Что такое «волновой канал» и при чём тут Яги

Это одно и то же изделие

В отечественной технической литературе такая антенна называется антенной типа «волновой канал», в мировой — Yagi-Uda, по фамилиям Хидэцугу Яги и Синтаро Уда. Отсюда и разнобой в запросах: «антенна яги», «антенна уда яги», «антенна волновой канал» — ищут одно и то же. В ГОСТ-терминологии это директорная антенна: у неё есть директоры, направляющие излучение.

рефлекторактивный вибратордиректоры — чем их больше, тем уже лучна корреспондента
Излучает только активный вибратор; рефлектор отражает энергию вперёд, а директоры вытягивают её в узкий луч. Отсюда и название «волновой канал».

Кому она нужна на объекте

Речь о заводских антеннах для стационарных задач: абонентская точка ведомственной сети на удалённом объекте, телеметрия и SCADA, ретранслятор, донорская антенна репитера сотовой связи, приёмный пункт радиомониторинга. Это не самодельная конструкция из подручного металла: у заводской антенны нормированы усиление, КСВН во всей полосе, ветровая стойкость и защита от коррозии, а элементы не уводит в первую же зиму.

Шаг 1. Диапазон и полоса

Директорная антенна принципиально узкополосна: рабочая полоса задаётся длиной элементов, и за её пределами КСВН быстро растёт. Поэтому модель подбирают под конкретные частоты сети.

ДиапазонЧто закрываетМоделиУсиление
VHF 134–173 МГцДиспетчерская связь, транспорт, речные объектыKADAMM ADY-134-173-150B · KADAMM ADY-134-173-150E9 и 14,5 дБи
VHF 158–168 МГцУзкий участок, компактная антеннаKADAMM ADY-158-168-150B22 дБи
UHF 400–490 МГцTETRA, DMR, телеметрия, LTE-450KADAMM ADY-400-440-Z3 · KADAMM ADY-400-490-Z5 · KADAMM ADY-400-480-Z8 · KADAMM ADY-400-49-0E6,5–14,7 дБи
UHF 450–470 МГцУзкополосные исполнения под конкретный участокKADAMM ADY-450-470-Z5C10A · KADAMM ADY-450-470-Z8C · KADAMM ADY-450-470-Z15C15A9–13 дБи
806–960 МГцДонорская антенна репитера, GSM-900 и LTE-800KADAMM K81809011Y11 дБи
1710–2170 МГцДонорская антенна репитера, LTE-1800 и UMTS-2100KADAMM K81172113Y13 дБи

Если сеть работает сразу в нескольких диапазонах или частоты ещё могут измениться, директорная антенна — неудачный выбор: она рассчитана на одну полосу. В таком случае берут логопериодическую, о ней ниже.

Шаг 2. Усиление против ширины луча

Каждый добавленный директор прибавляет усиление и одновременно сужает главный лепесток. Это не бесплатный выигрыш: чем уже луч, тем точнее должно быть наведение и тем чувствительнее антенна к смещению мачты под ветром.

УсилениеШирина лучаКогда братьПример
2–6,5 дБиширокийКороткая линия, подвижный корреспондент, запас на неточность наведенияKADAMM ADY-158-168-150B2 · KADAMM ADY-400-440-Z3
9–11,2 дБисреднийТиповая абонентская точка и телеметрияKADAMM ADY-400-490-Z5 · KADAMM ADY-400-480-Z8
13 дБи35–41° у сотовых моделейДонорская антенна репитера, дальняя линияKADAMM K81172113Y · KADAMM ADY-450-470-Z15C15A
14,5–14,7 дБиоколо 20°Предельная дальность, слабый сигнал, точное наведение обязательноKADAMM ADY-134-173-150E · KADAMM ADY-400-49-0E

Луч 20° означает, что отклонение мачты или ошибка наведения на 10–15° срезает половину выигрыша. Если нет возможности навести и жёстко зафиксировать антенну, модель на 9–11 дБи на практике окажется лучше «самой мощной».

Шаг 3. Наведение и поляризация

Как наводят

Азимут выставляют по карте или GPS-ориентиру, затем доводят по уровню сигнала: у большинства радиостанций и репитеров есть индикатор RSSI, по нему антенну поворачивают до максимума и только потом затягивают хомуты. Проверять стоит и «зеркальные» направления: узкий луч легко навести на боковой лепесток и получить устойчивую, но слабую связь.

Про поляризацию

Директорная антенна поляризована по плоскости своих элементов. Для связи с базовой станцией УКВ или с сотовой сетью элементы ставят вертикально — так же ориентированы антенны абонентских станций. Горизонтальная установка уместна только если так же работает корреспондент; рассогласование поляризаций обходится дороже, чем разница между моделью на 9 и на 14 дБи.

