Еще одна самоделка, для скучающих дома
Понадобилась пара антенн для цифры, в местах «не самого лучшего приема»… пошел по магазинам (это было еще до самоизоляции 
— если относительно бюджетно, то полное Г. Более дорогое внешне прилично, но как работает под вопросом.
Решил замутить самоделку. Как-то стремно было «крутить» антенну из отрезка кабеля, (хотя по слухам работает) -хотелось чего-то простого, но более приличного и продвинутого
На самом деле, изготовленная мною не кардинально сложнее, но как-то «солиднее» что ли. Да и результаты ее проверки весьма воодушевили, поэтому решил набросать небольшое описание что и как, вдруг еще кому покажется полезным 
… если даже мои уличные котики имеют «нормальную» антенну на своем домике, как же самому быть без антенны?!
Проволока еще не вся закончилась, сейчас что-нибудь соберем!
В описываемых местах, ранее у меня использовались самодельные широкополосные логопериодические антенны, еще со времен «начала перестройки» наверное Они неплохо работали в аналоге и не только на ДМВ, но «цифра им, почему-то, оказалась не по зубам». Не особо вникал в суть причин, снял их и стал размышлять, чем заменить. Вот одна из них, ждет места на «мусорке»
Немного истории
В начале 60-х годов прошлого века, нашим соотечественником, Харченко К. П. была разработана простая плоская зигзагообразная антенна с хорошими характеристиками.
Авторское свидетельство № 138277 на изобретение под названием «Диапазонная направленная антенна» Константину Павловичу Харченко было выдано в 1961 г. (по его заявлению от 16 июня 1960 г.). В том же году были опубликованы материалы в журнале «Радио» для повторения радиолюбителями.
Антенна не критична к материалам и размерам при изготовлении, имеет простое хорошее согласование с кабелем снижения, в ней удачно сочетаются кратные элементы синфазной антенной решётки с одной точкой питания.
Из металлических банок
Если вы можете найти у себя дома пару ровных пивных банок из жести или алюминия, то у вас есть возможность быстро собрать неплохой ТВ приемник. Для этого вам нужно взять две банки как можно большего объема, хороший результат будет достигнут с объемом 1л, но если их нет, то сойдут и по 0,5л, отвертку или шуруповерт с парой саморезов, паяльник, скотч, телевизионный кабель, основу из диэлектрического материала (в данном случае используется деревянный тремпель).
Процесс изготовления антенны из металлических банок состоит из таких этапов:
- Промойте и осушите банки от влаги, но соблюдайте осторожность, чтобы не помять стенки. Чем ровнее банки, тем лучше будет приниматься сигнал телевизионным приемником.
- Удалите верхний слой изоляции с телевизионного проводника, примерно 5 – 10см, чтобы осталась только металлическая оплетка. Аккуратно скрутите ее в подобие проводника. Затем снимите монолитную изоляцию с центральной жилы, чтобы получить оголенный металл.Рис. 8: Удалите изоляцию с кабеля
Сделайте петельки для подключения на выводе оплетки и жилы.
- Зачистите поверхность банок в местах подключения провода от краски и лака, чтобы получился голый металл. Закрепите при помощи саморезов петли – на одну банку от экрана, на вторую от жилы. Для повышения качества сигнала желательно припаять провода к банкам помимо соединения саморезами.
- Поместите банки на плечи тремпеля и зафиксируйте при помощи скотча – антенна из банок готова.Рис. 9: зафиксируйте на тремпеле
После установки следует выполнить настройку каналов путем изменения расстояния между банками. Оптимальное положение выбирается исходя из качества сигнала в телевизоре. Такая антенна будет принимать около семи аналоговых ТВ каналов.
Теория и расчеты
Описываемая антенна, в теории, имеет диаграмму направленности «восьмерку» по горизонтали и относительно высокий коэффициент усиления, который дополнительно можно увеличить, при использовании отражателя/рефлектора.
Для получения максимального усиления на всех каналах, необходимо изготавливать антенну примерно на середину диапазона между используемыми мультиплексами.
Найти (для расчетов) частоты мультиплексов, используемых в Вашем регионе, несложно,
например запросом вида «dvb-t2 частоты каналов»+ «Краснодар»
у меня нашлось подобное:
Середина, между двумя «моими» мультиплексами, это 700МГц — на эту частоту и будем рассчитывать антенну.
