Согласование кабеля 75 Om. с 50 Om. трансивером на УКВ.144 Мгц.

Иногда при отсутствии кабеля с нужным волновым сопротивлением возникает необходимость применить коаксиальный кабель 
имеющийся под рукой.
Вместо кабеля 50 Om. можно с успехом использовать кабель 75 Om.
Как согласовать выход трансивера и фидерную линию?
Это несложно! На Рис 1. показаны варианты согласующих устройств для диапазона 144 мгц.

рис1

 На Рис 2 вид на монтаж согласующего устройства.

  

Рис 2.

 

На Рис 3. внешний вид законченого блока.
   Рис 3.

В первом варианте как правило, для настройки хватает растяжения/сжатия катушки. (При применении постоянных конденсаторов
емкостью 22 pF.) 

Данные катушки:
4 витка . Диаметр провода 1 mm . Диаметр оправки катушки 5 mm.
или
2 витка . Диаметр провода 2 mm . Диаметр оправки катушки 10 mm.
Настройка- по минимуму КСВ.
При перестройке по диапазону возможно придется подстраивать согласующее устройство поэтому вторая схема наиболее
предпочтительна так как в
ней есть переменные конденсаторы.

 

                                                                         144/430 Mгц.  
                                 схема двухдипазонного согласующего устройства.

  
  На Рис 2. вид на монтаж.
  

Рис 2.

На Рис 3. вид законченного блока.
 
Рия 3.

Данные катушек: 
144- два скрученных провода длиной 5 см. 4 витка. Диаметр оправки 5mm. (см рисунок.)

430- полувиток (синий провод) длиной 7 см. Диаметр 2mm.

Двухдиапазонный вариант очень хорош для трансиверов имеющих один антенный разъем для 144 и 430 мгц.( FT-857D, FT-897D,

IC-706MKIIG, IC-7000).

                                                         СИМЕТРИРУЮЩИЙ СТАКАН

Длина стакана на кабеле с ПВХ оболочкой для частоты 145 мгц 306 мм, для 435 мгц 102 мм.
На кабеле с ПВХ оболочкой z стакана около 300 Ом.
Его добротность меньше, но он в два раза более широкополосен.
Для повышения z стакана на кабеле с ПВХ оболочкой до 1500 Ом
можно заменить участок ПВХ оболочки под стаканом на оболочку из ПЭ.
Для этого надо осторожно снять оболочку и вместо нее усадить на оплетку
несколько слоев белой,желтой или зеленой термоусадочной трубки.
Длина и z стакана те же, что и для родной оболочки из полиэтилена

РАСЧЕТ СТАКАНА

Длина стакана зависит от диэлектр. проницаемости оболочки кабеля и равна 1/4 λ х К укор. Для полиэтиленовой (ПЭ) оболочки кабеля К укор 0,667, для поливинилхлоридной (ПВХ) - около 0,59.
Сопротивление z стакана можно расчитать по формуле: z = ρ / tha L, где ρ - волновое сопротивление коаксиальной линии, образованной оплеткой кабеля и стаканом, а - затухание в неперах на 1 метр (1 непер = 8,686 дб),tha - гиперболическая функция а, L - длина стакана в м. Если учесть,что при затухании меньше 0,21 непера(2 дб/м) tha и а практически равны, а нп заменить на дб, получится z = 9ρ /a L, где а - затухание в привычных дб/метр. Стакан работает с высоким КСВ в нем. При этом потери в нем будут примерно втрое больше, чем расчитанные при КСВ 1,0 и формулу z стакана можно записать так: z = 3ρ /a L, где а - потери в дб/м, расчитаные для коаксиала стакана при КСВ 1,0 в нем.
Волновое сопротивление ρ и затухание a коаксиала стакана с ПЭ оболочкой можно расчитать в программе TXLINE 2003 Для стакана на кабеле РК 75-4-11 расчет на частоте 145 мгц дает ρ = 14.5 ом, затухание a = 0,087 дб/м, а расчитаное по ним z = 3х14.5/0,087х0,35 = 1600 ом. Для расчета взяты Er 2,2 и tg δ 0.0002.
Стакан имеет резонансные свойства и его z на частотах, отличных от резонансной падает. Инструмента для точного расчета частотных свойств реального стакана с потерями не имею, но обработка данных стакана без потерь, полученых в программе RFSimm99rus позволила сделать вывод, что z стакана без потерь на частотах, отличных от резонансной, хорошо совпадает с расчетом по эмпирической формуле z = 90ρ / Δf, где Δf - отклонение в % от резонансной частоты стакана в пределах до 10%. Например расчет z того же стакана с ρ = 14,5 Ом, но без потерь, на частотах отличных на 1% дает 90x14.5/1 = 1350 Ом. С учетом потерь z конечно будет меньше, около 0,8...0,9 от расчитанной.
Расчет ρ, z и длины стакана на кабеле с ПВХ оболочкой затруднен неопределенностью свойств ПВХ оболочки.
    
