Согласование антенны волновой канал с кабелем 75 ом

Как подключить кабель 75 Ом к антенне Inverted V

У меня есть толстый кабель волновым сопротивлением 75 Ом, марка кабеля RG-11, его нужно подключить к антенне Inverted V. Так уж получилось, что 50-омного достать не вышло, а если и есть, отдают за доллары, 50 метров будет стоить около 100 $
Очень буду благодарен, кто скажет как 75 омный кабель подключить к такой антенне. Насколько я знаю в Инвертед входное сопротивление около 50 Ом, поэтому получается нестыковка.
Заранее спасибо.

просто подключить и не заниматься ловлей блох. при наличии тюнера вообще хорошо, если тюнера нет, а антенна используется только на одном диапазоне — можно поиграться длиной кабеля до достижения приемлемого ксв

У меня In.Vee подключен 75ом. кабелем напрямую,правда мачта была(сейчас ещё короче,благодаря вандалам) 10м.Размеры брал точно из журнала Радио за 1968г.КСВ на 7 и 21 практически 1.1 ..1.2.На 3,5 чуть по хуже 1.2 . 2, на 14 -1.2 . 1.5. А вобщем благодаря тюнеру трансивера работаю на всех диапазонах, причём довольно успешно.

Совершенно верно. И если есть возможность — использовать кабель длиной, кратной 1/2 лямбда х Кукор (для самого низкочастотного диапазона). Для 80 м диапазона — это 28 м, а если мало — 56 м (для обычных кабелей с полиэтиленовой изоляцией Кукор=0,66).

А симметрирующее устройство какое применяли?

А вот это прочитать не пробовали? http://dl2kq.de/ant/3-6.htm
Как раз решение вашей проблемы.

Взять молча и подключить (проверено не критично).

Полностью согласен!Ни чего не симметрировал.

Особо обратить внимание на последнее предложение — о том, что у симметричной антенны излучение фидера меньше, чем у асимметричной. На практике это означает, что равноплечая IV неплохо работает безо всяких запорных дросселей, помнится даже, что некоторые авторы утверждали, что небольшое излучение кабеля даже полезно с точки зрения уменьшения «провалов» в диаграмме (честно говоря, излучение не настолько большое, чтобы заметно изменить диаграмму — по крайней мере, я эти провалы чётко ощущал). Так что дело Ваше, выбирайте — либо «по науке» — плечи разной длины, но нужен запорный дроссель (достижим КСВ=1), либо одинаковой, и можно без дросселя (мириться с КСВ=1,5).

Конечно все Ваши обстоятельства неизвестны, но прозвучавшие рекомендации (не заморачивать себе голову, включить и работать) могут быть вполне приемлемыми.

1. При КСВ=2 потери составят всего 11 процентов. Вполне приемлемое значение. И это без всяких СУ, а с ними будет только лучше.
2. При отсутствии симметрирующего устройства возможен повышенный уровень местных помех. Возможен но необязателен — зависит только от Ваших условий. Вот если они будут, надо будет задуматься.

Источник

Согласование антенны волновой канал с кабелем 75 ом

Согласование импедансов антенны и кабеля.

1. Согласование сопротивлений, не содержащих реактивную составляющую.

Эта статья посвящена тому, как рассчитать элементы согласования нагрузки(антенны) с кабелем.

Существует множество программ для этой цели, но как быть если ваш компьютер сломался, или программа запорчена, а вам надо рассчитать согласование? Вот для этого случая и надо знать методику расчета. Методика не сложная, поэтому освоить ее — под силу каждому. Расчет элементов согласования — это конечная цель измерений импеданса антенны, нагрузки кабеля.

Ранее уже рассматривался вопрос важности согласования импеданса нагрузки и волнового сопротивления коаксиального кабеля, при помощи которого производится питание антенны. Я не буду описывать теорему, доказывающую, что максимальный сигнал с генератора, у которого внутреннее сопротивление равно R, можно получить только в том случае, если сопротивление нагрузки этого генератора, будет точно равно сопротивлению генератора R.

