Текст книги "Антенны"

Мобильное спутниковое телевидение

Сама по себе идея мобильного спутникового телевидения не нова, она так же естественна, как развитие техники и различных технологий. Если можно смотреть телевидение на далеком острове в океане, то почему бы не смотреть его на огромном океанском лайнере, который сам по себе как небольшой остров. И если можно смотреть телевидение, вещаемое со спутника, на громадном лайнере, вопреки значительной качке на широкой океанской волне, то почему бы не смотреть его на небольшой яхте во внутреннем водоеме, где высота волн не превышает полметра и качка даже для маленького суденышка совсем невелика. А может быть, можно поставить антенну на крышу междугороднего автобуса и смотреть телепрограммы, проезжая по ровному, широкому хайвэю, где нет ни одной неровности, а скорость автобуса не так уж и велика, и есть возможность отследить направление на спутник? Если для слежения за первыми несовершенными спутниками приходилось строить сложнейшие устройства удержания направления, то чем эта ситуация отличается от движущегося по земле или морю объекта? Необходимо только быстрее вращать антенну.

Однако на первых порах оборудование было достаточно громоздким, дорогим и малопригодным для небольшого судна или передвигающегося объекта. Еще в начале 90-х годов спутниковое телевидение в движении можно было принимать на отечественные разработки типа, например, МАП-60 (цвет. вкладка 12–13). Антенный пост оборудования, оснащенный гиростабилизатором (устройством для подавления качки на воде), обеспечивал установку антенны до 1,2 метров диаметром. Оборудование и программное обеспечение давали возможность выполнять поиск требуемого спутника, «захват» и удержание с требуемой точностью направления антенны на спутник при воздействии внешних возмущающих воздействий (вибрация, удары волн, качка, маневры судна). Конечно, высокие энергетические характеристики (напряжение 220 В, мощность 300 Вт), громоздкость оборудования (вес не менее 100 кг) предъявляли высокие требования к объекту, на котором это оборудование устанавливалось.

В настоящее время на смену этому громоздкому оборудованию пришло высококачественное оборудование небольших габаритов американской фирмы KVH Industries (например, оборудование KVH Trac-Vision G4,G6 имеет антенный пост с размерами 66 см (диаметр) х 68 см (высота) при весе 24,49 кг), что сделало его доступным для маломерных судов. Конечно, высокая стоимость оборудования предъявляет специфические требования к владельцам, однако часто это тоже преодолимое препятствие.

Остановимся немного подробнее на оборудовании TracVision G6 (цвет. вкладка 14–15) как наиболее приемлемом с точки зрения соотношения цена/качество и, что немаловажно, предлагаемым, как минимум, двумя фирмами. Диаметр антенны 60 см обеспечивает, по крайней мере, прием программ НТВ-Плюс. По сообщениям фирмы KVH Industries, в настоящее время она готовит комплект TracVision G8 с антенной 84 см, что еще более расширит возможности приема спутниковых программ. TracVision G6 обеспечивает поиск и сопровождение спутника, запрограммированного пользователем, при движении, а также устойчивый прием сигнала. TracVision G6 оснащен простым в использовании интерфейсом и поисковым программным обеспечением, позволяющим принимать и отслеживать сигналы цифрового спутникового телевидения, данных и музыкальных станций – как во время стоянки, так и при плавании. С помощью «Select Satellite Menu» (выбор спутников в меню) и определяемых программными средствами спутниковых данных, можно по своему выбору определить необходимые спутниковые услуги ТВ-провайдеров: российский «НТВ-Плюс», а также «Astra», «Astra-2», «Hotbird», «Hispasat», «Thor», «Sirius» и «Turksat». В качестве дополнительной опции TracVision G6 позволяет выбрать два дополнительных спутника – работающий в стандарте DVB и американский спутник DirecTV, для того, чтобы система могла производить поиск в пределах всей мировой сети спутниковых телевизионных систем.

