Торкнемося питань, що виникають при першому знайомстві з задачею побудови антено-фідерного тракту одноканальної базової станції радіозв’язку.

Загальний склад обладнання базової станції з одним ретранслятором приведений на малюнку нижче.

Це схема з заземленнями і блискозахистом як би було добре в стаціонарних умовах. Простійший набір обладнання в полі – ретранслятор, дуплексер, джампери (перехідники) ретранслятор-дуплексер, антенний кабель, антена. Бажано пристрій грозозахисту.

Якщо на дуплексері і на грозозахисті роз’єми N-female, що частіше буває, то знадобиться три джампери:

• для ретрансляторів Моторола  серій DR, SLR – N-male/N-male – 2 шт., N-male/BNC-male – 1 шт.;
• для ретрансляторів Хітера – N-male/N-male – 3 шт.

Джампери робляться з кабелю RG58 або аналогічний. Нема сенсу в більш товстому кабелі для цього.

Дуплексер чи дві антени?

Дуплексер – пристрій задачею якого є об’єднання передавача і приймача на одну антену а також ізоляція впливу передавача ретранслятора на власний приймач. Для якісної роботи ретранслятора, враховуючи рівні чутливості приймачів, ізоляція Tx-Rx повинна бути -70дБ і більше. Дуплексер це і забезпечує.

У випадку, коли є задача оперативно змінювати частоти ретранслятора більше ніж дозволяє смуга дуплексера, а це біля 400 кГц, без переналаштування останнього, використовується дві антени, що забезпечують потрібну смугу. Ізоляція Tx-Rx при цьому досягається просторовим розносом передаючої і приймальної антен по вертикалі.  (горизонтальний рознос, якщо це не сотня метрів, буде мати зворотній ефект). Так, наприклад, для діапазону 160 МГц і потужності передавача 50 Вт вертикальний рознос повинен бути від 4 метрів. Детальніше про розрахунки тут: Методика розрахунку необхідного просторового розносу між приймальною та передаючою антенами

Можливо зручнішими будуть дипольні антени, які можна розмістити на одній щоглі одна під одною. Або вертикальна на верху щогли і дипольна під нею.

Далеко не завжди зручно розміщувати дві антени і тягнути два фідери, особливо якщо на одній точці розміщено декілька ретрансляторів. До того ж антена з більшим підсиленням буде мати більші габарити. Тому, при можливості, варто використовувати дуплексер .

«Штир» чи петльовий вібратор

Нема антен гірших чи кращих за своїм принципом. Кожен тип має свої особливості, які будуть оптимальними під певну задачу. Головне щоб антена була якісно спроектована і виготовлена.

Принцип будь якої антени  – перерозподіл енергетики сигналу з розповсюдження в сферичному напрямку в певну діаграму в вертикальній і горизонтальній площині. Таким чином досягається концентрація енергетики і підсилення сигналу саме в потрібних напрямках – чи то кругова (omni) чи спрямована в одну сторону. Штирем в «простонародьє» обзивають все що так виглядає – і кусок проволоки довжиною ¼ чи 5/8 довжини хвилі, і J-антени і колінеарні. При цьому останні можуть мати підсилення 10 dBd, мати полосу 500 МГц під ППРЧ і залишатися у вигляді штиря.

Звичайні однодіапазонні вертикальні антени мають смугу вужче ніж дипольні і тим вони менш універсальні. Зате, якщо не треба міняти частоту ретранслятора, вузькосмугова колінеарна антена має менше шансів пропускати на свій приймач сигнали сторонніх передавачів, що знаходяться поблизу. Також вони мають правильну кругову спрямованість, дешевше, простіше в монтажі.

Дипольні антени мають смугу що перекриває весь діапазон, їх можна нарощувати поєднувавши суматорами, можна формувати діаграму від умовно кругової до спрямованої, можна розмістити декілька антен на одній трубостійці (щоглі). І то буде жорстка, міцна конструкція стійка до погодних негараздів. Але їх діаграма  – не рівне коло а кардіоїда, вони більш громіздкі і складніші в монтажі.

У застосуванні з ретранслятором, який працює на одних частотах, цілком підійде і вузькосмуговий колінеар. Але у випадку коли стаціонарна радіостанція повинна тримати зв’язок з декількома ретрансляторами, частоти яких відстоять одні від одних на десятки МГц, потрібна широкосмугова антена.

Таким чином «кто более матери-истории ценен»? Все залежить від задачі і конкретних умов.

