеры с установленным деполяризатором: а — С-диапазона; б—Ки-диапазона
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 239 стеклотекстолита (рис. 4.31). Как утверждают разработчики этого изделия, благодаря такой форме и конструкции, увеличи- вается качество принимаемого сигнала (качество деполяриза- ции сигнала) при приеме кру- говой поляризации сигналов С-диапазона. Рис. 4.31. Деполяризационная пластина для установки в конвертеры С-диапазона Правило. Фазовые скорости волн, у которых векторы f напряжен- ности электрического поля параллельны или перпенди- кулярны пластинам или стержням, различны. Правило. Если длина, параметры и конфигурации пластин или стержней подобраны таким 'образом, что на выходе устройства разность фаз между параллельной и перпен- дикулярной составляющими вектора /равна 90° (3,14/2), то на выходе устройства вместо линейно поляризован- ного поля имеет место поле с круговой поляризацией. Совет. Можно обойтись и без деполяризатора, если предстоит принимать передачи обоих видов в линейной поляриза- ции с европейских спутников и в круговой—с «НТВ-Плюс» со спутника Eutelsat W4. -В этом случае будет иметь место проигрыш 3 дБ в уровне кругового сигнала, что соответствует увеличению требуемого диаметра антенны в 1,4 раза.
240 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Конвертер Спутниковый конвертер — приемное устройство, объеди- няющее в себе два элемента: ♦ предусилитель сигнала LNA (Low-Noise Amplifier), при- нимаемого со спутника; ♦ понижающий конвертер (Downconverter), он же гетеро- дин (стабилизированный источник высокой частоты, вы- рабатывающий синусоидальный сигнал). Конвертер — это электронное устройство, которое служит для преобразования частоты электромагнитной волны Ku- или С-диапазона в промежуточную частоту от 950 до 2150 МГц, называемую L-диапазоном, с целью передачи с наименьшими потерями по коаксиальному кабелю до потребителя, Название устройства конвертер происходит от англ, low-noise block converter, дословно — малошумный конвертер-моноблок. Устанавливается конвертер в составе принимающей головки в фокусном центре спутниковой антенны (на выносном крон- штейне). Конвертер и антенна определяют основные характе- Рис, 1,32, Конвертер-моноблок в разобранном состоянии ристики и профессиональной, и индивидуальной приемной системы. Составные части конвертера (фото Satmap) представлены на рис. 4.32. Конвертер — сложное ра- диоэлектронное устройство, входящее в своем состав при- нимающей головки вместе с облучателем и поляризатором. Примечание. Если принимающая головка предназначена для приема сигналов круговой поляризации, то для деполяризации принятого сигнала в его конструкцию также добавляют деполяризатор.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 241 Рис. 4.33. Конвертер Ки-диапазона без кожухов и крышки Рис. 4.34. Плата конвертера Ки-диапазона Современные конвертеры, предназначенные для приема сигналов Ku-диапазона, изготавливаются в виде монолит- ного герметичного блока. На рис. 4.33 показан конвертер Ки- диапазона без пластиковых защитных кожухов и герметичной крышки на облучателе. На рис. 4.34 показан разобранный конвертер (принимаю- щая головка). Корпус пришлось разрезать болгаркой: на- столько качественно был герметизирован корпус! На фото- графии хорошо видны электронные компоненты, установлен- ные на плате: ♦ стабилизатор напряжения серии 780Х (в правом верхнем углу платы); ♦ микросхема, сочетающая в себе усилитель сигналов, гете- родины и схему управления режимами работы конвертера; ♦ два транзистора, в качестве усилителей сигналов (в верх- ней части платы; ♦ полосковые линии связи в центре платы (в виде отрезков не соединенных между собой проводников); ♦ другие необходимые для работы устройства компоненты. Правило. Чем меньше длина волны, тем больше ее затухание в кабеле. Для спутникового телевидения необходимо использовать специальный кабель с малым коэффициен- том затухания.
242 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-fi своими руками Но этого не достаточно. Передавать нужно по кабелю как можно более низкую частоту. А спутниковые телевизионные трансляции передаются на очень высоких частотах, т. е. на сантиметровых волнах. На сегодняшний день в спутниковом телевидении используются два диапазона: ♦ Ku-диапазон занимает область от 10,7 до 12,75 ГГц; ♦ С-диапазон ограничен полосой 3,5—4,2 ГГц. Примечание. На СВЧ частотах (единицы-десятки гигагерц) электро- магнитная волна, способная преодолеть 36000 км от спутника до приемной антенны, моментально зату- хает в кабёле снижения. Рассмотрим функции конвертера. ПЕРВАЯ ФУНКЦИЯ конвертера — преобразование СВЧ в более низкую частоту, называемую промежуточной (900— 2150 МГц). Сигнал на этой частоте и передается по кабелю к ресиверу и подается на его антенный вход. Для снижения принятого частотного спектра в конвертер встраиваются один или два гетеродина — стабилизированных источника высокой частоты. Снижение входной частоты про- исходит за счет вычитания из нее частоты гетеродина. ВТОРАЯ ФУНКЦИЯ конвертера — усиление принятого сигнал. Ведь сигнал со спутника принимается с очень малой мощностью, совершенно непри- емлемой в трактах приемного оборудования. Поэтому второй, не менее важной, функцией кон- вертера является усиление. Электронная часть принимаю- щей головки — конвертера пред- ставлена на рис. 4.35. Подробно работа конвертера по принципи- Рис. 4.35. Внешний вид платы конвертера
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 243 альным и функциональным схемам будет рассмотрена в этой главе далее. D Примечание. Основная масса конвертеров работает только с одним диапазоном (С- или Ки-). Ширина Ku-диапазона (более 2 ГГц) не позволяет одновре- менно конвертировать его в промежуточную частоту, поэтому его разбивают на три поддиапазона: FSS (10,7—11,8 ГГц); DBS (11,8—12,5 ГГц); Telecom (12,5—12,75 ГГц). Пример. мн Конвертеры Digicom DKF-101, предназначенные для приема «НТВ-Плюс», работают только в диапазоне DBS. Т. е. конвертеры второго или третьего диапазона в большинстве случаев производятся для приема кон- кретных пакетов. Для приема всего Ки-диапазон в конвертерах устанавлива- ются два гетеродина: ♦ один для преобразования нижнего диапазона 10,7— 11,8 ГГц; ♦ второй для преобразования двух верхних диапазонов 11,8—12,75 ГГц. Переключение гетеродинов осуществляется с помощью то- нового сигнала 22 кГц, передаваемым ресивером по тому же кабелю, по которому к нему поступает сигнал промежуточной частоты от конвертера. D Примечание. Верхняя и нижняя частоты гетеродинов в большинстве случаев имеют в универсальных конвертерах значения, соответственно 9,75 ГГц и 10,6 ГГц. А в экранном меню
244 Как собрать антенны для связи, телевидения, WI-FI своими руками достаточно выбрать опцию «универсальный конвер- тер», чтобы при смене канала ресивер автоматически посылал конвертеру нужные управляющие сигналы. Ранее диапазоны переключались пороговым сигналом 13/18 В (с порогом переключения 15 ±0,2 В). В современных универсальных конвертерах диапазоны переключаются с по- мощью тонового сигнала 22 кГц, как отмечалось выше. D Примечание. Сигнал 13/18 В используется в современных универсаль- ных конвертерах лишь для переключения поляризации. Универсальные конвертеры от других полнодиапазонных конвертеров Ku-диапазона отличаются универсальностью сигналов, управляющих переключением диапазонов и поля- ризации, а также тем, что эти сигналы передаются по одному кабелю с промежуточной частотой. Если есть необходимость принимать трансляции в обоих диапазонах (С- и Кп-) можно пойти тремя путями: ♦ во-первых, установить на антенне два конвертера, каж- дый со своим облучателем и поляризатором. Но при этом облучатель хотя бы одного конвертера окажется не совсем в фокусе антенны, что несколько снизит коэффи- циент направленного действия антенны; ♦ во-вторых, приобрести конструкцию, называемую С/Кп-ротором, включающую в себя облучатели для С- и Ku-диапазонов, разделяющие принимаемый поток на две части. C/Ku-роторы выпускаются совмещенными с электромеханическими поляризаторами. Но при этом имеют место ощутимые потери мощности сигналов Ки- диапазона и частый выход из строя движущихся частей электромеханического поляризатора, особенно при низ- ких температурах;
Глава 4, Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 245 ♦ в-третьих, установить совмещенный конвертер для при- ема С- й Ku-диапазонов, который пока уступает раздель- ным конвертерам по техническим характеристикам. Зависимость выбираемого коэффициента усиления от длины кабеля. В системах коллективного приема предъявля- ются повышенные требования к такой существенной характе- ристике конвертера, как его коэффициент усиления (КуС). Эта величина измеряется в децибелах и в современных конверте- рах колеблется от 50 дБ до 70 дБ. Совет. В случае использования длинного кабеля, соединяющего выход конвертера и СВЧ-вход ресивера, следует выби- рать конвертер с высоким коэффициентом усиления. Пример. При длине кабеля до 30 м для систем индивидуального при- ема достаточно усиления 46 дБ. Это обеспечивается любым современным конвертером. При длине кабеля более 40 м конвертер, работающий на один ресивер, должен иметь Кус 56 дБ, а если используется 100 м кабеля, то 63—65 дБ. Эти цифры приблизительные, а конкретные значения зависят от ряда причин и, в первую очередь, от уровня затухания в кабеле. Информация о коэффициенте усиления может приво- диться в разной форме. Так как он неодинаков на разных участках частотного диапазона, то наиболее полную инфор- мацию можно получить из графика зависимости коэффици- ента усиления от частоты. Иногда зависимость КуС от частоты приводится в виде таблицы. И Примечание. У качественных конвертеров неравномерность Кус во всем частотном диапазоне составляет не больше 3 дБ.
246 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками У более простых конвертеров ^характеризуется одной цифрой. Обычно указывается минимальное или типовое (усредненное) значение этого коэффициента. Разводка сигнала на несколько ресиверов. При разводке сигнала на несколько ресиверов удобно использовать Ки- диапазонный конвертер с двумя или четырьмя выходами. Как правило, он имеет встроенный поляризатор, управляемый на- пряжением 13/18 В. По характеру выходных сигналов такие конвертеры делятся на два типа: ' ♦ первый тип (для. разводки сигнала на 2—4 ресивера) имеет два (Twin) или четыре (Quad) равноценных выхо- да с независимым переключением диапазонов и поляри- зации; ♦ второй тип (для разводки сигнала на большее число ре- сиверов). Если у такого конвертера два выхода, то на них выводятся соответственно сигналы вертикальной и гори- зонтальной поляризации, а если 4, то сигнал делится еще и по диапазонам. Такие конвертеры называют «Quattro». D Примечание. Напомним, что универсальный конвертер имеет четыре режима работы: ♦ вертикальная поляризация, работает гетеродин нижнего поддиапазона; ♦ вертикальная поляризация, работает гетеродин верхнего поддиапазона; ♦ горизонтальная поляризация, работает гетеродин нижнего поддиапазона; ♦ горизонтальная поляризация, работает гетеродин верхнего поддиапазона. Головка первого типа можно рассматривать как два или четыре независимых конвертера в одном корпусе и одним об-
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 247 Till а б , Рис. 4.36. Принимающие головки: а — с двумя независимыми выходами — Twin; б—с четырьмя независимыми выходами — Quad лучателем (рис. 4.36). При использовании таких конвертеров никаких дополнительных настроек ресивера не требуется. Двухвыходные головки второго типа удобно использовать, если планируется приемом лишь верхнего или нижнего под- диапазона. В таком случае на СВЧ-вход ресивера подается го- ризонтальная или вертикальная поляризация. Сигналы с четырехвыходных головок второго типа (рис. 4.37) используются в кабельных сетях или при организации небольших систем коллективного приема. В последнем случае сигналы с вы- ’ЧОг ходов конвертера подаются на ВХОДЫ свитчеров, для дальней- Рис. 4.37. Головка с четырьмя шей разводки ПО квартирам. независимыми выходами — Quattro Подвески спутниковых антенн Кронштейн для крепления спутниковой антенны должен обеспечивать надежное удержание антенны с большим за- пасом. Возможно, через некоторое время появится необхо- димость поставить спутниковую антенну большего размера
248 Как собрать антенны для связи, телевидения; Wi-Fi своими руками вместо антенны, имеемой в наличии. Лучший вариант.— ис- пользовать уже установленный на стене (балконе, лоджии) кронштейн, обладающий и для большего размера тарелки до- статочной прочностью. Поэтому желательно приобретать кронштейн отдельно. Виды кронштейнов представлены на рис. 4.38. Выбор размера антенны — один из самых важных вопросов. Чем антенна больше, тем больше у нее коэффициент усиления. Но антенны более 1,2 м гораздо сложнее в установке, требуют большего кронштейна. Нужно найти «золотую середину». Реально, размер должен быть таким, чтобы обеспечивался ка- чественный просмотр каналов с выбранного, спутника. Рис. 4.38. Виды кронштейнов для крепления спутниковых антенн: а — плоское крепление для антенны диаметром до 60 см; б — точечное крепление для антенны диаметром до 60—90 см; в — точечное крепление для антенны диаметром до 90—120 см; г — универсальное крепление для антенны для антенны диаметром до 60—120 см; д — опорное крепление для спутниковой антенны диаметром от 160 см (на крыше, земле).
