Undele radio

Undele de radio sunt unde de energie similare cu undele luminoase. De fapt semnalele radio calatoresc prin aer cu viteza luminii.Ca sa intelegi cum merge o antena , trebuie pentru inceput sa pricepi cum apare unda radio. Unda radio poate fi vizualizata ca o sinusoida ( in figura 1).

Distanta pe care o parcurge unda pina executa o sinusoida complecta se numeste lungime de unda a semnalului. Un semnal de CB parcurge o distanta de 11 m pe perioada unei sinusoide. In figura doi , putem vedea pozitionare a frecventelor de CB in raport cu impartirea spectrului radio .

unde_1
Figura 1 – Diagrama unei unde radio ce calatoreste prin spatiu. Putem vizualiza astfel distanta pe care unda o parcurge pe durata unui ciclu. Aceasta este de 11m. De aceea , banda de CB se mai numeste si banda de 11 m.

 


unde_2
Figura 2 – O diagrama pentru a arata relatia dintre banda de cb si alte frecvente. Incepand cu 50/60 de Hz in stinga , unde lungi LW, unde medii , unde scurte…CB banda de 27MHz,ultrascurte, microunde pina la frecventele vizibile-lumina. Cu cit lungimea de unda este mai mare cu atit frecventa este mai mica.


Cum lucreaza antenele in general


Cind emitatorul injecteaza un curent radio in antena, aceasta incepe sa produca un cimp magnetic in jurul ei. Aceasta este unda radio. Cind campul magnetic intalneste o alta antena, induce in aceasta un curent pe care receptoarele il transforma in sunet. Un rol important il joaca lungimea antenei!
Cimpul magnetic produs de antena, va produce un curent in orice suprafata de metal pe care o loveste dar cu cat lungimea acestora este mai aproape de una din relatiile de calcul ale antenelor cu atat curentul indus in ele este mai mare. Cum am mai vorbit, banda de cb are 11m. Daca, de exemplu, lungimea obiectului este de 5.5 m , jumatate din  lungimea de unda, 2.75 m (1/4), sau 11m (lambda), curentul indus va fi mult mai mare decit in alte fiare care nu se apropie de aceste lungimi. Cind auzi pe cineva ca-si regleaza antena, de obicei acesta se duce sa o lungeasca sau sa o scurteze la una din aceste lungimi. Aceste lungimi au o denumire specifica. Rezonanta antenei. Toate antenele au un punct exact de rezonanta. Rezonanta antenei, este frecventa in MHz unde antena este in stare de balans electric care este determinat de lungimea antenei. Aceasta se poate calcula cu formula:

Lungimea de unda in m:
 Lambda = 300/frecventa (MHz)
Sa bagam putin ochiul in exemplul urmator, sa folosim citeva cifre:
Canalul 40: frecventa 27.405 MHz
Lambda=10.946 m

Daca vrem sa facem o antena pentru canalul 40, taiam o teava de aluminu care sa aiba ½ din lambda, adica 10.946/2 = 5.473 m si am facut o antena care rezoneaza exact pe canlul 40 CB . Teava asta ar trebui sa receptioneze canalul 40 foarte bine!
Hai sa mai vedem o antena lambda/4 sau antena de 2.75 scoatem calculatorul , impartim lambda cu 4 si obtinem lungimea tevii l = 2.736. Si aceasta antena rezoneaza bine cu canalul 40 pe care incercam sa-l receptionam!
Pana acum am vorbit doar de receptie dar si cu emisia este identic. Antena emite si receptioneaza la fel de bine, in conditii optime, datorita acestor calcule!

Important!!!:  Pentru masuarea frecventei de rezonanta , folositi un wobbler!!!!