Антенний фідер і джампери

Коаксіальний кабель для підключення антен має основну характеристику  – затухання сигналу в дБ на метр. Чим більше довжина фідера – тим більше затухання. Також чим більше частота, тим більше затухання. Для прикладу середні характеристики затухання в дБ на частоті 450 МГц типів кабелів що частіше використовуються:

Затухання в 3 дБ дає втрату потужності сигналу в 2 рази. Тобто коли ми з’єднаємо ретранслятор з антеною відрізком кабелю RG8 довжиною 75 метрів то ми з 50 Вт на виході ретраслятора отримаємо на антені лише біля 10 Вт. І якщо є можливість організувати мінімальну довжину фідера то варто це робити і не змотувати зайвий кабель бухтою «про запас».

В радіозв’язку використовуються ВЧ-пристрої опором 50 Ом. В телерадіомовленні – 75 Ом. Що буде, якщо в радіозв’язку застосувати кабель 75 Ом?  Буде разузгодження при переході 50/70 Ом між пристроями, від того відбитий сигнал призведе до збільшення КСХ і додаткових втрат але працювати він буде. Але якщо стоїть вибір застосувати на фідері довжиною 100 метрів 50-омний кабель товщиною 3/8” чи кабель 7/8” з опором 75 Ом, то в цифрах втрати на останньому будуть суттєво нижче на високих частотах і він буде ефективніше.

Іноді виходом з положення при довгому фідері може бути винос ретранслятора ближче до антени в шафі для зовнішнього застосування і прокладання до нього кабелю живлення.

Існує твердження, що довжина коаксіального фідера повинна бути кратна ½ довжині хвилі. Воно справедливе якщо ми таким чином кабелем узгоджуємо антену щоб запобігти трансформації сигналу. Довжина вимірювального джампера також має значення при налаштуванні ВЧ-пристроїв на 50 Ом при їх виробництві. Але якщо ми підключаємо антену з опором 50 Ом, яка узгоджена (симетрована) на своєму роз’ємі, до дуплексера 50 Ом кабелем 50 Ом і з’єднуємо це роз’ємами 50 Ом, то довжина антенного фідеру по відношенню до довжини хвилі робочих частот не має значення. І впливає вона тільки на затухання сигналу в кабелі. Те ж саме стосується і джамперів між ретраслятором і дуплексером, фільтрами і іншими ВЧ-пристроями.

Роз’ємне з’єднання фідера і антени повинно бути ретельно герметизоване. Попадання вологи в роз’єми призведе до  втрати якості зв’язку. Герметизувати в польових умовах простіше всього ПВХ-стрічкою для зовнішніх робіт і сирою гумою.

Коаксіальні роз’єми

В радіозв’язку в діапазонах VHF/UHF частіше використовуються роз’єми типу UHF (інша назва PL259/SO259), N-тип та BNC.

Роз’єм UHF, хоч і має таку назву, бо в часи коли він був винайдений UHF вважалося все, що вище 30 МГц, не призначений для використання на частотах вище 200 МГц в наслідок своєї конструкції. Його можна використовувати в діапазоні VHF але з ним легко допустити неякісний монтаж і з’єднання, що приведе до високого КСХ.

Роз’єми BNC працюють на частотах до 4 ГГц, мають надійний контакт і зручні при частому підключенні-відключенні. Є на 50 Ом для радіозв’язку і на 75 Ом для передачі відео. Треба розрізняти їх при виборі.

Роз’єми N-типу призначені на діапазони до 18 ГГц і є більш універсальними для різноманітних радіосистем. Існують для більшості типів кабелів.

Грозозахист

Грозозахист призначений для відводу заряду атмосферної статики що накопичується в антені і фідері. Відповідно він працює коли підключений до заземлення що має достатній опір розтікання. Без цього грозозахист не має сенсу. При чому слід розуміти, що від прямого влучання блискавки в антену ніякий грозозахист не рятує. Тому електротехнічні норми передбачають блискавоприймачі, що знаходяться на верху споруд і мають окремий контур заземлення. (див малюнок на початку статті).

Пристрої грозозахисту розраховуються на певний діапазон частот і на потужність передавача. Для радіозв’язку з потужностями ретрансляторів 50-100 Вт не підійде грозозахист, що разрахований на високочастотні пристрої з малою потужністю. Відповідно для високих частот потрібні свої пристрої грозозахисту.

Окрім грозозахисту, при великій довжині антенного фідера, з метою зняття статики робиться заземлення оплітки коаксіального кабелю. Один пристрій заземлення встановлюється на фідері після антени а другий перед вводом в будівлю. Для встановлення заземлювача знімається зовнішня ізоляція кабеля а після монтажу місце встановлення старанно гідроізолюється.

Короткозамкнуті антени (з диполем кругові і спрямовані, J-антени та ін.) закріплені на металевих щоглах відводять атмосферну статику що накопичується на самій антені і на екрані кабелю при умові, що самі щогли мають заземлення.

Якісне заземлення ретранслятора або стаціонарної радіостанції також відводить статику з оплітки антенного кабелю.