АНТЕННЫ: как правильно выбрать и установить

При покупке антенны каждый покупатель решает собственные задачи. Это может быть покупка недорогого варианта для приема радио в черте города, или для дальнего приёма. Кроме того, при выходе из строя штатной антенны всегда дешевле и проще установить внутреннюю активную автомобильную антенну, чем снимать потолок в автомобиле, демонтировать штатную антенну и устанавливать новую.


Какую же антенну выбрать? Выбор обычно делается в пользу диапазона УКВ — качество вещания на остальных диапазонах настолько хуже, что их используют только от безысходности, вне зоны УКВ-приёма. Неспроста в последнее время появляется все больше «городских» головных устройств, в которых диапазоны AM отсутствуют «как класс».

Приемная антенна – устройство, предназначенное для приема радиоволн. Ее назначение — преобразовывать энергию электромагнитного поля в электрический ток. Усиление и преобразование сигнала в звук выполняет радиоприемник.
Сравнивать между собой антенны «в лоб» непросто — прежде всего, нужно знать, каковы условия приема в данной местности (уровень сигнала, отражения, помехи) и на каком диапазоне предполагается преимущественная работа. Конечно, лучше всего оценивать выбранную антенну именно «в связке» с конкретным приемником, но такая возможность предоставляется редко.

Диапазоны частот, применяемые в радиовещании:

Ультракороткие волны (УКВ, FM)

Самый популярный диапазон, в нём ведётся музыкально-информационное вещание. Частотная модуляция (FM, frequency modulation) обеспечивает высокое качество звучания, но прием в этом диапазоне возможен только в зоне прямой видимости. С учетом высоты передающих антенн это расстояние не превышает 100—120 км от передатчика. Мощность УКВ-передатчиков ограничена (чтобы не создавать взаимных помех), поэтому зона уверенного приема, свободного от шумов и помех, заметно уже — 20—30 км. Прием в городе обычно сопровождается значительным изменением уровня сигнала из-за отражений и экранирующего действия зданий («мертвые зоны»).

Для вещания в диапазоне УКВ выделены следующие участки шкалы частот:

• 87,5 — 108 МГц — Западная Европа (с шагом 50 кГц), Россия (с шагом 100 кГц), США (с шагом 200 кГц, «нечётные»)
• 76 — 90 МГц с шагом 50 кГц — Япония и некоторые страны Тихоокеанского региона (встречается в чистых «японках»).
• 65 — 74 МГц с шагом 30 кГц — Россия (сохранились действующие передатчики)

Другие диапазоны

Остальные диапазоны «дальнобойные», но применяемая на них амплитудная модуляция (АМ) не обеспечивает высокое качество сигнала.

• длинные волны (ДВ, LW) — частоты в диапазоне 148 — 285 кГц, диапазон практически не используется, но по-прежнему есть в ряде моделей головных устройств.
• средние волны (СВ, AM). Границы диапазона несколько отличаются: 520 — 1620 кГц с шагом 10 кГц в США и Тихоокеанском регионе, 522 — 1611 кГц с шагом 9 кГц в остальных странах. Зона приёма над сушей в дневное время до 500 км, в ночное время — до 4000 км. Это самый пригодный для дальнего вещания диапазон. В России вещание в этом диапазоне было заброшено, но постепенно восстанавливается.
• короткие волны (КВ, SW) Частоты в диапазоне примерно 2,5 — 30 МГц. Шаг сетки частот — 5 кГц. Радиовещание ведется в основном на отдельных узких участках диапазона, остальные отведены для служебной и радиолюбительской связи. В дневное время дальнее прохождение волн наблюдается на частотах 15 — 30 МГц, в ночное — на частотах 3 — 10 МГц. Ранее диапазон коротких волн применялся в европейских автомобильных приёмниках.

Типы антенн

По принципу действия антенны разделяются на электрические и магнитные.

Электрическая антенна воспринимает электрическую составляющую электромагнитного поля. Простейшая электрическая антенна — штырь или провод. Антенны этого типа просты по конструкции, дешевы и удобны в эксплуатации, но уровень сигнала и характеристика направленности сильно зависят от близко расположенных предметов.

Магнитная антенна воспринимает магнитную составляющую электромагнитного поля. Эффективность магнитной антенны невелика, но антенны этого типа обладают очень важным достоинством: качество их работы практически не зависит от окружающих предметов. Пример такой антенны — «Урал Магнит-1». Конструкция малогабаритная, а благодаря приему магнитной составляющей прием радиостанций в городских условиях более стабильный.


По месту установки антенны подразделяются на внутрисалонные и наружные. Хотя антенны для наружной установки и обеспечивают более высокое качество приема, многие предпочитают внутрисалонные антенны. Они не так бросаются в глаза, их не нужно складывать или снимать, въезжая в гараж.
Низкая эффективность малогабаритных антенн при установке внутри салона дополнительно снижается из-за экранирующего действия кузова. Поэтому практически все внутрисалонные антенны и некоторые наружные выполняются активными, со своим усилителем. При современных технологиях активные внутрисалонные антенны стали малогабаритными и не нарушают интерьер салона автомобиля. Современная электроника позволяет получать от внутрисалонных антенн очень хорошие результаты приема радиостанций, не уступающие наружным штыревым антеннам.

Широкополосные антенны состоят из приёмного элемента и усилителя на одном-двух транзисторах. Из-за отсутствия фильтров сигнала способны работать в очень широком диапазоне частот КВ, СВ, ДВ, УКВ, но одинаково хорошо воспринимают как полезный сигнал, так и различные помехи. Благодаря невысокому усилению малочувствительны к помехам, но высококачественный приём обеспечивается лишь в черте города. Пример недорогих антенн данного типа: «Урал АВ-14», «Урал АВ-27 Призма». Большую дальность уверенного приёма обеспечивают широкополосные антенны с усилителем на полевых транзисторах или на микросхеме («Урал Буран премиум лайт»), но они уже дороже. Самое высокое качество приёма обеспечивают антенны с фильтрами сигнала. Они состоят из приёмного элемента, полосовых фильтров для рабочего диапазона частот и многокаскадного усилителя на микросхеме.



Прорыв в конструкции антенн — фрактальная технология. Вместо приёмного вибратора используется специальная геометрическая структура на печатной плате. Компактная антенна практически незаметна, не нарушает общее гармоническое пространство салона, а благодаря отсутствию длинных приемных полотен её можно устанавливать не только на лобовом стекле, но даже и снаружи автомобиля, что может существенно улучшать прием на дальних расстояниях.

Конструкция

Из всего многообразия антенн в автомобиле наиболее широко применяются следующие конструкции:

• симметричный вибратор или (рис.1А) свернутый симметричный вибратор (рис.1Б)
• несимметричный вибратор (рис.1В) и спиральная антенна (рис.1Г)
• антенна с фрактальными элементами

Электрическая длина симметричного вибратора для максимальной его эффективности должна составлять половину длины волны. Поскольку длина волны в диапазоне УКВ составляет около 3 м, полноразмерный полуволновой вибратор в автомобиле применить невозможно, поэтому применяются укороченные версии или свернутый симметричный вибратор. Пример — линейки антенн «Урал АВ-14» и «Урал АВ-17».

Несимметричный вибратор получается из симметричного, если одну из его половин заменить заземлением или противовесом. В автомобиле роль противовеса играет корпус. Наружные антенны такого типа (штыревые и телескопические) получили широкое распространение, особенно в штатной комплектации автомобиля. Электрическая длина несимметричного вибратора для его наибольшей эффективности должна составлять четверть длины волны: 75 — 80 см для диапазона 87,5 — 108 МГц, но использовать такую антенну не очень удобно, особенно в «неубираемом» варианте. Поэтому распространение получили укороченные вибраторы. Вариантов конструктивного исполнения немало, но суть у всех одна — штырь длиной 30 — 50 см, все отличия носят декоративный характер.

Спиральная антенна — разновидность укороченного несимметричного вибратора. Представляет собой гибкий стержень из диэлектрического материала, на который с достаточно большим шагом намотано несколько десятков витков провода. Сверху конструкция покрыта слоем диэлектрика. Единственное преимущество этой антенны перед прочими — гибкость и компактность.

