Главная >  Распространение радиоволн 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

стирол, фторопласт, стеклотекстолит) практически отсутствуют потери на излучение и диэлектрические потери А омические потери уменьшаются с уменьшением сопротивления проводников (оно снижается с увеличением их толш,ины из-за уменьшения скин-эффекта ) и уменьшением тока, необходимого для передачи определенной мощности, с ростом волнового сопротивления фидера.

Определить потери в фидере при КСВ = 1 можно по рис. 3.8. У фидера, не имеющего потерь при КСВ = !, КПД равно 100 % при любом значении КСВ (верхняя кривая рис. 3.8). Но такой фидер не существует. Чем больше потери в фидере при КСВ-!, тем заметнее снижается КПД с ростом КСВ.

Рассмотрим примеры определения КПД фидерной линии.

1 Коаксиальный кабель РК50-3-11 длиной 30 м на диапазоне 10 м КСВ -3.

Из табл. 3.1 определяем группу этого кабеля по потерям - 2. Из рис. 3.7 видим, что при КСВ-1 КЭД фидера равен 65 %, а из рис. 3 8 определяем, что из-за КСВ КПД снизится до 53 %.

2. Двухпроводная линия из двух медных проводов диаметром 3 мм с расстоянием между проводами 200 мм. Длина линии 30 м, диапазон 40 м,КСВ-8 (фидер с волновым сопротивлением 600 Ом питает антенну с входным сопротивлением 75 Ом).

Такой фидер относится к группе 5 табл. 3.1. Из рис. 3.3. определением потери при КСВ = 1; 98 %. Из рис. 3.8 видим, что из-за высокого КСВ КПД снижается только до вполне приемлемого значения 92 %.

Приведенные примеры показывают, что значение КСВ в некоторых случаях не определяет целесообразность использования данного кабеля из-за его КПД. Из-за предельной мощности кабеля может оказаться существенной возможность работы фидера с определенным значением КСВ. В табл. 3,1 приведены допустимые значения передаваемой по кабелю мощности иа любительских КВ диапазонах (на частотах до 30 МГц) при КСВ=1 С ростом КСВ допустимая мощностьпадает пропорционально его значению. Для фидеров 5-й мощности падает пропорционально его значению. Для фидеров 5-й группы по потерям максимальная разрешенная любительским КВ радиостанциям мощность может быть передана практически при любом реально возможном значении КСВ.

Входное сопротивление антенно-фидерного устройства зависит от КСВ, В фидерной линии при КСВ = 1 это сопротивление равно волновому сопротивлению линии вне зависимости от ее длины. А при KCBl входное сопротивление фидера зависит от значения КСВ и длины линии. Обычно легко удается согласовать фидер с передатчиком при КСВ 2, а при больших значениях КСВ приходится включать между выходом передатчика и фидером специальное согласующее устройство.

3.2.2. Измерение КСВ в фидерной линии

Определить КСВ в фидере с помощью измерения напряжений или токов в различных токах его длины очень сложно, поэтому радиолюбители обычно используют самодельные измерители КСВ.

Схема простейшего измерителя КСВ приведена на рис. 3.9. Этот прибор представляет собой мост, одно плечо которого образуют равные по значению резисторы R1 и R2, а другое - один из резисторов R3, R4 или R5, выбираемых с помощью переключателя SA! (который соответственно имеет положения 100, 75 н 51 Ом), и входное сопротивление антенно-фидерного устройства.

В показанном на схеме положении SA2 измерительный прибор по высокой частоте включен высокочастотным вольтметром в диагональ моста сопротивлений. При равенстве входного сопротивления антенны и сопротивления резистора, выбранного с помощью SA2, показания прибора будут близки к нулю. Если выбранное с помощью SA2 сопротивление равно волновому сопротивлению кабеля, идущего к антенне, то это свидетельствует о том, что КСВ = 1. Источником питания измерителя служит генератор мощностью около 1 Вт. Перед началом измерения S.A2 устанавливают в нижнее (по схеме) положение и с помощью R8 устанавливают показания прибора на 100 мкА. Переключая SA2 в положение измерения КСВ, снимают показания прибора на 100 мкА. Переключая SA2 в положение измерения КСВ, снимают показания прибора - X. Значение КСВ ориентировочно определяется по формуле

КСВ = (100 --Х)/(100 - X).

При регулировке антенно-фидерного устройства прибор по схеме рис. 3.9 очень удобно использовать, осуществляя его питание от широкодиапазонного генератора сигналов. Частота, на которой достигается минимум КСВ, в большинстве случаев определяет резонансную частоту антенны.

Для контроля КСВ антенно-фидерного устройства во время работы передатчика, что особенно важно для передатчика с транзисторным выходным каскадом, целесообразно использовать КСВ-метр по схеме рис. 3.10.

4 .Чак 124 73



R3 wo

вход

fii 75

DZh SA1

7c i--v

□ R1 75

CrO.OlMK

и 82

Антенна

Ф VV2

Ю 5,1 к

С2 0,0!мк

88 07к

РА ЮОмкА

86 5,1к

Рис, 3.9. КСВ-метр для автономного нз.мерення входного сопротивления антенно-фидерного устройства

>--

I

С1 1...7

т Д18

4= С2 270

81 1,6 к

82 10

1...7

~тд/8

8k 1,5 к

CJ 0,0/мк

с 6 S,S7mk

SA1 Лр.\,05р

-<

85 22к

YLJ 20SMKA

Рис. 3.10. КСВ-метр для контроля антенно-фидерного устройства во время работы передатчика

При изготовлении измерителя КСВ по схеме рнс. 3.10 необходимо обеспечить хорошую экранировку отсека прибора, в котором находятся элементы Т1, С1 и С4. Конденсаторы С1 и С4 должны быть рассчитаны на напряжение до 500 В. Трансформатор Т1 намотан на тороидальном магнитопроводе 50ВЧ2 12x6x5 мм (провод МГТФ, сечение 0,07 мм, число витков 20). Эта обмотка вторичная, а первичная образована пропуш,енным через магиитопровод проводом, соединяющим высочастотные соединители измерителя КСВ.

К одному из входов этого измерителя КСВ подключают выход передатчика (трансивера), к другому - вход антенно-фидерного устройства. В отличие от измерителя по схеме рис.3.9, измеритель КСВ по рассматриваемой схеме необходимо отрегулировать, нагрузив его вместо антенны активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению фидера. Это сопротивление должно быть достаточно мощным - потери в КСВ-метре (рис. 3.10) пренебрежимо малы, так что на эквиваленте антенны выделится вся выходная мощность передатчика. Для нормальной работы измерителя КСВ (рис. 3.10) на его вход надо подать мощность не менее 10 Вт.

Переключая SA1, замечаем положение, при котором прибор дает меньшие показания, это положение SA1 соответствует измерению отраженной мощности. В положении измерения отраженной мощности регулируем емкость С1 (илн С4, если изменение С1 слабо влияет на показания прибора) до нулевых показаний РА1. Поменяв местами антенну и передатчик, отрегулируем второй подстроечный конденсатор до нулевых показаний РА1.

При работе с измерителем КСВ (рис. 3.10) значение КСВ определяют так же, как и при работе с мостовым КСВ-метром: сначала при измерении прямой мощности устанавливают показания прибора на 100 делений, а показания прибора прн измерении отраженной мощности используют для подсчета КСВ.

Следует учитывать, что оба описанных прибора достаточно точно позволяют определить согласование фидерной линии (КСВ = 1), а при измерении больших значений КСВ являются скорее индикаторами рассогласования, чем измерителями КСВ. Если же возникнет желание точно проградуировать КСВ-метр, то это нужно делать, нагружая его на безидукционные эквиваленты антенны с известным активным сопротивлением. Отношение этого сопротивления к волновому сопротивлению используемого кабеля даст точку на градуировочиой кривой КСВ-метра.



