Антенны для Skylink (CDMA-450 / CDMA2000)

Повышение квалификации

Если USB-модем должен быть постоянно доступен физически, то лучшим выходом является внешняя антенна.

Лучшим для доступа к модему, но отнюдь не всегда для уровня сигнала и суммы затрат. Нет, хорошая направленная антенна с высоким усилением, повышает уровни сигналов. Но это на выводах антенны.

А сигнал от антенны надо еще донести до модема. А для этого требуются:

 

  1. Вход внешней антенны в модеме (что бывает далеко не во всех модемах, т.е. скорее всего придется покупать новый модем).
  2. Коаксиальный кабель 50 Ом с малыми потерями на частоте Skylink  (452,5-467,7 МГц).  А это штука дорогая - цены начинаются от 2...3 евро за метр. Использовать же дешевый бытовой RG58 практически бессмысленно. На этих частотах при длине 10 м затухание в RG58 составит 3,5 ... 4 дБ, а при длине 20 м - 7 ... 8 дБ. Т.е. затухание в кабеле RG58 съест половину или всё усиление внешней антенны. В связи с этим мне представляется странным (чтоб не сказать сильней) использование длинного RG58 во внешних антеннах, продаваемых самим Skyliтk`ом.
  3. Адаптер. Это название носит коммерческое жлобство от Skylink: 10-ти сантиметровый хвостик кабеля с двумя коаксиальными разъемами: стандартным F-типа (применяется в спутниковых ТВ комплектах и потому распространен и дешев) и уникальным, используемым только в модемах Skylink. Вот за эту уникальность разъема Skylink и дерет по 11...12 евро за упомянутый хвостик-переходник (для сравнения: в Германии за эти деньги можно купить простой сотовый телефон).

Если вы выбрали этот вариант, то покупки адаптера избежать не удастся ("куда они денутся с подводной лодки", приговаривает коммерческий отдел Skylink). А вот с кабелем и антенной есть варианты.

Используем хороший и относительно недорогой (в районе 1 евро за метр), SAT-коаксиал, применяемый для связи спутниковых головок с ТВ тюнерами (с  дополнительным экраном из алюминиевой фольги и вспененной внутренней изоляцией). Его затухание на частотах Skylink не превышает 1 и 2 дБ на длине 10 и 20 м соответственно, что уже приемлемо. Однако волновое сопротивление такого кабеля 75 Ом, а модем имеет 50 Ом. Но это по идее. На практике же измеритель импедансов показал на обоих, имевшихся у меня, модемах модуль импеданса от 56 до 64 Ом  в полосе 452,5 - 467,7 МГц, что дает КСВ не выше 1,3 в кабеле 75 Ом. Даже если КСВ поднимется до 1,5... 1,6 (при меньших входных сопротивлениях модема), то дополнительные  (из-за повышенного КСВ) потери при 10-ти метровом SAT-кабеле составят всего несколько %.

Для антенны потребуется медный провод диаметром 3,6 мм (купите в электротоварах 2,5 ...3 м одножильного, сечением 10 мм2 и снимите с него изоляцию) и пластиковая труба длиной  0,6 ... 0,8 м (я использовал обрезок водопроводной пластиковой трубы 3/4`).

Антенна Уда-Яги на полосу 450 - 470 МГц показана на следующем рисунке. Красным кружком отмечена точка питания (т.е. место подключения кабеля). Размеры вверху это длины вибраторов, внизу - расстояния между ними.

alt
Зависимость SWR (уровня согласования) от частоты в МГц:
alt

Для далеких от антенной техники скажу, что SWR < 2 соответствует хорошему согласованию, а SWR < 1,5 - очень хорошему. То есть эта антенна в полосе частот Skylink 452.5 ... 467.5 МГц дает очень хорошее согласование.

Усиление антенны  составляет 10,5 ... 11 dBi (на сколько дБ антенна дает больший сигнал, чем всенаправленная антенна - изотропный излучатель, буква i после dB и означает isotrop).