Новейшая разработка, не имеющая аналогов — линейка антенн «Цеппелин» с уникальной топологией проводников на печатной плате в качестве приемного элемента. В настоящее время производится 3 типа антенн Цеппелин.


Цеппелин-1. Пассивная автомобильная антенна обеспечивает уверенный прием радиостанций в черте города. Это самая легкая и компактная из существующих внутрисалонных антенн, к тому же отличается низкой ценой


Цеппелин-2. Добавлен усилитель и экранированный сигнальный кабель, что позволяет уверенно принимать радиостанции как в черте города, так и на удалении до 100 км


Цеппелин-3. Добавлен RGB светодид для внутренней подсветки корпуса — более 1 млн вариантов цветов. Включение и отключение подсветки осуществляется простым касанием корпуса антенны рукой (встроенный сенсор). Кроме эстетического дополнения подсветка корпуса антенны выполняет функцию безопасности водителя. Так, при наличии подсветки глаза водителя быстрее восстанавливаются при ослеплении фарами встречных машин

Выбор

Для поездок только в черте города или на небольшом удалении от него можно использовать любой тип антенны — при достаточно сильном сигнале их характеристики в диапазоне УКВ примерно одинаковы. Это вопрос личных пристрастий. Для дальних поездок «полноразмерные» пассивные антенны предпочтительнее — в этом случае качество приема слабых сигналов выше за счет исключения шумов усилителя, а уровень помех за городом минимален. Качество приема сигналов в диапазонах длинных и средних волн на пассивную антенну в этом случае также будет выше. Радисты говорят: «хорошая антенна — лучший усилитель». Однако реализовать возможности любой антенны можно только при ее правильной установке.

Установка

Многие автомобилисты убеждены, что лучшее место для наружной антенны — это крыша, но не будем так категоричны. Поскольку весь автомобиль является проводящей поверхностью, нет особой разницы — на крыше стоит антенна, или на крыле. Неудачным местом можно считать только бампер — значительная часть антенны при этом оказывается в непосредственной близости от кузова.
Для внутрисалонных антенн, особенно для «таблеток», выдержать необходимое удаление от проводящих поверхностей практически невозможно, поэтому место их установки — вопрос эстетики и эргономики. Размещать элементы антенны на лобовом стекле нужно так, чтобы не ухудшать обзор.
Наибольшая эффективность антенны достигается в том случае, когда она находится в плоскости поляризации волны. На УКВ используется вертикальная поляризация, но в условиях города при многократных отражениях сигнала и различных атмосферных условиях плоскость поляризации может повернуться на неопределенный угол. Для приема в диапазонах длинных и средних волн антенну лучше всего разместить горизонтально. Для наружных штыревых антенн обычно применяется компромиссное решение — установка антенны под углом. При установке антенны — «таблетки» для повышения эффективности при работе с волнами различной поляризации один из ее «усов» можно направить горизонтально, а второй — вертикально.
При выборе антенны следует обращать внимание также на качество самого кабеля. Многие активные антенны вместо экранированного кабеля в целях экономии снабжены обычным ленточным, по которому подается и сигнал, и питающее напряжение. Это не самое удачное решение: неэкранированный участок провода сам становится антенной, принятые антенной и наведенные в проводе токи могут частично компенсировать друг друга.
Длина собственного кабеля антенны обычно невелика и достаточна только для антенн, устанавливаемых на лобовое стекло. Для всех остальных вариантов установки приходится использовать удлиняющие кабели и переходники. При их выборе основное внимание следует уделить надежности контакта в разъемах и качеству кабеля, чтобы исключить радиоприем «помимо антенны».

При установке антенн с клеевым слоем нужно выполнить нехитрые правила, тогда крепление будет прочным и долговечным:

• Категорически не рекомендуется монтировать антенну в сырую или холодную погоду на улице
• Стекло нужно тщательно очистить и обезжирить
• Клеевую пленку для монтажа желательно прогреть
• Перед приклеиванием основания на стекло — «семь раз отмерить», ибо ничего изменить уже нельзя, клей схватывается моментально
• После монтажа не прикладывать сразу механические нагрузки

Источник: журнал Автозвук, 08/2022