3.3. УСТРОЙСТВА СОГЛАСОВАНИЯ АНТЕННЫ С ПЕРЕДАТЧИКОМ И ПРИЕМНИКОМ

Непосредственно к передатчику можно подключить только антенно-фидерное устройство, входное сопротивление которого обеспечивает его нормальную работу. Питание большинства антенн, применяемых в настоящее время радиолюбителями-коротковолновиками, осуществляется с помощью коаксиального кабеля с КСВ, близким к 1 (обычно не более 2). Имеющиеся в выходных каскадах ламповых усилителей мощности устройства связи с антенной обеспечивают возможность согласования с такими антенно-фидерными устройствами, т. е. передачу максимальной выходной мощности в антенну. Транзисторные усилители мощности могут не иметь органов регулировки согласования с антенной и требуют подключения к ним фидера с КСВ не более 1,1 ... 1,2. Поэтому между антенно-фидерным устройством с большим КСВ и любым передатчиком и между передатчиком, рассчитанным на работу с определенным согласованным фидером (на активную нагрузку 50 или 75 Ом), и любым антенно-фидерным устройством необходимо включить устройство согласования. Для контроля настройки устройства согласования между передатчиком и входом антенны включают измеритель КСВ, как это показано на рис. 3.11. При этом КСВ-метр должен работать при полной выходной мощности передатчика. Схема подключения устройства согласования рис. 3.11 отличается от обычно приводимых схем в учебниках по антенно-фидерным устройствам, где устройство согласования включается между антенной и фидером, обеспечивая минимальный КСВ, а следовательно, и потери в фндере. В практике радиолюбителей-коротковолновиков согласование антенны с фидером достигается включением его в точки питания антенны, сопротивление между которыми близко к волновому сопротивлению фидера или использованием простейших трансформаторов сопротивлений между антенной и фидером. А в некоторых типах КВ радиолюбительских антенн применяются фидеры, рассогласованные с антенной, такие сооружения радиолюбители называют антеннами с питанием стоячей волной. При применении в этих антеннах фидерных линий с малыми потерями (например, воздушных двухпроводных симметричных линий) КПД антенно-фидерного устройства, как было показано выше, сохраняется достаточно высоким.

Согласуюгцее устройство, трансформирующее входное сопротивление антенны в активное сопротивление, близкое к 75 Ом, оказывается полезным и при приеме. Оно обеспечивает оптимальное согласование входной цепи приемника (обычно рассчитанной па подключение коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 ... 75 Ом) и, следовательно, реализацию полной чувствительности приемника.

Используемые радиолюбителями согласующие устройства (в частности, и описанные ниже) полезны и для улучшения фильтрации побочных излучений передатчика и являются хорошим средством защиты от помех телевизионному приему.

На рис.-3.12 приведена схема универсального согласующего устройства, предназначенного для работы с несимметричным антенно-фидерным устройством (антенна, питаемая коаксиальным кабелем, антенна типа длинный провод с заземлением и т.п.). Это устройство обеспечивает возможность согласования передатчика, рассчитанного на нагрузку 50 или 75 Ом, с антенной, имеющей активную составляющую входного сопротивления от 10 до 1000 Ом и индуктивную или емкостную реактивную составляющую входного сопротивления до 500 Ом. Диапазон рабочих частот 1,8 ... 30 МГц, подводимая мощность до 200 Вт. Прн необходимости работать с полной мощностью, разрешенной любительским КВ радиостанциям, детали устройства (рис. 3.12) должны быть рассчитаны на работу при ВЧ напряжениях, достигающих 3000 В, - зазоры между пластинами С1 должны быть не менее 3 мм, расстояния между контактами переключателей не менее 10 мм. При работе с меньшими мощностями или при согласовании антенн, питаемых коаксиальными кабелями при КСВ не более 3, достаточно использовать С1 с зазором 0,5 мм (сдвоенный конденсатор переменной емкости от старых радиовещательных приемников) и обычные галетные керамические переключатели. Катушка L1 намотана на керамическом каркасе диаметром 50 мм медным проводом диаметром 1,5 мм. Считая от конца, соединенного с XS1, она содержит: два витка с шагом 5 мм, конца, соединенного с XS1, она содержит: два витка с шагом 5 мм, два витка с шагом 5 мм,три витка с шагом 3 мм, три витка с шагом 3 мм, пять витков с шагом 3 мм, пять витков с шагом 3 мм и пять секций по семь витков с шагом 2 мм.

Переключатель SAI регулирует индуктивность катушки LI. Переключатель SA2 изменяет схему согласования: в показанном на рис. 3.12 положении SA2 конденсатор С1 подключен между выходом передатчика и корпусом, а L1 - между выходом передатчика и антенной.

Рнс. 3.11. Подключспнс к передатчику устройства согласования антенны

Передатчик

Измеритель

Согласующее

Антенна

устройство

->

Фидер



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40