Настройна кабеля в резонанс

Torvord · 07.12.2003, 08:55

Вопрос такой: настраивается ли кабель в резонанс, если да то какими приборами это можно сделать.

**RU3AX** · 07.12.2003, 12:25

Первоначальное сообщение от Torvord
Вопрос такой: настраивается ли кабель в резонанс, если да то какими приборами это можно сделать.

Вообще-то задача кабеля (антенного фидера) - передать энергию в антенну. Лучше всего он это делает, когда "не в резонансе". И что Вы понимаете под понятием "настроить в резонанс"? Для чего?

**RN6L** · 08.12.2003, 23:09

Да не для чего, просто слыхал такую фразу и подумал: почему бы не спросить.

Torvord · 12.12.2003, 06:38

Какие мы умные. Если разобраться, то для каждой длины волны свой коэффициет укорочения. Так что подумайте "Умные" радиолюбители.

**RN6L** · 12.12.2003, 09:34

Может быть и разный, только зря Вы обижаетесь. Изначальный вопрос по сути своей отсутствует, т.к. похож на "пойди туда, не знаю куда, возьми то, не знаю что".
Про какой резонанс Вы спросили?
Все таки попытаюсь ответить.
Да кабель настраивается в резонанс. На высоких частотах (UHF, VHF) я это делаю при помощи АЧХ-метра. На КВ - просто рулеткой.
Однако какой резонанс Вам нужен и для чего?

**UT3IM** · 29.12.2003, 17:22

Резонанс общественности по поводу заданного вопроса !

**RW4HM** · 30.12.2003, 21:35

Нехорошо!!
Ну задал человек вопрос, так скажите коли знаете.

to: UT3IM
Игорь, отвечать всетаки желательно по существу или неотвечать совсем.

to Torvord:
Придется мне слегка разьяснить.
Сопротивление настроенной антенны на данной частоте может быть чисто активным или активным+реактивным. Если рассмотреть частный случай с 50 Ом ,то для того чтобы запитать антенну коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением в 50 Ом любой(в пределах разумного) длинны нужно:
- на заданной частоте на зажимах антенны должно быть чисто активное сопротивление в 50 Ом.
В этом Борис (RU3AX) совершенно прав.

Вся проблема в том, что получить эти чисто активные 50 Ом на КВ антеннах частенько весьма затруднительно. Тут и проблемы с подвесом, и измерительными приборами, да и много чего....
На УКВ проблема решается значительно проще и вот там действительно большинство антенн запитываются 50(75) Омным кабелем произвольной длины.

На КВ, в силу причин указанных выше, выход находится в использовании " настроенных в резонанс кабелей", как Вы выразились.
Рассказывать всю теорию антенн я несобираюсь( да и несчитаю себя большим спецом в этой сфере), потому просто принимайте мой слова как " обьяснение на пальцах".

Известно, что полуволновой отрезок линии (кабеля) передает подключенное сопротивление с входа на выход без изменнения. Т.е. если этот кусок подключить к антенне, то на его выход можно подключить измерительный прибор и он покажет волновое сопротивление антенны так как будто бы этого куска нет вообще. Такой отрезок кабеля называют полуволновым повторителем и используют для настройки антенн. Причем неважно из какого кабеля он сделан, лишь бы его ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ длинна соответствовала нужному диапазону. Чем дальше от нужной частоты будет отстроен полуволновый повторитель, тем менее точными будут показания подключенного к нему прибора.
На основе таких полуволновых повторителей ( или кратных им отрезков) создаются фидерные линии питания для передатчиков. Часто проще трансформировать сопротивление антенны, к примеру, активное 35Ом+ реактивное 20 Ом по фидерной линии к передатчику и там согласовать его через П-контур.

