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:

  • В джазе только девушки

    ON5TCСейчас на двадцатке девчачья команда - Сесиль ON5TC (между прочим с первоклассным телеграфом) со своими кошками :-)   Помимо того, что хороший телеграфист, еще и любитель мобайл оперейшен. Первое QSO было на десятке как раз слэшь м.  Одним словом прошу любить и жаловать - Сесиль ON5TC. Команда кошек на других фотографиях qrz.com

     
  • Антенный усилитель УКВ SDR

          Не секрет, что приоритеты с возрастом меняются. Когда у меня уже за 300 подтверждённых стран и территория по DXCC (пока не 9 band DXCC :-), то хочется уже какого-то другого сатисфакса от нашего замечательного хобби. В частности, стало больше нравиться отдавать в радиолюбительство, чем получать от него.  Наверно испугался скорого свидания со старухой с косой и появились мысли о вечном :-)  Уже несколько лет я провожу в ознакомлении с SDR технологиями и даже слегка стал в них  разбираться. Так появился мой первый онлайн SDR, который благополучно работает и до сих пор.  В правой колонке внизу даже индикатор есть когда он включен или выключен. Но технологии не стоят на месте и сегодня уже можно купить следующее поколение "свистков" (хотя свистками их называть уже невежливо).  Около десятка серьёзных модификаций из которых главные это новая чистота спектра, стабильность частоты и уже некоторыми функциями можно управлять программно запуская специализированные скрипты. Например включать 5 вольт с USB коннектора для питания (по кабелю) усилителя вверху (у антенны). Зовётся это чудо RTL-SDR Blog R820T2 RTL2832U 1PPM TCXO SMA V3 и в интернете полно описаний как на английском, так и на русском.    Короче такое уже можно предложить в качестве альтернативы тестовым маячкам,  автоответчикам и т.д. Поясню. На УКВ часто бывает нужно кроме того что поработать через репитер или спутник просто послушать свой сигнал по громкости или качеству. 

    Подробнее...  
  • В помощь интересующимся

    Владимир  UT1EA   

    Напоминаю инструкцию по пользованию ресурсом VIRGO: 
    Прекрасная программа для выбора оптимального направления и времени работы через метеоры. В окошке Your locator "затемняем" jo31oj и вписываем свой локатор.  В квадратиках Sky displey у меня стоят птички во все трех окошках. При стоящей в окошке “Labels” птичке показываются сокращенные названия потоков.  Ставим точку в окошке Save data и последней нажимаем синюю кнопку GO. Программа готова показывать инфо конкретно для вашего локатора. 
          В таблице появляется список ближайших метеорных потоков. В колонке Meteor Shower-список потоков. В колонке Ref-их сокращенное название, эти же сокращения стоят на большом синем экране радара. Концентрические круги на синем экране радара означают на какой высоте в градусах, по отношения к горизонту, находится в данный конкретный момент радиант потока, ваше положение (по введенному локатору) это центр синего круга радара. Путь радианта представлен дугой из голубых цветных точек. Каждая из этих точек отмечает угол 7,5 градуса или полчаса времени соответствующего потока (показываются при стоящей в окошке “Ticks” птичке.

    Подробнее...  
  • NASA SpaceApps 2016 Challenge хакатон в Киеве!

    hackathon-graphic

        23 ­ 24 апреля 2016​года впервые Киеве пройдет ежегодный 48­-и часовой хакатон глобального масштаба “NASA SpaceApps Challenge”.
    Цель
    Миру нужны новые идеи. Мы хотим собрать вместе и объединить усилия энтузиастов и инноваторов для решения практических задач которые стоят перед человечеством в области исследования космоса и Земли. Нам нужно украинское космическое сообщество для продвижения страны как полноправной космической державы с большим инновационным потенциалом.
    Организаторы
    Хакатон организован и проводится по инициативе и при информационной поддержке NASA Incubator innovation programm ­ открытой программы Национального Агенства США по Аэронавтике и исследованию космического пространства.