Измерение f рез. и z образца стакана можно сделать с помощью ВЧ моста (см. Мост на стр. ДЕТАЛИ ) с резисторами 1 Ком в верхних плечах и эталонами 1...2 КОм. В одно нижнее плечо моста включается образец стакана, в другое- эталон, при котором КСВ минимален. Только f рез. можно определить на обычном мосту с резисторами 62 Ома,включив в одно плечо эталон с макс. R из имеющихся, в другое- разьем с таким же резистором и параллельно ему- испытуемым стаканом ( de RA3AQ: или на КСВ метре 50 Ом с R 50 Ом паралл. стакану ). Шунтирующее влияние стакана на резистор будет минимально на частоте резонанса. Свойства стаканов на ПЭ оболочке достаточно стабильны, а стаканы на ПВХ оболочке достаточно широкополосны, поэтому у изготовленных образцов подгонка резонансной частоты не потребовалась, результаты совпали до 0,5% с расчетными. В измерении z стаканов на ПЭ оболочке тоже нет необходимости - получены же результаты, что и расчет в TXLINE.

 СОБИРАЕМ СТАКАН

Для стакана 145 МГц на кабеле РК 75-4-11 требуемая длина 345 мм получается, если оплетку для них снимать с отмеренных по 370 мм кусков кабеля РК75-7-11. Термоусадочная трубка для нее 9,5 мм. Нельзя использовать плетку, медь которой потеряла естественный цвет и блеск.
Стакан по всей длине необходимо защитить от проникновения влаги. Если для этого используется термоусадочная трубка, то фиксируется открытый торец стакана, оплетка сгоняется волной до вырезки в оболочке кабеля, где плотно укладывается и обматывается тонкой проволокой. Термоусадочную трубку начинать усаживать с открытого конца стакана, чтобы не было стягивания оплетки. Перед надвиганием трубки проверьте, чтобы не торчали "иголки" оплетки.
Вместо трубки можно обмотать лентой скоч шириной 15 мм. В этом случае обмотку начать с уложенной в вырезку стороны стакана. В процессе обмотки стакан плотно обжимается лентой, и при этом не требуется точно расчитывать необходимую длину заготовки-в нужный момент лишнее можно обстричь ножницами.

А вот для стакана 435 МГц требуемая длина 114 мм и вместо оплетки можно использовать алюминиевую фольгу для кулинарии толщиной 40 мк. Накладывать ее надо без накрутки, прямой ложбиной, в 1.5...3 оборота вокруг кабеля. Алюминиевый стакан лучше защитить прозрачной лентой скоч, что позволит видеть и оценить состояние стакана при случайных чрезмерных изгибах кабеля. Кольцевые порывы длиной более 1/4 окружности нежелательны. Еще лучше использовать медную фольгу 50 мк.
 Рекомендованная ранее алюминиевая фольга с клейким слоем 25+25 мк слишком непрочна на разрыв при изгибе кабеля и не обеспечивает электрического контакта через клей между краем 1го слоя и поверхностью начала 2 го слоя. Емкость между началом 1го слоя и началом 2го может быть и достаточна для шунтирования щели, но это неопределенность, которую лучше избежать. По той же причине нежелательно применять ленты алюминиевой или медной фольги на лавсановой основе, снятые с толстых кабелей с вспененным ПЭ, в кабелях эту щель перехлеста шунтирует оплетка поверх слоя фольги, поверх стакана ее нет. На фото четверть волновый стакан на 430Мгц,с верху на стакан одевается термоусадочная трубка!

