Длина антенны и частота приема сигнала
Какого размера должна быть антенна для приёма сигнала с помощью SDR? Длину волны можно рассчитать по простой формуле или с помощью мобильного приложения с антенным калькулятором.
Формула для расчёта длины волны
Правильный выбор антенны важен для качества приёма, поэтому полезно понимать связь между частотой, длиной волны и физическими размерами антенны.
Длина волны рассчитывается по формуле λ=v/f, где λ — длина волны, v — фазовая скорость, а f — частота. Для электромагнитной волны в свободном пространстве используют скорость света около 300 тыс. км/с (299 792 458 метров в секунду). Если скорость задана в метрах в секунду, частоту нужно подставлять в герцах, а результат получится в метрах. Для частоты 145 МГц полная длина волны составляет примерно 2,06 м. Фактическая длина антенны зависит от её конструкции и коэффициента укорочения.
Калькулятор длины антенны
Калькулятор ниже мы сделали для того, чтобы не пришлось считать на бумаге или что-то устанавливать. Введите частоту, задайте коэффициент укорочения под материал, из которого строите, и считайте длину из таблицы.
Калькулятор длины антенны
Введите частоту и выберите тип антенны. Длины даны для проводника с коэффициентом укорочения, который можно изменить.
| Тип антенны | Длина | Дюймы |
|---|---|---|
| Полная волна (λ) | ||
| Половина волны (λ/2) — весь диполь | ||
| Четверть волны (λ/4) — штырь / ground plane | ||
| Волна 5/8 | ||
| Плечо диполя (λ/4 на сторону) |
Формула: λ [м] = 300 / f [МГц], затем умножаем на коэффициент укорочения. Четвертьволновый штырь — 75 / f [МГц] × k.
Пример. Для диапазона 2 м на 145,500 МГц и голого провода (коэффициент 0,95) четвертьволновый штырь выходит 49,0 см, а полуволновый диполь — 97,9 см целиком, то есть по 49,0 см на плечо. Режьте элемент на несколько миллиметров длиннее и укорачивайте, следя за КСВ: укоротить можно всегда, добавить металл — уже нет.
Если нужно что-то более продвинутое, например несколько типов антенн сразу, расстановка элементов антенны Yagi или согласование импеданса, стоит завести специализированное приложение. Хороший пример для радиолюбителей — Amateur Radio Toolkit.
Приложение содержит калькуляторы для проектирования антенн и определения их эффективной длины. Можно выбрать тип конструкции: диполь, вертикальную антенну или антенну с противовесами ground plane. Затем достаточно указать частоту в Гц или МГц, и приложение выполнит расчёт автоматически.
В бесплатной версии часть функций недоступна. Расширенная версия Amateur Radio Toolkit сейчас стоит 11,99 злотых. Приложение выпускается для Android и iOS.
Выбор антенны
Длина антенны влияет на эффективность приёма в выбранном диапазоне. При проектировании необходимо определить требуемую длину её элементов.
Набор антенн RTL-SDR
В магазине SAPSAN доступны комплекты RTL-SDR с регулируемыми антеннами. В универсальный набор входят:
- 2 телескопических плеча диполя длиной от 23 до 100 см;
- 2 телескопических плеча диполя длиной 5–13 см.
Это удобный комплект для первых экспериментов с антеннами. В него также входят регулируемая присоска для крепления к стеклу, основание с тремя гибкими опорами и кабелем длиной 65 см, а также удлинитель длиной 3 м с разъёмами SMA «папа» и SMA «мама».
Телескопическая антенна с разъёмом SMA для HackRF One
Телескопическая антенна ANT500 75 МГц принимает сигналы в диапазоне от 75 МГц до 1 ГГц. Её длина регулируется от 20 до 88 см. Модель разработана прежде всего для HackRF One, но подходит и для других проектов.
Трансивер HackRF One работает в диапазоне от 1 МГц до 6 ГГц с полосой пропускания до 20 МГц. Его можно использовать для анализа сигналов Bluetooth и RFID, исследования пультов дистанционного управления, сигналов GPS, а также перехвата и анализа IMSI в авторизованной лабораторной среде.
Замечание о железе. HackRF One снят с производства Great Scott Gadgets и заменён моделью HackRF Pro. При работе с антеннами важнее всего нижняя граница диапазона: Pro начинается со 100 кГц вместо 1 МГц, то есть достаёт до длинных волн и ниже, где полная длина волны измеряется километрами, а не метрами. Добавились TCXO для стабильности частоты и 16-битный режим. ANT500 подходит к обоим, так как работает от 75 МГц и выше.
HackRF One совместим с основными пакетами SDR на разных платформах, включая GNU Radio, SDR#, SDR_Radio, Universal Radio Hacker и QSpectrumAnalyzer.
Даже правильно рассчитанная антенна может потребовать дополнительной настройки. Скорость света в вакууме постоянна, но скорость распространения волны в кабеле и элементах антенны зависит от материалов, геометрии и коэффициента укорочения; на резонанс также влияет окружение. Поэтому расчёт служит отправной точкой, а окончательную настройку лучше проверять измерительным прибором.
Оборудование должно соответствовать задаче. Читайте также наш обзор лучших радиостанций для дома и полевых условий. Если остались вопросы, свяжитесь с нами.