Этому методу присущи недостатки, но их можно устранить или существенно ослабить.
Очень часто полуволновые повторители применяются для работы с многодиапазонными компромиссными антеннами. типа UW4HW, ДЕЛЬТА и т.д. В этих случаях полуволновый повторитель делают на самый низкочастотный диапазон, на остальные он получается автоматически(80,40,20,15,10 метров).
Коаксиальные кабели в среднем имеют коэфициент укорочения 0,6-0,7(зависит от марки).
Открытые линии (два медных провода на определенном рассоянии) имеет коэф. укорочения = 1
Коэф. укорочения мало зависят от частоты и считаются постоянными до нескольких сотен МГц.
Пример:
Полуволновый повторитель для 40 метров.
Частота 7.050МГц = 42,55 метра
полволны: 21,27 метра
с учетом коэф.укорочения : умножить на 0,66 = 14,04 метра
Таким образом для коаксиально кабеля повторитель на 40 метровый диапазон составит 14,04 метра, а для открытой линии 21,27 метра.
Здесь есть одна неопределенность - кабели могут быть разными, потому и нужны приборы для их настройки.Хотя и рулеткой иногда попасть можно.
Здесь упоминался измеритель АЧХ. К примеру ХА1-42, ХА1-50.
С мостом Брагина на ХА1-42 настройка повторителя занимает 30 сек.
В "Радиолюбителе" №5 за 1990 год есть прибор от UA9AA(кажется). Проверено - работает надежно, хотя и подольше чем с измерителем АЧХ. Зато на крышу поднять можно.
А можно просто ВЧ-вольтметром+генератор.
Вообщето приборов разных много.
73!!

**RN6L** · 30.12.2003, 23:14

Первоначальное сообщение от RW4HM
Нехорошо!!
Ну задал человек вопрос, так скажите коли знаете.

73!!

... Так в том то и дело, что не задал человек вопрос.
А Вы считаете, что ответили на незаданный вопрос.

**RN6L** · 31.12.2003, 01:08

Первоначальное сообщение от Mmbubo Mmbembu
Прошу прощения за вмешательство, но хочется добавить
некоторые комментарии.

Да, действительно, 50 Ом трудно получить, особенно от антенны для 80м или 160м диапазона, висящей низко над землей. Для диполя, например, чаще выходит ом 20...35 на резонансе. К тому же антенна получается узкополосной и реактивность во вх. сопротивлении резко нарастает при изменении частоты.

Пусть вх. сопротивление антенны равно 20 +j0 Ом, а волновое сопротивление кабеля = 50 Ом. Тогда в кабеле без потерь имеем КСВ около антенны равным 2,5.
При этом важно, что какова бы длина кабеля ни была, КСВ в нем так и останется 2,5.
Это происходит потому, что волновое сопротивление кабеля и входное сопротивление антенны от длины кабеля не зависят и, следовательно, их отношение также не зависит от длины этого самого кабеля :-).
Поэтому непонятно, зачем в данном случае нам полуволновый повторитель, он же настроенный в резонанс кабель.
Действительно.
Он, резонансный кабель, всего лишь обеспечит для передатчика нагрузку в виде сопротивления, равного 20 Ом. Ну и что в этом хорошего. Понятно, что П-контур обычно в состоянии согласовать выходное сопротивление анодной цепи с таким сопротивлением и передатчик выплюнет всю свою мощность в эти 20 Ом практически без потерь. Малые потери будут только на элементах П-контура.
Если же кабель не полуволновый, а, допустим, длиной 0,66 лямбда, то КСВ в нем будет равен тем же 2,5 , зато сопротивление антенны в 20 Ом перетрансформируется кабелем такой длины в комплексное сопротивление, равное 49.853 +j47.364 Ом, на которое П-контур также чудесно настроится. И потери в этом П-контуре останутся такими же, ну, может на 1...2 Вт побольше (или поменьше), что полная ерунда даже по сравнению со 100 Ваттами.
Получается, что в обоих случаях передатчик закачает в кабель одинаковую мощность. Поскольку КСВ в кабеле в обоих случаях одинаково (2,5), то до антенны добежит одинаковая мощность.
Кроме того, абсолютно одинаковая мощность отразится и обратно в сторону передатчика как для кабеля длиной в 0,5 длины волны, так и для кабеля длиной 0,66 лямбда.