В нашем случае, кабель(источник)с известным волновым сопротивлением, будем замещать источником сигнала, последовательно с которым включено сопротивление, равное волновому сопротивлению кабеля. Нагрузку(импеданс антенны), будем изображать резистором с последовательно включенным конденсатором, или индуктивностью. Задача будет состоять в том, как согласовать между собой эти два, в большинстве случаев, различных сопротивления.

В качестве примера, на Рис.1 приведена эквивалентная схема, на которой изображен кабель 50 Ом, питающий антенну, которая имеет импеданс 100 Ом.

Мы видим, что нагрузка в 100 Ом, не будет согласована с кабелем 50 Ом, в результате чего, в кабеле возникнут нежелательные стоячие волны, КСВ будет 100/50 = 2 и как следствие, потери передаваемой мощности, примерно 10%. Требуется рассчитать элементы согласования нагрузки с кабелем.

Для расчета, достаточно владеть основными навыками в алгебре.

Необходимо запомнить следующее правило:

При согласовании двух сопротивлений, элемент с большим сопротивлением, всегда будет трансформирован(преобразован) в элемент с меньшим сопротивлением, путем параллельного подключения к нему емкости.

Если мы имеем кабель 50 Ом и нагрузку 100 Ом, то нагрузка 100 Ом будет преобразована в сопротивление 50 Ом, путем подключения к ней параллельного конденсатора.

Иными словами, сопротивление можно только понизить, т.е привести к наименьшему из двух в данной цепи. В этом случае, всегда параллельно большему сопротивлению, будет включен конденсатор. Запомним это правило.

А теперь собственно сам расчет. Для лучшего усвоения, рассмотрим сначала более простую ситуацию, когда нагрузка не содержит реактивной составляющей, и согласовать надо только два чисто активных сопротивления(Рис.1)

Расчет состоит из пяти несложных шагов:

1. Рассчитаем коэффициент Q

Q = SQRT[(100/50)-1] = 1

2. Далее рассчитаем значение реактивности индуктивно(последовательной) ветви

ХL = Q x R1 = 1 х 50 = j50 Ом

3.Рассчитаем значение реактивности емкостной(параллельной) ветви

Хc = R2/Q = 100/1 = -j100 Ом

Знак минус – не результат вычислений, а для того, чтобы показать, что это емкостной реактанс.

Выберем рабочую частоту. Предположим, что мы согласуем два сопротивления для частоты 7 МГц( 7х10 6 Гц)

Тогда, зная значение индуктивной ветви, легко рассчитать саму индуктивность для заданной частоты

L = j50/(6.28 х 7х106) = 1.13мкГн

С = 1/(6.28 х 7х106 х j100)= 227пФ

Знаки реактивности здесь не учитываются.

Теперь вспомним из раздела ,,Основы работы антенн,, что катушка и конденсатор имеют противоположные знаки реактивности. Если мы включим последовательно катушку и емкость, у которых реактивности равны по модулю на определенной частоте, т.е без учета их знаков, то в результате цепь не будет содержать никакого сопротивления. Наступит последовательный резонанс, резко возрастет ток в этой цепи, т.к. суммарное сопротивление на заданной частоте будет равно нулю.

Далее, для того чтобы понять ход рассуждений, я сделаю небольшое отступление в теорию. Обратимся к Рис.2, на котором показана схема из двух эквивалентных сопротивлений.

Если к резистору R2=100 Ом, параллельно подключить емкость C1= -j100, то эту схему можно полностью заменить эквивалентной схемой, у которой последовательно с резистором R3=50 Ом включена емкость C2= -j50. Иными словами, импеданс обеих схем, относительно точек А и В, будет абсолютно одинаковым. Это называется переводом параллельного импеданса в последовательный. Эту замену, можно производить с помощью программы tlcalc1.zip. Во втором разделе этой программы, можно переводить последовательный импеданс в параллельный и наоборот.

Далее, если мы теперь в схеме на Рис.1, заменим нагрузку R2=100 Ом на параллельно включенные R2 и C1 из рисунка 2(слева), а затем заменим на эквивалентную схему R3 и C2, показанную на Рис.2( справа), то получим схему,

показанную на Рис.3.

