Расчёт 1/4 коаксиальных трансформаторов

 FREE & OPEN UKRAINIAN   HAM   RADIO  BANNERS NET

 
QRZ.RU Callbook:
  
IK3QAR QSL Manager
 
QRZ.COM callsign lookup:
   

С подачи и с помощью Аркадия Грабарника UT9UR

 Я уже писал про сложение сигналов антенн в КВ диапазоне. Там всё получается с лёгкостью, если, конечно, известен коэффициент укорочения кабеля из которого делаются трансформаторы. Да и диаграммы направленности КВ антенн определены с точностью  плюс минус километр. И совсем другое дело УКВ.  Кабели обладают неоднородностью диэлектрика, размеры для этих диапазонов на грани критического. Диаграммы направленности требуют гораздо более точного анализа. Да и потери в кабелях на этих частотах значительные. Есть, конечно, и плюсы: например из-за значительно меньших размеров  можно "подвигать" конструктив под требуемые электрические параметры. Желающих  узнать об этом больше отправляю к материалам о низкотемпературных антеннах (28 ом), антеннам с длинным бумом и прочим теоретическим и практическим наворотам, а мы  рассмотрим именно соединение антенн.  Для моделирования четвертьволновых трансформаторов на УКВ часто применяется программа AppCAD. Она предназначена для расчета 1\4 волновых трансформаторов на требуемую рабочую частоту при заданном волновом сопротивлении. Они нужны при соединении антенн в группу и могут иметь любое сопротивление. На практике чаще всего набор сопротивлений (антенн) не так уж и широк.

     Сначала нужно определиться с самой схемой соединения антен: двух, четырех и т.д. Для примера возьмем две 50-Омные антенны. Ниже два варианта исполнения для кабельных трансформаторов. Первый - когда четвертьволновые трансформаторы разнесены в пространстве и представляют собой часть длины линии соединения антенны и средней точки. Во втором случае четвертьволновые трансформаторы можно соединить паралельно либо с помощью пайки либо на разъёмах и они представляют собой часть длины снижения.  

   Соединяем их 50-ти омными кабелями одинаковой длины (длина определяется по оплетке!). Само-собой, наши две антенны должны иметь на рабочей частоте КСВ не более 1,3 и уже симметрированы. В точке соединения получаем сопротивление равное 25-ти Омам.

  Наша задача преобразовать это сопротивление в 50 Ом и отправить сигнал в фидер. Для этого нужно врезать 1\4 лямбды (длины волны) вставку из кабеля ОПРЕДЕЛЁННОГО, т.е. РАСЧИТАННОГО, волнового сопротивления. Но проблема в том, что кабелей с каким хочешь ВС не бывает. Вот и приходиться самим делать коаксиальную линию, которая бы имела нужное ВС. Итак, нам известно ВС фидера=50 Ом. Суммарное сопротивление наших двух антенн. Формула для расчета волнового сопротивления 1\4 волнового трансформатора простая: корень квадратный из произведения сопротивлений, в нашем примере это 25*50= 1250, затем корень из 1250=35,4 Ома. Такого кабеля нет, но его можно сделать из двух параллельно соединенных кабелей 75 ом (примерно,75\2=37,5 ), или рассчитать диаметры трубок (и длину) для самодельного трансформатора.
    Итак, волновое сопротивление для трансформации 25 ом в 50 Ом мы знаем, это 35,4 Ома, а длина 1\4 длиы волны (для 144Мгц это будет 0,52 м) но не забудем, что физически длина будет зависить от материала диэлектрика, т.е. нужно умножить на коэффициент укорочения. Для кабеля с полиэтиленовой изоляцией равен 0,66. Тогда 0,52 х 0,66=0,34м. Eсли этот трансформатор будет из кабеля. А если из трубок, то изолятор воздух (а не вакуум все ж!) и коэф. укорочения=0,98 и в этом случае длина будет 0,52х 0,98=0,51м.  По описанным выше причинам это самый удобный способ - с одним жестким коаксиальным трансформатором сопротивлением 33 Ома. Прямоуголный профиль в качестве внешней части коаксиала выбран с точки зрения удобства как его крепежа к раме, так и крепления разъёмов. Здесь надо учесть, что заглушки на торцах должны быть из изоляционного  материала, иначе паразитная емкость изменит длину линии. Крепление разъемов к трубе должно иметь хороший электрический контакт, чтобы иметь запас по допустимой мощности.