За основу расчета размеров антенны, возьмем рисунок ее автора
Высчитываем длину волны:λ = 300 / f [m]
300/700 = 0.428м, примерно 43см длина каждой стороны ромба
λ/4
=43/4= 10.75
Суммарная длина необходимого нам материала (11см*8=88см)- менее метра. Расстояние между контактами снижения, куда будем припаивать кабель, 10-12мм (стандартное значение у этой антенны для частот ниже 900МГц).
Я буду изготавливать простую антенну, без рефлектора, однако, для дополнительного увеличения усиления этой антенны, его вполне возможно установить сзади нее
например из металлической сетки/решетки для гриля, фольгированного материала или просто металлической пластины. Его размеры должны быть примерно процентов на 20 больше размеров антенны и расположен он должен быть на расстоянии ƛmax/7. Для моего случая: длина волны (39канал) 300/618, получается….49/7= то есть порядка 7см
Для тех, кому лень самому заниматься расчетами
— можете использовать онлайн-калькулятор, результаты лишь слегка будут отличаться от мною полученных. Вот, например такой -здесь сразу вводятся частоты двух мультиплексов и получаем размеры антенны (без рефлектора) Или другой вариант, с рефлектором -хочу правда заметить, что во втором варианте используется несколько иной вариант расчета, отличающийся от авторского. Подразумевается антенна с углами отличными от 90° и удаление рефлектора рассчитывается как λ/8
Для изготовления полотна антенны рекомендуется использовать алюминий или медь (медь хорошо паяется) диаметром от 3мм и выше — чем больше диаметр, тем более широкополосной получается антенна. Можно использовать трубки, толщина стенок непринципиальна, так как используется только поверхность материала (по-сути можно фольгой обмотать любой диэлектрик для получения необходимого материала). Однако, на мой взгляд, проще всего купить метр медной проволоки большого сечения в магазине электротоваров.
Конструкции антенн для цифрового ТВ
По конструкции антенны для цифрового ТВ могут быть разными, поэтому ниже перечислены основные их формы.
Виды форм
Такие антенны в основном относятся к логопериодическому типу. В их конструкции используется несколько групп штырьков различной длины. Они чувствительны к направлению, но у них довольно большая ширина частоты пропускания.
Они бывают следующих форм:
- Плоские однонаправленные. По конструкции они похожи на стержень, на котором установлены в порядке увеличения длины штырьки (на конце маленькие, ближе к основанию длиннее). Очень надежные, но у них есть один минус – их нужно направлять точно в сторону ретранслятора, потому что они способными ловить сигнал только с одного направления. Считаются самыми доступными по цене.
- Пространственные. В их конструкции используется несколько устройств, которые размещаются в разных плоскостях. Способны улавливать прямой и отраженный радиосигнал на расстоянии 50 км от ретранслятора. Самые дорогие, но при этом наиболее эффективные.
- Рамочные. Такая конструкция состоит из основания и согнутых в кольцо проводников. Простые, но менее эффективные вне зоны видимости ретранслятора.
Активная и пассивная антенны
Активные модели оборудуются усилителем сигнала и блоком питания, который работает от домашней электросети 220В. С его помощью удается добиться уверенного приема телесигнала в удаленных от источника сигнала районах.
В пассивных моделях не используют усилители, поэтому они ловят телесигнал за счет своей конструкции и площади. Ставят в зонах уверенного приема сигнала.
Выбирать ту или иную модель требуется с учетом качества покрытия сигнала конкретно в вашем районе. При этом нужно учитывать, что нецелесообразно устанавливать антенну с усилителем вблизи с источником сигнала, так как это дополнительные расходы. А в районах с плохим покрытием цифрового ТВ устанавливать пассивную модель бессмысленно, так как она не позволит добиться нужного результата.
Сборка антенны
Очистим от изоляции кусок провода длиной метр.
мне «попался» провод диаметром 4.5мм
Из инструмента понадобятся тиски и молоток. Отмеряем примерно по 11см и изгибаем под углом 90°
В конечном результате нужно получить такую «геометрическую» фигуру
Лишнее обрезаем и спаиваем концы. Должно получиться что-то похожее…
Припаиваем кабель, как показано на фото.
Кабель прокладываем по одной из сторон квадрата и закрепляем хомутами. Такое расположение кабеля необходимо для его согласования (есть разные мнения, не все соглашаются с данным утверждением).
