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:

  • Новость со спутника FunCube-1 в BPSK

    Думаю не надо объяснять насколько BPSK быстрее телеграфа :-)   Так вот это непонятное непосвящённым журчание передало мне новость с орбиты FunCube-1 (AO-73). Далее примерный перевод.

    "Первый британский космонавт Tim Peake (позывной почему-то американский :-) KG5BVI попадёт на борт МКС в ноябре этого года и уже опубликовал обращение к британским учебным заведениям с предложением  общаться со школьниками и студентами посредством любительского радио. Он будет в космосе 6 месяцев и говорит о необходимости для английских образовательных учреждений  создавать наземные станции для связи с МКС оснащённые достаточно хорошими антеннами и приёмо-передающими устройствами для  уверенно связи с космосом.  Это создаст возможность информативного канала общения. Он будет использовать из космоса позывной GB1SS. К непосредственным связям будут приглашаться учебные заведения, студенты которых максимально хорошо освоят приёмы общения по радио, приём телеметрической и другой информации и получат представление о канале управления спутником (ами).   Одновременно сообщается, что к непосредственному общению будут допущены только студенты и школьники, получившие радиолюбительскую лицензию и позывной.   RSGB и правительство будут работать с активными учебными заведениями для оказания им помощи в этом интересном деле.

    Подробнее...  
  • Прогноз прохождения на конец мая

     Состояние с солнечной активностью никак не радует: изменений почти нет.  Если солар флюкс еще как-то меняется, то число вспышек на стабильном минимуме - 0 :-( Но  тем не менее земля и вода уже прогрелись и какая-то положительная динамика прослеживается. Но касается это прежде всего ВЧ диапазонов. На диапазонах ниже 10 мгц прохождение останется на уровне начала месяца: стабильно но скромно. Для любителей топ диапазонов это не новость, да и мы особо не балованные, поэтому порадуемся прохождению на ВЧ диапазонах.

      Такое же не очень сильное, зато стабильное прохождение будет на диапазонах от 10 до 24 мгц. На десятке зоны прохождения будут сильно фрагментированы, но их будет много. Рекомендую не выключать приёмники этого диапазона (ну или CB радио).

        Зато в диапазоне от 80-ки и до 15 метров прохождение будет круглосуточным. Не по этому ли мы все соскучились: включил трансивер, а там кто-то есть :-)

    На УКВ изменение среднесуточной температуры (и влажности) сказалось лучше: почти всё сумеречное время уверенное тропо. Утром наш городской APRS (packetradio) с лёгкостью читалось в Киеве (180 км) и наоборот. 

    Подробнее...  
  • 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...  
  • Снова удачный SAT

           Я уже писал про пользу и "приятность" удачного (разумного) решения космического  проекта FunCube

    Вот "цитата" сегодняшнего речитатива FunCube-1. Раз зазом на протяжении 10-15 минут он повторяет текст и телеметрию

    23.02.2015 8:03:09, 331818, FM9, * 2 d * V E & & " & e395m 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e072c541c 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e072c541c 94e73e 94e73e 94e73e
    23.02.2015 8:03:03, 331818, FM8, More information about this spacecraft, orbital details, etc an the telemetry decoder and dashboard can be downloaded from http://www.funcube.org.uk
    23.02.2015 8:02:57, 331818, FM7, For details of the education resources check www.funcube.org.uk/education-outreach.
    23.02.2015 8:02:46, 331818, FM6, Greetings to teachers from South Alberta, Canada. welcome to the FUNcube project!
    23.02.2015 8:02:40, 331818, FM5, The 73 on 73 Award is organised by by Paul N8HM see http;//amwat-uk.org/2014/08/18/73-on-73-award-announcement
    23.02.2015 8:02:34, 331818, FM4, If you can read this you are receiving FUNcube fine. Please register with the FUNcube data warehouse at http://api.funcube.org.uk/
    23.02.2015 8:02:23, 331818, FM3, AMSAT-UK Colloquium 24-26 July 2015, Guildford, UK
    23.02.2015 8:02:17, 331818, FM2, Call all schools - if you would like a Fitter message uploaded please email Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
    23.02.2015 8:02:11, 331818, FM1, The main FUNcube tech team is: Dave G4DPZ, David G0MRF, Duncan M6UCK, Gerard Aalbers, Graham G3VZV, Jason G7OCD, Jim G3WGM, Howard G6LVB, Phil M6IPX, Wouter PA3WEG & Wouter Jan PE4WJ

    Дабы не повторять картинку с телеметрией, могу просто доложить: всё ОК :-) Напряжение борта 8,28 вольта, шина 3 в - 3,28 , шина 5 вольт 4,962 ,мощность передатчика 365 мВатт, SWR 1,3. Температура всех унитов за исключением передатчика до 10 градусов, передатчик 17 по Цельсию

     
  • Гоша пришелец ;-)

            Читая какого-либо автора иногда трудно себе представить его. Например в юности я читал много Александра Грина, который на самом деле много чего написал кроме "Алых парусов". Но когда увидел его портрет не поверил своим глазам. Исключение, пожалуй только Маяковский, как пишет, так и выглядит. Чтоб никто не сомневался как выглядит Гоша радист, Саша Литвиненко UR5RP прислал фото. "Гоша радист пишет на сайт". А кто не поверил моему хорошему прогнозу ВЧ диапазонов на эти три дня - сам виноват: только за последние пол-часа в телеграфе Ямайка, Лесото, Сенегал и Доминикана. В RTTY Того, чего ранее не имел.

    Подробнее...  
  • Прохождение на неделю

    Те, кто любит действовать не наугад могут радоваться - солар флюкс поднялся до 90 и судя по динамике будет таковым еще около недели. Поэтому смелый прогноз на неделю :-) SSN соответственно 43 и это радует, так как прохождение просто замечательное. Жаль экспедиций на это время мало (см. DX Calendare от UR8RF)  Анализ прослушиваний эфира слегка остужает пыл - несмотря на хороший прогноз на  НЧ диапазонах дальние трассы живут по своим законам - посредственно. Точно так же не очень хорошо слышно направление на северную Америку. Но в остальном смотрите сами. Вычисления произведены для диполя в котором 100 ватт.

    july10 20

     
  • Неоценённый штырь - GP Vs Dipole

    Вопросы всё-таки возникли :-)   Смотри пост "Абсолютно мобильный"   Итак, почему GP пользуется дурной славой в качестве приёмной антенны.  Теория гласит, что канал радиосвязи в 99% случаев симметричный. То есть если антенна согласована и симметрирована то что на приём, что на передачу эффект должен быть один. Что же даёт основания предполагать. что четвертьволновой штырь отлично работает на передачу и не очень на приём?  И в чём различие между GP и простейшим вибратором? Для начала придётся помянуть изотропную антенну :-(  Это чисто теоретическая антенна имеющая диаграмму направленности в виде шара. То есть  излучающая во все стороны одинаково.

    Подробнее...
Продолжени. Начало смотри - "Как сделать КСВ метр" Подытожим наши изыски. Самые простые индикаторы КСВ на проводках под оплётку коаксиала или полосковые...
Продолжая тему "Измеритель мощности" и "Конструкция послевыходного дня" я, сам того не ожидая, поднял фантомный вопрос - КСВ метр и измеритель мощности. И...
Или конструкция выходного дня. Правда :-) С того момента как у меня заработал первый скетч на Ардуино я вынашивал мысль сделать красивый КСВ метр и...
Физические величины определяющие качество прохождения наряду с данными статистики нас особо не радуют: solar flux и количество солнечных вспышек на минимуме. Слои E и F2...
Скорость решения задачи напрямую зависит от правильной постановки вопроса. В нашем городе есть разные радиолюбители. На днях был в гостях у одного...
Когда человек в зрелом возрасте то он теряет интерес не только к дамам репродуктивного периода. Он так же теряет зрение, желание выпить,...
Для того, чтобы оценить преимущества пенсионера, сначала надо вернуться на работу ..... Приготовил себе 1000 и одно задание, накупил плат, деталей и инструмента, но...
Всем доброго дня и мои поздравления с наступившими Новым Годом и Рождеством! В январском номере журнала CQ amateur-radio опубликованы результаты CQWW VHF контеста 2018 года.
Вчера Гугл прислал немного зелёных за то что вы, мои уважаемые читатели, иногда нажимаете рекламные баннеры на моём сайте. Я слежу за тем, чтобы...
Вот и пролетел еще один год. Внучка выросла настолько что уже понимает что означает охрана природы: её новогодняя работа на конкурс природозащитников не содержит...
Неделю назад мне напомнили моё обещание раскрыть секрет сложения сигналов с антенн НЕ на коаксиальных трансформаторах. Конечно же я вспомнил про это...
В продолжение темы любви к сантехническим пластмассам...... Я вообще-то не любитель SSB, но когда у меня появился трансивер с нормальным трактом формирования SSB сигнала и эквалайзером,...
Пару постов назад я писал про замечательный точ-падль с подложкой чтобы рука не дёргала ключ при работе. Интерес к нему проявил и мой...
Недостатки самого простого точ-паддля выяснили (см. "Точ паддль и его проблема") Вместе с Сашей Прилук K2PAL продолжаем исследовать то что...
Силы космоса нам особо не благоприятствуют, но и не вредят. SFI=67 SSN=0 Это означает стабильно плохое и нестабильное прохождение на ВЧ...
kzaskbar

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

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

 

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.