Acest lucru ne duce la urmatorul topic:

LATIMEA DE BANDA

Cei mai multi dintre noi folosesim diverse frecvente. Inseamna ca trebuie sa ne schimbam antena pentru fiecare canal? Nu , antena rezoneaza intr-o banda de frecventa, cele mai multe antene de cb fiind proiectate pentru a lucra in toate cele 40 de canale relativ bine, avand latimea de banda de la 27.405-26.965. Una din metodele folosite pentru a testa latimea de banda este prin masurarea undei stationare (SWR)

SWR

Pentru a intelege notiunea de “unda stationara” (SWR), trebuie sa mai facem cunostinta cu citeva proprietati ale antenei. Termenul de “impedanta” , impedanta de intrare. A nu se confunda impedanta cu rezistenta in curent continuu. Aceste doua masuri sunt de fapt doua concepte diferite! Impedanta unei antene nu se masoara cu un ohmetru.

Termenul de impedanta a antenei se refera la un raport intre tensiunea radiofrecventei  si curent ei. Acest raport, masurat in diverse puncte ale antenei, este diferit.
In formula , aceasta  suna cam asa: Impedanta (Ohmi) = Urf /Irf
E nemaipomenit de interesant da la ce ne ajuta asta ca sa vedem unda stationara (SWR)?Dupa cum stiti sau nu stiti, antenele sunt facute sau se incearca a fi facute cu o impedanta de intrare de 50 de Ohmi. Este vorba de antenele facute de fabrica deoarece iesirea unei statii de CB este pe 50 de Ohmi- (nu toate antenele sau statiile sunt concepute pe aceasta impedanta). Tot din acest motiv, cablul de la antena la statie trebuie sa fie de – ghiciti- 50 de Ohmi, de obicei se foloseste RG213 deoarece , in frecventa de 27 atenuarile sunt mici iar tensiunile de rf pot fi de pina la 4.5 KV. Daca antena nu este bine acordata sau cablul este de 75 de ohmi in loc de 50 apare dezacordul , adica unda stationara. Sunt fel de fel de situatii in care poate aparea SWR-ul, in afara de cea prezentata mai sus: coaxial turtit, conectari defectuase, asamblare incorecta a antenei sau lungimea ei gresita.
Peste toate astea…. Mai conteaza si vecinatatea obiectelor sau cladirilor, prea apropiate de antena. Si acestea  au o influenta nefasta asupra ei…

Cum vom rezolva toate aceste probleme? In acest punct sa presupunem ca antena nu are lungimea corecta, nu este reglata si ca , pe cablu, de la antena la statie toata unda sau o parte din ea se intoarce inapoi pe cablu. Aceasta unda este numita unda stationara. Raportul intre unda directa si cea stationara se cheama – REFLECTATA – SWR. Scopul tau este sa ai o reflectata cit mai mica, sub 2:1, in unele instalatii mobile , un asemenea raport este suficient deoarece , antenele de mobil de obicei au o impedanta de intrare mai mica de 50 de ohmi. In general un swr de 1:5 e ok dar profesionistii cauta unul de 1:1, acesta din urma indicind un transfer maxim al undei radio de la emitator catre antena.

Atentie!!! Reflectata se masoara cu un reflectometru. Echipamentele mai performate sunt echipate cu el din fabricatie. Daca totusi, ti-ai luat un jaf, nu dispera , sunt destul de ieftine si se interconecteaza intre statie si antena- inca un element in plus de dezacord care sa-ti dea bataie de cap!

Inapoi la latimea de banda


Cum folosim reflectometrul la masurarea latimii de banda a antenei? Montezi reflectometru , in sistem,masori swr –ul in cele 40 de canale si treci rezultatele intr-un grafic  ca in figura 3. Pentru antenele de baza, o reflectata 2:1 indica faptul ca nu mai lucreaza in parametrii, deci ea va lucra bine acolo unde reflectata este sub 2. In acest ecart antena ta lucreaza bine deci aceea este latimea de banda a antenei. De obicei , trebuie sa-ti acordezi antena, cu reflecta minima in canalul in care il folosesti cel mai mult sau in jurul canalului 20 daca le folosesti pe toate. Cativa factori sunt cei care influenteaza latimea de banda a antenei. Un factor principal este grosimea conductorului din care este facuta. De exeplu , daca faci o antena din sirma va avea banda mult mai ingusta decit daca o faci din teava. Diametrul exterior este prima noastra grija. Radiofrecventa in banda de 11m calatoreste pe suprafata exterioara a conductorului. Marirea suprafetei conductorului  mareste si puterea pe care o poate transfera antena – W mai multi-. Diametrele mai mari nu imbunatatesc cistigul la receptie. Aceasta este doar o propaganda de doi bani a fabricantilor de antene si este falsa in totalitate.
unde_3
Figura 3 – Aceasta este diagrama SWR –ului care ar trebui sa o aiba antena ta .Citeste si noteaza reflectata din canalul 1. Noteaz-o pentru fiecare canal. Aceasta este metoda prin care iti afli latimea de banda a antenei.Graficul arata rezultatele masuratorilor unei antene Yagi de 4 elemente sau 5/8 lambda.

Dipolul de ½ Lambda


Cind radioamatorii faceau primele experimente de transmisiuni radio, isi conectau emitatoarele la niste sirme lungi intinse la inaltime ”Long Wire”. Sa descoperit abia mai tirziu ca o antena corelata cu frecventa pe care se lucreaza are un randament mult imbunatatit decit o sirma de o lungime aleeatoare. Prima antena descoperita a fost dipolul de ½ lambda. Acesta este prezentat in figura. 4. Construirea unui dipol in banda de 11 m se face prin taierea a doua sirme de ¼ lambda, corect? Aproape corect. Putem remarca mai sus ca am spus  “unda radio calatoreste prin aer”. In alte medii : sarme, pamant (undele CB nu penetreaza pamantul in profunzime), cablu coaxial ; calatoresc mai incet decit prin vid sau prin aer. Totusi unda isi finalizeaza un ciclu in aceiasi perioada de timp dar nu calatoreste la fel de mult pentru a face aceasta. Cu alte cuvinte , distanta strabatuta intr-un ciclu este mai scuta daca ea se propaga prin cablul coaxial sau antena. Aceasta problema a fost expusa ca sa intelegeti de ce sa ajustat formula de calcul la
½ lambda= 142.65/Frecventa (MHz)
Ex: pentru CH40   ½ lambda= 142.65 / 27,405 = 5.205 m
Fiecare brat al dipolului va avea 2.603 m.
Notati faptul ca: in aer o jumatate de lambda ar fi avut 5,47 m dar faptul ca unda radio este incetinita la inaintare prin alte medii , ea se scurteaza!
Cu ajutorul acestei antene va voi demonstra alte cateva proprietati pe care le au antenele!
Pentru inceput sa vedem ce impedanta are aceasta antena! Daca conectam emitatorul intre cele doua brate, la jumatate, vom constata ca impedanta de intrare a antenei este de 70 Ohmi la frecventa de rezonanta a ei. Deci , dupa cum veti remarca uitandu-va la antena, deja va uitati la o reflectata de 3:1 cauzata de dezadaptarea impedantei dintre cablul coaxial (50 Ohmi) si antena (75 Ohmi). Largimea de banda a acestei antene depinde de diametrul sarmei sau tevii din care este facuta. Sa introducem o notiune noua aici: diagrama de radiatie!
unde_4
Figura 4 – Dipolul de ½ lambda.

Diagrama de radiatie.

In figura 5 este aratata diagrama de radiatie a unei antene dipol privita de sus in jos , Diagrama de radiatie este o reprezentare grafica a felului in care antena concentreaza semnalul(sau altfel spus distribuie). Schema unui dipol vertical de ½ lambda, o putem gasi in figura 8. Aceasta antena are chiar si cistig pentru semnalele ce vin din spate sau din fata dipolului , acestea fiind receptionate mult mai bine decit unele captate din lateralele lui.

unde_5

Figura 5 – Diagrama de radiatie a unei antene dipol lambda / 2.

Castigul – o chestie deseori neinteleasa de operatorii radio!