При использовании рефлектора, полотно антенны в крайних точках квадратов можно крепить и с помощью металлических стоек, например припаять на остатки такой же медной проволоки — там точки с нулевым потенциалом (выделено зеленым цветом). В остальных местах крепление допускается только через диэлектрик.
Калибровка
Перед началом измерений необходимо убедиться в исправности всех узлов прибора и качестве кабелей, для этого соединяем генератор и приемник кабелем напрямую, включаем генератор и проводим измерение АЧХ. Получаем почти ровный график на 0dB. Это значит, что на всем диапазоне частот вся излучаемая мощность генератора дошла до приемника.
Подключение генератора напрямую к приемнику
Добавим в схему аттенюатор. Видно почти ровное ослабление сигнала на 15dB на всем диапазоне.
Подключение генератора через аттенюатор на 15dB к приемнику
Подключим генератор к разъему OUT ответвителя, а приемник к CPL ответвителя. Так как к порту IN не подключено нагрузки, весь генерируемый сигнал должен отражаться, и часть ответвляться на приемник. Согласно даташиту на наш ответвитель (ZEDC-15-2B), параметр Coupling равен ~15db, значит мы должны увидеть горизонтальную линию на уровне около -30 дБ (coupling + затухание аттенюатора). Но так как рабочий диапазон ответвителя ограничен 1 ГГц, все измерения выше этой частоты можно считать не имеющими смысла. Это отчетливо видно на графике, после 1 ГГц показания хаотичны и не имеют смысла. Поэтому все дальнейшие измерения мы будем проводить в рабочем диапазоне ответвителя.
Подключение ответвителя без нагрузки. Виден предел рабочего диапазона ответвителя.
Так как данные измерений выше 1 ГГц, в нашем случае, не имеют смысла, ограничим максимальную частоту генератора до рабочих значений ответвителя. При замерах получаем ровную линию.
Ограничение диапазона генератора до рабочего диапазона ответвителя
Для того, чтобы наглядно измерять КСВ антенн, нам нужно выполнить калибровку, чтобы принять текущие параметры схемы (100% отражение) как точку отсчета, то есть ноль dB. Для этого в программе OSA103 Mini есть встроенная функция калибровки. Калибровка выполняется без подключенной антенны (нагрузки), данные калибровки записываются в файл и в дальнейшем автоматически учитываются при построении графиков.
Функция калибровки ИАЧХ в программе OSA103 Mini
Применив результаты калибровки и запустив измерения без нагрузки, мы получаем ровный график на 0dB.
График после выполнения калибровки
Измеряем антенны
Теперь можно приступить к измерению антенн. Благодаря калибровке, мы будем видеть и измерять уменьшение отражения после подключения антенны.
Испытания
Ну и наконец проверка работоспособности и примерная
оценка качества полученной антенны.
С проверкой собственно говоря все просто — включили, работает! А что бы оценить, а «стоила ли овчинка выделки», сравним параметры принимаемого сигнала от изготовленной антенны, с уже используемой мною на даче, с заявленным коэффициентом усиления 11dBi
Антенна установлена на мансарде дачного домика, на расстоянии примерно 16км от вышки теле class=»aligncenter» width=»800″ height=»1067″[/img] Самоделку повесил примерно на такой же высоте, внутри помещения.
Уровень сигнала: слева заводская стационарная антенна/справа самоделка
На первый взгляд разница всего в 1% (95 против 94) — но это не совсем правильное сравнение, так как внешняя антенна у меня подключена через сплиттер, который дополнительно ослабляет сигнал.
Как выбрать антенну для дома
Для правильного выбора антенны, необходимо знать, где расположен ретранслятор сигнала. Если до него не более 15 км, при это на пути радиосигнала нет препятствий в виде высоток, то можно купить и установить уличную или домашнюю пассивную модель. Она сможет принимать качественный цифровой радиосигнал без усилителя.
Если ваш дом размещается от источника сигнала на расстоянии меньше 5 км, то будет достаточно компактного комнатного устройства. Но если цифровой телеприемник размещается на первом этаже дома, а стоящие возле него строения мешают приему телесигнала, то может понадобиться усилитель.
В процессе выбора направления антенны необходимо не забывать, что строения могут отражать радиосигнал. Поэтому если не удастся добиться качественной картинки, то требуется прикинуть траекторию распространения радиоволн и искать более качественный прием с помощью изменения положения антенны.