quarta trans

      Как и любой трансформатор, наш имеет потери. И на 144, а тем более выше, нужно их уменьшать. Путей не много, но они есть и это работает на практике:

-увеличение диаметров труб, иногда полировка и серебрение.
-применение кабеля (если  трансформатор из кабеля) с меньшими потерями.
-минимум коэффициента трансформации.

      Вот теперь, когда мы разобрались с теорией, можно переходить к практике. Для начала как выглядит трансформатор на трубках. В общем виде это труба меньшего диаметра вставленная на распорках изоляторах внутрь другой трубы. Причём это может быть и прямоугольный профиль. Но об этом ниже. Скачиваем и инсталлируем саму программу AppCad. Она не создаёт ярлыка на рабочем столе, её можно найти через Пуск-Программы- (и заодно отправить ярлык на рабочий стол :-) Программа имеет достаточно широкий функциональный перечень, но нас будет интересовать только пунктик - Passive Circuits (Пассивные цепи)  в левом столбике меню.  Для начала выберем Coax (круглый :-)

main

В появившемся окне расчёта для начала следует выставить единицы измерения - мм, см или дюймы, градусы-радианы и в каких единицах надо представлять частоту - ГГЦ, МГЦ или КГЦ. Далее следует заметить, что скрипт двухцелевой. Тоесть рассчитать можно или волновое сопротивление конструкции, для чего следует ввести размеры и нажать одну из двух (серых) кнопочек - Сalculate Z0 [F4].  В окнах результата появится рассчитанное волновое сопротивление, электрическая длина, длина волны в миллиметрах, одношение диаметров и проч. Либо, если нужно рассчитать размеры для определённого волнового сопротивления - рассчитывается диаметр внутреннего проводника коаксиальной линии - нажать кнопочку Cflculate D2 [F3] 

coax

Следует быть очень внимательным при установке единиц измерения.  Несколько проще с точки зрения механики выглядит коаксиальная линия прямоугольного сечения: в ней легче устанавливать распорки для внутреннего проводника и изолятор механического крепления всего трансформатора на антенной системе. Очевидно, что размеры будут отличаться. Таким образом мы получили возможность рассчитывать четвертьволновые трансформаторы нужного нам волнового сопротивления для диапазонов УКВ, где применение этих трансформаторов выполненных из отрезков коаксиального кабеля и затруднительно и неэффективно вследствии дополнительных потерь в диэлектрике.  

squar coax

     Трансформаторы, иногда их называют:  "сплиттеры", "сумматоры", "пауэр-дивайдеры" (power divider),  желательно проверить перед установкой. Кабельные, потому что  ВС кабелей бывает далеко от заявленного. Например, вместо  50 Ом -60 ом, а так же коэффициент укорочения может быть на 10% в стороне запросто. А трансформаторы, сделанные из трубок,  могут отличаться от расчетных из-за погрешностей размеров и  материала вставок для поддержки  внутренних трубок, наличия  технологических отверстий для запайки разъемов. Для 144 проверка совсем  простая,  так-как в качестве нагрузки можно применить обычный резистор нужного номинала с укороченными выводами. Итак, нагружая  один конец трансформатора на резистор и измеряем КСВ. В "трубочном" варианте, для корректирования ВС, можно вносить искусственный эксценриситет, т.е. смещать центральный проводник от центра.