Castigul este folosit pentru a arata cresterea de putere  a unei antene la emisie sau la receptie, comparativ cu o alta antena. Cistigul este de fapt  un raport al nivelului semnalului si se masoara in decibeli (db). Deci , cum se foloseste acest numar….
 Sa retinem faptul ca ziceam “arata cresterea de putere  a unei antene la emisie sau la receptie, comparativ cu o alta antena” deci sa vedem cat cistig are antena ta in raport cu…sa zicem …tabla de pe casa. Probabil ca mult. Stim ca tabla de pe casa nu e cine stie ce antena comparativ cu antena noastra. Deci ca sa stim castigul unei antene trebuie sa ne raportam la o antena referinta si care este ea. Este important de stiut ca antenele sunt pasive si nu amplifica semnale si nici nu afecteaza modulatia. Ele doar distribuie radiofrecventa care o primeste pe mufa de intrare . Sunt unii producatori de antena care zic despre antenele lor ca :”au cea mai buna modulatie” . Aceast lucru este o idiotenie totala sau o cale de reclama plina de imaginatie.
Acum , cunoscand cate ceva despre dipol, cea mai elementara antena, o putem folosi pentru a compara antene! Daca cineva spune ca are 6 db castig fata de un dipol sau simplu 6db cistig in raport cu un dipol , totul incepe sa aiba inteles!! Devine evident cum sta treaba privind figura 6.  
unde_6
Figura 6 – Cum capata antenele cistiga . Poti vedea cum dipolul  concentreaza semnalul facandul puternic in doua directii.Dipolul  verticala, pe de alta parte imprastie semnalul omidirectional rezultatul direct fiind un semnal mai slab,dar cu o acoperire mai mare. Cresterea razei de actiune face ca dipolul orizontal sa devina o antena cu castig. Dipolul transorma radiofrecventa in doi lobi de radiatie in fata si in spatele sau (cele doua elipse din figura 8) aici puteti  vedea cum castigul se transforma intr-un semnal mai bun, uitinduva la cresterea razei de actiune a  dipolului orizontal fata de vertical, marcat pe diagrama.

Mai exista o antena caruia oamenii ii spun radiator izotrop. Aceasta antena este considerata antena perfecta care radieaza sferic egal in oricare directie. Aceasta antena este un model doar teoretic, imposibil de facut practic si care datorita faptului ca radiaza omnidirectiv fara sa favorizeze o directie anumita, are un cistig 0 db. In aceste conditii pin si jalnicul nostru dipol are un cistig de 2.1 db comparativ cu radiatorul izotrop. In aceasta versiune cind cineva ne spune ca are castig in antena de 6 dbi adica in raport cu radiatorul ideal, putem sa deducem ca are un cistig de 3.9 db fata de un dipol care are de fapt 2dbi fata de antena perfecta.
Marfa! Cum pot folosi acest termen, “castig”? Am auzit multe discutii despre “castigul” antenelor. O regula de baza este ca pentru fiecare 3 db castigati vom remarca o imbunatatire la emisie sau receptie. Ce este sub , nu se remarca.Aceasta nu inseamna ca nu trebuie sa ne zbatem pentru un castig de .5 db dar inseamna ca cu ei sau fara , nu vor exista diferente notabile. Totusi uneori 0.5 db poate face o statie sa se,  sau sa nu se auda!

Hai sa ne uitam la un alt exemplu: sa zicem ca antena ta are 9 dbd castig (fata de un dipol). Vrei sa-ti iei o antena careia i se face reclama ca are 12 dbi. Pe bune, dupa ce o instalezi , vei constata ca nu s-a schimbat nimic deoarece 12 dbi -2.1 db diferenta de la izotrop la dipol , castigul efectiv al antenei este de 9.9 db o crestere de fapt fata de vechea ta antena de 0.9 db…. Mai mica decat 3 db , diferenta la care se simte schimbarea, alta decat in buzunarul tau… Din aceasta cauza , noi iti recomandam , daca vrei o antena noua sa arunci un ochi in articolul asta sa-ti faci o idee pe ce sa dai si pe ce sa nu dai banii!! Nu te lua niciodata dupa pozele cu care ti le da producatorul, atata vreme cat nu-ti da referinta, graficul este mai putin valoros decat o hartie igienica- deoarece , de obicei, sunt lucioase.   
Deci , cand examineazi diagrama antenei uite-te daca castigul este dat in dbd-ref la dipol sau in dbi – radiatorul izotrop. Studieaza exact designul antenei si pe urma , dupa ce intelegi modelul, vino si arunca un ochi pe site si vezi cat de gogonat este castigul antenei respective. Aceste diagrame in ziua de astazi sunt atat de umflate incat practic …sunt inutile.

