Две антенны связи на американский грузовик (инструкция)

Для каждого, кто хотя бы раз имел дело со связью на американском тягаче, вставал вопрос, а как работают эти две штатные антенны, расположенные на зеркалах? И в этой статье я вам расскажу о том, как это работает, а также как самостоятельно восстановить или изготовить такую систему, которая, в отличие от системы с одной антенной, обладает рядом преимуществ.

История вопроса

Систему связи с двумя антеннами (Co-Phased antenna system) в США начали применять на грузовиках с конца 60х годов. Тогда, во времена топливного кризиса, водители, оснащавшие свои автомобили радиостанциями (а тогда это было крайне важно), старались получить от связи максимум. Увеличить дальность настолько, насколько это возможно, особенно на трассах. На тот момент (равно как и сейчас), разрешенная выходная мощность передатчиков радиостанций составляла всего 5 ватт, и единственным законным способом увеличить дальность как приема, так и передачи, были и остаются манипуляции с антеннами. Один из способов увеличить дальность связи – это взять одну антенну максимальной длины и разместить ее по центру крыши автомобиля. Вариант отличный для легковых автомобилей, а вот с грузовиками такой подход не сработает, поскольку кабина тягача и так высокая, а если на нее поместить еще и высокую антенну, то все мосты, ограничители высоты и прочие низколетящие ветки и бревна будут представлять для высоко установленной длинной антенны опасность, ее можно элементарно сломать или, в лучшем случае, погнуть. Что делать? Поставить короткую антенну, которая будет работать несколько хуже длинной, но зато не сломается.

И для многих водителей — это «благо» поскольку они не хотят слышать далеко, им это просто не нужно (работа в эфире по принципу «кого вижу, того слышу»). Но если вы хотите и слышать, и передавать на достаточное расстояние, знать обстановку заранее, есть еще один способ, который практикуют, как раз за океаном. Это т.н. синфазная антенная система или система с 2 или более антеннами.

Чем интересна синфазная антенная система

Достоинства

• Синфазная система с 2 антеннами, примерно в полтора-два раза эффективнее системы с одной аналогичной антенной.
• Синфазная система гораздо меньше подвержена т.н. эффекту затухания сигнала вследствие интерференции. Когда одна антенна находится в минимуме, вторая находится близко к максимуму, и сигнал на входе в радиостанцию при движении автомобиля не плавает! Одно из самых важных преимуществ!
• Такая система позволяет без проблем использовать короткие спиральные антенны, что допускает их установку на зеркала с использованием простых кронштейнов (можно использовать и более длинные антенны, но с длинными и эффективными антеннами нужно позаботиться о хорошей радиотехнической массе, что не всегда с «американцами» возможно).

Недостатки

• Мало специалистов, разбирающихся в вопросе устройства, установки и настройки подобной системы. Для точной настройки требуется навык, знания и приборы.
• Система получается минимум в 2 раза дороже системы с одной антенной. Плюс, с учетом того, что в РФ не продают комплекты для подключения двух антенн, сюда нужно добавить затраты на покупку кабеля и работу по сборке и настройке всего этого вместе.
• В два раза больше работы по профилактике антенн. Раз антенн 2, то и возни в 2 раза больше.

На мой взгляд достоинства такой системы полностью перекрывают недостатки, особенно, если вы понимаете, что делаете, разобрались в вопросе и готовы обслуживать свою технику связи на регулярной основе.

Конструкция и схема включения

На самом деле, все не так уж и сложно. Но для построения такой системы «с нуля» нам понадобится (как пример):

• Две антенны Optim T3-27. Близкий аналог американских антенн на 24 дюйма. Фактически, можно использовать любые антенны, длиннее или короче, в общем случае, чем длиннее, тем эффективнее все это будет работать. В основном используют либо спиральные антенны, либо антенны БЕЗ автотрансформаторной системы согласования.
• Кабель РК75 или RG-59 с волновым сопротивлением 75 Ом! Это важно! Я буду использовать кабель, который называется Percon VK 5 0,6/2,8. Длина кабеля 12м.
• Кабель RG-58 с сопротивлением 50 Ом необходимой длины (в моем случае 1м).
• Согласующее устройство (мультиплексор) RAMI Multiband Antenna System. Можно обойтись и без него, так даже проще (ниже напишу, как это сделать), но лучше использовать штатные устройства.
• Рулетка
• Трезвая голова
• Горячий паяльник
• Антенный анализатор или хороший КСВ-метр
• Эквивалент нагрузки 50 Ом, для точного подбора длины выбранного кабеля

Кабель Percon VK 5 0,6/2,8

Штатные кабели Optim T3-27 которые будем переделывать под работу с другим, 75-омным кабелем.

Мультиплексор RAMI (Loud and Clear, громко и четко :-))

Схема включения довольно проста, как и принцип работы двух антенн одновременно.