Объемная диаграмма направленности в свободном пространстве (без учета отражений от земли и местных предметов):

alt

Изготовление антенны. Точность настройки антенны по частоте должна быть не хуже 0,5%. Поэтому требования по допускам на размеры довольно жесткие:

  • диаметр провода 3,6 + 0,2 мм (обычный силовой электрический 10 мм2);
  • погрешность длин элементов не должна превышать 1 мм;
  • погрешность расстояний между ними - не более 2 мм.

Нарезаем куски провода (он должен быть предварительно вытянут и не иметь видимых изгибов) длиной 328, 625, 292, 270, 278, 264, 268 мм. Для точности торцы лучше обработать плоским надфилем.

Сверлом 3,3 мм в водопроводной трубе-траверсе сверлим отверстия в местах расположения элементов. Чтобы обеспечить параллельность лучше воспользоваться кондуктором или станком. В месте расположения питаемого элемента (драйвера) таких отверстий два: одно над другим, на расстоянии 15 мм.

На трении плотно вставляем элементы по местам. Дополнительное крепление пассивных (все, кроме драйвера) элементов не требуется.

Длинные концы драйвера (под который мы отрезали  625 мм) загибаем назад к траверсе, образуя петлевой вибратор. Расстояние  между параллельными проводами петлевого вибратора и форма загиба  краев (прямоугольная или закругленная) особой роли не играет. Главное  - соблюсти периметр и вставить загнутые концы во второе отверстие, так, чтобы расстояние между ними внутри траверсы составило бы 6 ... 8 мм.

Проводим питающий кабель внутри траверсы, и через отверстие в траверсе диаметром 7.... 9 мм выводим его наружу примерно посередине  (некритично) между драйвером и первым директором (тот, который длиной 292 мм) на длину 15...20 см (некритично, но не более 25 см).

Из выведенного наружу отрезка кабеля мотаем симметрирующий дроссель (сворачиваем кабель в бухточку - спиральную катушку) диаметром 3 ... 4 см (некритично, но смотрите, какой радиус изгиба позволяет ваш кабель, чтобы не перегнуть его до нарушения круглого сечения) из 1,5 ... 2,5 (некритично) витков. Фиксируем дроссель от раскрутки пластиковыми кабельными стяжками.  Ими же крепим дроссель к траверсе.

Конец кабеля дросселя должен оказаться прямо у точек питания петлевого вибратора. Разделываем кабель и припаиваем к вибратору. Куда центральную жилу, а куда оплетку совершенно неважно. А вот что отчаянно важно - минимальная длина разделанных концов кабеля  от того места где кабель еще не  разделан до точек питания вибратора.  Максимум по 3...5 мм. По 10 мм уже недопустимо - паразитная индуктивность столь длинных (1 см при длине волны 65 см - это много) выводов расстроит антенну. Так что с узлом питания придется конструктивно помучиться.

После этих мучений разделанный конец кабеля и места паек к вибратору заливаются герметиком. Я использовал сплав из равных частей канифоли и парафина. Этот старый рецепт  герметика проверен многолетней эксплуатацией.  Вероятно можно использовать и  готовые герметики, но неизвестно какие у них потери на наших частотах.

На нижний конец кабеля накручивается разъем F-типа и далее через адаптер подключается ко входу внешней антенны модема.

Установка антенны. Skylink использует вертикальную поляризацию, поэтому вибраторы антенны должны быть тоже расположены вертикально, как на предыдущем рисунке. Азимутальное направление устанавливаем на выбранную базовую станцию с точностью не хуже + 100 (при большей ошибке сигнал будет падать из-за относительно узкой диаграммы направленности антенны).

Подбор точки крепления антенны делается так же, как описано выше для USB-модема.

Полностью статью читайте здесь.

 


 Информационный партнер:  Мариупольский радиоклуб Маррад