Din alt punct de vedere sa vedem cata putere sa folosim pentru a avea o crestere de 3 db. Nu comparam aici nici o antena dar vom folosi raportul de 3db pentru a compara semnalul initial cu cel obtinut dupa dublarea puterii , oricare ar fi fost ia initial . Asa ca, de ce sa ne obosim sa crestem puterea ca sa fim receptionati mai departe, cand de fapt daca nu crestem si castigul antenei la receptie , practic o sa fim auziti mai departe de statii pe care noi nu le vom putea receptiona…Nu poti vorbii cu cineva pe care nu-l auzi…
Un exemplu numeric: dai cu 20 de W in antena. Trebuie sa dublezi la 40 W casa cresti 3 db (pentru ca cineva sa simta diferenta). Deci daca initial folosesti 100 W, imagineaza-ti cata putere iti trebuie pentru 3 db…200W sau pentru ..6 db 400W, trebuie sa cresti puterea mult pentru ca ceilalti sa simta o diferenta de un grad S.
Deci nu numai ca este o idee proasta sa maresti puterea deoarece este costisitor dar o poti rezolva direct din antena. Daca folosesti 500 de W ca sa cresti 3db va trebui sa dai in ea cu 1000W, mult mai simplu ar fi sa-ti pui o antena mai performanta cu un cistig de 3 db fata de antena actuala si vei obtine acelasi efect.
Ca o precautie vom incerca sa va tinem informati cu cele mai multe antene si sa va tinem la curent cu adevaratele lor castiguri. Chiar daca nu le vom acoperi pe toate, vei putea si singur sa vezi si sa nu te lasi pacalit. In ultimii ani tehnologia antenlor de hf nu sa schimbat prea mult, au fost imbunatatite optimizate dar totusi cele mai bune antene sunt cele din anii 1970….
Important! Poti sa masori cimpul radiat de antena ta cu un aparat numi “masurator de camp

 Polarizarea

Ultima teorie fundamentala pe care trebuie sa o intelem este polarizarea. Sa nu ne speriem, nu am lasat aceasta teorie pentru sfarsit ca era greu de inteles. E la fel de simplu ca si pina acum. Unda radio este facuta din doua campuri, unul magnetic si unul electric. Aceste campuri sunt perpendiculare unul pe celalalt , cum se poate vedea in Figura 7. Suma celor doua campuri se numeste “ camp electromagnetic”. Energia se transmite inainte si inapoi. Aceasta este cunoscuta ca “oscilatie”. Pe noi ne intereseaza in special campul electric. Pozitia lui si directia in raport cu suprafata pamantului, determina  polarizarea undei. Avem doua figuri mai jos care te vor face sa intelegi exact cum este cu polarizarea .

Polarizarea Verticala

unde_7

In general campul electric este in acelasi plan cu antena (elementul vibrator este partea metalica  a antenei care transmite efectiv) Daca antena este verticala , figura 8, polarizarea undei va fi  verticala.

Dipolul din figura 3 polarizeaza unda orizontal.