Если ретранслятор удален от вашего дома на 15 — 50 км, то можно приобрести активную комнатную модель или уличную антенну. Если это расстояние свыше 50 км, то требуется покупать устройства с хорошими усилителями.
Чтобы убедиться совместима ли старая антенна с новым телевизором или приставкой, нужно посмотреть на их маркировку. С помощью инструкции, идущей в комплектации устройства или поискового запроса в интернет-браузере ПК или какого-либо мобильного устройства, нужно проверить подходит ли она. Проверять совместимость самостоятельно запрещается, потому что это может закончиться замыканием и поломкой приставки или телеприемника.
Для увеличения качества приема телесигнала требуется также принимать во внимание состояние кабеля. Если он эксплуатируется свыше 5 лет и на нем есть видимые изгибы, то требуется его поменять. При этом скручивать остатки кабеля в кольцо, а также изолировать места соединения изолентой специалисты не советуют. Это тоже может повлиять на качество изображения.
Оценка качества работы антенны
Попробуем сделать более корректное сравнение, подключаясь через вход сплиттера. Ну и кроме того, для наглядности, добавим количество участников
Список антенн, принимающих участие в сравнении:
1. Внешняя антенна Funke BM 4551 наружная дальнего действия,
заявленный коэффициент усиления, из некоторых источников (покупал в Юлмарте), до 16dB
2. Имеется старенькая рамочная ДМВ антенна, от ТВ Электроника 313д, надо сказать при всей простоте, очень неплохая антенна, поэтому и сохранилась
3. Сгонял в магазин- купил для сравнения в обзоре одну из самых дешевых, типа симметричного вибратора (100% самая покупаемая пенсионерами, из-за низкой цены).
Все «замеры» буду проводить в одной точке, максимально близко расположенной ко внешней антенне — ее местоположение опытным путем подбиралось по максимуму сигнала, поэтому можно утверждать что условия приблизительно одинаковые
Итак, уровень сигнала с внешней антенны мы уже видели 95% (на момент текущих измерений показывало 94%), ее берем за эталон. Все сравнения делаем подключая антенны ко входу на сплиттере, к которому обычно подключена внешняя антенна.
Рамочная антенна, от Электроники 82% на 39 мультиплексе и 66% на 60
Бюджетная с «рогами» — 62%/38% (на грани пропадания трансляции)
Двойной квадрат — 92% на обоих мультиплексах, примерно на пару процентов меньше от внешней
Ради любопытства, решил проверить работу рефлектора, который несложно изготовить из любой металлической сетки, пластины или даже фольги… РЕАЛЬНО заметно работает! Уровень поднялся до 96%!, что даже выше от стационарной, с заявленным коэффициентом усиления от 11dB.
Самое любопытное- предмет, который я использовал в качестве рефлектора!
Фольги в доме не нашлось, из совсем доступного с металлической поверхностью необходимых размеров, была… крышка ноутбука (он у меня имеет металлический корпус). Но главное результат! Понятное дело, ноут я «привязывать» к антенне не собираюсь, да и хватит мне ее усиления и без рефлектора
Можно ли использовать общедомовую антенну для просмотра цифрового ТВ
Да, подключиться к коллективной антенне, размещенной на крыше многоквартирного дома можно. Если же такая конструкция не установлена, жильцы дома могут направить заявление в управляющую компанию с просьбой установки такой телеантенны на крыше.
Обычно, комплекс антенн работает во всеволновом диапазоне. Но, перед подключением рекомендуется уточнить, сможет ли она работать в ДМВ-диапазоне. Далее заключается договор с управляющей компанией или обслуживающим комплекс провайдером (скорее всего со вторым) на предоставление услуг цифрового телевидения.
После подписания договора, сопрягается ТВ приставка без антенны с коаксиальным кабелем, который обслуживает провайдер. После уплаты тарифного пакета, телевизор начнет показывать цифровое телевидение.
Подробнее: Как подключиться к коллективной антенне для просмотра цифрового ТВ
Вывод:
Могу смело рекомендовать к повторению! Просто, «дешево и вкусно»…
Одно из самых простых, комнатных креплений антенны… обычными присосками — если повезет с направлением на телецентр
Следующая антенна, «рекомендуемая для повторения»… логопериодическая
С Вами были «очумелые ручки» Всем удачи и хорошего настроения! ☕
Кусок провода на 433MHz
Часто во разных приборах, вроде радиовыключателей, можно видеть кусок прямого провода в качестве антенны. Я отрезал кусок провода, равного четверти длины волны 433 МГц (17,3см), и залудил конец так, чтобы он плотно вставлялся в разъем SMA Female.