Современные функции приемника TracVision и его конструкция обеспечивают надежный доступ к программам с популярных европейских спутников во время плавания. Полностью стабилизированная 3-осевая система гарантирует непрерывный прием программ спутникового телевидения во время стоянок, при качке, при плавании на высокой скорости. С помощью гироскопически стабилизированных и проверяемых по земле датчиков прибора GyroTrac измеряется боковая и килевая качка судна, а также азимут судна; при этом антенна TracVision G6 остается в постоянном положении в течение короткого промежутка времени поиска выбранного спутника. Это означает возможность быстрого поиска спутника независимо от движения и скорости судна. Кроме того, GyroTrac предлагает дополнительное преимущество – он может выдавать эти же сверхточные и гироскопически стабилизированные данные об азимуте, которые используются для ориентации антенны, с целью улучшения работы автопилота, радара или другого бортового электронного оборудования, которому необходима цифровая или аналоговая информация об азимуте. После того как приемник нашел спутник, два находящихся на антенне гироскопа начинают выполнять функцию «закрытого в петлю» слежения за спутником. TracVision G6 использует мощность обоих сигналов слежения CONSCAN и гироскопы антенны.

Данная система включает в комплект цифровой гирокомпас GyroTrac. Он легко подсоединяется к остальному бортовому электронному оборудованию и обеспечивает сверхточные, гироскопически стабилизированные данные об азимуте.

Существуют также аналогичные системы оборудования, разрабатываемые другими компаниями. Это системы Seatel (США) (цвет. вкладка 16–17), OrbiScan (Хорватия) и др.

Теперь немного о наземном применении оборудования для приема спутникового телевидения в движении. Такие системы также существуют и разрабатываются теми же компаниями, что производят оборудование для осуществления приема спутникового телевидения на морских судах.

Та же фирма KVH Industries предлагает ряд оборудования для автомобилей и автобусов. Отличительная его особенность – небольшие размеры антенны и обтекаемая форма радиопрозрачного колпака. На рисунках (цвет. вкладка 18–19) можно видеть, как система TracVision С3 выглядит на рейсовом автобусе.

Антенны для мобильной связи

Стандартные телефонные антенны бывают трех типов: выдвижные, невыдвижные и встроенные. Для большинства мобильных телефонов, кроме стандартных антенн, поставляемых в составе аппарата, выпускаются и другие – различных размеров, выдвигающиеся и невыдвигающиеся, гибкие, длинные, короткие и со встроенными светодиодами. Однако далеко не всегда нужное качество связи удается обеспечить без применения дополнительной автомобильной или стационарной антенны.

Стационарная антенна используется для улучшения качества связи в зданиях и подвальных помещениях, а также для обеспечения связью вне зоны приема в пригороде. Такая антенна устанавливается на улице так же, как и телевизионная.

Автомобильные антенны главным образом служат для того, чтобы вынести источник приема и передачи сигнала за металлический корпус машины. С одной стороны, это избавляет владельца от воздействия электромагнитного излучения, а с другой – улучшает качество связи.

В автомобиле рекомендуется использовать двухдиапазонную антенну GSM 900/1800. В стационарных дачных условиях необязательно использовать двухдиапазонные антенны, поскольку обычно они имеют меньшее усиление, чем однодиапазонные, а покрытие за городом и на краю зоны всегда обеспечивается в диапазоне GSM 900.

Автомобильные антенны для телефона отличаются, в первую очередь, способом крепления: изнутри на стекле автомобиля или снаружи (цвет. вкладка 20–22). В последнем случае приходится сверлить кузов машины, чтобы запустить внутрь кабель от антенны и зафиксировать саму антенну на крыше, что не всегда приемлемо. Конечно, антенны этого типа должны обеспечивать более качественную работу телефона, но неудобство установки уменьшает их популярность.

Существуют антенны на магнитном основании, которые могут быть установлены практически на любую часть кузова. Недостатком этой разновидности крепления является его невысокая прочность: на большой скорости или при сильной тряске антенна может сползти.

Более удобный вариант крепления внешней антенны – установка ее на стекло. При этом антенна прочно крепится, как правило, к лобовому стеклу и затем уже подключается к комплекту громкой связи или непосредственно к телефону. Надежность подобного метода достаточно высока, проблем с креплением не возникает. Антенна крепится с помощью двухсторонней липкой ленты, аналогичной применяемой при установке антенн для магнитол.