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 249 Если планируется смотреть несколько спутников и ставить мультифид, то тарелка должна быть на 20—30 см больше, чем в случае приема одного'спутника. Спутниковые антенны бывают прямофокусными и офсет- ными. В прямофокусной антенне принимающая головка располо- жена в центре, и фокус находится в центре антенны на опре- деленном расстоянии от зеркала. В офсетной антенне сигнал идет под углом и, отразившись под тем же углом, попадает на принимающую головку (фокус смещен относительно центра). Способ подвески антенны может быть двух типов: ♦ азимутально-угломестная; ♦ полярная. Полярная подвеска позволяет перенацеливать антенну с одного спутнйка на другой при помощи рычага-актюатора с электрическим приводом или мотоподвеса. Особые требования предъявляются к подвеске и кре- пежу, особенно, если будет устанавливаться антенну боль- шого диаметра на большой высоте и на очень ветреном месте. Ветровые нагрузки могут достигать очень больших величин. А очень часто вся оснастка для антенны в целях уменьшения ее себестоимости делается без солидного запаса прочности. Не экономьте на мелочах в подобных случаях. Азимутально-угломестная подвеска (рис. 439), которая имеет ручные ре- гулировки только по горизонтали и по вертикали, ее используют для приема сигнала с одного выбранного спутника. Она позволяют настроить антенну на какой-либо спутник и жестко ее зафиксировать. Разумеется, потом можно ее развернуть и настроить на Рис, 4.39. Азимутально- другой спутник. угломестная подвеска
250 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками В Совет. Следует приобретать только антенны с четко нане- сенной шкалой угла места. Кроме того, убедитесь, что в комплект входят две пары крепежных скоб. Полярная подвеска (рис. 4.40), которая позволяет антен- ной тарелке следить за всей видимой частью геостационар- ной орбиты, останавливаясь на любом выбранном спутнике. Полярные подвески снабжены электроприводбм и управля- ются дистанционно с помощью расположенного внутри по- мещения позиционера. Они позволяют принимать сигналы большого числа спутников. Название этого типа подвески произошло из-за того, что ось, вокруг которой при настройке вращается антенна, на- правлена на Полярную звезду. Рис. 4.40. Полярная подвеска
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 251 В Примечание. Чаще всего офсетные антенны имеют фиксированную азимутальную подвеску, а прямофокусные — полярную. Рассмотрим особенности применения этих конструкций подвеса. Азимутально-угломестная — как правило, фиксиро- ванная подвеска, антенна при этом настраивается на един- ственный спутник и жестко фиксируется на кронштейне кре- пления. Для приема другого спутника должна быть проведена полная перенастройка антенны. Простая и дешевая подвеска. Полярная — значительно более слож- ная по конструкции и настройке под- веска и, соответственно, более дорогая. Обеспечивает возможность приема не- скольких спутников, находящихся в раз- ных орбитальных позициях. На рис. 4.41 представлена фотография полярной под- вески в сборе, примененная для антенны 1,8 м. Рис. 4.41. Фотография полярной подвески Совет. Если необходимо принимать несколько спутников, для которых достаточно антенны размером 1,2 м, то в полярную систему лучше поставить антенну 1,8 м или хотя бы 1,5 м. Некоторый запас не помешает. Кабель для спутникового телевидения 1 Внимание. В обычном коаксиальном кабеле, используемом при приеме наземного телевидения в диапазонах МВ и ДМВ, сигнал спутникового телевидения полностью рассеива- ется (поглощается) при длине кабеля около 1 м.
252 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Чем меньше длина волны, тем больше ее затухание в кабеле. Для спутникового телевидения необходимо использовать специальный кабель с малым коэффици- ентом затухания на частотах до 2 ГГц. Даже одинако- вые на вид кабели серьезно различаются своими харак- теристиками. Основная характеристика — затухание сигнала. Пользователи сети Интернет на форумах рекомендуют ка- бели таких производителей (торговых марок): Belden, CAVEL, ComScope, Eurosat, Finmark, Nordix, Supermax, Trylogy. Все кабели имеют волновое сопротивление 75 Ом. Они имеют малое затухание и устойчивы к атмосферному воздей- ствию. Современную структуру внутреннего диэлектрика совре- менного кабеля (например, фирмы CAVEL) можно охаракте- ризовать как «трехслойный пирог» SKIN-PEEG-PIB. SKIN — это тонкая пленка полиэтилена, плотно прилега- ющая к центральному проводнику из чистой меди. Она обе- спечивает защиту центрального проводника от влаги и окис- ления, а также делает сцепление диэлектрика с центральным проводником предсказуемым и постоянным. Это, кстати, об- легчает труд монтажников, когда они зачищают концы ка- беля перед установкой на них разъемов. Кроме того, данная полиэтиленовая пленка дополнительно «центрирует» цен- тральную жилу кабеля в рабочем диэлектрике, например, при резких изгибах, тем самым обеспечивая дополнительную ста- бильность параметров кабеля к механическим воздействиям. Примечание. В кабелях фирмы CAVEL эта тонкая SKIN-пленка не видна невооруженным взглядом и может быть обнаружена лишь при тщательном рассмотрении. В других кабелях, например, BIEFFE С-0-12А, аналогичная пленка имеет чер-
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 253 ный цвет, благодаря углеродному пигменту, и поэтому визуально хорошо различима. К сожалению, обе черные углеродные пленки, охватываю- щие с двух сторон химически (не физически!) вспененный диэлектрик в кабелях BIEFFE весьма слабо защищают его от влагопроникновения. Поэтому, изменение («старение») пара- метров в кабелях BIEFFE довольно велико. PEEG — это рабочий диэлектрик на основе HDPE (High Density Polyethylene compound), высокоплотного полиэтиле- нового компаунда, получаемого благодаря, обращаем внима- ние читателя, ФИЗИЧЕСКОМУ (не химическому) вспенива- нию азотом (Gas Injected HDPE). В отличие от LDPE компаунда (Low Density Polyethylene compound), который присущ многим кабелям, где диэлек- трик вспенивают химическим образом с помощью химпо- рошков, вступающих в реакцию с гранулами твердого по- лиэтилена РЕ, HDPE обладает чрезвычайно высокой твер- достью и устойчивостью к механическим воздействиям и повреждениям. D Примечание. По механическим свойствам физически вспененный HDPE фактически не отличается от обычного, твердого, невспененного полиэтилена. Он стоек к проникнове- нию в него влаги как в продольном, так и в поперечном направлениях. Это всегда важно иметь столь прочный кабель при протяжке его по трубам, при многократных сгибаниях, ударах и т. п. PIB — это невидимый слой углеводорода (PIB = Polylso- Butylene petrol jelly), наносимый сверху на рабочий диэлек- трик PEEG/HDPE исключительно в кабелях фирмы CAVEL. Именно этот слой PIB и предотвращает какое-либо проник-
254 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками новение влаги в кабель и тем самым действительно резко за- медляет «старение» его параметров под воздействием окру- жающей среды. Наружные размеры. Из табл. 4.3 видно, что, благодаря технологическим новшествам и, не ухудшая электрических параметров, ITALIANA CONDUTTORI смогла уменьшить наружный диаметр большинства своих кабелей CAVEL (см., например, группы RG59, RG 6 и 1.13/4.8 — 5.0). Естественно, это делает кабели CAVEL более гибкими и способствует их успешной прокладке в узких трубах, в уже переполненных ка- бельных каналах и т. п. Механическая прочность. Общеизвестно, что в узких трубах и плотно заполненных каналах кабели со вспененным диэлек- триком испытывают сильные механические нагрузки и воздей- ствия. Физически вспененный диэлектрик обеспечивает чрез- вычайно высокую механическую прочность (устойчивость) ка- беля, что позволяет сохранять все его параметры по сути дела неизменными после многократных перегибов, сжатий, ударов. Затухание. Лучшие коэффициенты затухания есть след- ствие более высокого коэффициента газонаполненности в диэлектрике и тщательного отбора сырьевых материалов. Сопротивление постоянному току. Эта величина традици- онно низка у кабелей, в которых использована чистая медь для изготовления центральных проводников и чистая либо луженая медь для оплеток (см. табл. 4.3). Величина выше для кабелей серий RG 6 и RG11, в которых примененяют: ♦ медненую сталь в качестве центральных жил; ♦ алюминий в оплетке. В Примечание. Следует отметить, что изготовление оплетки на основе луженой меди CuSn (например, в популярном кабеле CAVEL SAT50 М) резко облегчает пайку в тех случаях, когда оплетка должна быть электрически заземлена.
Характеристики кабелей различных производителей Таблица 43 Конструктивные параметры Электрические параметры Тип кабеля Изготовитель Центральный проводник: тип и диаметр, мм Диэлектрик: тип и диаметр, мм Экран Плотность оплетки, % h II X S Волков, оболочка сопр., Ом Емкость, пФ/м Петлевое сопро- тивление, Ом/км Затухание на 1750 МГц SAT 703 CAVEL 1,13/медь 4,80 / физически вспенен- ный газом полиэтилен/ НЭполиэтилен Алюминиевая фольга + луженая медная оплетка 45 6,60 мм поливинилх- лорид 75 52 38 25 дБ/100 м С-0-12 А Bieffe 1,15/медь 5,1 / полиэтилен/химически вспененный полиэтилен/по- лиэтилен 48 7,0 мм поливинилх- лорид 74,2 53,7 50 26,3 дБ/I 00 м CS10 Videocavi 1,13/медь 5,0 / химически вспененный полиэтилен 36 6,90 мм поливинилх- лорид 75 53 42 26,7 дБ/I 00 м , 17/РН/ 9015 Unicavi 1,15 / луженая медь 4,6 / физически вспененный газом полиэтилен 47 6,70 мм поливинилх- лорид 73 52,5 26 25,3 дБ/100т SAT 501 CAVEL 0,80 / медь 3,50 / физически вспенен- ный газом полиэтилен/ НОполиэтилен 48 5,00 мм поливинилх- лорид 75 53 65 34,6 дБ/I 00 м SAT С-0-8 Bieffe 0,80 / — сталь, покрытая ме- дью 3,90 / полиэтилен/химически вспененный полиэтилен/по- лиэтилен 96 6,20 мм поливинилх- лорид 73 57 91 36,3 дБ/I 00 м Н121 Belden/ POPE 0,80 / медь 3,50 / физически вспененный газом полиэтилен 40 5,0 мм полиэтилен 74,6 52,8 67 35дБ/100м Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 255
Таблица 43 (продолжение) Конструктивные параметры Электрические параметры Тип кабеля Изготовитель Центральный проводник: тип и диаметр, мм Диэлектрик: тип и диаметр, мм Экран Плотность оплетки, % Наружн. тип и диаметр Волнов. оболочка сопр., Ом Емкость, пФ/м Петлевое сопро- тивление, Ом/км Затухание на 1750 МГц RG59 Comm Scope 0,81 / сталь, по- крытая медью 3,6 / физически вспененный газом полиэтилен Алюминиевая фольга + Алюминиевая оплет- ка 67 6,10 мм поливинилх- лорид 74,5 54,6 181 34,6 дБ/l 00 м RG6 Comm Scope 1,02/сталь, по- крытая медью 4,7 / физически вспененный газом полиэтилен 77 7,10 мм поливинилх- лорид 74,5 53 121 26,6 дБ/I 00 м RG11 Comm Scope 1,63/сталь, по- крытая медью 7,20 / физически вспененный газом полиэтилен 60 10,2 мм полиэтилен 74 54 60 17,9дБ/100м Т10 Times Fiber 1,63/сталь, по- крытая медью 7,20 / физически вспененный газом полиэтилен 53 10,2 мм полиэтилен 75 51,2 68 18,6дБ/100м SAT 602 CAVEL 1,00/медь 4,30 / физически вспенен- ный газом полиэтилен/ НОполиэтилен 42 6,00 мм • 75 52 50,5 27,9 дБ/I 00 м Н124 Belden/ POPE 1,00/медь 4,4 / физически вспененный газом полиэтилен 35 5,9 мм полиэтилен 73,5 55 57 29,2 дБ/I 00 м Н125 AL Belden/ POPE 1,00/медь 4,8 / физически вспененный газом полиэтилен 40 6,8 мм полиэтилен 76,6 53,7 45 27,4 дБ/I 00 м CATV 11 CAVEL 1,63/медь 7,20 / физически вспенен- ный газом полиэтилен/ НОполиэтилен 52 10,1 мм полиэтилен/ поливинилхлорид 75 53 21,7 17,7дБ/100м Н152А Belden/ POPE 1,00/медь 4,8 / физически вспененный газом полиэтилен медная оплетка 76 6,50 мм полиэтилен 76 54,4 47 36,2 дБ/I 00 м 17/73 FC CAVEL 1,63/медь 7,20 / физически вспенен- ный газом полиэтилен/ НОполиэтилен медная фольга + медная оплетка 61 10,1 мм полиэтилен/ поливинилхлорид 75 53 19,7 17,7дБ/100м PRG11CU Belden/ POPE 1,55/медь 7,2 / физически вспененный газом полиэтилен 50 10,1 мм полиэтилен 74 56 20 18,6дБ/100м 256 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 257 Коэффициент экранирования. Европейский стандарт EN 50117 предписывает этому параметру быть не хуже 75 дБ на этих частотах. В лучших кабелях он не опускается ниже 90 дБ в полосе частот 30—1000 МГц. Высокая эффективность экранирования достигается за счет комбинированного экрана: * в качестве первого слоя сплошная алюминиевая фольга; ♦ в качестве второго слоя высокоплотная (79 %) оплетка CuSn. D Примечание. Данный параметр является одним из определяющих для беспомеховой, многоканальной интерактивной пере- дачи по линии связи сигналов телевидения, телефонии и данных в цифровом виде. Проводка кабеля от принимающей головки до ресивера сложности не вызывает. Подготовка кабеля заключается в протяжке кабеля нужной длины и насадке разъемов на ка- бель. Основные ее этапы представлены на рис. 4.42. Внимание. Необходимо найти кратчайший путь от антенны к оборудованию. Каждый лишний метр — во вред. Но один дополнительный метр кабеля при обрезке желательно оставить. Рис. 4.42. Основные этапы разделки кабеля
258 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Если спутниковая антенна висит за окном, то отверстия под кабель можно сделать в двух местах: либо в углу оконной рамы, либо в стене на уровне пола, если есть длинное сверло. Если антенна стоит на крыше, кабель провЬдится, либо по фасаду здания (кабель крепится на верху крыши и возле окна в стене через оконную раму), либо по слаботочным стоякам здания. Совет. Диаметр отверстий для ввода кабеля должен на 2 мм превышать диаметр кабеля, иначе во время уста- новки можно повредить внешнюю оболочку кабеля. Отверстия следует просверливать с внутренней сто- роны стены наружу, оно должно иметь направленный вниз наклон, чтобы дождевая вода не проникала в дом с внешней стороны. В завершении установки отверстия нужно загерметизиро- вать при помощи герметика. При сверлении отверстий под ка- бель в деревянных оконных рамах желательно использовать спиральные сверла диаметром 8 мм. Совет. Радиус изгиба кабеля должен в 10 раз превышать диа- метр кабеля. Величина рекомендуемого интервала между креплениями кабеля составляет: ♦ менее 750 мм для вертикальных трасс; ♦ менее 230 мм для горизонтальных трасс. Чаще всего в индивидуальных системах спутникового теле- видения используют кабель типа RG-6.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 259 Совет. Желательно работать со специальным спутниковым кабелем с низким коэффициентом затухания следующих фирм: CAVEL, SAT 703, SAT 50, Belden, Beta Cavy, TFC Кабель соединяется co спутниковым ресивером и спутни- ковой антенной без стыков и соединений, так как на них идут потери сигнала. После протяжки кабеля необходимо устано- вить f-разъемы для подключения LNB ресивера. 4.6. Приборы для наведения спутниковой антенны Openbox SF-20 Openbox SF-20 — это устройство, построенное на новом процессоре японской компанией NEC. Прибор предназна- чен для быстрой и точной настройки спутниковых антенн. Внешний вид прибора представлен на рис. 4.43. Функции прибора: ♦ двухдиапазонное меню — стандарт (цветное) и улица (черно-белое); ♦ возможность добавления/удаления спутников непосред- ственно в самом приборе; ♦ поддержка протоколов DiSEqC 1.0,1.1,1.2 и USALS; ♦ слепой поиск каналов с регулиров- кой шага 8 и 12 МГц; ♦ сетевой поиск каналов; ♦ регулировка прозрачности меню; ♦ таймер перевода прибора в спя- щий режим (StandBy) и многое другое. Рис, 4,43, Внешний вид прибора Openbox SF-20
260 Как собрать антенны для связи, телевидения, WI-FI своими руками Openbox SF-30 Openbox SF-30 — это ресивер и телевизор в одном ком- пактном металлическом корпусе. С ним можно не только рас- считать угол антенны, произвести точность настройки, но и сразу посмотреть и прослушать принимаемую передачу. Прибор предназначен для быстрой и точной настройки спутниковых антенн, отличается расширенным функциона- лом, а также повышенной надежностью, незаменим для про- фессиональных установщиков в случаях, когда необходима- высокая точность настройки. Внешний вид прибора пред- ставлен на рис. 4.44. Особенности Openbox SF-30: ♦ легкий вес и портативность; ♦ надежный корпус из анодированного алюминия; ♦ удобный чехол для защиты и удобства работы; ♦ емкий ионно-литиевый аккумулятор; ♦ двухдиапазонное меню — стандарт (цветное) и улица (черно-белое); ♦ возможность добавления/удаления спутников непосред- ственно в самом приборе; ♦ поддержка протоколов DiSEqC 1.0,1.1,1.2 и USALS; ♦ слепой поиск каналов с регулировкой шага 8 и 12 МГц; ♦ сетевой поиск каналов; ♦ регулировка прозрачности меню; ♦ таймер перевода прибора в спящий режим (StandBy); ♦ индикатор заряда/разряда ак- кумулятора; ♦ отключение звукового сигнала в режиме поиска (F1); ♦ выход видео/звука для подклю- чения к другим устройствам; ♦ гибкое меню для настройки и контроля параметров. Рис, 4.44. Внешний вид прибора Openbox SF-30
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 261 Отличия от предыдущей модели (SF-20): аудио/видео вход сигнала; ИК пульт ДУ для удаленного управления; режим ана- лизатора спектра сигнала; улучшена схемотехника, повышена надежность. Режим входа аудио/видео сигнала позволяет использовать прибор как портативный монитор. Это может быть полезно для настройки камер видеонаблюдения или при настройке ре- сивера в отсутствии ТВ. Как уже упоминалось, в Openbox SF-30 учтены недостатки, выявленные предыдущими моделями. Одним из таких недо- статков было крепление коннектора ВЧ входа для подключе- ния LNB, которое приходило в негодность, если применить излишнюю силу при подсоединении кабеля. Теперь эта деталь дополнительно усилена металлической гайкой. Satfinder (стрелочный) Satfinder (стрелочный) — это при- бор для быстрого поиска спутников и точной настройки антенны (или не- скольких конвертеров на одной ан- тенне) на спутник. Стрелочный прибор с ручной на- стройкой имеет: ♦ два разъема для подключения реси- вера и конвертера (LNB); ♦ стрелочный индикатор; ♦ ручку регулировки усиления; Рис. 4.45. Внешний вид стрелочного прибора SATELLITE FINDER ♦ два светодиода (на некоторых моделях они могут отсут- ствовать), сигнализирующих о наличии тона 22 кГц (зе- леный светодиод) и горизонтальной поляризации (крас- ный светодиод); ♦ звуковой сигнализатор, который облегчает наведение антенны.
262 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Внешний вид прибора представлен на рис. 4.45. Настройка производится следующим образом: ♦ прибор подключить между ресивером и антенной (в не- посредственной близости от антенны); ♦ перед поиском спутника необходимо в меню настроек антенны ресивера выбрать нужный спутник и сильный транспондер с этого спутника; ♦ включить питание LNB; Q Примечание. При включении питания ресивера, напряжение питания подается на конвертер и при этом происходит включе- ние прибора, о чем сигнализирует подсветка стрелоч- ного индикатора и незначительное отклонение стрелки прибора. ♦ после включения необходимо приблизительно направить спутниковую антенну на нужный спутник; ♦ установить стрелку на шкале приблизительно посреди- не, регулируя ручку уровня сигнала; ♦ медленно изменяя азимут (вправо/влево) и угол элева- ции (вверх/вниз) спутниковой антенны, добиться макси- мального отклонения стрелки прибора; Внимание. Если стрелка прибора отклонится за значение «10», необходимо отрегулировать ручку уровня сигнала, уменьшив показания прибора до деления «5». ♦ снова медленно перемещая антенну (вправо/влево и вверх/вниз), добиться максимального отклонения стрел- ки прибора. После этого настройка на спутник окончена.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 263 Рис. 4.46. Внешний вид прибора Digisat Satfinder Цифровой Satfinder Digisat Satfinder + Компас — полупро- фессиональный, полностью автоматический цифровой прибор. Входная частота 950— 2150 МГц, потеря сигнала 3,5 дБ. Внешний вид прибора представлен на рис. 4.46. Примечание. Для настройки на нужный спут- ник необходимо включить ресивер и выставить настройки одного из транспондеров. Принцип действия. При включении пи- тания ресивера напряжение питания (13 В или 18 В) подается на конвертер. Происходит автоматическое включение прибора, при этом на индикаторах будут светиться всего по два сегмента. Медленно перемещая азимут (вправо/ влево) и угол элевации (вверх/вниз) спутниковой антенны, надо добиться свечения наибольшего количества сегментов на левой шкале индикатора. Результат измерения уровня сигнала принимаемого антен- ной от спутника визуально отображается на двух светодиод- ных шкалах и сопровождается звуковым сигналом. Включить и выключить звуковой сигнал можно при помощи кнопки включения звука. Она находится рядом с зеленым светодио- дом. Частота звукового сигнала нарастает с улучшением точ- ности настройки антенны на спутник. Зеленый светодиод ото- бражает V/H (вертикальную/горизонтальную поляризацию). Красный светодиод отображает наличие частоты 22 кГц. Правая шкала прибора является более чувствительной и ото- бражает единицы измерения, левая шкала более грубая и ото- бражает десятки единиц измерения.
264 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 4.47. Внешний вид прибора Satfinder SF-3000 графической а в режиме Satfinder SF-3000 Прибор Satfinder SF-3000 позволяет на- страивать спутниковую антенну и иденти- фицировать спутник без наличия ресивера, телевизора, сетевого питания. Внешний вид прибора представлен на рис. 4.47. Рассмотрим принцип действия прибора. В меню Ориентация прибор вычисляет и графически отображает для заданного спут- ника и заданных координат места установки (координаты задаются в меню Установки): ♦ азимут; ♦ угол места; ♦ наклон плоскости поляризации. Наведение антенны производится п шкале уровня и громкости звукового сш AIM. Идентификация спутника происходит в режиме ОБНАРУЖЕНИЕ-ЗАМЕРЫ по надписи SEARCH и корот- кому звуковому сигналу. D Примечание. SF-3000 идентифицирует найденный спутник по факту обнаружения транспондера с заданными параметрами без считывания идентификаторов NIT-таблицы. В том же меню будут отображены результаты цифрового замера — BER, отношение несущая/шум, уровень сигнала в децибелмиливольт. Здесь же заданную частоту несущей можно подстроить с шагом ±0,5 МГц по максимальному показанию уровня, чтобы скомпенсировать погрешность гетеродина конвертера. Оптимизированный таким образом результат замера можно сохранить под произвольным именем для использования в бу- дущем.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 265 В Примечание. SF-3000 имеет память на 80 групп параметров транс- пондера и результатов измерений. Параметры транспондера и управления конвертером можно ввести с клавиатуры в меню CONFIGURATION или выбрать готовый набор по названию спутника из памяти SF-3000. Есть возможность дополнения таблицы транспон- деров спутника с клавиатуры или с компьютера через RS-232 (порт RS-232 выполнен в виде USB-разъема типа «А»). LCD- дисплей с разрешением 128x64 рх (5 строк текста) имеет от- ключаемую подсветку. И Примечание. < Время автономной работы — 4 ч, автоматическое отключение через заданный интервал бездействия при- бора, время зарядки аккумулятора—4 ч, индикация про- цента зарядки аккумулятора на дисплее. 4.7. Выбор места установки и направления антенны Предварительные условия выбора Установку и настройку спутниковой антенны можно по- ручить специалистам, а можно выполнить и самостоятельно. Каждый комплект оборудования, приобретенный у солидного продавца, должен быть снабжен подробной инструкцией по установке именно для вашей местности. Рассмотрим вариант самостоятельной установки. Выше отмечалось, что все спутники расположены на дуге в направ- лении от юго-западного до юго-восточного (рис. 4.48). В на-
266 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 4.48. Общий случай выбора направления антенны правлении на спутник не должно быть никаких препятствий, в том числе деревьев. В Примечание. Стекло также сильно ослабляет сигнал, поэтому уста- новка на застекленных лоджиях недопустима. Лучшим местом считается такое, где обзор шире или гаран- тируется хорошая видимость выбранного спутника (рис. 4.49). При этом желательно, чтобы выбранное место было как Рис. 4.49. Рекомендуемые и недопустимые места установки антенны
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 267 можно ближе к ресиверу. Чем короче кабель, тем меньшее за- тухание вносит линия. Условия выбора: ♦ свободный доступ (обзор) в направлении юго-запада и юго-востока, т. к. спутники (для наблюдателей в север- ном полушарии) расположены в секторе юго-запад/юго- восток. В направлении приема не должно быть никаких затеняющих предметов в виде высоких зданий, деревьев, труб; ♦ свободный доступ к спутниковой антенне для настройки, а в зимнее время — возможной чистки снега с антенны; ♦ недоступность антенны для посторонних, чтобы ее не вывели из строя злоумышленники; ♦ минимальное расстояние от спутниковой антенны до те- левизора (компьютера). Внимание. Длина качественного кабеля, специально предназначен- ного для спутникового телевидения, должна быть не более 100 м. В противном случае необходимо использо- вать усилитель сигнала. ч> Угол места Рис. 4.50. Направления на спутник На этом же этапе необходимо вычислить угол места и опреде- лить азимут на выбранный спут- ник (рис. 4.50). Север
268 Как собрать антенны для связи, телевидения,Wi-Fi своими руками Существуют формулы для расчета. Но считать по фор- мулам не придется, кому это не приносит большого удо- вольствия. Поэтому далее рассказано о программе «Satellite Antenna Alignment», которая поможет легко произвести все расчеты. Координаты места установки по названию населенного пункта могут быть определены в Интернете. Например, можно для этого посетить такие сайты: http://www.goroskop.org или http://earth-info.nga.mil. Ниже приводится сводная таблица координат городов, со- ставленная на базе данных сети Интернет. Гюграфические координаты городов России Таблица 4.4 Город Широта Долгота Абакан 53°43'N 9Г26'Е Анапа 44°57'N 37°19'E Астрахань 46°22'N 48°05'E Белгород 50°35'N 36°35'E Беломорск 64°30'N 34°45'E Братск 56°05'N 101°48'E Брянск 53°15'N 34°25'E Владивосток 43°08'N 131°54'E Владимир 56°10'N 40°25'E Волгоград 48°48'N 44°28'E Воркута 67°23'N 63°58'E Добрянка 58°27'N 56°25'E Елабуга 55°45'N 52°04'E Екатеринбург 56°50'N 60°43'E Зеленодольск 55°50'N 48°30'E Иваново 57°00'N 41°00'E Ижевск 56°51'N 53°14'E Иркутск 52°16'N 104°20'E Казань 55°45'N 49°08'E Калининград 54°43'N 20°25'E Киров 58°36'N 49°39'E Кире 59°21'N 52°20'E Город Широта Долгота Ковров 56°21'N 41°22'E Кострома 57°46'N 40°55'E Кунгур 57°24'N 57°02'E Курган 55°28'N 65°21'E Курск 51°42'N 36°12'E Котельнич 58°18'N 48°20'E Котлас 61°15,'N 46°39'E Краснодар 45°01'N 38°59'E Липецк 52°35'N 39°37'E Магадан 59°40'N 150°40'E Магнитогорск 53°25'N 59°05'E Михайловка 50°05'N 43°13'E Москва 55°45'N 37°42'E Мурманск 68°58'N 33°05'E Муром 55°34'N 42°02'E Налимск 67°37'N 153°28'E Нижний Новгород 56°19'N 44°00'E Новгород 58°3VN 31°17'E Новокузнецк 53°45'N 87°06'E Новосибирск 55°02'N 82°55'E Омск 55°00'N 73°24'E
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 269 Таблица 4.4 (продолжение) Город Широта Долгота Орел 52*56'N 36*06'E Оренбург 51*50'N 55*09'E Пенза 53*13'N 45*00'E Пермь 58*00'N 56*19'E Петрозаводск 61*42'N 34*22'E Печора 65*11'N 57*19'E Ростов-на-Дону 47*14'N 39*42'E Рязань 54*37'N 39*37'E Самара 53*14'N 50*19'E Санкт-Петербург 59*55'N 30*15'E Саранск 54*11'N 45*11'E Саратов 51*33'N 45*54'E Светлогорск 54*57'N 20*10'E Город Широта Долгота Северодвинск 64*29'N 40*04'E Североморск 69*02'N 33*25'E Смоленск 54*47'N 32*03'E Сочи 43*35'N 39*43'E Тамбов 52*42'N 41*22'E Тольятти 53*34'N 49*33'E Томск 56*31'N 85*08'E Туапсе 44*03'N 39*11'E Тула 54*12'N 37*34'E Уссурийск 43*48'N 131°57'E Чапаевск 52*59'N 49*43'E Челябинск 55*10'N 61’25'E Ярославль 57*41'N 39*46'E В Примечание. Имеются и компьютерные программы для расчета этих параметров наведения антенны, например, Satellite Antenna Alignment, программа расчета угла поворота спутниковой антенны. Это отличная бесплатная программа, которую можно ска- чать по адресу http://www.al-soft.com/saa/saa.exe. Описание те- кущей версии программы находится по адресу http://www.al-soft.com/saa/satinfo-ru.shtml. Программа «Satellite Antenna Alignment» предназначена для расчета углов, необходимых при установке спутниковой антенны. Рассчитываются азимут и угол места (элевация) для каждого спутника. В Примечание. Основное ее отличие от подобных программ — возмож- ность произвести расчет сразу на все спутники. Таким образом, складывается ясная картина о том, какие
270 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками спутники физически видны с места установки антенны, а какие нет. Следует помнить, что в данной программе расчет производится чисто теоретический, по формулам, и в реальных условиях при установке антенны надо учитывать еще множество факторов: ♦ различные препятствия (здания, деревья); ♦ рельеф местности; ♦ высота над уровнем моря; ♦ направленность транспондеров; ♦ поляризация и т. п. Но тем не менее эта программа позволит вам оценить об- становку достаточно точно. Полученный расчет можно сохра- нить в текстовый файл, скопировать в буфер обмена Windows или сразу вывести на принтер. Доступен экспорт в MS Excel, MS Word, в HTML и CSV файлы. ’ Имеется возможность запоминать перечень мест, для кото- рых производился расчет. Впоследствии вам уже не надо бу- дет вводить координаты этих мест повторно, просто выберите их из таблицы. Программа имеет мультиязычный интерфейс (английский, русский, украинский, немецкий, литовский, голландский, ру- мынский, польский, французский).. Шаг № 1. Определяем географические координаты точки установки спутниковой антенны. Географические координаты городов можно взять, например, с сайтов http://earth-info.nga.mil и www.goroskop.org. Шаг № 2. Вводим выбранные координаты в разделе «Координаты места установки антенны». Северная широта — «N», южная широта — «S», восточная долгота — «Е», запад- ная долгота — «W». Шаг № 3. После того, как координаты будут введены, в левой части в таблице получите расчет углов на все спутники сразу. Рассчитывается азимут и угол подъема антенны (угол места).