Однако, тут есть небольшая хитрость. Для того, чтобы две антенны можно было включить параллельно, а именно так они и работают, в точке подключения к радиостанции волновое сопротивление двух одновременно включенных антенн должно в сумме составлять 50 Ом, что соответствует входному сопротивлению радиостанции (КСВ=1). И если для запитки антенн использовать штатный кабель (с волновым сопротивлением 50 Ом), то, при параллельном соединении антенн в точке подключения, их общее сопротивление будет 25 Ом, что соответствует КСВ=2 и это при идеальной настройке каждой антенны. Нас такое положение вещей, конечно, не устраивает, и поэтому мы сопротивление будем трансформировать, и именно для этого нам и нужен кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Нам нужно получить на выходе каждого кабеля от антенны сопротивление 100 Ом, что при параллельном соединении антенн, запитанных через такие кабели, даст нам 50 Ом. Для трансформации сопротивления из 50 Ом в 100 Ом, необходимо использовать кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, определенной длинны. От длины будет зависеть коэффициент трансформации. Лучше всего это проиллюстрировать вот такой вот картинкой.

Фактически, нам нужно использовать либо отрезки длиной в 1/4 длины волны, либо отрезки длиной в 3/4 длины волны, поделенные на коэффициент укорочения кабеля (РК75 ~ 1.5). Для си-би диапазона, это будет или 1,83м или 5,43м. Нам подходит второй вариант. Это приблизительные значения длины. Точное значение необходимо подбирать индивидуально для каждого кабеля, но в целом, можно ориентироваться на эти цифры.

Для проверки гипотезы и настройки кабеля, отмеряем куски кабеля нужной длины (~5,7м). Обязательно при экспериментах с неизвестным кабелем берем отрезки с небольшим запасом под настройку, зачистку и подрезку. За океаном используются именно такие кабели длиной 18 футов, что примерно соответствует нашим 5.48м. С уже накрученными коннекторами PL-259.

После того как куски нужного размера отмерены и отрезаны, зачищаем концы и прикручиваем к концам кабелей между экраном и центральной жилой эквиваленты нагрузки – безындукционные резисторы 50 Ом, а другие концы по очереди подключаем к антенному анализатору или КСВ-метру.

Далее, руководствуясь показаниями анализатора укорачиваем кабели настолько, чтобы на рабочей частоте у нас получилось сопротивление ~100 Ом (КСВ=2). Повторяем процедуру для каждого кабеля. По идее длина должна получиться одинаковой. В моем случае, получилось 5.5м.

На картинке, синий график (6м), оранжевый график (5,3м). В принципе, ширина полосы такого трансформатора сопротивлений довольно большая, будет работать и 5,6 и 5,4 метра, так что вариант с точной настройкой, скорее для перфекционистов, или если вы используете незнакомый вам кабель. После настройки кабелей, можно приступать к следующему этапу.

Для настройки не обязательно покупать дорогущий риг эксперт, вполне можно обойтись и микробюджетным SARK100.

Диаграмма направленности

Также надо сказать, что диаграмма направленности такой антенной системы зависит от расстояния между антеннами.

В случае с американскими тягачами, расстояние будет примерно 2,7м, что соответствует варианту на картинке 1/4 лямбда (270 см). То есть диаграмма будет поджата с боков и немного вытянута вперед и назад. Что поможет слышать и передавать по ходу движения грузовика, вперед и назад, и что важно, отсекать то, что находится в стороне. Идеальным вариантом было бы получить 3/8 длины волны (419 см) или 1/2 длины волны (543 см) между антеннами, но это, в рамках одного, даже большого грузовика невозможно.

Антенны

Для построения антенной системы я буду использовать две антенны Optim T3-27. Можно использовать и другие антенны, например Optim CB-9+ или подобные.

Штатные кабели антенн нам не подходят. Их будет необходимо удалить и заменить на уже отмеренные кабели РК75 длиной 5.5м. Вот так.

Обязательно усиливаем место стыка термоусадкой с клеевым слоем, дабы водичка внутрь не попадала и не портила кабель. Далее у нас есть три пути соединения кабелей вместе.

• Первый путь самый простой, это просто скрутить экраны и центральные жилы кабелей вместе. Пропаять и припаять к точке соединения кабель RG-58 нужной длины, для того чтобы подключить антенную систему к рации. Либо использовать разъем под толстый кабель и напаять его на оба кабеля сразу.
• Использовать для соединения тройник. Это бывает удобно для обслуживания и диагностики антенной системы.
• Или использовать согласующее устройство – мультиплексор. Фактически, это тоже самое, что и первые два варианта, но тут у нас появляется возможность подключать к нашим антеннам магнитолу и телефон GMS 900, если у вас такой есть.

И поскольку согласующее устройство – мультиплексор у нас в наличии имеется, будем использовать его. Припаиваем концы кабелей к согласующему устройству.