Результат получился странный: такой провод неплохо работает на 360 МГц но бесполезен на 433 МГц.
Я начал по кусочку обрезать провод с конца и смотреть на показания. Провал на графике начал медленно сдвигаться в вправо, в сторону 433 МГц. В итоге, на длине провода около 15,5 см, мне удалось получить наименьшее значение КСВ 1.8 на частоте 438 МГц. Дальнейшее укорачивание кабеля привело к росту КСВ.
Для пояснения дальнейшего изложения мы сделаем здесь техническое отступление об особенностях различных диапазонов частот и о связанных с ними принципах построения радиосетей. Современные средства радиосвязи работают на частотах в сотни мегагерц, в тысячи мегагерц (т.е. гигагерцы) и даже в десятки гигагерц. Радиоспектр разделен на участки, отведенные самым различным применениям; радиосвязь только одно из них. Распределение спектра в международном масштабе регламентируется соответствующим международным комитетом, в который входит и Россия. В России оно регулируется межведомственным Государственным Комитетом по Радиочастотам (ГКРЧ). Мы вернемся к этому позднее.
Каждый участок радиоспектра нарезан на каналы одинаковой «ширины» (например, по 25 килогерц для сотовой телефонии). Максимальная скорость передачи данных в данном канале зависит только от ширины канала, а не от участка спектра, в котором он находится. Понятно, что в диапазоне частот, скажем, от 8 гигагерц до 9 гигагерц уложится в 10 раз больше каналов определенной ширины, чем в диапазоне от 800 мегагерц до 900 мегагерц. Таким образом, чем выше частоты, тем больше общая «емкость» диапазона в смысле возможности одновременных передач: если представить себе 800-мегагерцевый диапазон как тысячежильный кабель, то 8-гигагерцевый диапазон будет уже десятитысячежильным кабелем.
Прямая видимость и принцип сотовой сети
Можно было бы предположить, что колоссальная емкость сверхвысокочастотной (СВЧ) части радиоспектра может решить все проблемы радиосвязи. Это почти так, но есть одна чисто физическая особенность радиоволн: чем выше частота волны (т.е. чем короче ее длина), тем меньших размеров препятствия она способна огибать. Поэтому, скажем, мобильная сотовая связь может работать на частотах не выше 2 гигагерц: на более высоких частотах связь уже строго ограничена прямой видимостью (почти как для светового луча), так что связь с мобильным телефоном будет прерываться как свет от фонаря, когда идешь перед частоколом.
На частотах же ниже 2 ГГц требование прямой видимости не так строго: радиоволна может огибать даже здания — но не толщу земли, т.е. не может «уйти за горизонт». Ограниченность радиуса действия передатчика видимым с высоты его антенны горизонтом дает возможность организовать сотовую сеть, т.е. такую сеть, в которой одни и те же частотные каналы могут использоваться многократно в несмежных территориальных участках («ячейках сот»).
Замечание 1: Когда говорят о «сотовом телефоне» или «сотовой сети», то обычно подразумевают мобильную сотовую телефонную сеть. Такие сети обычно развертываются в соответствии с признанными международными стандартами; они занимают часть диапазонов в районе частот 450 МГц, 800 МГц и 900 МГц, а последний по времени стандарт предлагает частоту в районе 1800 МГц (т.е. 1,8 ГГц). Сотовая мобильная телефония представляет собой отдельный специфическим образом регулируемый вид телекоммуникационной деятельности, и мы его здесь больше касаться не будем. Сам же сотовый принцип построения сети не имеет прямого отношения к мобильности — это просто способ многократного использования одних и тех же частот даже в пределах ограниченной территории.
Замечание 2: Картина будет неполной без упоминания спутниковой связи. Все рассуждения о емкости различных диапазонов частот остаются в силе и тут, только почти отпадает понятие «горизонта», поскольку даже спутник, висящий над экватором на подходящей долготе (не в противоположном полушарии), виден из полярных областей. Понятно, что даже узконаправленная антенна на спутнике дает на земной поверхности «пятно» размерами в сотни или тысячи километров. Поэтому по сравнению с наземными радиосетями спутники используют эфир очень неэкономно, не имея возможности многократного использования одних и тех же частот, как это делается в сотовых сетях. Спутниковая связь — тоже отдельный предмет для рассмотрения, и мы ею здесь заниматься не будем. Надо только иметь в виду, что весьма значительная часть частотного спектра занята существующей спутниковой связью или зарезервирована под будущую.