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 271 Результат. Полученный азимут—это направление на спут- ник в градусах от направления на север по часовой стрелке. Угол места является углом (в градусах) между направлением сигнала со спутника и'касательной плоскости к поверхности земли в точке вашего приема (рис. 4.51). В Примечание. Если угол места отрицательный, значит, спутник скрыт за горизонтом и прием сигнала с него в принципе не возможен. Таким образом, с вашей точки наблюдения теоретически видны спутники, у которых угол места является положительной величиной. Зная азимут, вы можете быстро сориентироваться и опре- делить направление на спутник, определить преграды на пути направления антенны (соседние дома, деревья). Дополнительно в программе реализован расчет азимута на Солнце (рис. 4.52), и теперь вы можете обойтись без компаса! Oil jCakrawarta 1 iTefoml |^ид ill! Illi 111 Illi E HI 111 Hi 1D7 108 II 111И1 liiili lliilif ............ 110,783 s 110.536 B 10В Азимут: ity536’ Угол места: 8,467 ° Ы-Sat 110 iBSAT 1А, 2А iSrwsat 1 5 ;PalapaC2 jOwwata hreasat 3 kefom2 ilhafcom 1A UsiaSat4 PCSAT4A' !Sinssat3 bcSM ЗА bcSAT 5A,«nasal 1 Е Е Е Е Е Е Е 110 НО но 113 113 115 116 118 120 122 124 U5 128 132 I 11 0 0 0 о ||| 108,899 s 108,399 s 108,494 s 106,482 s 106,482 ° 104,893 е 104,105 s 102,538 s 100,986 s 99,291 4 97,913 v 97,151 ’ 94,375 ’ 91,856 s http:;,% http:/M hifo:r/yj- Щ. htftK/foLib места: Ж Северная; ‘S’Южная s»- |: 48........|“грая 48 I'"1" 0........ • Долгота места: Т’Восшчная; Ж Западная ISJ 44..........1“'™ 281'“” ° Й название места Chelyabinsk Dobryanka. ; Seterinburg. Sabuga Irkutsk Vdgograd о 61 25 50 104 20 и о е Е Е Е о 16 Рис. 4.51. Окно программы для введения географических координат
272 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Расчет производится для точки, географические координаты которой вы задавали для расчета азимута на спутники. Высота над уровнем моря считается равной 0 м. Можно указать дату (по умолчанию берется текущая дата) и произвести расчет движения Солнца с дискретностью в одну минуту. Результаты расчета выводятся в таблице в левой части (рис. 4.52). Для Солнца рассчитывается как азимут, так и угол места в текущий момент времени. Таким образом, это дает возмож- ность при установке антенны обойтись совсем без компаса. Шаг № 1. Определяем азимут на нужный спутник. Шаг № 2. Производим расчет азимута на Солнце на день, в который планируется установка антенны. Шаг № 3. Находим в таблице азимут Солнца, наиболее близкий к азимуту на спутник. Результат. Получаем время (и дату), когда Солнце будет в том же направлении, что и спутник. Рис. 4.52. Окно программы для расчета азимута на Солнце
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 273 В нужный момент времени поворачиваем антенну прямо на Солнце, азимут Солнца в этот момент совпадает с азиму- том спутника. Или просто отмечаем это положение, антенну повернете позднее. Совет. При расчете не забудьте указать вашу временную зону (например, Москва +3 часа по Гринвичу). В программе не учитывается переход на летнее время! Поэтому для летнего времени нужно прибавлять +1 час к полученным результатам расчета азимута на Солнце. Дополнительно программа рассчитывает азимут восхода и захода Солнца, а также время и угол места, когда Солнце на- ходится строго на юге. Программа рисует простую схему, отображающую стороны горизонта. Желтым сектором на экране обозначается свето- Рис. 4.53. Окно программы для расчета точного угла подъема для офсетной антенны
274 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками вой день, восточная его часть — это восход Солнца, западная часть — заход Солнца. На этой же схеме можно схематически отобразить направление на выбранный спутник. Выберите спутник в выпадающем списке, направление на него (азимут) рисуется красной линией. Если угол места на спутник отрицательный, то красная линия не рисуется (спут- ник не виден). Есть и еще полезная функция программы, приведенная на рис. 4.53. В настоящее время широко распространены офсет- ные спутниковые антенны. Такая антенна, стоя строго вер- тикально уже имеет некоторый угол подъема (—20—25 гра- дусов). Можно ввести высоту и ширину офсетной антенны, и программа рассчитает точный угол подъема для нее. D Примечание. Расчет производится только для антенн, у которых высота больше ширины. Размеры антенны нужно вводить в миллиметрах. В окне будет показан угол подъема на выбранный спутник, и угол, на который нужно реально установить антенну (в градусах от плоскости горизонта). Шпаргалка по наведению антенны на выбранный спутник Все интересующие нас спутники находятся на геостацио- нарной орбите. Для северного полушария — это юг. Эти во- просы рассматривались в книге, но для удобства пользования материал сведен в единую Шпаргалку. D Примечание. Все спутниковые антенны направлены в юго-западном— юго-восточном направлениях.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 275 Для того чтобы принять сигналы с выбранного спутника, необходимо выполнить ряд требований: ♦ требование 1 — свободный обзор в выбранном направ- лении. Под этим понимается отсутствие каких-либо пре- град для прохождения сигналов со спутника. Приему сигнала не должны мешать деревья, строения, трубы; ♦ требование 2 — антенна должна быть установлейа под определенными углами, которые зависят от географиче- ского расположения приемной спутниковой антенны; ♦ требование 3 — при приеме сигналов с линейной поля- ризацией необходимо подстроить положение конвертера относительно своей оси для достижения максимального качества приема сигналов со спутника. Положение спутниковой антенны описывают двумя терминами: ♦ угол места (часто говорят «угол подъема»); ♦ угол азимута, или просто азимут. В Определение. Угол подъема—это угол, отсчитанный относительно вертикали, под которым необходимо установить антенну (рис. 4.54). Внимание. При установке офсетной спутниковой антенны не забудьте произвести вычитание значения офсетного угла из значе- ния угла подъема. Например, спутниковая ан- тенна имеет офсетный угол, равный 19 градусам. Угол подъ- ема спутника равен 15 граду- Рис. 4.54. Угол подъема (места)
276 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками сам. Производим вычисления: 15 - 19 = -4. В данном случае рефлектор антенны будет установлен с наклоном в сторону горизонта (говорят, что антенна «смотрит» ниже горизонта). Если же примем значение угла подъема в 36 градусов, то получим: 36 - 19 = 17. Следовательно, рефлектор антенны будет смещен в противоположную сторону (говорят, что ан- тенна «смотрит» в небо). Определение. Угол азимута — это величина, которая определяет, в каком месте на горизонте находится спутник В целях упрощения необхо- димых расчетов, все значения угла азимута даются относи- тельно южного, а не север- ного (географического) по- люса (рис. 4.55). Из Рис. 4.55. Угол азимута этого следует, что при положительном значении угла азимута антенну поворачивают правее юга, а при отрицатель- ном — левее юга. Например, при значении угла азимута «20 градусов» не- обходимо повернуть антенну восточнее юга, а при значении «-20» — западнее. Определение. Угол поляризации принимаемого сигнала (или угол поворота конвертера) —угол, на который необходимо повернуть конвертер при приеме сигналов линейной поляризации.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 277 Например, если значение угла поворота конвертера поло- жительное, то конвертер необходимо повернуть против ча- совой стрелки (если смотреть на лицевую часть рефлектора антенны и заднюю часть конвертера). При отрицательном значении — по часовой стрелке. В табл. 4.5 приведены все необходимые данные для само- стоятельной установки антенны. Внимание. Приведенные в табл. 4.5 расчеты позволяют опреде- лить расположение спутника, но не размер рефлек- тора приемной антенны! В Примечание. При значении угла подъема менее 10° сигнал со спутника может быть затенен наземными строениями, дере- вьями и другими преградами. Направления на самые популярные спутники Таблица 4.5 Город Eutelsat W4 Amos Thor Sirius Hot Bird Astra угол подъема [ угол азимута | угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута I угол поляризации | Архангельск 17 7 не исп. 10 47 19 11 44 18 12 38 16 14 30 12 16 23 10 Астрахань 36 16 не исп. 17 61 37 19 58 36 22 52 33 27 44 29 30 37 25 Барнаул 18 50 не исп. нет приема нет приема нет приема 3 74 35 7 69 34 Белгород 32 -5 не исп. 21 48 28 23 45 27 25 38 23 28 29 18 30 22 14 Брянск 29 -2 не исп. 20 45 25 21 41 23 24 35 20 26 26 15 28 19 11 Владимир 26 5 не исп. 15 50 25 17 46 24 19 40 21 22 32 17 23 25 14 Волгоград 34 12 не исп. 18 56 34 20 53 32 23 48 29 27 39 25 29 32 21 Вологда 23 5 не исп. 13 48 22 15 45 21 17 39 19 19 30 15 21 23 12 Воронеж 31 4 не исп. 19 50 29 20 47 27 23 41 24 26 32 19 28 25 15 Екатеринбург 22 29 не исп. 5 68 31 7 65 30 10 60 29 14 52 26 16' 46 24 Иваново 25 6 не исп. 14 50 25 16 47 23 18 41 21 21 32 17 22 26 14
