Влияние КСВ на работу радиостанции

Большинство коротковолновиков используют для питания своих антенн фидеры, выполненные из коаксиального кабеля. Такой кабель не всегда легко согласовать с антенной, особенно если она предназначена для работы на нескольких диапазонах. При плохом согласовании в кабеле возникают стоячие волны, что ухудшает работу радиостанции по следующим причинам:

— снижается к.п.д. фидера, и, следовательно, общий к.п.д. передатчика; уменьшается реальная чувствительность приёмника;

— снижается максимальная мощность, которую можно подвести к антенно-фидерному устройству;

— затрудняется согласование передатчика и приемника с антенно-фидерным устройством.

Однако сделать вывод о том, что имеющееся антенно-фидерное устройство будет работать заметно лучше, если снизить КСВ до 1 можно только после сравнения его характеристик при имеющемся КСВ и КСВ=1.

К.п.д. фидера и близость его режима к предельно допустимому могут быть определены расчетным путем. Приведенные на рис. 1-5 графики позволяют провести необходимые расчеты для фидеров, выполненных из следующих коаксиальных кабелей: РК 50-2-11 (РК-19), РК 75-4-11 (РК-1), РК 50-9-11 (РК-6) и РК 75-9-13 (РК-3). Конструктивные данные этих кабелей приведены в таблице.

Таблица

Тип кабеля Диаметр
центрального
проводника, мм
Наружный
диаметр
кабеля, мм
РК 50-2-11 0,68 4
РК 75-4-11 0,72 7,3
РК 50-9-11 7х6,09 12,2
РК 75-9-13 1,35 12,2

 

С достаточной для практики точностью можно применить графики и для коаксиальных кабелей других типов (с волновым сопротивлением 50 и 75 ом), беря средние значения между данными, полученными для двух кабелей, наружные диаметры которых меньше и больше наружного диаметра примененного кабеля. На рис. 1, 2, 3 приведены зависимости к. п. д. фидера от его длины для любительских коротковолновых диапазонов при КСВ=1. На рис. 4 приведены зависимости к. п. д. любого кабеля от величины КСВ.

an-с691.gif

Рис. 1

Рассмотрим пример применения графиков. На диапазоне 20 м используется фидер из кабеля РК 75-4-11 длиной 32 м; КСВ=3. Из графика рис. 1 определяем, что при КСВ=1 этот фидер имел бы h=80%. Следовательно, из графика рис. 4 определяем реальный к.п.д.- 73%.

an-с692.gif

Рис. 2

Рассмотрение графиков показывает, что при использовании кабелей с наружным диаметром 12 мм длиной до 30 м при изменении КСВ от 1 до 3-5 к.п.д. фидера не будет существенно отличаться от единицы, следовательно мощность, излучаемая антенной, будет постоянной. Этот вывод как будто противоречит результатам известного многим эксперимента: если при включенном передатчике с помощью согласующих элементов антенны менять степень согласования, то будет меняться напряженность поля. Все дело в том, что при изменении КСВ входное сопротивление фидера меняется, поэтому при неизменных положениях органов настройки и связи выходного каскада передатчика соответственно меняется и мощность, отдаваемая в фидер. Если после каждой манипуляции с согласующими элементами подстраивать выход передатчика, то напряженность поля существенно меняться не будет.

an-с693.gif

Рис. 3

При применении кабеля длиннее 30 м (или кабеля с наружным диаметром меньше 7 мм) увеличение КСВ до величин, превышающих 2-3, заметно ухудшает к.п.д. При коротком фидере ограничивающим КСВ фактором является мощность, которую можно подводить без опасности перегрева кабеля.

an-с694.gif

Рис. 4

На рис. 5 приведены зависимости допустимой мощности от частоты для различных кабелей при КСВ=1. При КСВ>1 допустимая мощность равна величине Р, деленной на КСВ в фидере. Например, если питание антенны на диапазоне 14 м осуществляется кабелем РК 50-2-11 при КСВ=3, то, в соответствии с рис. 5 Р=400 вт, а допустимая мощность передатчика равна 133 вт. При использовании кабеля с наружным диаметром 12 мм и максимальной мощностью, подводимой к выходному каскаду передатчица 200 вт (что соответствует выходной мощности не более 150 вт), кабель не перегреется при очень больших значениях КСВ.

an-с695.gif

Рис. 5

Таким образом, во многих случаях единственным соображением, определяющим допустимую величину КСВ в фидере, является удобство его согласования с передатчиком или приемником. При КСВ=1 входное сопротивление фидера (независимо от его длины) равно входному сопротивлению антенны и волновому сопротивлению кабеля. При КСВ>1 входное сопротивление фидера равно входному сопротивлению антенны только в случае, когда электрическая длина кабеля равна целому числу полуволн используемого диапазона. Обычно фидер удается легко согласовать с выходом передатчика и входом приемника при любой его длине, если КСВ<2. Эту величину и следует считать границей, которую в большинстве случаев целесообразно не переходить.

Я. Лаповок UA1FA

73!