P.S.  Ремарка UT9UR:

" Хочу добавить, что просто так резистор (безиндукционный, конечно) не даст нужного КСВ при использовании в качестве нагрузки. Резистор нужно запаивать, как продолжение центрального проводника кабеля и внутри "родной" оплетки. Если же просто припаять к разъему, то КСВ на 145 Мгц получается 1,5 . На разъем можно попробовать SMD резистор и в любом случае нужны измерения. Желательно до того,как резать кабель, компенсируя таким образом не верный коэф. укорочения"

You have no rights to post comments Недостаточно прав для комментирования

А еще можно почитать вот это:

  • Мечта УКВиста

        Только что отработал на фифтине Кубу - CO8TW.   На фото - позиция на 400 метрах выше уровня моря. Мечта: ни мачт, ни антенн тащить не надо. Да плюс префикс какой!   Одним словом а чео  будет, если на эту скамейку "по нормальному"  выехать!  Уши отвалятся :-)

     
  • Реально широкополосная :-)

    Тренируя ухо на своём "панорамном" SDR страдаю от необходимости раз в полчаса переключать антенну :-(  не секрет, что обычные RTL "свистки" высокой чувствительностью не отличаются, и, если мы хотим услышать что-нибудь хорошо, то антенна нужна хорошая, многоэлементная.  А они, к сожалению, все узкополосные. Не получается хорошо в широком диапазоне частот.  Это огорчает, но это наука.  А теперь, когда мы догадались подключить к своему SDR радио МШУ, то появляется возможность подключить к своему приёмнику реально широкополосную антенну. Это возможно только теоретически, но вариант практического приближения к этой утопии всё-таки существует.
    so50
    Речь идёт о модификации всенародно известной УКВ антенны типа "Метла".

    Подробнее...  
  • За что я люблю DIGI :-)

    Не секрет, что я с удовольствием работаю цифиркой: тут и RTTY, и PSK, и SSTV и даже такой "мутный" вид цифровой связи ка WSJT :-) И только на днях я понял за что я всё это люблю - можно звук выключать :-)    Почему то всё, что не телеграф, моему уху как лишний шум. Даже помеха в SSB - помеха, а в CW - стояший рядом телеграфный сигнал :-) Одним словом отвечая на вопрос своего старого черниговского приятеля рассказываю что такое WSJT - вид связи для глухих :-)

       Так уж вышло, что обратная связь на моём сайте быстрее работает по телефону или E-mail, чем в гостевой. Ну ладно, ближе к делу. Получил обвинение, что говорю А и не говорю Б. Это про последние картинки мониторинга цифровых HAM станций. По  большому счёту в интернете описаний как самой программы таки инструкций как с ней работать много. Правда  одни описывают как работать через Луну, другие на КВ. :-) И ни одни ни другие не описывают в чём волшебная сила этих программ. Попробую описать свой взгляд на это, правда признаюсь сразу, я не фанат этого вида связи, мне больше по душе простенький как двери RTTY :-) 
        А теперь по порядку. Начнём с истории. В RTTY больше всего раздражает когда принимаешь вроде громко, а вот каждый раз в позывном принимаешь разные буквы :-) Вы понимаете о чём я...  Когда по телефону плохо слышим, что мы делаем? Кричим "повтори" до тех пор, пока не поймем доподлинно что нам пытаются втолковать.  Поэтому первая удачная попытка реализовать описанный алгоритм была сделана в AMTOR. Молодёжь, наверное, уже и не помнит, а те кто постарше , но пропустил, почитает ниже.
          Принцип простой: передаем три знака с контрольной суммой (сумма последних двоичных разрядов участвующих символов) и ждём подтверждения. Приёмная сторона принимает эти символы, складывает последние двоичные разряды знаков и, если сумма совпадает с пришедшей в посылке, подтверждает приём и запрашивает следующие три символа. Если нет - запрашивает повтор. Это так называемая передача с избыточностью. В общем, при хорошей слышимости, работает прекрасно и быстро. результат - 100% достоверность передачи информации. Но этот способ работает, когда сигналы достаточные для быстрого декодироания, т.е. громкие.  А когда сигнал слабый - весь процесс превращается в бесконечную последовательность перезапросов. Эффективность линии связи превращается в отрицательную величину. А нас как раз и интересует возможно более качественная передача при очень малых уровнях сигнала, ниже уровня шумов. Тогда и алгоритм и процесс становятся гораздо более сложными. Во-первых, изменяются правила: каждая сторона передает (принимает) по 30 секунд, за которые многократно передаётся небольшой пакет информации. Приёмник принимает 
          Водопад, в общих чертах, похож на привычный, но сигналы в связи со спецификой отображаются немного по другому. А вот верхний чертёж-график отличается радикально. Красные пики - это точная частота, а вот всё остальное - в зависимости от рода работы. Понятно, что на КВ этим не удивишь, хотя сознайтесь, картинки двумя постами ниже (репорты) и расстояния при мощности в 1 ватт впечатляют. А вот на УКВ, где уже давно применяются подобные приёмы для проведения радиосвязей через быстро затухающие облака ионизации, эта программа просто незаменима.  Тоесть ушами мы ничего не слышим, а программа "читает" нам информацию с помощью интеллекта программистов. :-)поступающие сигналы и "накладывает" каждую полученную порцию на предыдущую с учётом фазы её начала.. Когда цикл заканчивается, программа по простому принциму мажоритарности (большинства) битов декодирует и выводит принятый пакет. Разница только в том, что цифровые виды отслеживают частоту посылки, например метеорный FSK441, а CW - амплитуду. Это, конечно, сильно упрощенное объяснение, но оно лучше чем повторение (не самого удачного) перевода заморского мануала по работе с программой WSJT.  
    Циклы передачи и приёма  во-первых синхронизированны по времени, с этой целью компьютеры постоянно должны отслеживать точное время, а во-вторых, операторы должны еще и соблюдать очередность: кто первый передаёт.  В программе есть галочка для этого "TX First".   При соблюдении этих условий, программа может с достаточной степенью достоверности принимать (декодировать) сигналы гораздо ниже уровня шума. В разных источниках величины разные, но нам хватит и 20 дБ. :-) При том, что частота кажется свободной, программа раз за разом, без ошибок, читает нам сигнал корреспондента.    В связи с этими особенностями, интерфейс программы ( для JT65 моды) выглядит следующим образом. 
     Конечно же я не буду описывать как именно управлять программой, если будут задавать вопросы, я на них отвечу, а пока вопрос был один: объяснить как это возможно.  Думаю, объяснил.
    P.S.  Хочу слегка остудить пыл молодых ребят которые , думаю, уже стали искать где скачать программу... :-)  В реальном эфире так хорошо на 1 ватт принимают хорошо оснащенные станции и с небольшим уровнем помех. Лично мой опыт на КВ  показывает, что даже европейцы не всегда слышат на 1 ватт :-(  Приходится использовать когда 30, а когда и все 100   :-)
     
  • А может всё-таки пиво?

    Первый раз в жизни видел такое!  Думаю что вы тоже. Это окно всемирно известной программы Orbitron. Сначала я даже подумал что виновата вечерняя кружечка пива. Но после третьей перезагрузки картинка не изменилась. Тогда я поверил. что это глюк не моего мозга и зрения, а реально "кривизна" софта.  Сейчас буду смотреть, вирус это всосанный с апдейтом TLE или причина глубже. А пока полюбуйтесь как сегодня летают спутники :-)  Я себе представил перегрузки которые возникли бы при таких изменениях направления движения :-( Во, блин, кривизна науки :-)

    crazy orbitron

     
  • Музыка телеграфа

    mk2         Признаться, вчера, когда писал про Ukrainian DX Contest, не думал о том, что своим прохладным отношением к SSB могу дать повод подумать что я отношусь к SSB-стам пренебрежительно. Это будет не совсем верно. :-) Начиная с того, что вообще радиолюбительство - это свободный выбор лодырей как убить время, за которое можно было бы сделать что-нибудь полезное. Посадить дерево, вырастить  сына, например :-)  И я сам, когда нужна практическая связь, например обсудить чего-то на 80-ке, однозначно выбираю SSB. Но вот когда заходит речь о радиосвязи как о любительстве, аматорстве, не могу не отметить арт эффект,  "музыку", морзянки, что-то особенное в душе и виртуальное приобщение к настоящим радистам-профессионалам, полярникам, морякам,  геологам. наконец.  