278 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Таблица 4.5 (продолжение) Город Eutelsat W4 Amos Thor Sirius Hot Bird Astra угол подъема 1 угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации | Ижевск 25 16 не исп. 9 62 29 11 59 28 13 53 26 17 45 23 19 39 20 Казань 25 26 не исп. 12 58 29 13 55 28 16 50 26 19 42 22 21 35 19 Калуга 28 0 не исп. 18 46 25 20 43 23 22 37 20 25 28 16 26 21 12 Кемерово 15 32 не исп. нет приема нет приема нет приема 1 76 34 4 71 33 Киров 23 12 не исп. 10 58 27 11 55 26 13 50 24 17 42 20 19 35 18 Краснодар 38 4 не исп. 23 53 34 25 49 32 28 43 29 32 34 23 35 26 18 Красноярск 11 57 не исп. нет приема нет приема нет приема нет приема 1 76 33 Курск 31 0 не исп. 20 47 27 22 44 26 24 38 22 27 29 17 29 21 13 Липецк 30 -1 не исп. 18 50 28 20 47 26 22 41 24 25 32 19 27 25 15 Москва 27 1 не исп. 17 47 24 18 44 23 21 38 20 23 29 16 25 22 12 Мурманск 13 -3 не исп. 8 39 13 9 36 12 10 30 10 12 21 8 12 15 5 Нижний Новгород 26 9 не исп. 14 53 26 15 50 25 18 44 23 21 35 19 23 29 15 Новокузнецк 16 53 не исп. нет приема нет приема нет приема 1 77 35 4 72 34 Новосибирск 17 48 не исп. нет приема нет приема нет приема 3 73 33 6 68 32 Омск 21 39 не исп. нет приема 1 77 34 4 72 33 8 65 31 11 59 29 Орел 30 -5 не исп. 20 47 26 21 43 25 23 37 22 26 28 17 28 21 13 Оренбург 29 19 не исп. 10 65 34 12 62 33 15 57 31 19 49 28 22 43 25 Пенза 29 6 не исп. 15 55 30 16 52 28 19 46 26 23 38 22 25 31 18 Пермь 23 19 не исп. 7 64 28 8 61 28 11 56 26 14 48 23 17 42 21 Ростов на Дону 36 5 не исп. 22 52 33 23 49 31 26 43 28 30 34 22 32 27 18 Рязань 28 -1 не исп. 17 49 26 18 46 25 21 40 22 24 31 18 25 24 14 Самара 28 18 не исп. 12 60 31 14 57 30 17 51 28 21 43 24 23 37 21 С-Петербург 22 -7 не исп. 16 38 18 17 35 17 19 29 14 21 20 10 22 13 6 Саранск 28 6 не исп. 14 55 29 16 52 27 18 46 25 22 38 21 24 31 18 Саратов 30 13 не исп. 16 56 31 17 53 30 20 48 28 24 39 23 26 32 20 Смоленск 27 -5 не исп. 20 42 23 21 38 21 23 32 18 26 23 13 27 16 9 Ставрополь 38 8 не исп. 22 55 36 24 52 34 27 46 31 31 38 26 34 30 21 Тамбов 30 2 не исп. 17 52 29 19 49 27 21 43 .24 25 34 20 27 27 16 Тверь 26 -5 не исп. 17 45 23 18 41 21 20 35 19 23 26 14 24 19 11 Тольятти 29 11 не исп. 13 59 31 14 56 30 17 50 27 21 42 24 23 36 20 Томск 15 50 не исп. нет приема нет приема нет приема 2 75 32 5 69 31 Тула 28 -3 не исп. 18 47 26 19 44 24 22 38 21 24 29 17 26 22 13 Тюмень 20 34 не исп. 3 72 31 4 70 31 7 64 29 11 57 27 14 51 25 Ульяновск 28 10 не исп. 13 58 30 14 55 29 17 49 26 20 41 23 23 34 19
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 279 Таблица 4.5 (продолжение) Город Eutelsat W4 Amos Thor Sirius Hot Bird Astra | угол подъема | | угол азимута | угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема' угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема | угол азимута | угол поляризации | Уфа 24 25 не исп. 8 65 32 10 62 31 13 54 29 17 49 26 20 43 23 Челябинск 23 30 не исп. 5 69 32 7 66 32 10 61 30 14 54 26 17 48 25 Ярославль 25 -1 не исп. 15 48 24 16 45 23 18 39 20 21 31 16 22 24 13 Город Astra2 Expres AMI Expres AM 22 Expres А М2 Yamal 201 угол подъема угол азимута угол поляризации S 1 Е I угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляриз. Архангельск 17 13 6 17 0 0 -16 -14 -6 11 -43 -17 8 -53 -20 Астрахань 33 27 18 36 11 8 37 -7 -5 28 -41 -27 23 -51 -33 Барнаул 12 61 32 18 50 27 23 36 21 29 4 3 29 -8 - -5 Белгород 32 11 7 32 -5 -3 30 -21 -13 19 -51 -30 14 -60 -34 Брянск 29 8 5 29 -7 -4 27 -23 -14 16 -52 -28 11 -61 -32 Владимир 25 14 8 26 0 0 25 -15 -8 17 -45 -23 13 -55 -27 Волгоград 32 21 14 34 6 4 34 -12 -8 25 -44 -27 19 -54 -32 Вологда 22 13 7 23 -1 0 22 -16 -8 15 -45 -21 11 -55 -25 Воронеж 30 14 9 31 -1 -1 30 -17 -11 20 -48 -28 15 -58 -32 Екатеринбург 20 37 19 23 24 13 25 9 5 23 -23 -13 21 -34 -18 Иваново 24 15 8 25 1 1 24 -14 -8 17 -44 -22 13 -54 -26 Ижевск 22 29 16 25 16 9 26 0 0 21 -31 -17 18 -42 -22 Казань 24 25 14 26 11 6 27 -5 -3 21 -36 -20 17 -46 -24 Калуга 28 10 6 28 -5 -3 26 -20 -12 17 -50 -26 12 -59 -30 Кемерово 9 63 30 15 52 27 20 38 21 27 7 4 27 -5 -3 Киров 21 25 13 23 12 6 24 -4 -2 19 -34 -17 15 -45 -22 Краснодар 37 15 10 38 -2 -1 36 -20 -14 24 -51 -33 18 -61 -38 Красноярск 6 68 31 11 57 28 17 45 23 25 15 8 26 3 2 Курск 31 10 6 зГ -5 -3 29 -21 -13 19 -51 -29 13 -60 -33 Липецк 29 14 9 30 -1 0 29 -17 -10 19 -47 -27 14 -57 -31 Москва 26 11 6 27 -3 -2 25 -19 -11 16 -48 -25 12 -58 -29 Мурманск 13 5 2 13 -7 -3 12 -21 -8 6 -49 -16 3 -59 -18 Нижний Новгород 25 18 10 26 4 2 26 -11 -6 18 -42 -22 14 -52 -26
280 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Таблица 4.5 (продолжение) Город Astra2 Expres AMI Expres AM 22 Expres А М2 Yamal 201 угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляризации га 1 с 1 угол азимута угол поляризации угол подъема угол азимута угол поляриз. Новокузнецк 9 64 32 16 53 28 22 40 23 29 9 5 29 0 -2 Новосибирск 11 60 30 17 48 25 22 35 19 27 3 2 27 -9 -5 Омск 16 51 26 21 39 21 25 24 14 27 -8 -5 25 -20 -11 Орел 29 10 6 30 -5 -3 28 -21 -13 18 -51 -28 13 -60 -32 Оренбург 26 33 20 29 19 12 31 3 2 27 -31 -19 23 -42 -25 Пенза 27 21 12 29 6 4 29 -10 -6 21 -41 -23 17 -51 -28 Пермь 20 32 16 23 19 10 24 4 2 21 -28 -14 18 -38 -19 Ростов на Дону 35 15 10 36 -1 -1 34 -18 -12 23 -49 -31 17 -59 -36 Рязань 27 14 8 28 -1 0 27 -17 -10 18 -47 -25 13 -56 -29 Самара 26 27 16 29 13 7 29 -4 -2 23 -36 -21 19 -46 -26 С.-Петербург 22 2 1 22 -11 -6 20 -26 -13 11 -54 -24 6 -63 -27 Саранск 26 21 12 28 6 4 28 -10 -6 21 -41 -23 16 -51 -27 Саратов 29 22 13 31 7 4 31 -9 -6 23 -41 -24 18 -51 -29 Смоленск 28 5 3 27 -10 -6 25 -25 -14 15 -54 -28 -63 -31 Ставрополь 37 19 13 38 2 2 37 -16 -11 26 -48 -32 20 -58 -37 Тамбов 29 16 10 30 2 1 29 -15 -9 20 -45 -26 15 -55 -30 Тверь 25 9 5 26 -5 -3 24 -21 -11 15 -50 -25 10 -59 -28 Тольятти 26 26 . 15 29 11 7 29 -5 -3 23 -37 -21 19 -47 -26 Томск 9 61 29 15 50 25 20 36 19 26 6 3 26 -7 -4 Тула 28 11 7 28 -3 -2 27 -19 -11 17 -49 -26 12 -58 -30 Тюмень 17 42 21 21 29 15 24 15 8 24 -17 -9 22 -29 -15 Ульяновск 26 24 14 28 10 6 28 -6 -3 22 -37 -21 18 -48 -26 Уфа 23 33 18 26 19 11 28 4 2 24 -29 -16 21 -40 -22 Челябинск 21 38 21 24 25 14 27 10 6 25 -23 -13 22 -34 -19 Ярославль 24 13 7 25 -1 0 24 -16 -9 16 -45 -23 12 -55 -26
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 281 4.8. Основные этапы установки спутниковой антенны Коротко о важной % Внимание. Все работы, связанные с высотой и электричеством, потенциально могут быть опасными для жизни!!! Если хоть что-то вызывает малейшие опасения, не рискуйте, доверьтесь профессионалам!!! Самостоятельную уста- новку вы производите на свой страх и риск!!! В любом случае помните о технике безопасности и о том, что все опасные высотные работы выполняют только профессионалы при наличии проверенных стра- ховочных приспособлений!!! Если у вас нет опыта работы на высоте, то не рекомендую самостоятельно устанав- ливать спутниковую антенну в сложных условиях. Монтаж и крепление антенны проводится в несколько этапов. Этап № 1 — выбор и приобретение антенны. Этап № 2 — сборка антенны. Этап № 3 — крепление кронштейна. Этап № 4 — установка антенны на кронштейн. Этап № 5 — монтаж кабеля. Рассмотрим их последовательно в этой главе. После про- хождения всех семи этапов останется произвести ориентиро- вание антенны на выбранный спутник и настроить каналы. Покупаем спутниковую антенну При покупке антенны обязательно обратите внимание на возможное наличие дефектов и искажений поверхности ан- тенны. Необходимо выбирать антенну в соответствии с по- ставленными задачами.
282 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Алюминиевые антенны являются наиболее популярными. Алюминий не подвержен коррозии. Но он мягок, и при неак- куратном обращении такие антенны легко деформируются, что весьма пагубно влияет на их характеристики. Любые искажения формы антенны приводят к резкому падению ее эффективности и ухудшению качества изображения на экране телевизора. ВО Совет. |щ] Желательно проверить отсутствие деформации, поло- жив антенну на ровный пол. Края антенны везде должны касаться пола. Пластиковые антенны легкие, но к ним легко прилипает снег. С течением времени такие антенны подвержены силь- ным деформациям под действием окружающей среды (резкие перепады температур, ультрафиолет). Стальные антенны прочнее, дешевле, но тяжелее и подвер- жены коррозии, которая снижает их отражающие свойства. Поэтому при покупке стального зеркала стоит обратить вни- мание на качество окраски. Сетчатые антенны устойчивы к ветровым нагрузкам, поэ- тому используются при установке на большой высоте и в ве- треных районах. В Примечание. Сетчатые антенны показывают более низкие харак- теристики при приеме сигналов самого популярного на сегодняшний день Ки-диапазона, поэтому для качествен- ного приема требуется антенна большего диаметра, чем сплошное зеркало. Их целесообразно использовать для приема сигналов С-диапазона. Плоская антенная решетка обычно имеет квадратную форму, она используется вместо параболической антенны, но
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 283 наиболее используемыми являются антенны с зеркалом в виде параболоида вращения. Они в свою очередь делятся на два основных класса: офсетные и прямофокусные. Офсетные антенны стоит использовать, если для устойчи- вого приема программ с выбранного спутника нужен размер антенны до 1,5 м. Конструкция антенны выбрана таким об- разом, что конвертер не затеняет полезную площадь зеркала. Офсетная антенна обладает еще и тем преимуществом, что она крепится почти вертикально. В зависимости от геогра- фической широты угол ее наклона немного меняется. Такое положение исключает сбор атмосферных осадков в «чашке» антенны, наличие которых может очень серьезно повлиять на качество приема, В Примечание. Вертикальное расположение зеркала офсетной антен- ны почти исключает вероятность налипания снега на ее рабочую поверхность. Конвертер не экранирует антенну от спутникового сигнала. Ее легче крепить на стену, т. к. она располагается почти параллельно стене, и кронштейн имеет меньший вылет, Прямофокусная антенна имеет конвертер с крепежными растяжками, закрывающий часть ее поверхности. Но с увели- чением общей площади антенны этот эффект становится все менее значительным. Поэтому имеет смысл использовать та- кую антенну диаметром более полутора метров. В комплект спутниковой антенны, кроме самого параболи- ческого зеркала, входят еще система подвески (азимутально- угломестная или полярная) и крепления антенны. Азимутально-угломестная подвеска позволяют настроить антенну на какой-либо спутник и жестко ее зафиксировать. Разумеется, потом можно ее развернуть и настроить на дру- гой спутник.
284 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками |О Совет. Следует приобретать только антенны с четко нане- сенной шкалой угла места. Кроме того, убедитесь, что в комплект входят две пары крепежных скоб. Полярная подвеска позволяет перенацеливать антенну с одного спутника на другой при помощи рычага-актуатора с электрическим приводом или мотоподвеса. Особые требования предъявляются к подвеске и кре- пежу, особенно если будет устанавливаться антенна боль- шого диаметра на большой высоте и на очень ветреном месте. Ветровые нагрузки могут достигать очень больших величин. А очень часто вся оснастка для антенны в целях уменьшения ее себестоимости делается без солидного запаса прочности. Не экономьте на мелочах в подобных случаях. Кронштейн для крепления спутниковой антенны должен обеспечивать надежное удержание антенны с большим за- пасом. Возможно, через некоторое время появится необхо- димость поставить спутниковую антенну большего размера вместо антенны, имеемой в наличии. Лучший вариант — ис- пользовать уже установленный на стене (балконе, лоджии) кронштейн, обладающий и для большего размера тарелки до- статочйой прочностью. Поэтому желательно приобретать кронштейн отдельно. Выбор размера антенны — один из самых важных вопро- сов. Чем антенна больше, тем больше у нее коэффициент уси- ления. Но антенны более 1,2 м гораздо сложнее в установке, требуют большего кронштейна. Нужно найти «золотую сере- дину». Реально, размер должен быть таким, чтобы обеспечи- вался качественный просмотр каналов с выбранного спутника. Продавец должен дать соответствующую рекомендацию. Если планируется смотреть несколько спутников и ставить мультифид, то тарелка должна быть на 20—30 см больше, чем в случае приема одного спутника.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 285 Сборка антенны Сборка особых трудностей не представляет. При сборке антенны будьте аккуратны, чтобы не повредить ее зеркало. ПИ Совет. wstI Сильно не затягивайте винты крепления нижнего торца зеркала спутниковой антенны с коленом, иначе можно деформировать зеркало. После сборки антенны переходим к установке на антенну принимающей головки (конвертера). Правильность уста- новки поляризации конвертера очень сильно влияет на ка- чество принимаемого сигнала. Этого можно достигнуть экс- периментальным путем: вращением конвертера вокруг своей оси до получения максимального сигнала. В этой позиции следует закрепить конвертер. В том случае, если антенна, установленная за окном, своим зеркалом закры- вает доступ к конвертеру, необходимо произвести настройку поляризации заблаговременно. Информацию о настройке конвертера можно получить у продавца оборудования либо произвести тренировочную установку антенны. Совет. Угол места приема желательно установить на этапе сборки антенны до ее установки на кронштейн. Крепление кронштейна Существуют три возможных места, применяющихся в быту: балкон или лоджия, стена дома, крыша. Н Определение. Кронштейн антенны — простой металлический дер- жатель, который крепится к стене (как правило), к
286 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками которому крепится антенна. Должен быть изготов- лен и закреплен максимально надежно, чтобы ветер не сорвал антенну. Качественные кронштейны должны быть изготовлены из толстостенной стальной трубы, иметь порошковое покры- тие, нанесенное в электростатическом поле, чтобы противо- стоять коррозии. Какой инструмент нужно иметь для установки? Перфоратор с набором буров. Диаметр бура выбирается чуть меньше (на единицу), чем диаметр анкерного болта. Намного меньше нельзя — анкер не войдет в стену. Больше — будет «бол- таться» и его толком не получится затянуть. Крестовидная от- вертка. Гаечные ключи. Молоток. Нож для резки бумаг (для зачистки кабеля под коннекторы). Кусачки. Материалы. Анкерные болты диаметром 12—14 мм. Выбор зависит от материала и состояния стены, на которой крепится кронштейн. Кабель телевизионный, предназначенный для спутникового телевидения, например, Finmark с плотностью 60 или 90. Переноска. Телевизионные F-разъемы, «скрутки» и пр. Вариант № 1. Установка на балкон или лоджию, выходя- щие на южную сторону дома (рис. 4.56). Внимание. Материал плит на балконе имеет ограниченную проч- ность крепления. При очень сильном порыве ветра его может разрушить сила, приложенная от антенны к креплению. Поэтому лучше продублируйте с другой стороны еще одной металлической пластиной, с чуть большими размерами, чем размер основания крепления. Если вы уверены в прочности плиты и антенна имеет раз- мер менее 60 см, то можно закрепить антенну по варианту,
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 287 представленному на рис. 4.56, а. При этом желательно прихватить и металлическую конструкцию, на которой держится плита. Так будет надежнее. Еще один способ для крепле- ния антенны на балкон показан на рис. 4.56, б. На балкон крепится труба, на которую затем вешается антенна. Собирать его довольно просто. Надо найти кусок швеллера. И Примечание. Перед установкой с помо- щью отвеса (груза на нитке) выставьте трубу строго вертикально. Внизу трубу нужно тоже зафик- сировать. Получается очень на- дежная конструкция, которая вы- держивает антенну 0,9—1,2 м даже при сильных порывах ветра. Вариант № 2. Установка на стену дома (рис. 4.57) — самое рас- пространенное, благодаря тому, что большинство использует офсетные тарелки диаметром 60—120 см. Рис. 4.56. Варианты установки спутниковой антенны на балкон Крепление спутниковой антенны к стене осуществляется, как сказано выше, с помощью кронштейнов. Сначала нужно произвести разметку и сверление отвер- стий в стене. Для сверления отверстий в стенах нужно исполь- зовать перфоратор. Кронштейн лучше всего крепить так на-
288 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками зываемыми саморасклинивающи- мися анкерными болтами в стены из бетона или кирпича. В Совет. При покупке анкерных бол- тов смотрите на мате- риал и толщину стакана. Потому что слишком хлипко сделанные анкеры и держать будут, соот- ветственно, плохо. Анкерный (в переводе с ан- глийского, якорный) болт со- стоит из стакана и находящегося Рис. 4.57. Варианты установки антенны на стену дома Рис. 4.58. Внешний вид анкерных болтов внутри него болта. Болт имеет резьбу под гайку с одной сто- роны и утолщающийся конус — с другой (внешний вид бол- тов представлен на рис. 4.58, а пример использования и со- ставные части — на рис. 4.59). В Примечание. Болтнужновбиватьвпросверленноеотверстиеаккуратно, слева направо, чтобы не повредить резьбу под гайкой. Рис. б.б. Пример использования анкерного болта
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 289 Гайку желательно при этом ослабить, но не откручивать до конца, иначе болт рискует полностью провалиться внутрь от- верстия, потом его не достать. Это же касается и надевания на болты кронштейна гайки, при этом их все равно придется снять. Следите, чтобы болты не провалились внутрь стакана. Перед надеванием крон- штейна болты следует максимально потянуть на себя или не- много притянуть гайкой, чтобы конус немного вошел в стакан и болты не шатались. Стакан должен быть заподлицо со стеной, а резьба с гай- кой, соответственно, — снаружи отверстия. Принцип работы анкерного болта состоит в следующем: когда гайка начинает затягиваться ключом, она тянет болт внутри стакана наружу за счет резьбы. Находящийся на конце болта конус входит в стакан и максимально распирает его вну- три отверстия. В итоге вырвать такой болт из стены практиче- ски невозможно. Именно поэтому вешать кронштейн рекомендуется на са- морасклинивающиеся анкерные болты, а не на шурупы с пла- стиковыми дюбелями. Имеются особенности использования анкеров: ♦ вокруг крепления всегда нужно стараться сохранять большую часть кирпича и не устанавливать крепления выше четвертого ряда сверху или на расстоянии меньше четырех кирпичей от угла стены, иначе могут появиться трещины в кладке; ♦ не рекомендуется использовать анкеры в шлакобетон- ных и других блоках с низкой плотностью; ♦ нельзя допускать чрезмерного затягивания анкеров, так как возникающие при этом силы сопротивления сжатию могут легко расколоть кирпичную кладку.
290 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками 1римечанме. '•ынос кронштейна должен быть строго перпендикуля- рен к Земле (для точной настройки угла места антенны), согласно рис, 4.60, Установка на крышу дома рекомендуется, если первые два варианта установки не доступны. При установке на крыше желательно найти неиспользуемые штыри, или трубы, кото- рые надежно установлены. Если такие конструкции на крыше есть, то антенну крепят прямо на трубы. Если антенна тяже- лая или нет труб, то разрабатывают собственную конструк- цию (рис, 4.61). Конечная цель крепления: не дать ветру или злоумышлен- никам свернуть антенну. На пологие крыши кронштейн кре- пится с помощью трехногого крепления. Если угол подъема антенны хороший, можно приделать к крыше настенное кре- пление с плоской основой. Стена Рис. 4.60. Правильная установка кронштейна Рис. 4.61. Пример размещения антенны на земле или плоской крыше
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 291 Установка антенны на кронштейн При установке антенны в сложных условиях обеспечьте ис- ключение падения антенны в ходе установки при неловком движении или порыве ветра. Совет. Перед вывешиванием антенны на кронштейн необхо- димо привязать антенну страховочной веревкой на слу- чай ее выпадения из рук. Также желательно заранее подключить кабель к конвер- теру и заизолировать разъем изолентой от влаги, т. к. в даль- нейшем может больше не представиться возможность до- браться до конвертера. Правда, в этом случае желательно кабель протянуть предварительно через приготовленные для него отверстия. После вывешивания спутниковой тарелки подтягиваются регулировочные болты до момента, когда ан- тенна начинает туго висеть на кронштейне. Протяжка кабеля Подготовка кабеля заключается в протяжке кабеля нуж- ной длины и насадке разъемов на кабель. Это сложности не вызывает; Внимание. Старайтесь найти наиболее кратчайший путь от антенны к оборудованию. Каждый лишний метр во вред. Но один дополнительный метр кабеля при обрезке жела- тельно оставить. Если спутниковая антенна висит за окном, то отверстия под кабель можно сделать в двух местах: либо в углу оконной рамы, либо в стене на уровне пола, если есть длинное сверло. Если
292 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками антенна стоит на крыше, кабель проводится либо по фасаду здания (кабель крепится наверху крыши и возле окна в стене через оконную раму), либо по слаботочным стоякам здания. Совет. Диаметр отверстий для ввода кабеля должен на 2 мм пре- вышать диаметр кабеля, иначе во время установки можно повредить внешнюю оболочку кабеля. Отверстия следует просверливать с внутренней стороны стены наружу, оно должно иметь направленный вниз наклон, чтобы дождевая вода не проникала в дом с внешней стороны. В завершении установки отверстия нужно загерметизиро- вать при помощи герметика. При сверлении отверстий под ка- бель в деревянных оконных рамах желательно использовать спиральные сверла диаметром 8 мм. Совет. Радиус изгиба кабеля должен в 10 раз превышать диа- метр кабеля. Величина рекомендуемого интервала между креплениями кабеля составляет: ♦ менее 750 мм для вертикальных трасс; ♦ менее 230 мм для горизонтальных трасс. Чаще всего в индивидуальных системах спутникового теле- видения используют кабель типа RG-6. Совет. Желательно работать со специальным спутниковым кабелем с низким коэффициентом затухания следующих фирм: CAVEL, SAT703, SAT50, Belden, Beta Cavy, TFC.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 293 Кабель соединяется со спут- никовым ресивером и спутни- ковой антенной без стыков и соединений, так как на них идут потери сигнала. После протяжки кабеля необходимо установить f-разъемы для подключения LNB ресивера. На этом установка антенны считается законченной (рис. 4.62). Можно переходить к этапу ее на- ведения на выбранный спутник. Рис. 4.62. Антенна установлена Наведение антенны на спутник Совет. Примерное направление на спутник (азимут) можно определить по компасу, по Солнцу и по соседним антен- нам, ориентированным на тот же спутник. Предварительно необходимо определиться с сектором по- иска сигнала. Для этого необходимо рассчитать угол места и азимут спутника по результатам компьютерного расчета (про- грамма «Satellite Antenna Alignment», рассмотренная выше). При помощи компаса можно определиться с азимутом (поло- жение антенны в градусах по компасу относительно севера), а при помощи транспортира и линейки с углом места. Если в предполагаемой зоне отсутствуют деревья, дома и другие пре- пятствия, то можно приступать к поиску сигнала при помощи ресивера. D Примечание. Наиболее правильный и точный вариант настройки спутниковой антенны — это настройка при помощи
294 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками приборов Satfainder. Но при их отсутствии антенна в любительских условиях настраивается при помощи спутникового ресивера и телевизора. Кабель от конвертера подключается к ресиверу, на кото- ром выставляется меню уровня сигнала. На антенне слегка затягиваются все регулировочные болты так, чтобы ее можно было при необходимости сдвинуть. Далее антенна поворачивается в направлении магнитного азимута. Может появиться слабый сигнал, в противном случае слегка регулируется азимут в любом направлении до тех пор, пока сигнал не начнет появляться. Если сигнал все еще не обнаружен, это означает, что угол места установлен неверно. Если сигнал обнаружен, плавно регулируется азимут и угол места, наблюдая за показаниями уровня сигнала. По достижении максимального сигнала необходимо окон- чательно затянуть все регулируемые болты, проверить прием сигнала и убедится, что это сигнал с нужного спутника. Затем нужно заизолировать все внешние соединения самоклеящейся лентой. Далее в меню спутникового ресивера можно произво- дить поиск каналов и их сохранение. 4.9. Прием сигнала нескольких спутников на поворотную антенну Наведение поворотной антенны Определение. Поворотная антенна — это моторизированная антенна, рассчитанная таким образом, что при дви- жении она описывает точно такую же дугу, как и та, на которой расположены спутники на орбите.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 295 Благодаря силе притяжения Земли, противодействующей ей центробежной силе и работе двигателей, спутники непод- вижны относительно земной поверхности. Поэтому доста- точно установить устройство (мотор) для перемещения ан- тенны по заданным позициям спутников. Поворотная антенна позволит принимать сигналы со всех спутников, доступных в данном районе. Для поворота антенны к заданному спутнику могут быть применены ак- туаторы (управляемые позиционером) и мотоподвесы. Оба устройства предназначены для перемещения спутниковой антенны по заданным спутниковым позициям, что-то вроде движка, вращающего антенну. К преимуществам мотоподвеса можно отнести то, что он работает без позиционера, так как он снабжен встроенным блоком памяти, на котором хранится вся информация о по- зициях спутников. Причем питание мотоподвеса осуществля- ется от тюнера по кабелю к LNB, проще говоря, он включа- ется в разрыв между головкой и ресивером. Для управления мотоподвесом необходимо использовать спутниковый тюнер с функцией поддержки режима DiSEqC 1.2, а также есть возможность управления мотоподвесом вручную: для этого на корпусе мотоподвеса расположены две кнопки. На сегодняшний день почти все современные тюнеры под- держивают протокол DiSEqC 1.2. Данная схема очень удобна при модернизации уже установленной азимутальной антенны с минимальными затратами. У мотоподвеса есть и недостатки: например, в пластиковой шестерне очень быстро образуется люфт, что дает ошибки при настройке на спутник. А недостатком актуатора является то, что для обеспече- ния работоспособности необходимо подключение его к по- зиционеру и прокладке дополнительного кабеля. А это до- полнительные расходы. Достоинством актуатора является его большая надежность по . сравнению с мотоподвесом, он
296 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками обеспечивает стабильную работу при больших ветровых на- грузках. В системе с мотоподвесом угол разворота будет больше, он может передвигать антенну на 180°. Стандартная система с актуатором позволяет обеспечить разворот антенны порядка 100° в зависимости от параметров и производителя антенны. Обычно это не критично, т. к. в большинстве случаев прием крайних спутников все равно невозможен из-за высотных зда- ний или деревьев, находящихся на пути сигнала. Актуаторы монтируют на полярную подвеску антенны, мо- топодвес можно устанавливать и на азимутальные антенны. Актуатор, позиционер и полярная подвеска Определение. Актуатор —устройство, имеющее электродвигатель и привод для наведения антенны на различные спутники по командам позиционера. Он необходим для приема нескольких спутников с одной тарелки. Актуатор управляется позиционером или DiSEqC- позиционером. Актуатор подбирается в зависимости от диа- метра тарелки. Поворот антенны осуществляется: ♦ в горизонтальной плоскости за счет выдвижения штока актуатора; ♦ в вертикальной плоскости за счет геометрии подвески. В зависимости от диаметра и типа антенны подбирается актуатор необходимой длины: от 6 до 36 дюймов. Внимание. Актуатор устанавливается только на предназначен- ные для поворота антенны (с полярной подвеской).