Направленность антенн
В сетях радиопередач используются как узконаправленные антенны, так и антенны с более широким сектором охвата, вплоть до всенаправленных (круговых). Для соединения типа точка-точка используются две нацеленные друг на друга (узко)направленные антенны; так строятся, например, радиорелейные линии передач, в которых расстояние между соседними релейными вышками может исчисляться десятками километров. Узконаправленная антенна фокусирует радиолуч, увеличивая плотность его энергии; таким образом передатчик данной мощности «простреливает» на большее расстояние.
Другой тип связи получится при использовании только всенаправленных антенн. В этом случае будет достигнута возможность соединения каждого с каждым. Такую топологию имеют обычно небольшие учрежденческие сети, развернутые на ограниченной территории.
Наконец, если в поместить базовую станцию со всенаправленной антенной и снабдить всех обслуживаемых ею абонентов сфокусированными на нее направленными антеннами, то получим топологию точка-много точек. Если еще соединить между собой базовые станции в некоторой иерархии (либо радиорелейными линиями или просто радио-соединениями по типу «точка-точка», либо кабельными каналами), то получим уже целую сотовую сеть. В данном случае это будет фиксированная сотовая сеть, так как мобильный абонент не может иметь направленную антенну.
Замечание: Мобильная сотовая сеть строится по тому же принципу, но с использованием ненаправленных антенн также и у мобильных абонентов, которые не мешают при этом друг другу как потому, что говорят всегда на разных каналах (или чередуясь на одном и том же канале), так и потому, что сигнал от мобильного аппарата гораздо слабее сигнала от базовой станции и может быть правильно принят только базовой станцией, но не другим мобильным аппаратом.
Технология широкополосного сигнала (ШПС)
Для того, чтобы послать радиосигнал большой мощности в СВЧ-диапазоне, нужен дорогостоящий передатчик с усилителем и дорогостоящая антенна большого диаметра. Для того, чтобы принять без помех сигнал малой мощности, также нужна дорогая большая антенна и дорогой приемник с усилителем.
Так обстоит дело при использовании обычного «узкополосного» радиосигнала, когда передача происходит на одной определенной частоте, а точнее, в узкой полосе радио-спектра, окружающей эту частоту (частотном канале). Картину усложняют еще и различные взаимные помехи между узкополосными сигналами большой мощности, передаваемыми близко друг от друга или на близких частотах. В частности, узкополосный сигнал может быть просто заглушен (случайно или намеренно) передатчиком достаточной мощности, настроившимся на ту же частоту.
Именно эта незащищенность от помех обычного радиосигнала вызвала к жизни разработку, сначала для военных применений, совершенно иного принципа радиопередачи, называемого технологией широкополосного сигнала, или шумоподобного сигнала (обоим вариантам термина соответствует аббревиатура ШПС). После многих лет успешного оборонного использования эта технология нашла и гражданское применение, и именно в этом качестве она будет здесь обсуждаться.
Обнаружилось, что кроме своих характеристических свойств (собственная помехозащищенность и низкий уровень создаваемых помех), данная технология оказалась относительно дешевой при массовом производстве. Экономичность происходит за счет того, что вся сложность широкополосной технологии запрограммирована в нескольких микроэлектронных компонентах («чипах»), а стоимость микроэлектроники при массовом производстве очень мала. Что же касается остальных компонентов широкополосных устройств — СВЧ-электроники, антенн — то они дешевле и проще, чем в обычном «узкополосном» случае, за счет чрезвычайно малой мощности используемых радиосигналов.
Идея ШПС состоит в том, что для передачи информации используется значительно более широкая полоса частот, чем это требуется при обычной (в узком частотном канале) передаче. Разработано два принципиально различающихся между собой метода использования такой широкой полосы частот — метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum — DSSS) и метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum — FHSS). Оба эти метода предусматриваются и стандартом 802.11 (Radio-Ethernet).