Таким образом получается что в настройке кабеля на резонанс нет ни малейшего смысла.
Потому что:
1. В обоих случаях в антенну попадает одинаковая мощность.
2. В обоих случаях КСВ в кабеле один и тот же.
3. В обоих случаях П-контур передатчика легко настраивается для того, чтобы закачать в кабель максимальную мощность.

Пусть теперь наш кабель настоящий и, как все настоящее, имеет потери. Предположим, что потери в кабеле в обоих случаях одинаковы и равны 2 дБ. Ясно, что на более длинном кабеле потери будут больше на самом деле. Однако разница между 0,5 и 0,66 небольшая и я думаю, что для простоты рассуждений такое допущение можно применить.
Что в этом случае будет?
КСВ около антенны останется равным 2,5, а вот около передатчика оно уменьшится до 1,741, поскольку к 20 Ом сопротивления антенны добавится сопротивление потерь кабеля. То есть в случае резонансного кабеля передатчик увидит сопротивление, большее чем 20 Ом на величину сопротивления потерь в фидере. Поэтому и КСВ получится меньше, поскольку 20 Ом + потери ближе к 50, чем просто 20 Ом.
Ну, а если кабель имеет длину 0,66 лямбда, то КСВ около передатчика будет равно....
Да те же, блин, 1,741! Почему? Да потому что мы предположили, что потери на обоих отрезках одинаковые, 2 дБ. Следовательно и сопротивления потерь будут одинаковые, добавка к 20 Омам тоже будет одной и той же.
Конечно, в реальных условиях потери на чуть более длинном кабеле чуть-чуть больше и КСВ для него, измеренное около передатчика, будет получше для таких соотношений волнового сопротивления кабеля и входного сопротивления антенны, какие мы выбрали в нашем примере.
Ну, ладно. У нас КСВ около передатчика получается одинаковым.
При этом для кабеля длиной 0,5 лямбда передатчик видит сопротивление, равное 28.714+j0 Ом, а для 0,66 лямбда 54.984 +j29.029 Ом.
В обоих случаях П-контур обычного передатчика настроится на эти сопротивления без всяких трудностей и в кабель закачается опять вся мощность передатчика, как и раньше.
Другое дело, что до антенны добежит мощности меньше, чем в кабеле без потерь. Однако, поскольку потери равны, то доля мощности, дошедшая до точки подключения антенны в обоих случаях будет одинаковой.
Дальше, по-моему все ясно. Для кабеля с потерями справедливы те же пункты 1, 2 и 3, как и для кабеля без потерь.

Каковы же выводы?
По-моему они абсолютно ясны:
1. Применение полуволновых повторителей ничего полезного не дает.
2. В случае применения реальных кабелей надо стремиться максимально уменьшить длину кабеля, чтобы сократить потери в нем.
3. Применение согласующих устройств на выходе предатчика преследует цель закачать в фидер максимальную мощность.
4. Согласовывать антенну с фидером следует в точке, где они присоединены друг к другу.

Зачем тогда нам этот полуволновой повторитель?
Да реально почти незачем. Через него удобно определять комплексное в общем случае входное сопротивление антенны на некоторой интересующей нас частоте в случае, когда эта антенна подвешена высоко, на рабочей высоте, куда просто так не попасть. Например, входное сопротивление дельты, висящей между домами. Или так же подвешенного диполя.
Когда мы его определим, то можно будет рассчитать согласующее устройство, которое надо поместить между кабелем и антенной, чтобы получить в кабеле около антенны КСВ=1. После этого повторитель нужно заменить максимально коротким куском кабеля с волновым сопротивлением, под которое считали согласующее.
И всего делов :-)).

Ничего себе "некоторые" коментарии. Никоим образом не пытаюсь обидеть автора цитаты. Она (цитата) прежде всего подтверждает то что вопрос не был задан. В результате уважаемый Mmbubo Mmbembu (ну братское сердце, ты себе и погоняло придумал, трудно запомнить однако) выдал обзорную лекцию на вариацию на тему "А вдруг Torvord-а такая проблема беспокоит..." Я ее даже читать не стал сразу, хотя все правильно написано, но для кого, может автор темы желает из кабеля режекторный фильтр изготовить, а ему тут про комплексное сопротивление диполя рссказывают.

Torvord, Вы уж озадачте конечной целью Вашего вопроса, тут много умных, подскажут как решить Ваш вопрос, может и кабель не надо в резонанс (какой, параллельный или последовательный?) настраивать.

С Новым Годом! Успехов в хобби и всяческих манн небесных!

**RW4HM** · 01.01.2004, 23:32

С Новым годом ребята!
Наконец то кто то смог на пальцах и подробно обьяснить, что лучше лучше чего..... Спасибо Mmbubo Mmbembu!!!
Я же сказал, что не спец в водопроводно-антенных науках. А то некоторые господа ( RA4AJF) похоже только на приколки горазды.
Но мне кажется я ясно сказал, что полуволновые повторители подходят для компромисных антенн, типа UW4HW, DELTA.... и Т.д. Вот за этим "и т.д." скрываются антенны -> диполь 2х20, w3dzz весящие между домами.На такого типа антеннах часть радиолюбителей( и немалая) работает на всех диапазонах.
Подскажите мне необразованному, как разместить СУ(вседиапазонное) на клеммах антенны типа диполь2х20 , висящей между домами на высоте 20 метров над проезжей частью. Да так, чтобы оно не рухнуло на провода освещения.
Только ненадо рассказывать о трех-метровых талрепах и тракторах с лебедками. У кого есть такие возможности,тот ставит УНЖУ и монобенды. И небудет задавать подобные вопросы на форуме. Можете рассчитывать на 1-2 человек и 1.5-2 часа времени.

**ES4RZ ex UL7WI** · 02.01.2004, 07:46

Павел, а я понял , что AJF увлекается антеннами. Здесь не всем понятны реплики , т.к. надо глубоко знать тему.

**RW4HM** · 02.01.2004, 22:22

to es4rz:
Привет Володя!!!
С новым годом тебя и "неломаемости" аппаратуры на долгие времена.

73!!

**ES4RZ ex UL7WI** · 02.01.2004, 22:45

Спасибо! Успехов в Новом Году!
Жду антенной погоды для установки. Последние ветры надоумили поставить еще один ярус оттяжек, т.к. у 10-ти элементов парусность большая.
73!

**RW4HM** · 02.01.2004, 23:02

to Mmbubo Mmbembu:
Спасибо, очень интересно и доходчево рассказано.
Как я понял, к диполю надо подцепить двухпроводную линию произвольной длины и возможно большим сопротивлением( к примеру 600 Ом). Эти линия по крадчайшему расстоянию дойдет до дома ( или балкона). Так как тянуть два провода на изоляторах по квартире нехорошо, то у места ввода или непосредственно после ввода в помещение будет установлено СУ . Которое переведет симметричную двухпроводную линию в несимметричную коаксиальную.
Так как после такой "операции" сопротивление 50 Ом будет с обоих сторон кабеля, то он может быть наверное любой длины?
У меня вопрос о помехах, которые возникнут с применением открытой линии и большим КСВ.

**RU3AX** · 03.01.2004, 12:09

Первоначальное сообщение от Torvord
Вопрос такой: настраивается ли кабель в резонанс, если да то какими приборами это можно сделать.

Если это не "прикол" (напоминает послания одного из участников форума, "специализирующегося" на антеннах), то кабель в резонанс можно "настроить", например, конденсатором, включенным на "дальнем" его конце с центрального проводника на оплетку. А проконтролировать ГИРом или ГСС c ВЧ вольтметром. Термин "резонанс" применительно к кабелю здесь применяется условно - вместе с внешними элементами. Но в целом это резонансная система.

Кстати, отрезки кабеля используются не только в режекторных элемнтах, но и в генераторах на КВ диапазоны. Это, кажется, применил в свое время в одном из трансиверов Владас (UP2NV).