В этой схеме мы замечаем, что имеем два одинаковых сопротивления R1 и R3, равные 50 Ом, и одну емкостную реактивность C2 -j50. Для ее компенсации, мы введем в схему индуктивную реактивность равную по значению С2. Поскольку, как мы уже знаем, катушка полностью нейтрализует емкость, т.к. имеет противоположный знак реактивного сопротивления. НаРис.4, у нас получилась согласованная схема, в которой остаются всего два равных резистора 50 Ом. Реактивности L1 и C2 взаимно уничтожаются, о чем уже говорилось выше.

Теперь осталось пройти последний шаг. Поскольку мы заменяли сопротивление R2=100 Ом и параллельно включенный ему конденсатор C1=-j100(Рис.2, слева) на последовательный эквивалент R3 и C2(Рис.2 справа), возвратимся к исходной нагрузке, поскольку, исходное сопротивление нагрузки равно 100 Ом. Полученная схема показана на Рис.5.

Окончательная схема согласования приводится на Рис.6, и обведена пунктиром. Итак, мы имеем нагрузку 100 Ом, и два согласующих элемента С1 и L1.

В расчете, который мы произвели выше, мы определили значения емкости и индуктивности для частоты 7 Мгц. Подставляем эти значения в схему.

Обратите внимание, что параллельный конденсатор в схеме оказался у того конца, на котором большее сопротивление.

Отступление мною делалось для того, чтобы читатель понял, почему в конечной схеме появляется индуктивность.

Рассмотрим для практики еще один пример:

Кабель 75 Ом питает антенну(нагрузку) 25 Ом(Рис.7) В этом случае, нагрузка R2 меньше сопротивления кабеля R1.

Источник

Настройка и согласование антенно-фидерных устройств

В предисловии к своей книге «Антенны», Ротхаммель в первой же строке повторил известную истину : хорошая антенна — лучший усилитель высокой частоты. Однако многие радиолюбители иногда забывают о том, что построить хорошую антенную систему стоит столько же, сколько стоит хороший трансивер и наладка антенно- фидерного устройства требует такого же серьезного подхода как и наладка приемо-передатчика. Построив антенну по взятому откуда- нибудь описанию, радиолюбители чаще всего налаживают ее с помощью КСВ-метра, либо вообще полагаются на случай и не производят никаких измерений. Поэтому во многих случаях можно услышать отрицательные отзывы о неплохих антеннах ,или что для повседневных связей им недостаточно разрешенной мощности. Здесь сделана попытка в краткой форме сделать обзор простых способов согласования и измерений в АФС (антенно-фидерных системах) в виде путеводителя по книгам (далее по тексту ссылки по номерам):

1. К.Ротхаммель «Антенны», М., «Энергия», 1979 третье издание
2. З.Беньковский, Э.Липинский, «Любительские антенны коротких и ультракоротких волн», М., «Радио и связь», 1983

а также приведены некоторые практические советы. Итак.

Почему нельзя серьезно относиться к наладке вновь созданных антенно- фидерных устройств с помощью КСВ-метра? КСВ-метр показывает отношение (Uпрям+Uотр) к (Uпрям-Uотр) или другими словами во сколько раз отличается импеданс антенно-фидерного тракта от волнового сопротивления прибора (выход передатчика, например). По показаниям КСВ-метра нельзя понять, что значит КСВ=3 при сопротивлении выходного каскада 50 Ом. Волновое сопротивление антенно-фидерного тракта в этом случае может быть чисто активным (на частоте резонанса ) и может быть равным 150 Ом или 17 Ом (и то и другое равновероятно!). Не на частоте резонанса сопротивление будет содержать активную и реактивную (емкостную или индуктивную )в самых различных соотношениях и тогда совершенно непонятно, что надо делать — то ли компенсировать реактивность, то ли согласовывать волновое сопротивление. Для точного согласования АФУ необходимо знать:

• a) реальную резонансную частоту антенны;
• б) сопротивление антенны;
• в) волновое сопротивление фидера;
• г) выходное сопротивление приемо-передатчика.