Согласующий экспоненциальный трансформатор для спутниковых приемников

  

Входное сопротивление биполярных транзисторов на СВЧ составляет единицы Ом и имеет индуктивную составляющую. Поэтому при непосредственном подключении коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом в нем возникает стоячая волна. При наличии у вас 10-20 см. посеребренного коаксиального кабеля с фторопластовой изоляцией из него несложно изготовить экспоненциальный трансформатор. Изоляция такого кабеля изготовлена из фторопластовых ленточек навитых на центральный провод. Необходимо снять оплетку кабеля и размотать фторопластовые ленточки (кроме последней). Этот диаметр по изоляции будет у выходного конца трансформатора. С помощью ножа обрезать ленточки сходящимся «на нет» клином. Намотать ленточки обратно, стремясь получить экспоненциальный характер изменения диаметра сечения изоляции по длине. Ленточки потребуются не все! Натянуть оплетку и ужать ее плотно по изоляции. Смазать оплетку флюсом ЛТИ-120 и пропаять. По серебру припой великолепно растекается. Получившийся полужесткий отрезок вполне можно гнуть и даже свернуть в кольцо. Последующие измерения нескольких образцов трансформатора показали, что точность экспоненты и длина кабеля не имеют решающего значения. Необходимо лишь добиться монотонного уменьшения сечения. Получившийся трансформатор впаиваем между входным разъемом и в.ч. блоком приемника. Для разных вариантов самодельных в.ч. блоков было получено увеличение усиления 4-6 дБ! Значительно улучшился КБВ в фидере, и полагаю, уменьшились шумы входного каскада из-за улучшения согласования по входу во всем диапазоне частот. Думаю, такой полезный способ получить дополнительное усиление на СВЧ, применим для многих широкополосных устройств. 73! UO5OHX ex RO5O

Антенна, какая бы она не была правильно отстроенная, всегда показывает КСВ больше чем единица. Так же в антенне присутствуют интермодуляционные
искажения основной частоты. Происходит из-за чего: Резонируют отвесы, которые,
как правило, не являются той же длины, что и резонатор, резонирует
мачта (отдельный разговор), фидер питания не всегда имеет точно кратную длину
по количеству уложенных волн. Это три основные причины, по которым приём
остаётся хорошим, а вот передача иногда может быть либо плохой, либо несуществовать вовсе. 
 Напряжённость поля рядом со штырём мала, либо неравномерна.
 Рассмотрим идеальный случай. Антенна стоит на заземлённой мачте, длина которой укладывается в точное число чётных длинн волн
(2лябда...4лямбда...и т.д.). Как повысить мощность основной частоты, если невозможно сменить излучающий штырь, или он сделан из высокогобротного материала (сплавы ДТ8, радиолатунь, красная медь)? Очень просто! Надоочистить приходящий от передатчика сигнал от шума, который рождает много интермодуляций. 
Для этого на приходящем кабеле на расстоянии лябда/4 делают  два витка приходящим коаксиальным кабелем с таким рассчётом, чтобы витки состояли из кабеля длинной (лямбда/4)*коэфф укорочения=Длинна витка.
Практически же это выглядит так: Для частоты 144.5 длинна волны 2069мм, поделим на 4 получаем 517. Это и будет тот отступ, который мы делаем от разъёма подходящего к антенне. Расстояние надо брать от центрального пина разъёма, до точки на изоляции приходящего кабеля, где мы отмечает 517мм. Отмечать лучше всего маркером, который не боится воды. Коэффициент укорочения для RG 8X составляет 0.67. И того у нас длина наждого отрезка составляет 517*0.67=347мм.
Единственное условие, что у данного коаксиального фильтра витки должны плотно прилегать друг к другу, так что образовавшееся кольцо по всему периметру надо с натягом обматать любой изоляцией. Недопустимо применять для стяжки медный провод, так как у нас получается замкнутый виток и вместо усиления мы получим грандиозную пробку. Данный фильтр является пассивным усилителем,
так как в нём складываются сигналы только предлённой частоты, а другие частоты убиваются. При добротности кабеля равной 600...700 ширина резонанса равна примерно 8МГц. Если чего не понятно, то смотрите фото выше

                                                         Кабельный стакан 50 ом ( 75 Ом )

Для антенн с разрезным вибратором 50 ом ( 75 Ом )
из кабелей типа РК 50-4,8-12а, РК 50-4.8-32...РК50-4.8-36 ( РК 75-4-11 или РК 75-7-11 ) с оболочкой из полиэтилена
    
 Заготовка произвольной длины. На расстоянии 400 мм от торца сделать кольцевой вырез оболочки. В 345 мм от вырезки нанасти на кабель отметку. Надеть отрезок 400 мм оплетки от кабеля типа РК 75-7-11, РК 75-9-12, РК 50-9-12. Край оплетки уложить в вырезку, вдавить и, начиная с этого края, плотно с натягом обмотать скочем шириной 18 мм на длину около 330 мм. Теперь, когда почти весь стакан плотно лежит на кабеле, аккуратно по кольцу обстричь стакан ножницами до длины 345 мм по отметке на кабеле и продолжить обмотку до его торца. В 5 мм от торца стакана надрезать и снять оболочку кабеля и подготовить торец кабеля для пайки к вибратору (на фото подготовлен для разрезного ! ). На "стакан" по всей длине надеть термоусадочную трубку или в два,три прохода обмотать скочем шириной 18 мм и поверх него - ПВХ изолентой для защиты скотча от солнца. . 