Если необходимо, разбираем мультиплексор и припаиваем новый кабель для подключения к радиостанции. Вот в общем-то и все.

Установка

Для установки и проверки вам понадобиться:

• КСВ-метр или антенный анализатор
• Мультиметр с возможностью измерять сопротивление и функцией прозвонки. Для прозвонки можно использовать обычную контрольную лампу, но лучше применить Омметр.
• Инструменты для разборки салона, зеркал и прочего (отвертки, пассатижи).

Установка синфазной антенной системы не особенно отличается от установки системы с одной антенной, с той лишь разницей, что их две. Антенны на американских тягачах устанавливаются на дугах зеркал, которые, в свою очередь, должны быть надежно закреплены на дверь грузовика. Особое внимание следует уделить местам контакта дуг зеркал к двери сверху и снизу, особенно СВЕРХУ!!! Наличие окислов в этом месте недопустимо!!! Поэтому перед установкой необходимо тщательно проинспектировать эти места и проверить сопротивление между рамой кузова, верхним и нижним креплением зеркала. Поочередно откручиваем крепление дуги зеркала вначале сверху, а затем снизу. При этом необходимо замерять сопротивление между дугой и рамой в верхней и нижней точке. Сопротивление не должно превышать 3-5 Ом! Идеально, если оно будет около 0-1 Ом. Если все в порядке, смазываем для консервации эти места литолом 24 и собираем все в обратном порядке. Еще раз повторюсь, это важно! Некоторые скажут, что при такой установке радиотехнической массы будет не хватать для полноценной работы антенн, но, если мы говорим о спиральных, да и не только спиральных антенных, такая конструкция работать будет, поскольку двери на американских тягачах, как правило, алюминиевые и обладают достаточной площадью для работы в качестве второй половинки диполя (антенна это одна половинка, а дверь вторая). Кроме того, иногда это единственный разумный вариант, особенно если у вас все пластиковое, и кузов, и двери (да, такое тоже встречается). В таком случае необходимо проводить ряд мероприятий для получения радиотехнической массы, и это уже совсем другая история, не входящая в рамки этой статьи. Будем считать, что лучшего варианта у нас нет.

Так или иначе подобные решения работают, что доказано не одними поколением заокеанских дальнобойщиков, использующих такую систему.

Проверка после установки

Проверить систему после установки довольно просто.

• В случае использования не автотрансформаторных антенн (Optim Т3-27, Optim 9+ и им подобные) и мультиплексора, оплетка кабеля, который мы подключаем к радиостанции должна звониться на массу (~0-5 Ом). “Штыри” антенн должны звониться между собой, но не на массу (~0-1 Ом). В случае с Т3-27 сопротивление между концами антенн будет около 32 Ом. Центральная жила кабеля, который подключается к радиостанции, в случае использования мультиплексора не должна звониться на антенны (мультиплексор имеет развязку по постоянному току).
• В случае же если вы не используете мультиплексор, и просто скрутили кабели между собой (центральную жилу с центральной жилой, экран с экраном) или использовали тройник, то антенны должны звониться между собой, не звониться на массу, при этом центральная жила кабеля, который подключается к радиостанции, должна звониться на антенны, но не звониться на массу. Масса при этом должна присутствовать везде.

В случае использования антенн с автотрансформаторным согласованием – все немного иначе и требует несколько иного подхода к настройке и проверке. Возможно этот пункт я допишу позже.

Настройка

Настройка должна проводиться после того, как мы убедились, что установка произведена верно, никаких проблем нет, окислов на зеркалах нет и все соответствует схеме!

В принципе, ничего сложного в настройке нет. Настройкой стараемся вывести КСВ близкий к минимальному на нужной нам частоте. Совершенно не очевидно, что это будет КСВ=1, но и КСВ=1,5 в нашем случае, уже хороший результат. Однако нужно помнить, что настраиваются антенны одновременно. Сопротивление одной антенны должно примерно соответствовать сопротивлению другой антенны. Это важно, и нужно чтобы не было перекосов ни по диаграмме направленности, ни в эффективности работы каждой антенны по отдельности. Если вы используете тройник вместо мультиплесора, то настраивайте каждую антенну по отдельности. Активное сопротивление одной антенны в точке подключения анализатора или КСВ-метра должно быть 100Ом, а КСВ=2. Обе антенны должны иметь КСВ=2 и активное сопротивление около 100Ом. После настройки антенн по отдельности, подключаем их к тройнику и проверяем КСВ всей системы вместе. В идеале КСВ не должно быть выше 1.5

Видео пояснение

Пока ковырялся в интернете на предмет поиска информации о мультиплексоре RAMI, нашел на их сайте отличное видео о том, как проверять, диагностировать и устанавливать антенны на американские грузовики. Решил перевести и поделиться с вами. Думаю, после этого вопросов про американские тягачи станет меньше.

Всем удачи, 55, 73!