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 297 В актуаторе используется электродвигатель с редуктором, который представляет собой 2-3-шестеренчатые передачи и одну передачу «винт-гайка» для перемещения выдвижного штока в фиксированных пределах (рис. 4.63). Снаружи шток закрыт герметичным кожухом. Рис. 4.63. Устройство актуатора Для удешевления конструкции используют электродви- гатели малой мощности, работающие в форсированном режиме. В случае сильного перегрева мотора термодат- чик (биметаллическая пластина) разрывает цепь питания. Напряжение питания электродвигателя составляет, как пра- вило, не более 36 В. Актуатор закрепляется на опорно-поворотном устройстве и рефлекторе антенны. При выдвижении штока актуатора про- исходит поворот рефлектора вокруг полярной оси подвески. D Примечание. Конструкции актуаторов позволяют просматривать сектор геостационарной орбиты до 100°. Актуаторы классифицируются по расстоянию, на которое выдвигается шток, и по величине нагрузки. Наиболее часто
298 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 4.64. Внешний вид актуаторов различной мощности используются устройства, обеспечиваю- щие выдвижение штока на 12,15,18, 24 и 36 дюймов. От мощности электродвига- теля и материала, из которого изготовлены шестерни редуктора, зависит величина до- пустимой нагрузки. Внешний вид актуато- ров представлен на рис. 4.64. Наиболее простые и дешевые устрой- ства обеспечивают вращение антенной системы весом до 360 кг. В дешевых моде- лях установлены пластмассовые шестерни, а самосмазывающаяся передача «винт- гайка» изготовлена из сплава алюминия и бронзы. Более дорогие модели позволяют управлять подвеской ве- сом до 700 кг — здесь уже используются стальные шестерни и шарико-винтовая передача, обладающая меньшей фрикци- онной нагрузкой и, следовательно, более высоким КПД, что позволяет при том же прикладываемом усилии, что и в случае передачи «винт-гайка», увеличить полезную нагрузку. Как правило, это антенны, начиная от диаметра 1,2 м и бо- лее. Помимо актуатора устанавливается также позиционер. На него возложены функции питания и управления актуатором. Разъемов на нем немного (рис. 4.65, а). На этом же рис. 4.65 приведены примеры внешнего вида позиционеров. Рис. 4.65. Позиционеры: а — вид тыльной стороны позиционера SatLine с поддержкой DiSEqC 1.2; б—позиционер STRONG Р24; в — позиционер STRONG V50
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 299 0 Определение. Позиционер — это устройство для управления актуа- тором (электродвигателем) поворотной антенны. Существуют позиционеры, разные по принципу действия: ♦ просто позиционеры (ручные) — работающие неза- висимо от ресивера, они имеют свой пульт дистанци- онного управления, совместимы со всеми ресиверами. Недостаток — слабые сервисные удобства, т. к. нужно сначала включить позицию спутникам, а затем канал. Преимущества — хорошо работают в условиях про- блемного электропитания, что актуально при нашей сети 220 В; ♦ DiSEqC-позиционеры — позиционеры, использующие протокол DiSEqC ресивера, имеют с ним соединение, управление поворотом тарелки происходит автоматиче- ски при переключении телевизионных каналов. Основная функция позиционера — при помощи актуатора и по вашей команде (или команде с тюнера) передвинуть антенну в позицию нужного вам спутника. Идеальная штука для продви- нутых искателей новых (хотя обычно и ненужных) каналов. Н Примечание. В последнее время большинство любителей спутни- кового телевидения предпочитают устанавливать несколько антенн на разные спутники, подключенные к одному тюнеру через DiSEqC. При этом они получают точно настроенную систему и мгновенное переключе- ние каналов. Н Совет. Если можно ограничиться размером антенны в 90 см (очень дешево и нормально работает во многих регио-
300 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками нах со всеми основными спутниками), то нет смысла приобретать позиционер. Следует помнить, что актуатор, установленный на антенне, отнюдь не придает ей жесткого крепления. Во время сильного ветра будет страшно за судьбу своей спутниковой системы. Но все же, если вы решились на покупку антенны большого диа- метера и хотите смотреть, например, в Украине российские спутники в позициях 80 и 89 градусов восточной долготы, то без позиционера не обойтись. Рассмотрю варианты позизио- неров. V-BOX — надежные DiSEqC 1.2 позиционеры. Управляются от любого ресивера с DiSEqC 1.2 и 1.0 и позво- ляют автоматически поворачивать тарелку на 48 спутников. Новая модификация, то есть с новым программным обеспе- чением, подправленным для работы даже с некорректно по- сылающими DiSEqC-посылки ресиверами, например, типа SAMSUNG-9500. Достаточно компактный дизайн, хороший пусковой ток, вращают тарелку до 3,6 м. Edon DiSEqC 1.2 Pos — универсальный позиционер, обе- спечивает качественную работу как с мотоподвесом, так и ак- туатором, имеет память 99 позиций. Aston DS-100 — DiSEqC 1.2 позиционер DiSEqC 1.2 позицио- неры (Франция). Управляются от любого ресивера с DiSEqC 1.2 и позволяют автоматически поворачивать тарежу на 60 спутни- ков. Интересный дизайн, вращает любую тарелку, ток до 4 А. Мотоподвес и полярная подвеска В Определение. Мотоподвес — это полностью автономное устрой- ство, .которое позволяет поворачивать антенну на угол до 160°, которое питается и управляется ресиве- ром (тюнером), поддерживающим протокол DiSEqC 1.2.
Глава 4, Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 301 Рис. 4.66. Внешний вид мотоподвесов Установка спутниковой тарелки в связке с полярным мотоподвесом открывает обширные горизонты. Тарелка становится управляемой с помощью ресивера или другого приемного устройства. Она автоматически поворачива- ется на определенный УГОЛ и сама настраивается на разные спутники. Внешний вид неко- торых мотоподвесов приведен на рис. 4.66. Мотоподвес (DiSEqC Motor), функционально за- меняет позиционер, актуа- тор и полярную подвеску. Моторизированная система позволяет пользователю пере- настраивать спутниковую антенну на необходимый спут-, ник. Рассмотрим на конкретном примере плюсы и минусы использования DiSEqC Motor. Случай № 1. Нужно смотреть определенные каналы спут- никового телевидения, а они находятся на разных спутниках. Но необходимые спутники находятся рядом, т. е. разность орбитальной позиции (градус расположения спутника на ор- бите) в пределах 20—30°. Тогда конечно есть возможность, если позволяют диаметр спутниковой антенны, настроить указанные спутники на одну спутниковую антенну, исполь- зуя мультифид (он рассмотрен далее). При этом первый спутник с более слабым'сигналом ловится на конвертер, за- крепленный на центральной штанге, а второй, с более силь- ным сигналом — на мультифид (держатель на смещенный фокус). Случай № 2. Необходимые спутники более удалены друг от друга, либо нужны несколько спутников, разбросанных в зна- чительном удалении друг от друга. Тогда единственное реше- ние в данном случае — использовать мотоподвес.
302 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками D Примечание. Изначально мотоподвес настраивается на нулевой спутник, находящийся в середине дуги расположения спутников на орбите, для данного региона. Далее можно использовать систему управления мотопод- весом Usals, либо DiSEcQ 1.2 с помощью мотоподвеса можно настроить на все доступные в регионе спутники. Настраиваясь на очередной спутник, нужно производить сканирование телевизионных каналов и запоминать их в па- мять ресивера. Так можно просматривать ВСЕ каналы спут- никового телевидения, транслируемые с доступных в вашем регионе спутников. В Примечание. Одновременно можно просматривать каналы спут- никового телевидения только с одного спутника — со спутника, на который в данный момент развернута спутниковая антенна. Время перенастройки спутниковой антенны с крайних (максимально удаленных друг от друга) спутников может за- нимать до трех минут — это связано с тем, что в мотоподвесе установлен редуктор, который для обеспечения точности на- стройки антенны на позицию спутника имеет свои техниче- ские ограничения по скорости передвижения. Совет. При температуре ниже -25°С использовать мотоподвес не рекомендуется. Это чревато опасностью поврежде- ния механизмов.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 303 Мотоподвесу не требуется никаких особых проводов для его питания и никакого пульта управления для привода ме- ханизма в действие. Мотор включается в разрыв кабеля, идущего от конвертера в ре- сивер или любое другое при- емное устройство. Питание и команды для управления он получает по этому же кабелю. Если решено ставить мотоподвес, не нужно будет менять и опору для крепления новой системы, потому что он кре- пится на опору, на которой находится ваша «действующая» антенна. Выглядит антенна с мотоподвесом так, как показано на рис. 4.67. Мотоподвес BigSat НН 100-120. Максимальный диаметр антенны — до 120 см. Угол поворота 160 градусов. Скорость поворота от 2 до 3 градусов в секунду. Управление по прото- колу DiSEqC 1.2. Кнопки поворота на корпусе. Удобное ре- шение для просмотра нескольких спутников на тарелку диа- метром 90 см. Время поворота от спутника «НТВ-ПЛЮС» до Hot Bird занимает около 3 с. Мотоподвес Golden Interstar НН 100-120. Диаметр ан- тенны — 120 см. Вес антенны — 17 кг. Угол поворота 140°. Усиленный водонепроницаемый корпус, металлические ше- стерни. Уступает в скоростных характеристиках, но выигры- вает за счет качества. Мотоподвес Golden Interstar НН 100-140. Диаметр антен- ны — до 140 см. Имеет лучшее соотношение цена/качество. Угол поворота 140°. Усиленный водонепроницаемый корпус, металлические шестерни. Уступает в скоростных характери- стиках, но выигрывает за счет качества.
304 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками 4.10. Прием сигнала нескольких спутников на неподвижную антенну Что такое мультифид? Использовать вариант «каждому конвертеру по тарелке» становится необходимым лишь в том случае, когда нужно при- нимать сигнал со спутников, находящихся достаточно далеко друг от друга (например, 36° Е и 4° W). Если спутники расположены достаточно близко (5° Е и 4° W, 13° Е и 5° Е, 13° Е и 19° Е, 80° Е и 75° Е) и есть запас по уровню сигнала для некоторых из них, то на одну тарелку можно поставить несколько конвертеров. D Примечание. Учитывая достаточно высокую плотность расположе- ния спутников на орбите, можно одновременно прини- мать два или три спутника, которые находятся в непо- средственной близости друг от друга, используя соот- ветствующее количество конвертеров. Дополнительные конвертеры крепятся к несущей штанге спутниковой антенны (дуге) специальными держателями — мультифидами. 0 Определение. Мультифид — это приспособление для приема сигнала с нескольких близко расположенных спутников на одну антенну, оно представляет собой держатель для допол- нительных конвертеров.
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 305 Принцип действия мультифида Рассмотрим принцип действия мультифида. На рис. 4.68 видно, что сигнал от спутника попадает на конвертер в соот- ветствии с законами отражения. Когда мы настраиваем антенну на один спутник, то располагаем конвертер точно в фокусе ан- тенны, и, соответственно, тарелка у нас смотрит прямо на спут- ник. Здесь же находится и зона максимального уровня сигнала. Он позволяет принимать каналы с нескольких спутников одновременно, представляет собой крепеж для несколь- ких конвертеров, направ- ленных на разные спутники. Материал, из которого из- готовлен мультифид, может быть разным. Он бывает и пластиковым, и металличе- ским. При отсутствии завод- ских мультифидов это может быть и самостоятельно со- бранный крепеж. Главная функция — это зафиксиро- вать конвертеры таким обра- зом, чтобы они получали до- статочно мощный сигнал. Рис. 4.68. Принцип действия мультифида D Примечание. Разница между спутниками в градусах не должна пре- вышать 20°, при большем отклонении может быть существенная потеря мощности сигнала, но это зависит от мощности конкретного спутника и транспондера. При выборе системы с мультифидом необходимо учиты- вать стоимость оборудования: «конвертеры + мультифид + переключатель конвертеров + тарелка большего диаметра».
306 Как собрать антенны для связи, телевиденияЛWi-FI своими руками Достоинства и недостатки мультифида Установка системы с мультифидом имеет достоинства: ♦ увеличение количества принимаемых каналов; ♦ значительная экономия затрат по прокладке кабеля от каждой антенны до приемника (если применять DiSEqC); ♦ экономия на самих антеннах и креплении их на дом, да и сам дом не особо выиграет в красоте, если его обвешать антеннами, как новогоднюю елку. Есть и недостатки: ♦ падение уровня сигнала на боковых конвертерах, поэто- му некоторые, особо слабые транспондеры, попросту не смогут обеспечить достаточное качество сигнала; ♦ невозможность приема удаленных друг от друга спутни- ков, без установки дополнительной антенны. Установка мультифида значительно экономит время и средства, обеспечивает прием нескольких спутников на одну тарелку без дополнительных капитальных вложений. Методы формирования мультифида Классический пример системы с мультифидом: 3 спутника (Hotbird 13° Е, Sisius 4,8° Е, Amos 4° W), принимаемые на одну неповоротную антенну. В этом случае, как правило, на основ- ном (фокусном) держателе антенны устанавливается конвертер,' настраиваемый на Sisius 4,8° Е, на 1-м мультифиде — конвертер на Hotbird 13° Е, на 2-м мультифиде — конвертер на Amos 4° W. Совет. Рекомендуется собирать спутниковую антенну, уста- навливать мультифиды и конвертеры в домашних усло- виях, а затем всю конструкцию закреплять на крепле- нии, установленном на стене. Методов крепления конвертеров вне основного фокуса ан- тенны довольно много. Однако наиболее надежный и грамот-
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 307 ный подход в этом случае обеспечивает установка мультифида заводской сборки, например: «комплект конвертеров + мультифид для приема спутников 53756760°». Преимущество готового комплекта заключается в том, что они не требуют настройки. В Примечание. Для приема сигнала в случае применения комплекта достаточно установить его на центральную стойку. Боковые конвертеры настраиваются автоматически. Конструкция мультифида зависит напрямую от размера ан- тенны. На маленьких диаметрах антенн (0,4—0,6 м), собрать мультифид для рядом расположенных спутников практически невозможно. Но если у нас тарелка достаточно большая (0,9 м и более), а близлежащие спутники имеют вполне приемлемый по мощности сигнал в нашей зоне, то мы можем расположить рядом с центральным конвертером другие, и одновременно принимать сигнал с интересующих нас спутников. Подготовка, установка и настройка мультифида Подготовка, установка и настройка мультифида должна идти по определенному алгоритму. Шаг 1. Сначала настраивается антенна на наименее мощ- ный спутник из тех, сигнал с которых планируется принимать. Поскольку сигнал с него и так слабый, ставить принимающий конвертер не в основном фокусе антенны, смысла нет. Шаг 2. После этого другим конвертером, ориентируя его над плоскостью антенны, выполняем поиск сигнала с более мощного по уровню сигнала спутника. Шаг 3. Как только найдена точка наиболее сильного в данном случае сигнала, конвертер нужно закрепить именно в этой области.
