Методика измерения эффективности автомобильных антенн

Постоянные споры на форумах, о том, какая антенна все-таки лучше, Siro Performer или Lemm 2001 Turbo, Alan ML-145 или Sirio ML-145, а также насколько хуже врезных длинных собратьев работает Sirio T3-27 не дают покоя умам наших соотечественников. Эмпирический опыт эксплуатации антенн, накопленный не одним поколением энтузиастов си-би связи уже, в общем-то, дал ответы на некоторые вопросы относительно того какая антенна лучше и почему, однако споры не утихают и настала пора поставить точку в этом вопросе.

Введение

Субъективные оценки людей эксплуатирующих те или иные антенны, безусловно, ценны, но, тем не менее, не могут служить основой для кого-либо серьезного обсуждения, поскольку не подкреплены инструментальными методами измерений, а характеристики типа: «я слышу замечательно всегда и везде и меня тоже слышат с антенной T3-27», не вполне объективны.

Идея сравнить антенны в реальных условиях эксплуатации при помощи инструментальных методов впервые пришла в голову ребятам из компании Оптим-Связь. Они выполнили огромную работу проведя три  отдельных теста в ходе которых измерялись параметры приема и передачи на разные антенны. Результаты их работы я в рамках этой статьи приводить не буду, с ними Вы можете ознакомиться на их сайте, скажу только то, что они оказались очень любопытными, как и методика по которой проводились измерения.

Основная задача исследования, это сравнение антенн между собой в приблизительно равных условиях. Чтобы понять, какая антенна работает лучше или хуже нужно набрать определенную статистику измерений по некоторому количеству антенн, с которыми, в последствии, можно будет сравнивать результаты работы той или иной антенны при прочих равных.

Методика измерений

Поскольку измерить напряженность электромагнитного поля в точке приема радиосигнала довольно не простая задача, то перенимая опыт товарищей из компании Оптим-связь, было принято решение использовать похожий аппаратный комплекс. Задача измерения параметров антенн сводится к довольно простой процедуре измерения напряжения на выходе разъема для подключения S-метра радиостанции. Это выход постоянного напряжения цепи АРУ приемника. Для измерения напряжения использовался точный милливольтметр с возможностью измерения напряжения до 3 знака после запятой.

Радиостанция: TTI TCB-771

Вольтметр: UNI-T UT61E

Как было указано исследователями из инженерного отдела, изменение напряжение на выходе АРУ TCB-771 (и на Alan 48 Excel) на 0,01V означает изменение сигнала на входе приемника примерно на 1дБм. Калибровка на лабораторном генераторе подтвердила этот факт. Таким образом, приняв измерения какой-либо антенны за точку отсчета, и измеряя другие антенны относительно ее показаний, можно смело говорить, на сколько, или во сколько раз лучше или хуже (в децибелах) работает та или иная антенна в тех же самых условиях.

Если быть точным, то антенна работает, разумеется, не сама по себе, а в связке с кузовом автомобиля, поэтому можно по результатам испытаний судить об общей эффективности установки антенны на данном конкретном автомобиле.

К сожалению, простые радиолюбители (вроде меня) не имеют в своем распоряжении серьезных сервисных мониторов для точной калибровки радиостанции и построения абсолютной шкалы, которая удовлетворила бы любого специалиста, однако наша задача несколько иного плана и сводится она к сравнению антенн между собой, поскольку всем интересно: лучше Lemm 2001 Turbo чем, например, T3-27 или ML-145 и на сколько, а для этих целей шкала нам не очень то и нужна, относительные данные будут иметь даже большую информативность, нежели привязанные к абсолютной шкале, хотя иметь ее под рукой конечно было бы не плохо.

Для соединения мультиметра со станцией был изготовлен специальный кабель из щупов от мультиметра и разъема – Jack 2,5мм.

Мультиметр подсоединяется в гнездо для внешнего S-метра на задней панели радиостанции.

Условия

Поскольку эксплуатируются антенны в разных условиях, город, трасса, появилась мысль для получения объективной картины исследовать оба этих варианта. И хотя, результаты в городе будут, скорее всего, носить непредсказуемый характер, такие данные будут полезны для получения общей картины. Ниже я описал несколько методик, которые требуют проверки «в поле». Это черновой вариант, возможно, они будут корректироваться и дополняться.

Тестирование приема

Для автоматизации процесса измерения используется базовая антенна Sirio 2016 на крыше 9-этажого дома с радиостанцией Alan 48 Excel (мощность 8 ватт) и установленным на ней репитером ER-323. В автомобиле устанавливается комплект из рации TTI TCB-771 и мультиметра UNI-T UT61E.

Процесс измерения сводится к следующей процедуре:

1. Выбирается контрольная точка для измерения. Точек несколько и находятся они на разных расстояниях от базы. Расстояние фиксируется.
2. Проверяется настройка антенны.
3. Замеряется фоновый шум в эфире.
4. Станция в автомобиле переключается на передачу, при этом репитер на базе начинает запись. После окончания передачи, если запись успешно проведена, база выходит на передачу и транслирует записанный сигнал в эфир, при этом на автомобиле в контрольной точке фиксируются показания вольтметра. Пункт 4 повторить несколько раз для получения статистики и последующего усреднения показания вольтметра.
5. Возвращаемся к пункту 1.

Тестирование передачи

К установленному на базе комплекту из радиостанции Alan 48 Excel и репитера добавляется мультиметр Mastech MS8269. Функции комплекта аналогичны.

В автомобиле устанавливается комплект из рации TTI TCB-771 и мультиметра UNI-T UT61E.

Процесс измерения сводится к следующей процедуре:

1. Выбирается контрольная точка для измерения. Точек несколько и находятся они на разных расстояниях от базы. Расстояние фиксируется.
2. Проверяется настройка антенны.
3. Замеряется фоновый шум в эфире на базе.
4. Станция в автомобиле переключается на передачу, на базе фиксируются показания вольтметра. Повторяем несколько раз для получения статистики.
5. Возвращаемся к пункту 1.

Отдельно: тестирование рассогласованной антенны и исследование влияние местоположения антенны на кузове автомобиля на ее эффективность.

Задача исследования состоит в том, чтобы понять насколько хуже принимает сигнал не настроенная, рассогласованная антенна с КСВ равным, например, 2 на рабочей частоте и насколько сильно влияет местоположение антенны на кузове автомобиля на эффективность приема и передачи.

1. Выбирается контрольная точка для измерения. Точек несколько и находятся они на разных расстояниях от базы.
2. Проверяется настройка антенны, при необходимости антенна расстраивается до нужного значения КСВ или антенна перемещается в точку на кузове работу из которой необходимо исследовать.
3. Замеряется фоновый шум в эфире.
4. Проводим замер приема и передачи. Повторяем несколько раз для получения статистики.
5. Возвращаемся к пункту 1.

Далее остается проверить все на практике и получить интересные результаты.

Если у кого-то возникнут новые идеи и корректировки к описанным выше методикам, милости прошу в комментарии!

Всем удачи, 55, 73!