    Подробнее...  
  • Изучаем CW дома 3

    shifrПрошло три месяца Мы уже достаточно уверенно принимаем со скоростью более 50 знаков и "запоминанием в уме" от двух до трех принятых знаков. Но всё это происходит при идеальных условиях: ни помех, ни шумов и идеальное соотношение точек, тире и интервалов. Согласитесь, это н совсем то что мы слышим в эфире. Поэтому мы включаем в работу в качестыве тренера программу G4FON. Она описана выше, повторяться не будем. Как ею пользоваться для того чтобы была польза? Да просто: если ошибок более 10-ти то улучшайте условия, ставьте меньше помех, меньше шума, исключите "плохого оператора". Как только вы стали принимать лучше (а показатель один - менее десяти ошибок на 250 символов (один текст 50 групп по 5 знаков)) сразу же добавляете сложности. Скорость при этом желательно постоянно увеличивать. Но особо за скоростью не гонитесь, она прийдет сама как мудрость к старости.... :-) Куда более важный параметр - достоверность принятого. Она будет особенно важна для нас когда мы попробуем принимать смысловой текст. Принцип ясен: следует запоминать в уме все принятые символы до первого встретившегося пробела, после чего в уме "сложить" буквы в слово и прочитать его. В обоих наших тренировочных программах есть режим передачи смыслового текста (не группами а по словам, а они различной длительности).

    Подробнее...  
  • Легальные QRM на 430

       Не стыжусь учиться у молодёжи. Есть чему.  Вот только что с подачи Андрея Орла (UR5RFF) попробовал зарядить свою метеостанцию на APRS сети. Ну, если честно, то не только с подачи, но и с теоретической (почти 90% :-) поддержкой. APRS клиент стал быстро, потому что  и у меня опыт тут есть. А вот данные температуры и влажности со своей метеостанции приниматься не захотели. Сразу. А поскольку Андрей осуществлял поддержку на на 2-ке (144775), то ясность наступила не сразу :-). Но наступила.  Дело в том, что WEATHER CLIENT RTL433 работает в командной строке, без привычного интерфейса. Поэтому я не сразу обратил внимание на разные ID устройства. И в голову не пришло, что их в ближайшем окружении как блох у собаки :-(

    tri state1

    Подробнее...
Ломал голову как совместить приятное с приятным: чтобы на рыбалке смотреть на поплавок, а слушать двадцатку. Первое, что пришло в голову -...
TNX Александру Прилук K2PAL (ex AG2T) Уже лет сто ломают копья приверженцы и противники тех или других антенн. Уже целый стог сломанных копий. Дело...
СидЯ на работе нашёл пару минут чтобы посмотреть чего читает народ на моих сайтах. Как и ожидалось, то что описывает интересности в радиолюбительском эфире.
Прослушал приглашение с борта Fox1D приятным женским голосом и удивился тому, что бакен прошёл на 59, а себя не слышу. Ну и России...
Состояние с солнечной активностью никак не радует: изменений почти нет. Если солар флюкс еще как-то меняется, то число вспышек на стабильном минимуме -...
На пятый день праздников руки наконец дошли до радио :-). Но выяснилось что сегодня, для того, чтобы спаять платку расширения,...
Вы находитесь в районе, где есть значительный шум QRM / QRN (QRM: неприродный шум и QRN: встречающийся в природе шум), делающий невозможным получение слабых сигналов?
Я уже поминал тихим словом этот самый риторический вопрос, за что многие готовы были дать мне по сопатке :-) Сегодня повод еще раз спросить. Типа зачем...
Антон, OK7AJ Цифровая морская радиопередача и тюнер RTL-SDR Я часто спрашиваю себя, как привлечь молодых людей и расширить ряды будущих молодых радиолюбителей? Начнем с...
Группа радиолюбителей Польши оформляет разрешение UT/SP8DUGA и будет этим позывным работать с использованием в качестве антенны одного из диполей Надененко верхнего ряда антенны ЗГРЛС...
Цифры на этой неделе как и на прошлой, не впечатляют. Но отличия есть. Во-первых, будет лучше прохождение на НЧ диапазонах. Самое лучшее будет...
Сегодня состоялся второй раунд договорного матча с мистенром Криссадой Футракул - E21EJC насчёт связи через FO-29 Позавчера не слышал ничего кроме своего сигнала, сегодня...
Получил письмо в личку с жалобой на то что перестал работать мой онлайн WEB приёмник. Признаю, был невнимателен к пользователям. Дело в том,...
Я тут перестроил технику на запись своими SDRами диапазона 145 мгц. Наехали на меня местные говоруны, вынуждают доказывать им аудиозаписями что их...
Вопрос: Добрый день, Георгий. Спасибо большое за Ваши труды. Регулярно читаю Ваш блог. Позвольте задать вопрос новичка по конфигурации оттяжек для антенны RR-33. Вводят в...

Калькулятор расстояний и QTH
Калькуляторы перевода координат UTM DMS, координаты в QTH locator IARU и наоборот. Расчет азимута и расстояния по QTH локатору.


Online экзамен на категорию

exam

UY2RA/QSO/QSL/OQRS

Сайт черниговских радиолюбителей

HAM Sound Player


HAM Screen Saver

SLogin

Вход с логином соцсети в:

Или логин этого сайта

Подать телеграмму

Ведите короткий текст (до 256-ти символов.) телеграммы
Call (name)

 
            

HAMschool

HAM School
CW forever
Радиообмен для бойца
Украинская транслитерация
Детский RX TX KIT
Прогноз прохождения
Грозозащита радио
Метеорадары и грозы
Sat School
Спутники хочу :-)
SAT приёмные антенны
SAT QSO FM
SAT QSO CW - SSB
SDR, SAT и Orbitron
Oreos miniSat
Моргающий Niwaka
Space sound
УКВ тестеры
DX через спутник
Почему не слышно спутник
Как принимать FunCube1
Как принимать PolyItan1
Как принимать PSK QB50P1
Обзор программ SAT телеметрии
Практическое построение диаграммы направленности
Meteors School
Метеор QSO. Что это?
Предстартовый инструктаж
Как смотреть метеоры
Метеор сервис Virgo и Java
Изучаем CW
Изучаем CW дома 1
Изучаем CW дома 2
Изучаем CW дома 3
Изучаем CW дома. Q-код
Изучаем CW дома. Жаргон.
Тэн код. 10-код.
CW trening radios
Маэстро Morse Runner
Mouse-paddle
Видеоурок Vibroplex
ARRL: как урок в классе
Недостатки PC телеграфирования
Какая песня без баяна?
Интернет идёт к Морзе
Антенны КВ
Противовесы из рулетки
Эффективный диполь
Невидимые антенны
Волшебные проволочки
Антенны случайной длины
Калькулятор антенн
Простое согласующее
Просто про антенны
Какую антенну выбрать
Стэки КВ антенн
1 антенна на 3 трансивера
Модифицированные Inv V
Спайдер vs гексабим
Антенны УКВ
Даблполь 144
Квадрифиляр на 145
SAT квадрифиляр
UHF VHF без приборов
144 за полчаса
Колинеарная J антенна
Калькулятор J антенны
Рамочная KP4MD
"Ёлочка" 144/430
Невидимая на 144
Двойная Харченко
Широкополосная УКВ
Стэки на УКВ
QRZ.RU Callbook'e:  
 
IK3QAR QSL Manager
 
QRZ.COM callsign lookup:
 

HAM history QST PICTURES

Online SDR приёмник

 Тестовая версия WEB приёмника. Для прослушивания необходимо какой-нибудь SDR программой (или скачать SDR Console) подключиться к этому серверу по адресу uy2ra.ddns.net порт 50101 login guest password guest Приёмник на КВ с конвертором вверх и имеет гетеродин 50 мгц. Битрейт 1 мгбит или ниже. 73!
Как запустить такой приёмник у себя:

Запускаем WEB SDR сервер

Запускаем WEB SDR сервер 1

Запускаем WEB SDR сервер 2

Запускаем WEB SDR сервер 3

Запускаем WEB SDR сервер 4

Борьба за качество приёма SDR

Качество приёма SDR2

Качество приёма SDR3

Качество приёма SDR4

Сейчас работает версия 3. Не видна из программы версии 2.