Целью согласования антенны является задача выполнения двух условий подключения антенны к приемо-передатчику:

1. добиться отсутствия реактивной составляющей в сопротивлении антенны на используемой частоте.
2. добиться равенства волнового сопротивления антенны и приемо-передающей аппаратуры.

Если эти условия выполняются в месте запитки антенны (точка соединения антенны с фидером), то фидер работает в режиме бегущей волны. Если выполнить условия согласования в месте соединения фидера с приемо-передатчиком, а сопротивление антенны отличается от волнового сопротивления фидера, то фидер работает в режиме стоячей волны. Однако работа фидера в режиме стоячей волны может повлечь за собой искажение диаграммы направленности в направленных антеннах (за счет вредного излучения фидера) и в некоторых случаях может привести к помехам окружающей приемопередающей аппаратуре. Кроме того, если антенна используется на прием, то на оплетку фидера будут приниматься нежелательные излучения (например помехи от вашего настольного компьютера). Поэтому предпочтительнее использовать питание антенны по фидеру в режиме бегущей волны. До того как поделиться практическим опытом согласования антенн, несколько слов об основных способах измерений.

1. ИЗМЕРЕНИЕ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЫ АНТЕННЫ

1.1. Наиболее простой способ измерения резонансной частоты антенны- с помощью гетеродинного индикатора резонанса (ГИР). Однако в многоэлементных антенных системах измерения ГИРом бывает выполнить сложно или совсем невозможно из-за взаимного влияния элементов антенны, каждый из которых может иметь свою собственную резонансную частоту.

1.2. Способ измерения с помощью измерительной антенны и контрольного приемника. К измеряемой антенне подключается генератор, на расстоянии 10-20l от измеряемой антенны устанавливается контрольный приемник с антенной, которая на этих частотах не имеет резонансов (например короче l/10). Генератор престраивается в выбраном участке диапазона, с помощью S-метра контрольного приемника измеряют напряженность поля и строят зависимость напряженности поля от частоты. Максимум соответствует частоте резонанса. Этот способ особенно применим для многоэлеметных антенн, В этом случае измерительный приемник необходимо располагать в главном лепестке диаграммы направленности измеряемой антенны. Вариант этого способа измерения — применение в качестве генератора, передачика мощностью в несколько Ватт и простого измерителя напряженности поля(например [1], Рис 14-20.). Однако надо учесть, что при измеренях вы будете создавать помехи окружающим. Практический совет при измерениях в диапазоне 144-430 мГц — при измерениях, не держите в руках измеритель напряженности поля, чтобы ослабить влияние тела на показания прибора. Закрепите прибор над полом на высоте 1-2 метра на диэлетрической подставке (например дерево, стул) и снимайте показания, находясь на расстоянии 2-4 метра , не попадая в зону между прибором и измеряемой антенной.

1.3. Измерение с помощью генератора и антенноскопа (например [1], Рис 14-16). Этот способ применим в основном на HF и не дает точных результатов, но позволяет попутно оценивать и сопротивление антенны. Суть измерений заключается в следующем. Как известно, антенноскоп позволяет измерять полное сопротивление (активное+реактивное). Т.к. антенны обычно запитывают в пучности тока (минимум входного сопротивления) и на частоте резонанса отсутствует реактивность, то на резонансной частоте антенноскоп будет показывать минимальное сопротивление, а на всех остальных частотах чаще всего оно будет больше. Отсюда и последовательность измерений — перестраивая генератор, измеряют входное сопротивление антенны. Минимум сопротивления соответствует резонансной частоте.Одно НО — антенноскоп необходимо подключать обязательно прямо в точке питания антенны, а не через кабель! И практическое наблюдение — если рядом с вами находится мощный источник радиоизлучения (теле или радиостанция), из-за наводок антенноскоп никогда не будет балансироваться «в ноль» и производить измерения становится практически невозможно.

