Настройка и согласование антенно-фидерных устройств

Устройство согласования антенн Радиоприемники, радиопередатчики, антенны

Эффективность работы в эфире любительской радиостанции определяет в конечном итоге антенна. Можно приобрести зарубежный трансивер, мощный усилитель мощности, но если антенна при этом будет некачественной, все это окажется бесполезным. И наоборот, имея несолидную самодельную аппаратуру, но эффективные антенны, можно проводить уверенные связи со всем миром.

Настройка антенны и согласование с кабелем

Согласование кв антенныКонечно, лучшей антенной являются резонансные, настроенные для каждого диапазона, типа диполя, штыря или многоэлементных антенн на ВЧ диапазоны. Но, к сожалению, устройство обширного антенного хозяйства не всегда возможно, особенно в городских условиях. Кроме того, доже проверенные Inverted V и штыри иногда отказываются работать на крышах городских домов, окруженные проводами радиосети, коллективными и индивидуальными телевизионными антеннами.

В этом случае необходимо настраивать такие антенны. Еще больше нуждаются в настройке суррогатные диапазонные антенны. При наладке антенн важно соблюдать чувство меры. Не стоит стремиться достичь низкий КСВ любой ценой, “мучая” антенну – укорачивая и удлиняя ее и используя громоздкие согласующие устройство. Часто антенна с КСВ от 2 до 5 вполне может обеспечить удовлетворительную работу. Многие антенны имеют еще худший КСВ, тем не менее, измерив его случайно попавшим в руки КСВ-метром, многие радиолюбители удивляются, как они могли долгое время получать неплохие результаты с такими антеннами.

Первостепенное значение имеет длина кабеля питания. Если она меньше 0,1λ, можно пренебречь влиянием кабеля и согласовывать антенну П-контуром передатчика. Но поскольку 0,1λ – это всего лишь 16 м даже в самом низкочастотном диапазоне 160 м, такие случаи довольно редки. Поэтому практически всегда приходится согласовывать антенну с кабелем.

Для электрически коротких кабелей КСВ ограничен только напряжением пробоя. Поэтому на 160 м можно использовать практически любые антенны любительских диапазонов. Одно время я использовал даже штырь на 29 МГц. Если же кабель имеет длину более 0,1λ, нужно принимать меры по согласованию антенны с кабелем. Но и здесь следует помнить, что заметное снижение эффективности антенно-фидерной системы наблюдается лишь при КСВ большем 3 и длине кабеля свыше 30 м. Поэтому при меньшей длине коаксиального кабеля можно работать и с большим КСВ.

Если же длина кабеля превышает 30 м, необходимо принимать меры – либо согласовывать антенну с кабелем, либо увеличивать мощность передатчика и чувствительность приемника. Эти две меры практически равнозначны для эффективности работы станции. При серьезном согласовании антенно-фидерной системы редко можно обойтись без измерения ее параметров. К сожалению, не все радиолюбители умеют правильно измерить КСВ системы антенно-фидер. При использовании КСВ-метра, измеряющего прямую и отраженную волны, необходимо предварительно согласовать выход передатчика с волновым сопротивлением кабеля.

Для этого следует подключить к передатчику эквивалент нагрузки (75 или 50 Ом в зависимости от волнового сопротивления кабеля) и настроить передатчик так, чтобы КСВ-метр показывал 1. Затем подключить к настроенному П-контуру фидер с антенной и замерить КСВ тракта.Подстраивая П-контур, можно существенно улучшить КСВ антенно-фидерной системы. Но намеренный таким образом КСВ будет характеризовать систему, а не саму антенну. Дело в там, что кабель длиннее 0,1λ ведет себя по-разному, в зависимости от расстояния от нагрузки до генератора (рис.1).

При длине 0,25 λ кабель представляет собой четвертьволновый трансформатор, преобразующий низкое сопротивление нагрузки в высокое сопротивление этого участка линии передачи. После увеличения длины передающей линии свыше 0,25 λ происходит переворот фаз тока и напряжения и, следовательно, смена знака реактивного сопротивления. Если, например, сопротивление антенны имело емкостную составляющую, то этим участком кабеля оно трансформируется в индуктивную составляющую.

При длине линии передачи 0,5λ ее сопротивление практически равно сопротивлению антенны. Поэтому измерения КСВ и других параметров антенны (а не системы антенно-фидер) следует проводить, только используя линию передачи электрической длиной, кратной 0,5 λ. В противном случае найденное по приборам значение импеданса системы следует приводить к истинному сопротивлению антенны либо с помощью известных формул расчета, либо (что значительно проще) используя круговую диаграмму Смита.

Электрическая длина коаксиального кабеля зависит от параметров его изоляции. Для кабеля с полиэтиленовой изоляцией при определении электрической длины кабеля его физическую длину нужно умножить на 0,66, а для кабеля с фторопластовой изоляцией на 0,68-0,72 (в зависимости от качества фторопласта). Но если кабель уже проложен, и измерить его физическую длину невозможно или трудно, электрическую длину такого кабеля можно определить с помощью несложных измерений параметров кабеля.

Наиболее простой способ заключается в определении емкости разомкнутого на конце кабеля. Разделив полученное значение на известную емкость 1 м кабеля, определим длину кабеля. С достаточной точностью емкость можно измерить соответствующими приборам или с помощью схемы, показанной на рис.2. Для этого необходимо иметь ГСС и ламповый вольтметр. Падав от ГСС сигнал на катушку известной индуктивности (ее легко определить по резонансу контура с конденсатором известной емкости), подключают вместо конденсатора кабель и определяют по резонансу емкость кабеля.

Для исключения антенною эффекта кабеля нужно выбирать резонансные частоты системы катушка-кабель за пределами вещательных диапазонов или проводить измерения во время отсутствия прохождения на этих диапазонах. По этому методу можно определить физическую длину кабеля, затем пересчитать ее в электрическую и дополнить фидер до длины, кратной полуволновой, отрезком кабеля необходимой длины. Только в этом случае показания антенноскопов таких, как шумовой мост, мостовой измеритель КСВ и других, будут верными.

Если в лаборатории радиолюбителя есть ГИР, например, и цифровой частотомер, то длину кабеля можно измерить другим способом. Конец кабеля на крыше закорачивают, а другой конец связывают с катушкой ГИР петлей связи (рис.3). Короткозамкнутый коаксиальный кабель с электрической длиной, кратной 0,5λ, представляет собой “короткое замыкание” для соответствующей резонансной частоты, что приводит к срыву генерации. После такой настройки ГИРа определяют его частоту частотомером или калиброванным приемником.

Если ориентировочная длина кабеля неизвестно, определяют резонансные частоты, начиная с высших диапазонов и постепенно переходя на низшие. Самая низкая резонансная частота и будет основной частотой кабеля. Знание резонансных частот кабеля имеет практическое значение. В некоторых случаях при не настроенной антенне на этих частотах может происходить собственное излучение кабеля. Если резонансные частоты кабеля совпадают с гармониками передатчика или его основной частотой, то возможно возникновение помех телевизионному приему и снижение эффективности антенны.

Для исключения этого необходимо сдвинуть резонансную частоту кабеля, подключив к нему небольшой отрезок такого же кабеля. При использовании фидера электрической длиной, кратной 0,5λ, подключение на его конце вместо “короткого замыкания” активного сопротивления или настроенной в резонанс антенны почти не “сдвигает” первоначальную точку резонанса. Если же частота резонанса настроенного кабеля после подключения антенны сильно меняется, это свидетельствует о большой реактивности антенны и, следовательно, о необходимости ее компенсации.

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector