Длина кабеля питания антенны


Задался вопросом, какой длины можно делать кабель питания антенны. Сделал немного выводов, чем и хочу поделиться. Все это справедливо для всех используемых частот.

Первый раз у меня вопрос возник, когда перепаял кабель на приемнике Turnigy 9x8Cv2 2.4ГГц радиоуправления, о чем писал ранее. Сначала запаял наугад, что не дало результат, т.к. антенна не заработала. Дальность связи была всего 30-50 метров. О 500-1000 метрах уже можно было не мечтать. Поиск в Интернет явного ответа на мой вопрос не дал и пришлось почитать много всего. Выяснилось, что длина кабеля зависит от степени согласованности выходного сопротивления передатчика/приемника, импедансу антенны, волнового сопротивления кабеля на рабочей частоте.

Если согласованности нет или не известно на сколько все согласовано, то длина кабеля важна, но если вы уверены, что все согласовано, то длина кабеля может быть любой.

Для познания и рассуждений использовался материал:

  1. Длина волны.
  2. Измерение и изменение параметров коаксиального кабеля.
  3. Коэффициент укорочения.
  4. Другое.
  5. Мысли и опыт радиолюбителей.

1. Сопротивления не согласованы или согласованность нам не известна.

При расчете длины питающего кабеля антенны необходимо учитывать, что нам нельзя попасть в длину четвертьволнового трансформатора, т.к. он предназначен для согласования например антенны с сопротивлением 100Ом со станцией 50Ом. Но для этого используется кабель с волновым сопротивлением 75Ом. Не отходим от темы… Если мы попали в эту длину, то происходит самое худшее рассогласование. В идеале нам надо сделать полуволновой повторитель, что исключит влияние фидера на работу и измерения. При настройке и последующей работе в пределах выбранного диапазона (если пренебречь потерями в кабеле), это будет эквивалентно тому, что выход трансивера будет подключен непосредственно к полотну антенны. Но при этом надо учитывать, чтобы длина кабеля была как можно меньше, чтобы уменьшить потери. Т.е. добиваться «следующего» повторителя длиной кабеля не надо. На эту тему может быть много споров, но я пока останавливаюсь на этом мнении.

Для расчета нам надо знать:

  1. Скорость распространения волны в вакууме — 299 792 458 м/с — округлим до 300 000 000.
  2. Частоту, на которой будем работать.
  3. Коэффициент укорочения кабеля.

Если значение частоты подставить в мегагерцах, то размерность получаемого значения длины волны — метр. Тогда скорость света — берем число 300.

Чтобы определить длину волны, делим скорость на частоту, получаем длину волны. Делим на 4 — получаем четверть волны. Длина электромагнитной волны в среде короче, чем в вакууме, поэтому надо учесть коэффициент укорочения кабеля. Это справочная единица, берется из характеристик кабеля. Может быть указана как прямым числом, например 0.66, так и обратным, например 1,52. Нас интересует прямое (чтобы его посчитать, надо 1 поделить на обратное).

Тип линии Коэффициент укорочения Коэффициент укорочения(прямое) Волновое сопротивление, Ом
Коаксиальные кабели с полиэтиленовой изоляцией
(РК-50-2-11 и др.)
1,52 0,66 50
Коаксиальные кабели с фторопластовой изоляцией
(PK-50-2-21 и др.)
1,41 0,71 50

Четверть волны умножаем на коэффициент укорочения кабеля, получаем длину четвертьволнового трансформатора с учетом кабеля. Умножаем на 2 и получаем длину полуволнового повторителя.

Именно эта длина будет наилучшей для нашего питающего кабеля антенны. Можно брать и промежуточные значения, т.е. короче/длиннее, т.к. у нас все считается согласованным (сопротивление трансивера, кабеля и антенны допустим равно 50Ом). В этом случае кабель можно и короче, главное не попасть в длину четвертьволнового трансформатора.

Для простоты и удобства сделал вот такую табличку для расчета (только просмотр):

Для того, чтобы произвести расчет, необходимо перейти по ссылке, ввести частоту, коэффициент укорочения и получить результат!

2. Сопротивления согласованы.

Если волновое сопротивление кабеля на рабочей частоте равно выходному сопротивлению передатчика и импедансу антенны, то длина не имеет значения.

Пример:

Антенна в резонансе. Ее импеданс на этой частоте 50 Ом. Входное сопротивление трансивера 50 Ом. Волновое сопротивлене фидера 50 Ом. Длина кабеля может быть любой, только надо помнить о затухании. Коаксиал — по определению это кошмар связиста, особенно на частотах выше 300 МГц. Если нагрузка линии (например антенна) рассогласована, то есть не в резонансе, тогда длина кабеля начинает влиять.

Четвертьволновой трансформатор (согласующее устройство) применяется, если импеданс антенны на резонансной частоте не равен волновому сопротивлению кабеля. Если все согласовано, то трансформатор не работает и никак не влияет.

Заметка от радиолюбителя Валерия:

Потери в кабеле зависят от его диаметра, материала диэлектрика, а также коэффициента укорочения. Материал диэлектрика кабеля — это величина чисто справочная. За неимением кабеля 50(75)Ом можно применять 75(50) с учётом его полуволновой длины (!!!) умножить на коэффициент укорочения!

PS. я считаю очень правильная статья! И многим будет в помощь! 73! Валерий.

Удачи!


Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift + Enter или нажмите здесь, чтобы уведомить нас.

 
 

Комментариев: 11 - Длина кабеля питания антенны

  1. Алексей:

    Хорошая статья, очень доходчиво написано.

    Thumb up 0 Thumb down 0

  2. Arkady:

    спасибо. очень важно для тех кто сам делает антены!

    Thumb up 0 Thumb down 0

  3. Андрей:

    Разрешите не согласится . сопротивление выхода передатчиков 50 ом . Сопротивление заводских антенн 50 ом если вы берете нормальный заводской кабель сопротивлением 50 ом то он тоже получаться 50 ом ну и конечно же коннекторы 50 ом так где у вас может возникнуть рассогласование ? так точно нигде .! Провел много экспериментов на частотах 27/145/430 мг с разными длинами кабеля от 1 метра до 30 метров произвольные куски 50 ом с разной выходной мощностью от 5 до 40 ватт по заводскому ксв метру на нагрузку эквивалент антенны 50 ом и ……… ничего как был ксв на эквиваленте единичка так и остался единичка ! Соглашусь только в случае если какой то из параметров усилок кабель коннекторы или антенна не 50 ом Да в этом случае возможна игра длиной кабеля . Андрей Оренбуржье UB8SAS

    Thumb up 0 Thumb down 0

    • Андрей, спасибо за комментарий!

      сопротивление выхода передатчиков 50 ом

      Вот тут я внятного ответа хотя бы в даташите модуля (A7105) приемника турниги не нашел (пересмотрел еще раз), поэтому есть сомнения. По схеме типового подключения я увы не могу сказать, какое там сопротивление. Говорить, что все модули имеют 50 ом, думаю будет некорректно, а именно по этому если подскажите, как узнать, я буду только рад.

      Сопротивление заводских антенн 50 ом

      По моим расчетам никак эта антенна не получалась правильной с учетом коэффициента укорочения кабеля. А если штатную антенну рассматривать как диполь, то это 75 ом. Верно?

      Спасибо за вашу информацию по экспериментам с длиной!

      А вот соглашаетесь или нет — поэтому я и привел два случая (не согласовано и согласовано). Здесь тоже есть поле для рассуждений пилоту. 🙂

      PS: Очень приятно, что на сайт заходят и радиолюбители! UB8SAS R4HCE 73!

      Thumb up 0 Thumb down 0

  4. Руслан UB9WAF:

    Статья нужная.
    О справочных данных.
    Замеры кабеля СПЕЦ.КАБЕЛЬ РК50-4 8 -32
    на приборе ОБЗОР-103 показали, что К укорочения не 1.22 (как в справочнике)
    а 1.32 ( для расчетов на это кабель надо брать реальные 0.76)

    Thumb up 0 Thumb down 0

  5. Ромка:

    По существу пояснить не могу, но судя по-всему в радиомоделизм многие, (как я), пришли вместе с радиолюбительством. R4HCE UB3DHW и всем 73!

    Thumb up 0 Thumb down 0

    • А нигде мы с вами не встречались на диапазонах? 55 73!
      Что-то я пропустил этот комментарий, извиняюсь.

      Thumb up 0 Thumb down 0

  6. Олег.:

    По моим расчетам никак эта антенна не получалась правильной с учетом коэффициента укорочения кабеля. А если штатную антенну рассматривать как диполь, то это 75 ом. Верно?

    Не верно!

    Thumb up 0 Thumb down 0

    • Про какую антенну речь? Тут про кабель вообще-то. Классический диполь имеет сопротивление 75 Ом, чтобы приблизть к 50, надо элементы сближать друг к другу и при сложении к 90 градусам волновое сопротивление должно приблизиться к 50 Ом. Если питать антенну 75 Ом кабелем 50 Ом, то необходимо применить трансформатор (об этом в интернете можно найти — о правильном согласовании). Если вас сильно не напрягает, что при питании 75 Ом антенны 50 Ом кабелем КСВ будет 1.5, то можно и так работать.

      Thumb up 0 Thumb down 0

  7. UA4PIC:

    Да, как всё запущено. Читайте книги! Желательно в бумажном виде. А статья нормальная.

    Thumb up 0 Thumb down 0

    • А какие у вас есть материалы по данному вопросу? Очень интересно было бы пообщаться.

      Thumb up 0 Thumb down 0

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *