Почему для модемной связи применяется вертикальная поляризация радиоволн.

В странах СНГ эфирное телевидение в дециметровом участке транслируется по 21 - 60 каналам, что соответствует частотам 470 - 790 МГц.

Стандарт DVB-T (terrestrial) - цифровое эфирное вещание, а DVB-T2 - цифровое эфирное вещание следующего поколения. DVB-T2 нынче принято считать основным стандартом вещания.

DVB-T2.

Полоса частот: 470-862 МГц.

Номер ТВ - канала: 21-69 каналы.

Z = 75 Ом.

Поляризация – горизонтальная.

На 2012 год пока полоса мультиплексов остановилась на 770 МГц - 58 канал.

Мультиплекс - набор телевизионных и радиовещательных каналов передаваемых по одному цифровому каналу, или - объединённый поток, состоящий из потоков одного уровня, как понятнее, так и правильно.

Получается, что частотный диапазон ТВ стандарта полностью перекрывает канал ТХ, диапазона модемной связи. В связи с этим, представители мобильной связи стран СНГ и Восточной Европы на очередном съезде, прошедшем Киеве, подняли вопрос о необходимости расчистки так называемых нижних радиочастотных диапазонов 700-800 МГц для последующего внедрения в них каналов связи четвертого поколения (4G). В Европе этот спектр принято называть «цифровой дивиденд». Иными словами, это остатки эфира, которые остались после перехода на цифровое эфирное телевидение.

Выше изложенная информация обязывает относится к антеннам модемной связи взвешено и продумано. Не следует экономить на конструкциях антенн и покупать дешевые марки коаксиальных кабелей, чтобы через год — два не проделывать туже работу второй раз, но уже дороже, чем это обойдется сейчас.

Для модемной связи можно применять разные конструкции АФУ. Каждая конструкция имеет свои характеристики и выбирается согласно поставленной цели.

На рисунках показаны несколько вариантов схем АФУ. Все они состоят из двух однотипных, направленных узкополосных антенн, настроенных на прием и передачу соответственно. Это необходимо чтобы повысить селективность антенных конструкций.

На первом рисунке изображена конструкция из двух антенн, расположенных этажами. При таком расположении передний лепесток зоны приема будет уже, чем во втором варианте.

На втором рисунке изображена конструкция из двух антенн, расположенных одна сбоку от другой. При таком расположении рабочий лепесток будет шире, чем в первом и третьем варианте.

На третьем рисунке изображена конструкция из двух антенн, расположенных одна впереди другой, на одной направляющей. Такая конструкция обладает наилучшими показателями, обусловленными ее конструктивными особенностями. Но она и наиболее требовательная к настройке и согласованию.

Можно еще применять для модемной связи тик называемую логопериодическую антенну.

Это широкополосная направленная антенна.

Вот простой и удобный программный калькулятор для расчета геометрических размеров логопериодических антенн logperio_Rus.zip. Из практики могу посоветовать логопериодическую антенну считать на сопротивление кабеля немного ниже 50 Ом, например на 40 Ом,

а потом при настройке уточнить точки подключения кабеля по приборам, по максимальному уровню сигналов, при настройке антенны.

И так, все представленные конструкции нуждаются в тщательной настройке поверенными лабораторными приборами. Чтобы слова были убедительные, приведу несколько интересных практических примеров.

Есть очень эффективная по своей простоте и согласованию антенна, испытанная мной на заре появления 7го канала. Это непривычная антенна, представляющая собой двойной полуволновой вибратор, да еще и работающий в горизонтальной плоскости. Два вибратора удалены друг от друга на подобранное расстояние, чтобы обеспечить необходимый сдвиг фаз для направленного распространения волн. Эту конструкцию оказалось, можно согласовать с кабелем, отодвигая места подпайки от центров элементов, без дополнительных согласующих трансформаторов.

Чем интересен полуволновой вибратор.

В полуволновых вибраторах входное сопротивление в центре равно нулю и увеличивается к краям.

Еще, полуволновой вибратор интересен тем, что он может быть преобразован в двухэлементную направленную антенну путем подключения к нему рефлектора на расстоянии около 1/4 длины волны. Рефлектор это проводник, длина которого на 5% больше, чем длина вибратора и который не связан ни с приемником ни, с вибратором - является пассивным элементом антенны. Это привело к попытке сделать рефлектор — вибратором и развести их в пространстве для создания в антенне условий бегущей волны, что довольно успешно получилось.

По этим представлениям, экспериментальным путем, была сделана негабаритная, простая, дешевая антенна с хорошими характеристиками.

Подобная конструкция, но для вертикальной поляризации, была сделана в 1998 году Владимиром Поляковым, позывной RA3AAE, из Москвы. По сходному принципу он сделал вертикал на 10 метровый радиолюбительский диапазон и тоже остался доволен конструкцией.     С конструкцией Полякова можно ознакомиться по ссылке Антенна RA3AAE.

