Антени для SDR¶

Вибір та підключення антен до SDR приймачів.

mindmap
  root((SDR Антени))
    Широкосмугові
      Дискон
      Біконус
      Log-periodic
    Вузькосмугові
      Яги
      Патч
      Параболічна
    Активні
      ADS-B + LNA
      GPS патч
      Mini Whip HF
    Аксесуари
      LNA підсилювачі
      Фільтри BPF/LPF
      Bias-Tee
      Кабелі LMR

## Особливості SDR антен

### Широкосмуговість

SDR працюють в широкому діапазоні, тому потрібні:
- Широкосмугові антени
- Кілька антен для різних діапазонів
- Швидке перемикання

### Типові роз'єми

| Роз'єм | SDR пристрої |
|--------|--------------|
| SMA | RTL-SDR, HackRF, LimeSDR |
| MCX | Деякі RTL-SDR донгли |
| U.FL | Внутрішні модулі |
| BNC | Лабораторне обладнання |
| N-type | USRP, професійне |

## Антени для різних діапазонів

### VHF/UHF (30-1000 МГц)

| Антена | Gain | Застосування |
|--------|------|--------------|
| Телескопічна | 0-2 dBi | Загальне, портативна |
| Дискон | 2-5 dBi | Широкосмуговий моніторинг |
| J-pole | 2-3 dBi | VHF/UHF прийом |
| Ground plane | 3-5 dBi | Базова станція |
| Log-periodic | 6-8 dBi | Направлена |

### ADS-B (1090 МГц)

Коаксіальний колінеар:
- 3-6 dBi
- Омнідирекційна
- Можна зробити самому

Розрахунок:
λ = 300/1090 = 0.275 м
Секція = λ/2 = 137 мм

### GPS/GNSS (1575 МГц)

• Патч антена з LNA
• Кругова поляризація
• Активна (потрібне живлення)

### WiFi/ISM (2.4/5 ГГц)

• Патч: 6-8 dBi
• Яги: 10-15 dBi
• Параболічна: 20+ dBi

### HF (1-30 МГц)

Для RTL-SDR + Upconverter:
- Довгий провід (10-30 м)
- Magnetic loop
- Mini whip (активна)

## Комплектні антени

### RTL-SDR Blog V3 Kit

В комплекті:
- Телескопічна (загальне)
- Дискон 25-1300 МГц
- Tripod mount

### DIY антени

#### Диполь на частоту F

L = 143 / F(МГц) метрів (загальна довжина)

Приклад для 145 МГц:
L = 143/145 = 0.986 м
Кожне плече = 49 см

#### Ground plane

    |
    | λ/4
____|____

/ | \
/ λ/4 | λ/4 \

Для 433 МГц:
λ/4 = 75/433 = 17 см

#### Cantenna (WiFi)

Банка + N-роз'єм:
- Діаметр: 8-9 см
- Довжина: 13-15 см
- Probe: λ/4 від дна

## Підсилювачі (LNA)

### Навіщо потрібен

Підсилювач → Кабель → SDR

Noise Figure системи:
NF_total = NF1 + (NF2-1)/G1 + (NF3-1)/(G1*G2)...

LNA на початку мінімізує загальний NF

### Типи LNA

| Модель | Частоти | Gain | NF | Ціна |
|--------|---------|------|----|----|
| LNA4ALL | 0.01-4 ГГц | 20 dB | 1.5 dB | $30 |
| Nooelec SAWbird | 1090/1575 МГц | 10 dB | 0.7 dB | $40 |
| SPF5189 | 0.01-4 ГГц | 18 dB | 0.5 dB | $10 |
| Mini-Circuits ZX60 | До 6 ГГц | 12 dB | 2.5 dB | $100+ |

### Bias-Tee

Живлення LNA через коаксіал:
SDR (bias-tee) ----+5V----> LNA ---> Антена

RTL-SDR Blog V3: вбудований bias-tee
HackRF: окремий Bias-Tee модуль

## Фільтри

### Типи

| Тип | Функція |
|-----|---------|
| Low-pass (LPF) | Пропускає нижче Fc |
| High-pass (HPF) | Пропускає вище Fc |
| Band-pass (BPF) | Пропускає діапазон |
| Notch | Блокує частоту |

### Поширені фільтри

FM Trap/Notch:
- Блокує 88-108 МГц
- Зменшує перевантаження

ADS-B SAW:
- 1090 МГц ±5 МГц
- Покращує чутливість

LTE filter:
- Блокує 700-900 МГц
- Для слабких сигналів

## Кабелі та втрати

### Втрати в кабелях

| Кабель | @ 1 ГГц | @ 2.4 ГГц |
|--------|---------|-----------|
| RG-58 | 0.5 dB/м | 0.8 dB/м |
| RG-174 | 0.9 dB/м | 1.4 dB/м |
| LMR-240 | 0.2 dB/м | 0.4 dB/м |
| LMR-400 | 0.1 dB/м | 0.2 dB/м |

### Рекомендації

До 1 м: будь-який кабель
1-5 м: RG-58 або краще
5-10 м: LMR-240 або краще
10+ м: LMR-400, або LNA біля антени

### Перехідники

Уникати:
- Довгих ланцюгів перехідників
- Дешевих китайських

Кожен перехідник: 0.1-0.5 dB втрат

## Антенні системи

### Multi-band setup

    [Дискон] — VHF/UHF загальне
        |
   [Splitter]
   /        \

[RTL-SDR] [RTL-SDR]

Або:
[ADS-B антена + LNA] → SDR #1 (1090 МГц)
[Дискон] → SDR #2 (сканування)

### Direction Finding

[Антена 1] → [SDR]
| |
[Антена 2] → [Phase comparison]
| |
... ↓
Direction

## Практичні поради

### Розміщення

✓ Якомога вище
✓ Подалі від електроніки
✓ Чисте небо (для супутників)
✗ Біля WiFi роутера
✗ Біля LED освітлення
✗ Всередині металевих будівель

### Заземлення

Для HF:
- Противага або radials
- Заземлення корпусу

Для VHF+:
- Металева пластина
- Екранування кабелю

### Безпека

Грозозахист:
- Відключати під час грози
- Грозорозрядник на вході
- Заземлення щогли

ESD:
- Статичний розряд на вході
- DC блок для захисту

## Тестування

### Перевірка антени

```bash
# RTL-SDR
rtl_power -f 100M:1000M:1M -g 40 scan.csv
# Порівняти з/без антени

# Візуально в SDR#
# Рівень шуму має знизитись
# FM станції мають з'явитись

Порівняння антен¶

1. Налаштувати на стабільний сигнал
2. Записати рівень (dB)
3. Замінити антену
4. Порівняти рівні

Пошук проблем¶

Антени для LTE Band 7 (UMTC)¶

Для роботи з LTE Band 7 (2600 МГц):

Для srsENB/srsUE:
├── LimeSDR → SMA кабель → Патч антена
├── LNA рекомендується для RX
└── Окремі антени для TX/RX краще

Troubleshooting¶

RTL-SDR перевантажується сильними FM станціями — шум на всіх частотах
- Симптом: в SDR# waterfall при підключенні антени видно "дзеркала" FM мовлення на 200-900 MHz; intermodulation продукти повсюди
- Причина: широкосмугова дискон антена приймає всі FM станції (88-108 MHz, потужні ~20-100 kW близько); front-end ADC RTL-SDR насичується, створює spurious
- Рішення: встановити FM Notch filter (FM Trap) між антеною та SDR — блокує 88-108 MHz, -30..-40 dB suppression; зменшити gain RTL-SDR до 20-25 dB; для специфічних задач — використовувати вузькосмуговий BPF (наприклад SAW filter 1090 MHz для ADS-B)

LNA підключено, але сигнал став гіршим а не кращим
- Симптом: після додавання LNA (20 dB gain) рівні в SDR вищі, але реальні сигнали тонуть у шумі, SNR падає
- Причина: LNA встановлений не на антені а перед SDR (в кінці довгого кабелю) — шум уже накопичився, LNA лише підсилює шум+сигнал разом; або LNA перевантажений сильними off-band сигналами
- Рішення: правило "LNA на щоглі, біля антени" — мінімальний кабель між антеною і LNA (<30 см); після LNA можна вести довгий кабель; використовувати bias-tee для живлення LNA через тот самий коаксіал; додати preselector filter перед LNA щоб не насичувати його поза-band сигналами

LimeSDR для srsENB на 2600 MHz — сигналу немає або дуже слабкий
- Симптом: srsENB запущений, телефон не бачить мережу 00101 або RSRP <-110 dBm поряд
- Причина: використано неправильну антену (наприклад 900 MHz Yagi на 2600 MHz — неузгодження імпедансу, втрати 20+ dB); або txant=BAND1 замість BAND2 у device_args; або SMA кабель RG-174 втрачає 3+ dB на метр при 2.6 GHz
- Рішення: використовувати антену з діапазоном що включає 2.6 GHz (patch, LTE magnetic, Yagi 2.4-2.7 GHz); перевірити device_args=driver=lime,rxant=LNAW,txant=BAND2 у enb.conf; замінити кабель на LMR-240/LMR-400 (коротший = краще); перевірити LimeUtil — TX LED має світитись при активній передачі

Див. також¶

• RTL-SDR — бюджетний SDR приймач
• HackRF One — TX/RX SDR
• LimeSDR — для srsRAN
• USRP — професійний SDR
• Теорія антен — загальні принципи
• srsRAN — SDR для LTE