В простейшем случае в качестве антенны используется металлический штырь, длина которого равна 1/4 длины волны (около 8 см для GSM900 и 4 см в GSM1800). При этом коэффициент усиления такой антенны полагается равным 0 дБ, то есть антенна как бы не обладает никаким усилением. Тем не менее, даже такие «неусиливающие» антенны могут улучшить работу телефона, поскольку его собственная антенна обычно имеет существенно меньшую длину. Более сложные антенны называются коллинеарными, они состоят из двух и более штырей, соединенных между собой фазосдвигающими катушками индуктивности. Такие антенны могут иметь коэффициент усиления 3–6 дБ и обеспечивают более надежную связь. Существуют и двух-трехдиапазонные, и комбинированные антенны, которые можно применять с сотовыми телефонами различных стандартов, в том числе и CDMA.

Кстати говоря, использование внешней антенны в большинстве случаев увеличивает срок работы телефона от аккумулятора, так как в зависимости от уровня сигнала варьируется и мощность передатчика телефона, а в случае применения внешней антенны она меньше.

Для телефонов используются в основном внешние штыревые антенны, логопериодические и антенны типа «волновой канал». Штыревая антенна дает усиление до 3–7 дБ, излучая волны по кругу. Антенны типа «волновой канал» и логопериодические внешне выглядят как дециметровая телевизионная антенна и дают усиление до 7-15 дБ в одном направлении.

Стационарная антенна устанавливается на кронштейне или мачте на стене или крыше и направляется в сторону базовой станции, сигнал которой принимается устойчиво. «База» совсем необязательно должна быть ближайшей, так как все зависит от расположения антенны и рельефа местности.

Ориентацию антенны необходимо выполнять очень внимательно, медленно вращая антенну «по горизонту» и наблюдая за индикатором уровня сигнала на дисплее мобильного телефона или с помощью функции инженерного меню – Net monitor. Так как изменение напряженности поля отображается на дисплее не сразу, а через 5-10 секунд, вращать антенну нужно очень медленно, чтобы не проскочить направление на самый сильный сигнал. В меню сотового телефона необходимо включить «непрерывный поиск сети». Пока нет регистрации в сети, индикатор на дисплее многих моделей телефонов работать не будет, поэтому для настройки в тяжелых условиях желательно пользоваться телефоном со включенным Net monitor. В этом случае уровень принимаемого сигнала показывается в дБ, что гораздо точнее индикатора сотового телефона.

Часто больший эффект дает установка антенны на кронштейне за окном на двухметровом кабеле, чем на 10-метровой мачте в 10 метрах от дома. Конечно, чем выше, тем лучше, но в пределах одного метра (уже на высоте установки) нужно искать лучшее место, а оно может быть на 30–40 см ниже или выше планируемого. От длины кабеля зависит коэффициент усиления всей антенной системы, подключенной к сотовому телефону. Паспортные данные внешних антенн не учитывают длины кабеля.

На границе зоны покрытия особенную важность приобретает качество согласования антенны с кабелем. Настройка антенн типа «волновой канал» производится в заводских условиях.

На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны. Кроме того, для каждого типа телефона есть так называемый антенный переходник, который подключается к указанному разъему и представляет собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого находится специфический телефонный высокочастотный разъем, а с другой – стандартный высокочастотный разъем. При включении переходника в телефон происходит автоматическая коммутация антенного тракта телефона на внешний разъем. Обычно затухание в антенном переходнике не превышает 1дБ.

Если кабель между антенной и телефоном не больше 3 метров, то потери в нем можно не учитывать. При большей длине линии связи вопрос выбора кабеля приобретает первостепенную роль. Причем имеет значение не только затухание, но и волновое сопротивление кабеля, поэтому лучше использовать кабель с волновым сопротивлением 50 Ом.

Список используемых источников

1. Нестеренко И. И., Жужевич А. В. Выбери антенну сам. – М.: Солон-Р, 1999.

2. Жовна И. А. Самодельные телевизионные антенны. – К.: Техника, 1995.

3. Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б., Меркулов С. Е. Антенны. – М.: Радио и связь, 1995.

4. Казанский Н. Как сделать антенну и заземление. – М.: ДОСААФ, 1956.

5. http://www.teleradiocom.ru/

6. http://www.telesputnik.ru

7. http://www.softo-art.narod.ru/

8. http://www.tconnect.spb.ru

9. http://perkis.narod.ru/index.html

10. lib.qrz.ru

11. http://www.lr.kiev.ua

12. http://teleantena.ru/

13. http://sputnik-tv.in.ua/

14. http://www.kolcosat.ru/index.html

15. http://mirantenn.com.ua

16. http://www.diagram.com.ua

17. http://www.sat.ru

18. http://www.satnn.ru