                                     Кабельный стакан-трансформатор 28 - 50 ом
 Для антенн с разрезным вибратором 28 ом 
из фторопластового кабеля РК 50-7-22

Требуемое для трансформатора волновое сопротивление 37,5 Ом получается снятием с внутренней изоляции 4х фторопластовых лент.
Он может быть использован в любых антеннах 28 ом, например DK7ZB.
     
Заготовка кабеля может быть любой длины, но не короче 460 мм. Снять оболочку, фторопластовые ленты под ней и оплетку. Закрепить края от раскручивания лент кольцами узкой ленты скоч.

В 380 мм от правого торца сделать метку, левее метки наклеить кольцо узкой ленты скоч, сделать легкий надрез и снять четыре слоя фторопластовых лент, закрепить край от раскручивания лент.

Надеть оплетку, совместить ее торец с левым (толстым) торцом и с этого торца начать плотно обматывать лентой скоч и закончить в 15 мм перед ступенькой в изоляции. Промять оплетку по форме ступеньки, согнать волну оплетки к тонкому концу, а излишек длины сдавить так, чтобы оплетка оставалась в слегка натянутом состоянии. ( Кабель с переходом 50 в 37.5 Ом готов, но длина 367 мм трансформатора пока не определена) Начиная от ступеньки усадить два - три слоя цветных (не черных, на фото - белые) термоусадочных трубок длиной заготовок 390 мм. На расстоянии 345 мм и 367 мм от ступеньки сделать отметки шариковой ручкой.
   
С отрезка кабеля типа РК 50-9-12, РК 75-9-12 длиной 400 мм аккуратно снять оболочку и оплетку. Оплетка должна иметь естественный медный цвет и блеск (на фото использована посеребренная). Надеть оплетку на заготовку так, чтобы её торец был левее термоусадочных трубок и на 10 мм лег на оплетку кабеля. Начиная с левого торца надетой оплетки и приблизительно до отметки (ее н видно, она под оплеткой) плотно обмотать оплетку лентой скоч шириной 15...18 мм. Укоротить оплетку до отметки 345 мм, обстригая ее ножницами над старой газетой. Затем продолжить обмотку оплетки лентой скоч, закрыв этот торец и стакан по всей длине. ( стакан готов, определяем трансформатор по длине 367 мм) По отметке на расстоянии 367 мм от ступеньки термоусадочную трубку обрезать и удалить, расчесать оплетку кабеля и отвести ее вбок, скрутив в жгут. Тем самым теперь определена длина трансформатора 367 мм. Далее готовим его к пайке. В 3х мм от торца оплетки надрезать и снять внутреннюю изоляцию, сформовать и облудить оплетку и центр. жилу, лишнее откусить.

Защитить стакан термоусадочной трубкой любого цвета (на фото - черная), или обмотать лентой скоч и поверх нее - ПВХ изолентой для защиты скоча от солнца, и припаять на правом торце кабеля разьем 50 ом.    

                                СИМЕТРИРУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР

Поскольку разрезной  вибратор симметричный,а запитывается несимметричным кабелем,то необходимо на кабеле сделать симметрирующий трансформатор.

Для этого надо на окончание кабеля,которое подходит к вибратору,одеть чулок ,выполненный из оплётки.Чулок одевается прямо на полиэтиленовую изоляцию кабеля и обматывается изолентой.В нижней части трансформатора делаются прорезы в изоляции кабеля и чулок припаивается к оплетке кабеля.Длина чулка-трансформатора = 0,364 м(для 144,100 mhz) L= длина волны/4 x 0,7

При формировании стеков из нескольких стрел необходимо учесть,что оплётка и жила кабеля на разных стрелах были направлены в одну сторону.То есть все жилы на левую часть вибратора,а все оплётки на правую часть или наоборот.