308 Как собрать.антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками D Примечание. При установке ориентируют тарелку на прием спут- ника с самым слабым сигналом обычным образом. Этот сигнал будет приниматься конвертером, находящимся в основном фокусе спутниковой антенны. Боковые конвертеры будут принимать сигналы с других спутников. Правый конвертер будет принимать спутник, на- ходящийся слева от основного, левый — справа от основного. При настройке необходимо также учитывать то, что спут- ники находятся еще и на различных участках орбиты — «дуге». Поэтому, чем выше спутник, тем ниже нужно устанав- ливать дополнительный конвертер. Совет. В большинстве случаев следует настраивать централь- ный конвертер на спутник с самым слабым сигналом. Сформулируем правила установки мультифида на базе рас- сказанного ранее, опираясь на рис. 4.69. ВЦ Правило 1. tUA Сигнал со спутника, расположенного левее централь- ного, будет приниматься в зоне, расположенной пра- вее, если вы смотрите на мультифид, находясь сзади тарелки, и наоборот. Правило 2. Сигнал со спутника, расположенного выше по орбите, будет приниматься ниже, и наоборот. Установив место наилучшего приема, можно приступить к сборке мультифида, то есть крепления для дополнительного конвертера. Здесь возможны разные варианты, в зависимо-
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 309 Рис. 4.69. Принцип зеркального расположения конвертеров в мультифиде сти от того, в каких диапазонах (Ku- или С-) передаются сиг- налы, на каком расстоянии находятся друг от друга конвер- теры и т. д. Практический пример настройки мультифида Рассмотрим практический пример с усложнением задачи. Пусть необходимо осуществить прием сигналов с трех спут- ников ABS 1 75° Е, Yamal 201 92° Е, Express АМ2 80° Ена ан- тенну 0,9 м. В этой комбинации есть некоторые сложности. С помощью стандартных мультифидов, выпускаемых про- мышленностью, не удается добиться приемлемого уровня сиг- нала со спутника Yamal 20192°. Отсюда, при достижении при- емлемого уровня сигнала с остальных двух спутников, сигнал со спутника Yamal 201 92° оказывается явно недостаточным для устойчивого приема. И Примечание. В стандартных мультифидах исключена возможность смещения центрального конвертера, а также ограни- чена до минимума регулировка положения конвертеров.
310 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Основное отличие предлагаемого мультифида (рис. 4.70) — возможность регулировки положения конвертера в различных плоскостях и смещения центрального конвертера от главной фокусной оси, что позволяет более равномерно делить при- емную зону антенны между конвертерами. При использовании мультифида (рис. 4.70), центральный конвертер, предназначенный для приема со спутника Express АМ2 80° Е, смещается немного в сторону (без существенного ухудшения качества сигнала с этого спутника), что позволяет конвертер, предназначенный для приема со спутника Yamal 201 92° Е, сместить ближе к центру антенны и увеличить уровень сигнала до приемлемого. Выставив заранее положение конвер- теров в соответствий с приведенными размерами, можно, на- строив антенну на центральный спутник Express АМ2 80°, сразу же принять сигнал с остальных двух спутников. Возможно, по- требуется незначительная регулировка положения конвертеров для достижения наибольшего уровня сигнала. Q Примечание. Реализованные в мультифиде возможности регули- ровки положения конвертера в разных плоскостях позволяют добиться максимально возможного уровня сигнала, что особенно актуально в случае приема сиг- нала со слабых спутников. Рис. 4.70. Конструкция мультифида с возможностью регулировки в различных плоскостях
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 311 Питание конвертеров в мульти фи де Практические схемы пяти вариантов соединения бо- лее одного конвертера с одним ресивером представлены на рис. 4.71 и в табл. 4.6. Вариант № 1. Переключение при помощи переключателя 0/22 кГц (рис. 4.71, а). При отсутствии данного управляющего сигнала конвертер типа «Универсал» осуществляет прием в нижнем поддиапазоне, включение частоты переключает кон- вертер типа «Универсал» в верхний поддиапазон. В Примечание. Сигнал частотой 22 кГц предназначен для переключения поддиапазонов в Ки-диапазоне. При приеме С-диапазона данное переключение конвертера не используется. В этом случае, а также при приеме каналов только в одном поддиапазоне Ku-диапазона, можно использовать данный сигнал для управления переключателем конвертеров. Вариант № 2. Переключение при помощи изменения напря- жения 14/18 В (рис. 4.71, б). Изменение питающего напряжения 14/18 В используется для переключения поляризации в конвер- терах. При этом 14 В используется для приема вертикальной поляризации, 18 В — для горизонтальной. В случае приема сиг- налов со спутника только в одной поляризации возможно ис- пользование данного сигнала для управления переключателем конвертеров. В этом случае переключатель представляет собой компаратор с напряжением переключения около 16 В. Вариант № 3. Переключение при помощи переключателя типа DiSEqC (рис. 4.71, в). DiSEqC (Digital Sattelite Equipment Control) — протокол управления приемным спутниковым обо- рудованием при помощи импульсов частоты 22 кГц по сиг- нальному кабелю разработан компанией Eutelsat и на сегодня практически стал стандартом для производителей ресиверов и другого спутникового оборудования. Протокол 1.x, предусма-
312 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Ресивер Рис. 4.71. Варианты питания конвертеров в мультифиде тривающий управление четырьмя выходами микроконтроллера с заданными функциями, в нашем случае — управление пере- ключателем. «А», «В», «С», «D» — порты DiSEqC переключа- теля. На практике могут быть обозначены в меню ресивера и на переключателе, как «1», «2», «3» и «4», соответственно. Вариант № 4. Переключение при помощи комбинации пе- реключателей 0/22 кГц и 14/18 В (рис. 4.71, г).
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 313 Вариант № 5. Переключение при помощи комбинации пе- реключателей различного типа. Это комбинация вариантов № 3 и № 4 подключения конвертеров. Допускается подклю- чение до 16 конвертеров на 1 ресивер. На рис. 4.71, д показана только одна ветка на 4 конвертера. Другие ветки конвертеров подключаются аналогично. Соответствующие ограничения применимы для других конвертеров. В Примечание. Применение переключателей на 12 В позволяет увели- чить количество подключаемых головок еще в 2 раза, так что в варианте № 5 возможно коммутировать до 32 непереключаемых конвертеров. На рис. 4.71 обозначены: ♦ 0 кГц/22 кГц — наличие/отсутствие управляющего сиг- нала частоты 22 кГц; ♦ 14 В или 18 В — напряжение питания 14 В либо 18 В; ♦ Full—любым конвертером возможен прием любого под- диапазона и любой поляризации; ♦ Н — поляризация принимаемого сигнала, горизонтальная; ♦ Hi — поддиапазон Ku-диапазона, верхний; ♦ Lo — поддиапазон Ku-диапазона, нижний; ♦ V — поляризация принимаемого сигнала, вертикальная; ♦ A...D — порты DiSEqC. Продолжим рассмотрение вопроса питания конвер- теров, закрепленных в мультифид при помощи DiSEqC- перёключателя. Ведь в общем случае спутниковый ресивер может подавать питание только одному конвертеру. Поэтому во многих случаях предусмотрена установка DiSEqC- переключателя, который автоматически переключает пита- ние с одного конвертера на другой в зависимости от того, ка- кой вы смотрите спутник. Внешний вид такого переключателя представлен на рис. 4.72.
314 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Возможности коммутации конвертеров Таблица 4,6 № конвертера Настройка ресивера Что может принять конвертер? Вариант № 1. Переключение при помощи переключателя 0/22 кГц 1-й конвертер 22 кГц — «Выключено» Только нижний поддиапазон Ки-диапазона 2-й конвертер 22 кГц — «Включено» Только верхний поддиапазон Ки-диапазона Вариант № 2. Переключение при помощи изменения напряжения 14/18 В 1-й конвертер Вертикальная поляризация Только вертикальная поляризация 2-й конвертер Горизонтальная поляри- зация Тголько горизонтальная поляризация Вариант № 3, Переключение при помощи переключателя типа DiSEqC 1-й конвертер DiSEqC порт «А» или «1» Возможен прием любого диапазона и любой поляризации 2-й конвертер DiSEqC порт «В» или «2» Возможен прием любого диапазона и любой поляризации 3-й конвертер DiSEqC порт «С» или «3» Возможен прием любого диапазона и любой поляризации 4-й конвертер DiSEqC порт «D» или «4» Возможен прием любого диапазона и любой поляризации Вариант № 4. Переключение при п< 0/22 кГц эмощи комбинации переключателей и 14/18 В 1-й конвертер Поляризация вертикальная + 22 кГц «выключено». Только вертикальная поляризация, С-диапазон, Ки-диапазон — нижний поддиапазон 2-й конвертер Поляризация вертикальная + 22 кГц «включено» Только вертикальная поляризация, С-диапазон, Ku-диапазон — верхний поддиапазон 3-й конвертер Поляризация горизонталь- ная + 22 кГц «выключено» Только горизонтальная поляризация, С-диапазон, Ku-диапазон — нижний поддиапазон 4-й конвертер Поляризация горизонталь- ная + 22 кГц «включена» Только горизонтальная поляризация, С-диапазон, Ku-диапазон — верхний поддиапазон Вариант № 5. Переключение при помощи комбинации переключателей различного типа 1-й конвертер DiSEqC порт «А»(1) + 22 кГц «выключено» + Поляриза- ция вертикальная Только вертикальная поляризация, С-диапазон, Ku-диапазон — нижний поддиапазон 2-й конвертер DiSEqC порт «А»( 1) + 22 кГц «выключено» + Поляриза- ция горизонтальная Только горизонтальная поляризация, С-диапазон, Ku-диапазон —» нижний'поддиапазон 3-й конвертер DiSEqC порт «А»( 1) + 22 кГц «включено» + Поляризация вертикальная Только вертикальная поляризация, С-диапазон, Ки-диапазон — верхний поддиапазон 4-й конвертер DiSEqC порт «А»(1) + 22 кГц «включено» + Поляризация горизонтальная Только горизонтальная поляризация, С-диапазон, Ки-диапазон — верхний поддиапазон
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 315 Определение. DiSEqC (Digital Satellite Equipment Control) — это протокол для организа- ции связи между спут- никовыми ресиверами и периферийным оборудо- ванием с использованием единственного коаксиаль- Рис. 4.72. Внешний вид DiSEqC-переключателя на 4 конвертера ного кабеля. Внимание. К одному DiSEqC-переключателю можно подключить 2, 4,8, 16 и более конвертеров. Следует выбрать подходя- щий вариант. На данный момент существуют несколько групп, про- токолов. Так, DiSEqC 1.Х позволяет управлять включе- нием или переключением определенного числа внешних устройств (конвертеров, коммутаторов, позиционеров). Переключатель, работающий по этому протоколу, позво- ляет подключить до четырех конвертеров к одному реси- веру (рис. 4.73). А с помощью четырех переключателей DiSEqC 1.0 и одиного DiSEqC 1.1 можно принимать до 16 спутников на один ресивер (рис. 4.74). Протокол DiSEqC 2.Х дополнительно позволяет получать подтверждение выполнения команды. С его помощью, напри- мер, можно получать информацию о частоте используемого гетеродина конвертера. Протокол DiSEqC З.Х обеспечивает диалог между ресиве- ром и периферийными устройствами. В будущем он позволит автоматизировать процесс настройки внешних устройств. Настройка разных тюнеров на несколько конвертеров осу- ществляется по-разному.
316 Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками Рис. 4.73. Вариант включения, позволяющий подключить 4 конвертера Основные действия такие: ♦ включить использование DiSEqC в настройках; ♦ при прописывании (скани- ровании) каналов указывать номер конвертера или точ- нее номер входа на DiSEqC (обычно входы пронумерова- ны цифрами 1,2,3,4 или обо- значены буквами А, В, С, D); ♦ произвести обычное скани- рование каналов по отдель- ности для каждого установ- ленного конвертера. Рис. 4.74. Вариант включения, позволяющий подключить 1 б конвертеров
Глава 4. Устанавливаем и настраиваем спутниковые антенны своими руками 317 После этого при переключении каналов будет включаться нужный конвертер. Время переключения каналов на одном конвертере несколько меньше, чем при переходе с одного конвертера на другой при помощи DiSEqC. Но, тем не менее, задержка не всегда заметна. Умельцы устанавливают успешно большое количество кон- вертеров. Виды таких конструкций приведены на рис. 4.75 и рис. 4.76. Здесь следует заметить, что особо усердствовать с количе- ством конвертеров не стоит: ♦ во-первых, при количестве конвертеров более трех резко повышается вес конструкции; , ♦ во-вторых, снижается ее ветроустойчивость. При установке четырех конвертеров есть риск обломить центральную штангу, особенно если она не имеет боковых тяг (в частности, антенны General Satellite имеют только одну — центральную стойку). Выход из этой ситуации заключается только в установке дополнительной штанги и креплении конвертера уже на нее, без риска утяжелить конструкцию мультифида и повредить стойку. Рис. 4.76. Конструкция с 14 конвертерами Рис. 4.75. Конструкция с 10 конвертерами
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Борийчук Г., Булыч В. Радиолюбителю о телевизионных антеннах. М.: Изд-во ДОСААФ. —1977. — 80 с., ил. Борийчук Г., Булыч В., Шелонин В. Двухдиапазонная антенна. // Радио. — 1980. —№3. Гореико Н. Активный ответвитель ТВ сигнала. // Радио. — 1987. — №7. —С. 27. ГромовН., Тарасов В. Телевизоры. Справочная книга. — Л.: Лениздат. — 1979. —240 с. Жгулев В. Автоматический переключатель телевизионных входов // Радио. —1998. — № И. — С. 12. Ломозова Н., Сорокина Т. Прием телевидения в дециметровом диапа- зоне волн. — М.: Связь. —1971. Никитин В. Как добиться хорошей работы телевизора. — М.: ДОСААФ. —1988. Онищенко И. Приемные телевизионные антенны. — М.: Изд-во ДОСААФ. —1989. —118 с. Петин Г. Простая сверхширокополосная телеантейна И Радио. — 2000. —№2. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. — М.: Радио и связь. — 1990., Харченко К. Зигзагообразная антенна. // Радио. —1961. — № 3. Харченко К. Ромбовидная антенна. // Радио. —1971. — № 8. Чистов В. Детектор радиоволн. // Радио. —1998. — № 10. — С. 53. СПИСОК РЕСУРСОВ ИНТЕРНЕТ http://byte-kuzbass.ru/http://forum.sat-expert.com/ http://master-tv.com/http://sterr.narod.ru/ http://www.all-in-l.ru/http://www.compress.ru/ http://www.intuit.ru/ http://www.lan23.ru/ http://www.sat-digest.com.uahttp://www.sat-digest.com.ua/forum/ http://www.sat-expert.com/http://www.science21vek.ru/ http://www.wifiantenna.org.ua/ http://www.xakep.ru/