    Подробнее...  
  • Вошёл во вкус :-)

    globe     Последнее время при замечательном состоянии МПЧ для 28 мгц уже вошёл во вкус и зову корреспондентов не иначе как на 5 ватт мощности (правда в трёх элементах яги). Но получается можно сказать регулярно. Вот только что SSB Gwadeloupe FG5DH, за ним следом  6Y5WJ, Josh.... примечательно, что предыдущее QSO с HZ6LY я слышал их обоих с хорошим уровнем эха....   Поэтому звал на свои 5 ватт будучи уверенным, что ответит....  Так и вышло....

    Ну , может не с первого раза, но со второго точно. Аудиоконтроль не даст соврать. Дальше пошла Аруба P4/KG9N, Пуэрто-Рико K1ING/KP4 e.c.t.   И всё на те жу 5 ватт. Подумываю о том, чтобы вступить в QRP Club :-) Боюсь только не возьмут по причине слишком большой для QRP антенне :-)

     
  • Борьба за качество приёма SDR

    Парой постов ниже я писал про качество приёма SDR свистка с хорошей антенной и МШУ на входе.  Результат был неудовлетворительный: масса поражённых частот, тон телеграфных сигналов на 7 баллов, не лучше. Простейшая проверка подачей полувольта с ГССа на 14100 показала, что с такими уровнем приёмник справляется лучше.  Стало понятно, что ноги растут  от антенного гнезда. Поскольку SDR есть приёмник прямого преобразования, то причиной могут быть только помехи и качество питающего напряжения. Ну, с помехами сами знаете, если в пределах досягаемости, то справимся, а если у соседа?  А вот источник питания под столом. С учётом предыдущего анализа, заменил импульсный источник на трансформаторный. Отличить легко: форм-фактор прямоугольный и весит раза в три больше:-) Вставил вовнутрь стабилизатор на 8 вольт (7808). Первая же попытка посмотреть что я подаю на МШУ просто поразила. power0 И это питание усилителя работающего с уровнями доли микровольта на частоте 500 мГц! Совершенно очевидно, что сюда попадают не только плохо отфильтрованные 50 (100) герц, но и мусор от источника питания компьютера.

    Подробнее...  
  • Трансформация интересов

    Помните у Крылова про возрастные изменения зрения у мартышки?  Оказывается распространяется и на интересы.  Сам не заметил как плавно перешёл из категории КВ в категорию УКВ :-)  Ну, не то чтобы совсем на КВ не интересно, но там основное ожидаемое событие в жизни - экспедиция на BS7H. Очень хочется  поставить "птичку" что и с этой территорией работал. А так собираю IOTU, ну, если новая страна, тоже. Только новых осталось мало, и появляются в эфире они редко. Да и осталось их для меня немного: до дня моего выхода из ЛРУ (теперь карточки не доходят) - 30  (если теперь список по DXCC 339).  В логе из последних 100 связей 79 через спутники. Оказалось что эффективность связи сильно выросла с момента перехода на управление антеннами еще и по вертикали. Оказывается ранее я половины корреспондентов не слышал по этой причине. Вот только сейчас на FO-29 насобирал за 10 минут в SSB  EA1BYA,DL8RCB, RN6BW, UX0FF, UA9FFF, EA4CYQ и в CW EA1BYA, R7MU,HA5AZJ...... Ну и просто на УКВ диапазонах я теперь частый гость. Ну там, репитеры, тропо, аврора иногда.  Теперь глубоко могу копать, лопата хорошая появилась :-)

    IMG 20170818 125940

SAT/SPACE MONITOR Вы можете участвовать в формировании новостей !

Всемирно известная картинка которую особенно любят смотреть те, кто в эфире бывает редко :-) Но она базируется на физических величинах и ей примерно...
Или деревенский RigExpert. У меня на УКВ работает Kenwood TS2000. И понадобилось мне устройство CAT и управления для него, но мой Уником Дуал должен был...
Продолжают поступать вопросы по эхолинку. Собрал их в кучу и отвечаю. Те кто всё про это знает могут отдохнуть :) Посмотреть...
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...
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.