1.4. Очень удобно определять резонансную частоту вибраторов с помощью измерителя АЧХ. Подключив выход измерителя АЧХ и детекторную головку к антенне, определяют частоты , на которых видны провалы в АЧХ. На этих частотах антенна резонирует и происходит отбор энергии с выхода прибора, что хорошо видно на экране прибора. Для измерений подходят практически любые измерители АЧХ (Х1-47, Х1-50, Х1-42, СК4-59). Вариант измерений- с помощью анализатора спектра (СК4-60) в режиме с длительным послесвечением и внешнего генератора. В качестве внешнего генератора можно использовать генератор гармоник: на HF- с шагом 10 кГц, на 144 мГц- с шагом 100 кГц, на 430 мГц- с шагом 1 мГц. На частотах до 160 мГц наиболее ровномерный спектр с высокой интенсивностью гармоник дает схема генератора гармоник на интегральной схеме 155ИЕ1 . В диапазоне 430 мГц достаточный уровень гармоник можно получить в схеме с накопительным диодом 2А609Б (схема калибратора 50 мГц из СК4-60).

2. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ В АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВАХ.

2.1. Самый простой (еще доступный по цене) серийно выпускаемый прибор, для измерений активного сопротивления и фазы сигнала (а значит и реактивной составляющей)- это измерительный мост. Существует несколько модификаций этих приборов для использования с 50 и 75-омным трактом и на различные диапазоны частот до 1000 мГц — это измерительные мосты Р2-33. Р2-35.

2.2 В радиолюбительской практике чаще используют более простой вариант измерительного моста, предназначенного для измерений полного сопротивления (антенноскоп). Конструкция его, в отличие от мостов Р2-33. очень проста и легко повторяется в домашних условиях ([1], стр. 308-309).

2.3 Полезно помнить некоторые замечания, касающиеся сопротивлений в АФС.

2.3.1. Длинная линия с волновым сопротивлением Zтр и с электрической длиной l/4, 3 х l/4 и т.д. трансформирует сопротивление , которое можно рассчитать из формулы

либо по Рис. 2.39 [2]. В частном случае, если один конец l/4 отрезка разомкнуть, то бесконечное сопротивление на этом конце отрезка трансформируется в ноль на противоположном конце (короткое замыкание) и такие устрой- ства используют для трансформации больших сопротивлений в малые. Внимание! Эти виды трансформаторов эффективно работают только в узком частотном диапазоне, ограниченом долями процентов от рабочей частоты. Длинная линия с электрической длиной кратной l/2 вне зависимости от волнового сопротивления этой линии трансформирует входное сопротивление в выходное с отношением 1:1 и их используют для передачи споротивлений на необходимое расстояние без трансформации сопротивлений, либо для переворачивания фазы на 180°. В отличие от l/4 линий, линии l/2 обладают большей широкополосностью.

2.3.2. Если антенна короче , чем вам необходимо, то на вашей частоте сопротивление антенны имеет реактивную составляющую емкостного характера. В случае, когда антенна длиннее, на вашей частоте антенна имеет рективность индуктивного характера. Разумеется на вашей частоте нежелательную реактивность можно компенсировать введением дополнительной реактивности противоположного знака. Например, если антенна длиннее, чем это необходимо, индуктивную составляющую можно компенсировать включением последовательно с питанием антенны емкости. Значение необходимого конденсатора можно рассчитать для нужной частоты, зная значение индуктивной составляющей (см. Рис 2.38 [2]), либо подобрать экспериментально, как это описано в пункте 5.

2.3.3. Введение дополнительных пассивных элементов обычно понижает входное сопротивление антенны (например для квадрата: со 110-120 Ом до 45-75 Ом).

2.3.4. Ниже приведены теоретические значения наиболее часто встречающихся вибраторов (вибраторы находятся в свободном от окружающих предметов пространстве), антенн и фидеров:

• полуволновый вибратор с запиткой в пучности тока (в середине) — 70 Ом, при расстройке на +-2% реактивное сопротивление iX изменяется практически линейно от -25 до +25 с нулем на частоте резонанса;
• полуволновый вибратор с запиткой с помощью Т-образной схемы согласования -120 Ом; — петлевой вибратор с одинаковыми диаметрами всех проводников- 240..280 Ом, при расстройке +-1% реактивного сопротивления нет, но при расстройках более 2% реактивное сопротивление iX резко возрастает до +- 50 и более (см. Рис 2.93 [2]);
• петлевой вибратор с различными диаметрами проводников (см таб. 1.15 [1] или Рис. 2.90в [1]) — до 840 Ом; — двойной петлевой вибратор с одинаковыми диаметрами всех провод- ников — 540. 630 Ом;
• двойной петлевой вибратор с различными диаметрами проводников (см. таб. 1.16 [1] или Рис 2.91 [2]) — до 1500 Ом;
• четвертьволновый вертикальный вибратор с противовесами под углом 135° по отношению к вибратору — 50 Ом;
• четвертьволновый вертикальный вибратор с противовесами под углом 90° по отношению к вибратору — 30 Ом;
• вибратор в виде квадрата длиной l — 110..120 Ом; — вибратор в виде квадрата длиной 2l (два витка) — 280 Ом;
• вибратор в виде теругольника (дельта) — 120. 130 Ом;
• Inverded-V с углом раскрыва 90° — 45 Ом;
• Inverted-V с углом раскрыва 130° — 65 Ом;
• волновой канал, оптимизированый на максимальное усиление — 5. 20 Ом;
• волновой канал, оптимизированый на наилучшее согласование — 50 Ом;
• двухпроводная линия (Рис 2.26 [2]) — 200..320;
• две параллельные коаксиальные линии Z=75 Ом — 37.5 Ом;
• то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=50 Ом — Zвых=28 Ом;
• то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=75 Ом — Zвых=19 Ом;
• две параллельные коаксиальные линии Z=50 Ом — 25 Ом;
• то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=50 Ом — Zвых=12.5 Ом;
• то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=75 Ом — Zвых=8.4 Ом
• трансформатор из трех параллельных линий Z=50 Ом Zвх=50 — Zвых=5.6 Ом;
• то же Z=50 Ом Zвх=75 — Zвых=3.7 Ом;

3. ИЗМЕРЕНИЕ СТЕПЕНИ СОГЛАСОВАНИЯ

Эти измерения желательно делать уже после согласования, описанного в п. 5 для оценки качества согласования.

3.1. Приборы для определения степени согласования открытых двухпроводных линий с антенной:

3.1.1. Обычная неоновая лампочка или ГИР. При перемещении лампочки вдоль линии передачи, яркость свечения лампочки не должна изменяться (режим бегущей волны). Вариант измерений — прибор, состоящий из петли связи, детектора и стрелочного индикатора (см. Рис. 14.8 [1]).

3.1.2. Двухламповый индикатор (см. рис. 14.7 [1]). Настройкой добиваются, чтобы лампочка подключеная к плечу, близкому к антенне, не светилась, а в противополжном плече свечение было максимально. При малых уровнях мощностей можно использовать детектор и стрелочный индикатор вместо лампочки.

3.2. Приборы для определения степени согласования в коаксиальных трактах:

3.2.1. Измерительная линия — прибор, который применим для измерения степени согласования в коаксиальных и волноводных линиях начиная с УКВ и заканчивая сантиметровым диапазоном волн. Кострукция его несложная — жесткий коаксиальный кабель (волновод) с продольной щелью во внешнем проводнике, вдоль которой перемещается измерительная головка с измерительным зондом, опущеным в щель. Перемещая измерительную головку вдоль тракта, определяют максимумы и миниммумы показаний, по соотношению которых судят о степени согласования (режим бегущей волны — показания не изменяются по всей длине измерительной линии).

3.2.2. Измерительный мост (рис.14.18 [1]). Позволяет измерять КСВ в линиях переадчи до 100 Ом на HF и VHF при подводимой мощности около сотен милливатт. Очень простая в изготовлении кострукция, не содержит моточных улов, конструктивных узлов, критичных к точности изготовления.

3.2.3. КСВ-метры на основе рефлектометров. Описано множество конструкций этих приборов (например Рис. 14-14 [1]. Позволяют следить за состоянием АФC в процессе работы в эфире. 3.2.4. КСВ-метры на основе измерителей АЧХ. Очень удобные для изучения качества согласования на любых частотах, вплоть до 40 гГц. Принцип измерений — измерительный комплект приборов состоит из измерителя АЧХ и направленного ответвителя, соединенных в следующую схему:

1
X1-47

>———————>3
2
0 0

Источник