По подобию антенны на 7й канал и антенны Полякова, была изготовлена антенна для CDMA модемной связи. Вот ее фото. В желтой рамочке увеличенное изображение способа согласованного подключения коаксиального кабеля.

Антенна закреплена термо клеем на жесткой конструкции из пластиковой трубы. Такой вариант крепления обеспечил необходимую жесткость для проведения точных измерений при настройке. Выходной разъем впрессован в уголок трубы. Отрезок верхней трубы с антенной может проворачиваться, для возможности направления антенны на измерительные приборы. Этот кусок трубы цельный, просто на фотографии средняя часть вырезана для уменьшения размеров.

Настройка антенн, сходна с настройкой контура гетеродинным индикатором резонанса.

Одиночная антенна - одиночный контур. Система антенн - полосовой фильтр. Узкополосная антенна - контур с острым резонансом. Широкополосная - контур с низкой добротностью и слабым резонансом, например контур с подключенным параллельно омным резистором.

При таком подходе, легче ориентироваться в величинах и их взаимосвязях.

Например, несколькими замерами можно очень точно определить действительное усиление антенны на любом этапе настройки, пользуясь только генератором и индикатором поля, если нет ГКЧ. Для этого необходимо подать на антенну сигнал с аттенюатора ГСС и замерить показание индикатора поля в требуемой полосе частот. Потом проделать эти измерения, отойдя на несколько МГц в сторону от полосы пропускания. Теперь это (меньшее, я надеюсь) показание индикатора поля, доводим до предыдущего (большего) показания, вращая выходной аттенюатор. Сколько децибел мы добавили - такое и действительное усиление антенны.

При помощи генератора, КСВ метра и индикатора поля можно настроить любую антенну и определить стабильность необходимых величин при повторяемости конструкций.

Легко и быстро ориентироваться в децибельной шкале удобно по таблице.
дБ     Раз
1     1,12
2     1,26
3     1,41
6     2
10     3,16
20     10

Внизу приведены фото показаний индикатора поля на разных стадиях согласования фидера с элементами антенны. На нем видно, как сильно меняются параметры АФУ при незначительных изменениях физических размеров.

Для оперативного нахождения оптимальных точек согласования фидера с элементами антенны можно применять технику балансировки индуктивных мостов, для этого, делаем небольшую петлю из тонкого провода. В данном случае применен МГТФ.

Подпаиваемся к вибратору на некотором удалении от центра.

Теперь пригибаем петлю от центра рис 2.

Смотрим на индикатор поля.

Отклонение стрелки уменьшилось, значит, место подпайки фидера больше удалять от центра нельзя. Уже перебор.

Далее, пригибаем петлю до центра.

Смотрим на индикатор поля.

Отклонение стрелки увеличилось. Ага. Значит, нужно место подключение сместить немного назад, а именно — подпаять по середине размера петли. На рис. 1 место нового подключения синяя точка, а размер петли выделен желтыми линиями.

После этих действий проводим измерения по новой. И так очень понятно и наглядно мы за несколько подключений выбираем точно точки согласования. Быстро надежно и практично.

А теперь смотрите. Толщина антенного вибратора 1, 2 мм. Изменение точки подключения на 1-2 мм дает разницу в показаниях до 2 Дб и это еще не конечная стадия настройки.

Вот наглядный пример того, что без точных лабораторных приборов при изготовлении здесь ловить нечего. Это только один, маленький эпизод из этапа настройки, чтобы это все полностью описать места не хватит, да и не нужно. Оно раз на раз не приходится.

В заключении можно показать фотографию, дающую представление о диаграмме направленности данной антенны.

Я думаю, что эта фотография понятна без комментариев.

И еще. Кабель.

Кабель, это самый длинный элемент АФУ, а значит, он очень сильно влияет на параметры всей конструкции.

Кабель для модемной связи должен быть.

Мягким.

Иметь изоляцию с малым температурным коэффициентом расширения и плотно облегающей все внутренние слои.

Иметь как можно меньшее внутренне сопротивление на погонный метр, порядка 0,4 Дб.

Иметь медный центральный проводник и сплошную, без просветов наружную оплетку, что обеспечивает его хорошую волновую герметичность.

Иметь стабильный импеданс, равный 50 Ом.

Иметь большой рабочий температурный диапазон, порядка -60 + 80 градусов Цельсия.

Наиболее оптимальным для применения является коаксиальный кабель российского производства, марок РК 50-7-11, РК 50-7-12, РК 50-7-13, РК 50-7-15, РК 50-7-16.

С ув. Белецкий А. И.       05.10.2012г.     Кубань Краснодар.