Когда вместо Яги нужна логопериодическая

Логопериодическая антенна — тоже направленная и тоже с элементами на траверсе, но длины и шаг элементов меняются в геометрической прогрессии, поэтому в каждой части полосы работает своя группа. Усиление ниже, чем у сопоставимой по размеру Яги, зато полоса шире в разы.

МодельДиапазоныУсилениеЛучДля чего
KADAMM K81702711L698–960 / 1710–2700 МГц10,5 дБи62°Донорская антенна репитера 2G–4G
KADAMM ALP-657027V11S04698–960 / 1710–2700 МГц10,5 дБи62°То же, уличное исполнение
KADAMM ALP-757927V11790–960 / 1710–2700 / 3300–3800 МГц11,5 дБи73°Репитер или малая сота с запасом на 5G

Простое правило: один известный диапазон — Яги, несколько диапазонов сразу — логопериодическая. Для репитера, который усиливает все сети оператора, другого разумного варианта, по сути, нет.

Четыре типовые задачи

Директорную антенну почти всегда ставят в одной из четырёх ситуаций, и от задачи зависит, какое усиление разумно.

Абонентская точка ведомственной сети

Удалённый объект принимает базовую станцию, которая на штырь берётся неуверенно. Здесь работает «золотая середина»: KADAMM ADY-400-490-Z5 на 9 дБи или KADAMM ADY-400-480-Z8 на 11,2 дБи в UHF, KADAMM ADY-134-173-150B на 9 дБи в VHF. Луч ещё достаточно широкий, чтобы антенну можно было навести один раз и забыть про неё, а выигрыша хватает, чтобы связь перестала пропадать.

Телеметрия и SCADA

Линия «точка–точка» между объектом и диспетчерской: корреспондент неподвижен, частоты известны и не меняются годами. Это идеальный случай для узкополосной модели с высоким усилением — KADAMM ADY-450-470-Z8C на 11,2 дБи или KADAMM ADY-450-470-Z15C15A на 13 дБи в полосе 450–470 МГц. Узкий луч здесь не помеха, а плюс: он отсекает помехи с боковых направлений.

Донорская антенна репитера

Усилитель сотового сигнала смотрит на вышку оператора. Если усиливается один диапазон, берут KADAMM K81809011Y на 806–960 МГц (11 дБи, луч 35°) или KADAMM K81172113Y на 1710–2170 МГц (13 дБи, луч 41°). Если репитер многодиапазонный — только логопериодическая, иначе часть сетей останется без донора.

Ретрансляция и радиомониторинг

Задачи, где дорог каждый децибел и есть возможность точно навести антенну на стационарной мачте: KADAMM ADY-134-173-150E на 14,5 дБи в VHF и KADAMM ADY-400-49-0E на 14,7 дБи в UHF, оба с лучом около 20°.

Что влияет на дальность, кроме усиления

Усиление антенны — только один из множителей. На практике дальность связи чаще упирается в другое:

  • Высота подвеса и прямая видимость. На УКВ и выше связь идёт практически по прямой; поднять антенну над препятствием обычно даёт больше, чем заменить её на более мощную.
  • Потери в кабеле. Они растут с частотой и длиной трассы: на UHF длинный тонкий фидер способен съесть весь выигрыш антенны. Кабель подбирают вместе с антенной.
  • Мощность и чувствительность обеих сторон. Линия работает в обе стороны, и слабое звено определяется худшей из двух точек.
  • Совпадение поляризаций. Вертикаль против горизонтали — потери, которые не компенсировать усилением.
  • Жёсткость мачты. Узкий луч требует, чтобы антенна не гуляла под ветром.

Пять ошибок

  • Берут «побольше децибел» и не наводят. Антенна на 14,7 дБи с лучом 20° без точного наведения работает хуже девятидецибельной.
  • Ставят Яги на многодиапазонный репитер. Усилитель работает во всех полосах оператора, а антенна — в одной; остальные сети остаются без донора.
  • Монтируют элементы горизонтально «чтобы вписалось». Потеря на рассогласовании поляризаций перекрывает всю разницу в усилении.
  • Крепят на тонкую трубу или высокую нежёсткую мачту. Узкий луч и парусность траверсы означают, что зимой антенна будет «гулять» вместе с сигналом.
  • Забывают про грозозащиту. Отдельно стоящая мачта с направленной антенной — классическая точка удара; разрядник на вводе и заземление обязательны.

Что именно заказать в тракт вместе с антенной, разобрано в статьях о спецификации фидерной линии и о грозозащите антенных трактов.

Модели под типовые задачи