 

unde_8

 

 Trebuie sa notam ca dipolul vertical are alta diagrama de propagare fata de dipolul orizontal , care are in mod constant un alt castig fata de izotrop.  De obicei referinta este dipolul orizontal
.unde_9
Figura7  – Diagrama Campului magnetic
Undele radio nu trebuie sa fie obligatoriu polarizate vertical sau orizontal. Acesta este un reglaj arbitrar. Antenele sunt aranjate in acest fel pentru a putea comunica intre ele. Polarizarea se pierde in momentul in care este folosita unda spatiala. Dupa reflexia pe ionosfera , polarizarea nu mai are nici o importanta. De exemplu , daca antena noatra receptioneaza un semnal care nu are aceiasi polarizare cu antena , semnalul este atenuat cu 20 db, aproape de 7 ori, comparativ cu un semnal care ar avea aceiasi polarizare cu antena. Unii operatori isi pun antenele in unghi de 45 de grade ca sa acopere ambele polarizari. Este o smecherie care uneori da rezultate f bune. Treaba sta cam in felul urmator: cind unda radio calatoreste , poate sa se reflecte de un obstacol si sa-si schimbe polarizarea, astfel , la receptia lor practic , nu va mai conta polarizarea antenei de la receptor. Acest lucru este valabil pentru DX-uri. Multi operatori de Cb incep sa foloseasca antenele orizontale deoarece receptia in polarizare orizontala este ferita de parazitii produsi de diverse instalatii si care , de obicei au o polarizare verticala. Nu exista dovezi ca polarizarea orizontala se comporta mai bine la propagare.

Mai exista un fel de polarizare: Polarizare Circulara Ar trebui sa intereseze pe experimentatorii de antene. Cum ii spune si numele , unda radio calatoreste  rotindu-se, acoperind practic fiecare unghi posibil de polarizare. Acest lucru este bun deoarece , se reduce efectu de fade (QSB)- semnalul receptonat se aude la un semnal variabil- care apare in special la DX-uri. Tot odata , determinarea sensului de rotatie al undei se face la fel ca pentru orice cimp magneti si respecta regula mainii stangi sau drepte, in functie de antena . Promit sa-ti   dau detalii despre cum sa-ti faci antena , sa aiba radiatie circulara, intr-un articol viitor, in sectiunea TIPS! A siteului nostru!
unde_10
Figura 8 - dipol in configuratie verticala.

In concluzie

Am acoperit o multime de teorii ale antenelor, am aranjat-o in asa fel sa fie logic, sa inteleaga toata lumea . Pe ici pe colo am mai simplificat cate ceva ca sa-ti intre ideea repede in cap. Poate va fi nevoie sa mai citesti o data ca sa intelegi.
Daca devii interesat in acest capitol pot sa-ti recomand niste carti si siteuri, dupa care m-am inspirat si eu – pe care le vei gasi in bibliografia mea , pe acest site.

Sorin Petre - 233SX011


 

Sus

Pagina prinicipala


Copyright © 2006 - ATmedia ® - Toate drepturile rezervate.

cb radio, cbradio, antene, antena, directiva, directive, quad, cubical quad, verticale, vertical, beam, statii, ranger, ranger 2950, ranger2970, alan,am, AM, FM, fm, USB, LSB, SSB, ssb, banda, banda laterala, schema , scheme, transceiver, emitator, receptor, receptoare, DX, Club dx, dx club, cablu, cabluri, rg, rg58, rg213, coaxial, coaxiale, 50, 75, ohmi, propagare, skip, ionosfera, sinfazare, pilon, piloni, boom, microfon, microfoane, sadelta, sadelte, forum, tuburi, magazin cb, magazin virtual, gps, amplificator, al, alfa lima, liniar, scheme amplif, scheme amplificator, scheme aliniere, manual, user manual, cb regulament, regulament cb, reguli, putere, puteri, 1kw, 100w, 20w, 4w, 1w, legal, legale, modificari, modificare, upgrade,10, codul 10, codul q, q, 10, sfinx, divizii, lista divizii, division , division list, country, cb country, code, cod, area, area cod, cobra, cobra cb, cb cobra, rci, rci2970, mondoplast, sirio, 5/8, lambda/2, 1/2, yaesu, kenwood, anico, dj, alinco dj, ts, ts850, ts 850, kenwood ts850, ecou, modulatie, modulatii, beep, beepuri