Метод прямой последовательности (DSSS)
Не забираясь в технические детали, метод прямой последовательности (DSSS) можно представить себе следующим образом. Вся используемая «широкая» полоса частот делится на некоторое число подканалов — по стандарту 802.11 этих каналов 11, и мы так и будем считать в дальнейшем описании. Каждый передаваемый бит информации превращается, по заранее зафиксированному алгоритму, в последовательность из 11 бит, и эти 11 бит передаются одновременно и параллельно, используя все 11 подканалов. При приеме, полученная последовательность бит декодируется с использованием того же алгоритма, что и при ее кодировке. Другая пара приемник-передатчик может использовать другой алгоритм кодировки-декодировки, и таких различных алгоритмов может быть очень много.
Первый очевидный результат применения этого метода — защита передаваемой информации от подслушивания («чужой» DSSS-приемник использует другой алгоритм и не сможет декодировать информацию не от своего передатчика). Но более важным оказалось другое свойство описываемого метода. Оно заключается в том, что благодаря 11-кратной избыточности передачи можно обойтись сигналом очень маленькой мощности (по сравнению с уровнем мощности сигнала при использовании обычной узкополосной технологии), не увеличивая при этом размеров антенн.
При этом сильно уменьшается отношение уровня передаваемого сигнала к уровню шума, (т.е. случайных или преднамеренных помех), так что передаваемый сигнал уже как бы неразличим в общем шуме. Но благодаря его 11-кратной избыточности принимающее устройство все же сумеет его распознать. Это как если бы нам написали 11 раз одно и то же слово, и некоторые экземпляры оказались бы написаны неразборчивым почерком, другие полустерты или на обгоревшем клочке бумаги — но все равно в большинстве случаев мы сумеем определить, что это за слово, сравнив все 11 экземпляров.
Еще одно чрезвычайно полезное свойство DSSS-устройств заключается в том, что благодаря очень низкому уровню мощности своего сигнала они практически не создают помех обычным радиоустройствам (узкополосным большой мощности), так как эти последние принимают широкополосный сигнал за шум в пределах допустимого. В другую же сторону — обычные устройства не мешают широкополосным, так как их сигналы большой мощности «шумят» каждый только в своем узком канале и не могут заглушить широкополосный сигнал весь целиком. Это как если бы тонким карандашом, но крупно написанная буква была бы заштрихована жирным фломастером — если штрихи легли не подряд, мы сможем прочесть букву.
В результате можно сказать, что использование широкополосных технологий дает возможность использовать один и тот же участок радиоспектра дважды — обычными узкополосными устройствами и «поверх них» — широкополосными.
Суммируя, мы можем выделить следующие свойства ШПС-технологии, по крайней мере для метода прямой последовательности:
— Помехозащищенность.
— Не создаются помехи другим устройствам.
— Конфиденциальность передач.
— Экономичность при массовом производстве.
— Возможность повторного использования одного и того же участка спектра.
Метод частотных скачков (FHSS)
При кодировке по методу частотных скачков (FHSS) вся отведенная для передач полоса частот подразделяется на некоторое количество подканалов (по стандарту 802.11 этих каналов 79). Каждый передатчик в каждый данный момент использует только один из этих подканалов, регулярно перескакивая с одного подканала на другой. Стандарт 802.11 не фиксирует частоту таких скачков — она может задаваться по-разному в каждой стране. Эти скачки происходят синхронно на передатчике и приемнике в заранее зафиксированной псевдослучайной последовательности, известной обоим; ясно, что не зная последовательности переключений, принять передачу также нельзя.
Другая пара передатчик-приемник будет использовать и другую последовательность переключений частот, заданную независимо от первой. В одной полосе частот и на одной территории прямой видимости (в одной «ячейке») таких последовательностей может быть много. Ясно, что при возрастании числа одновременных передач возрастает и вероятность коллизий, когда, например, два передатчика одновременно перескочили на частоту №45, каждый в соответствии со своей последовательностью, и заглушили друг друга.
Метод частотных скачков, так же как и описанный выше метод прямой последовательности, обеспечивает конфиденциальность и некоторую помехозащищенность передач. Помехозащищенность обеспечивается тем, что если на каком-нибудь из 79 подканалов передаваемый пакет не смог быть принят, то приемник сообщает об этом, и передача этого пакета повторяется на одном из следующих (в последовательности скачков) подканалов.
С другой стороны, поскольку при использовании метода частотных скачков, в отличие от метода прямой последовательности, на каждом подканале передача ведется на достаточно большой мощности (сравнимой с мощностью обычных узкополосных передатчиков), про этот метод нельзя сказать, что он не мешает другим видам передач.
