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:

  • Гагарин CUP

    На КВ вовсю идёт Гагаин CUP. Но по сегодняшнему состоянию дел мне что-то не хватило азарта. Разве что понаблюдать за связями  через спутники, которые в этом контесте тоже идут в зачёт. Пока лучше всего слышу через FunCube. Отлично слушу через его транспондер LY3QI, YO2GL,  UT1EQ, UR3ABM, IZ1DBY. Ну, конечно, и сам спутник тоже. Вот доклад с бортового компьютера

    14.03.2015 8:03:38, 345537, FM9, E 2 d * V E & & " & e395m 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e062c541c 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e062c541c 94e73e 94e73e 94e73e
    14.03.2015 8:03:32, 345537, FM8, More information about this spacecraft, orbital details, etc an the telemetry decoder and dashboard can be downloaded from http://www.funcube.org.uk
    14.03.2015 8:03:26, 345537, FM7, For details of the education resources check www.funcube.org.uk/education-outreach.
    14.03.2015 8:02:52, 345537, FM3, AMSAT-UK Colloquium 24-26 July 2015, Guildford, UK

    Подробнее...  
  • Дождливое утро

    qb50p1   Всю ночь лил дождь. Он хоть и весенний, вроде радовать должен, но холодный. Даже мой бобик с утра не пожелал гулять долго. Так, по долгу службы..... Но над слоем облаков дождей нет. Там всегда солнечно. И спутники летают исправно  и слышно их на земле с оглушительным уровнем.  Больше шумит звуковая карта компьютера :-)  Наверное по погоде они пытаются меня развлекать - не успеваю переключать моды в декодерах и частоты в приёмниках. Иногда на спутник остаётся две-три минуты и приходится переключаться на другой - так плотно летят. И все интересные. Вот Антелсат (437575 AFSK 1200 bsk) принял первый пакет на расстоянии  1220 км.  Раньше бывало и дальше, высота зависит от конкретной орбиты.  Университетские братья QB50P1 и QB50P2 как уровни местных на репитере. Причем пакеты декодируются все  100% из услышанных. Ну и неудивительно при таких уровнях.  Кривая типа волоса на объективе - след "палки" от копьютера и мой рукотворный процесс коррекции эффекта Допплера :-).  До сих пор не переведу всё на автомат :-(

    Подробнее...  
  • GP на 10 и 15 метров

      

    Как раз для начинающих радиолюбителей и с учётом того, что последние пару лет десятка открыта очень часто, а на фифтине народ "толпиться" постоянно, предлагаю рассмотреть практическую конструкцию классической траповой антенны на 10 и 15 метров от Джея Расгрова, W1VD.  Высота антенны - 9,3 метра. Она проста и может быть собрана "на коленке" из подручного материала из гаража. Как видно из рисунка, антенна состоит из двух алюминиевых труб с пластиковым изолятором в первой трети длины. Поверх изолятора располагаются элементы трапа: катушка и конденсатор, представляющий из себя отрезок разомкнутого на конце кабеля RG-8 длиной 9,3 метра. Правда сегодня проще найти керамический конденсатор достаточной электрической прочности ёмкостью 28-30 пф (на реактивную мощность до киловатта)  и точную настройку произвести сдвигая или раздвигая витки катушки. В диапазоне 10 метров это обычный четвертьволновой штырь, на диапазоне 21 мгц антенна работает как 5/8 волны.

    Подробнее...  
  • SDR 1000 и Орбитрон

    С подачи Владислава RV9WHX  (форум)
    У многих в наличии есть SDR трансиверы с одним из УКВ диапазонов. Чаще 145 мгц.  Это даёт возможность проводить связи через спутники и принимать телеметрию с них. Но для начинающих эффект Допплера задаёт слишком много мороки чтобы на него не обращать внимания. Вопрос был поднят (и с его помощью решён) Владиславом RV9WHX. Продвинутые трансиверы успешно с ним борются, но дороги. Поэтому мы разберём как с ним боротся на примере бюджетных SDR (PowerSDr) и приёмников на базе RTL чипов (SharpSDR). Вообще надо заметить, что управление SDR трансиверов (примников) не руками, а какой-нибудь другой программой (тем же компьютером) совсем не простая задача. Дело в том, что обе программы предполагают управление (манипуляцию, например) или обмен данными с другим устройством (например приём управляющих сигналов с внешнего валкодера) по COM портам. Тоесть обе программы имеют разъём COM (PORT). Но как их соединить?
    В профессиональной среде сетевых коммуникаторов есть понятие нуль-модем. Близкое понятие. Но мы воспользуемся другим средством - парой виртуальных портов. Зачем использовать внешние разъёмы, если сигналы из компьютера не уходят? :-) Специальные драйверы (программа) от N8VB называется VirtualCom.  Встречается также

    Подробнее...  
  • Какой еще контест?

    Какой еще контест?

    Ко дню радиолюбителя.  Улыбнитесь.

    Моя такса обожает лежать перед или рядом с трансивером, особенно когда оттуда вентилятор тёплый воздух гонит.  Иногда достаточно трудно его уговорить переехать на диван :-)  

     
  • Футбол и на КВ и на TV :-)

    ZX14SP   Наверное я не одинок: каждый вечер с футболом из Бразилии. Надо отдать командам должное: каждый вечер - сенсация.  Смотрю с неослабевающим интересом. Так же интересны лица болельщиков и короткие видеоштрихи о городах принимающих чемпионат. Вот только что отработал очередную станцию из Сан Пауло в RTTY (в CW в первых рядах, еще до начала Чемпионата).  К  сожалению радиостанции ARRL не такие же проворные. На том же диапазоне, с теми же антеннами,  с той же мощностью вот уже 5 минут зову W1AW/7 и никак. Складывается представление что я зову в толпе вызывающих биг-ганов. Включил звук  второго приёмника (там где зовут), так нет, пара-тройка европейцев.   Либо оператор GUHOR, либо и правда еще не время.  Но бразилец то ответил! В RTTY! Наверное американец включил -20 дБ для местных, а потом забыл выключить. А может еще проще: в это время у них анетнны все повёрнуты на Пацифик Оушен :-) Потому что примерно каждая четвёртая станция которой он отвечает - Япония.

     
  • Псевдонаучно, но верно :-)

      Я уже описывал несколько народных, так сказать, псевдо научных, способов, произвести некоторое "ощупывание" своих УКВ антенн. Подавляющее большинство радиолюбителей считает это невозможным без сложных и дорогостоящих приборов, обеспечивающих высокий динамический диапазон измерений, а также большую (высокую) частоту измерений.  Появление супер дешёвых цифровых мультиметров обеспечивающих достаточно высокую точность отображения измеренных величин, читай высокий динамический диапазон, в корне изменило ситуацию. Вот, например, как можно измерить коэффициент усиления антенны по отношению к одиночному диполю. То есть величина в dBd, не путать с усилением по отношению к теоретической антенне - изотропной (dBi).

    435-hor

    Подробнее...
Кто интересуется насколько можно верить прогнозу, сам смотрит прогноз. Но не прохождения, а солар флюкс и число вспышек. Как то выходит...
Все мы свидетели того что на Украину пришла переменчивая погода с грозами, дождями и ветрами. Всё это осложняет прогноз прохождения с одной...
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...
kzaskbar

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

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

 

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.