Блок объявлений
Опрос мнения
На какой аппаратуре Вы предпочитаете работать в эфире в последнее время?
 
Друзья сайта

Соединяем антенны в стек

Уголок радиоконструктора

Задача сводится к суммированию при приеме и делению при передаче мощности, поступающей от антенн, на кабель снижения 50 или 75 Ом и наоборот. Предполагается, что входное сопротивление антенн и трансивера 50 или 75 Ом, соединительные кабели от антенн до точек соединения того же волнового сопротивления и одинаковой длины, работают в режиме бегущей волны, т.е с КСВ=1, поэтому будет упоминаться только активная составляющая R сопротивления. Необходимым условием полной, без отражений, передачи мощности является согласование сопротивлений источников и нагрузок с помощью 1/4 волновых трансформаторов из коаксиального кабеля, волновое сопротивление которого должно быть равно корню квадратному из произведения сопротивлений источника и нагрузки.

Отношение их есть коэффициент трансформации. Чем он меньше, тем больше рабочая полоса частот трансформатора.
При соединении в одной точке двух, трех и т. д. кабелей или трансформаторов, их входные сопротивления со стороны этой точки должны быть равны, а результирующее сопротивление в этой точке расчитывается также, как при параллельном соединении резисторов, т. е. будет в два, три и т. д. раза меньше.

Согласование с помощью 1/4 волновых трансформаторов можно выполнить несколькими способами:
1)- с предварительной трансформацией, когда перед точкой соединения сопротивление трансформируется до такой величины, чтобы в точке соединения получить сопротивление, равное сопротивлению кабеля снижения.
2)- с последующей трансформацией, когда полученное в точке соединения кабелей от антенн сопротивление (какое будет), затем трансформируется в сопротивление кабеля снижения.

СОГЛАСОВАНИЕ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ НА КАБЕЛЬ СНИЖЕНИЯ 50 Ом

имеем идущие от
антенн кабели любой
одинаковой длины
добавляем к
каждому из них
трансформатор
получаем на
их выходе по
соединяем их вместе
и подключаем к
кабелю снижения
два по 50 Ом 70,7 Ом* 100 Ом 50 Ом
три по 50 Ом 86,6 Ом* 150 Ом 50 Ом
четыре по 50 Ом 100 Ом* 200 Ом 50 Ом
два по 75Оом 86,6 Ом* 100 Ом 50 Ом
три по 75 Ом 106 Ом* 150 Ом 50 Ом
четыре по 75 Ом 122,5 Ом 200 Ом 50 Ом

*звездочкой помечены трансформаторы, изготовление которых описано на странице ТРАНСФОРМАТОРЫ

СОГЛАСОВАНИЕ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ НА КАБЕЛЬ СНИЖЕНИЯ 50 Ом

имеем идущие от
антенн кабели любой
одинаковой длины
соединяем их вместе
и получаем в
точке соединения
к точке соединения
подключаем
трансформатор
другой его конец
подключаем к
кабелю снижения
два по 50 Ом 25 Ом 35,35 Ом* 50 Ом
три по 50 Ом 16,67 Ом 28,86 Ом* 50 Ом
четыре по 50 Ом 12,5 Ом 25 Ом* 50 Ом
два по 75 Ом 37,5 Ом 43,3 Ом* 50 Ом
три по 75 Ом 25 Ом 35,35 Ом* 50 Ом
четыре по 75 Ом 18,75 Ом 30,6 Ом* 50 Ом

Четыре антенны по 50 Ом на кабель 50 Ом лучше выполнить по схеме 2+2(см.ниже)

СОГЛАСОВАНИЕ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ НА КАБЕЛЬ СНИЖЕНИЯ 75 Ом

имеем идущие от
антенн кабели любой
одинаковой длины
добавляем к
каждому из них
трансформатор
получаем на
их выходе по
соединяем их вместе
и подключаем к
кабелю снижения
два по 50 Ом 86,6 Ом* 150 Ом 75 Ом
три по 50 Ом 106 Ом* 225 Ом 75 Ом
четыре по 50 Ом 122.5 Ом 300 Ом 75 Ом
два по 75 Ом 106 Ом* 150 Ом 75 Ом
три по 75 Ом 130 Ом 225 Ом 75 Ом
четыре по 75 Ом 150 Ом 300 Ом 75 Ом

 

СОГЛАСОВАНИЕ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ НА КАБЕЛЬ СНИЖЕНИЯ 75 Ом

имеем идущие от
антенн кабели любой
одинаковой длины
соединяем их вместе
и получаем в
точке соединения
к точке соединения
подключаем
трансформатор
другой его конец
подключаем к
кабелю снижения
два по 50 Ом 25 Ом 43,3 Ом* 75 Ом
три по 50 Ом 16,67 Ом 35,35 Ом* 75 Ом
четыре по 50 Ом 12,5 Ом 30,6 Ом* 75 Ом
два по 75 Ом 37,5 Ом 53 Ом* 75 Ом
три по 75 Ом 25 Ом 43,3 Ом* 75 Ом
четыре по 75 Ом 18,75 Ом 37,5 Ом* 75 Ом

Четыре антенны по 75 Ом на кабель 75 Ом лучше выполнить по схеме 2+2(см.ниже)

Полосой частот,по краям которой изменение электрической длины от частоты и неточности изготовл. приводят к КСВ 1.1 можно считать 10% от рабочей частоты при трансформации в 4 раза и 20% при трансформации в 2 раза.

Соединение в одной точке 4х антенн с помощью коаксиальных трансформаторов из кабелей уже вызывает затруднения из за труднореализуемых волновых сопротивлений трансформаторов. Для стека из 4х антенн, работающих на кабель снижения того же сопротивления, что и антенны, более подходит способ 2 + 2- когда кабели от одной пары антенн соединяются в одной точке, от другой пары антенн в другой точке. Обе точки соединены с кабелем снижения через 1/4 волновые отрезки кабеля того же сопротивления. При выборе способа соединения это имеет решающее значение.

Такое соединение имеет еще одно положительное свойство. Если выбрать длину соединительных кабелей, кратную нечетному количеству четвертей и выполнить кабели и трансформаторы из одного куска кабеля, то независимо от фактического волнового сопротивления кабеля, на входе кабеля снижения будут требуемые нам 50 (75) Ом. Возьмем пример почти нереальный, соединительные кабели и трансформаторы стека из антенн 50 Ом ошибочно сделаны из кабеля 75 Ом вместо 50 Ом. Соединительные кабели странсформируют 50 Ом через 75 Ом в 112 Ом на противоположном конце. Соединенные парами будут иметь на входе тр-ров 112/2= 56 Ом, которые через тр-р 75 Ом будут странсформированы в 100 Ом и в паре дадут требуемые нам 100/2=50 Ом на входе кабеля снижения. Такое соединение по сравнению с нормальным несколько уменьшит полосу рабочих частот (см. ниже). В реальных случаях даже при отклонении волнового сопротивления кабеля в 10% (50 +--5 или 75 +- 7,5 Ом, напомню, что допуск по ГОСТу +-4%) полоса системы по ухудшению КСВ на краях, практически не изменится.

Если одноступенчатый трансформатор не обеспечивает требуемой широкополосности или не может быть конструктивно реализован, что часто совпадает, можно применить двухступенчатый трансформатор. Он состоит из двух последовательно соединенных 1/4 волновых трансформаторов с разным волновым сопротивлением. Его К трансформации равен произведению К трансф. ступеней. Максимальной широкополосности двухступенчатый трансформатор достигает при равенстве или небольшом отличии между К трансф.ступеней. Такой трансформатор несложно расчитать, взяв расчитанное для одноступенчатого трансформатора волновое сопротивление кабеля за промежуточное между ступенями, в которое должны трансформировать ступени и расчитать по той же формуле требуемые для этого волновые сопротивления кабелей ступеней. Например требуется широкополосное, с перекрытием от 120 до 180 МГц согласование 3х антенн по 50 Ом на кабель 50 Ом. Одноступенчатый тр-р 86,7Ом с К трансформации 3 такую полосу не обеспечит. Двухступенчатый будет состоять из 1 ступени V¯50х86,7=65.8 Ом и второй ступени V¯86,7х150=114 Ом с К трансформации каждой ступени V¯3=1,73. Последовательная трансформация 50 через 65,8 в 86,7 Ом и 86,7 через 114 в 150 Ом даст на кабеле снижения требуемые нам 150/3=50 Ом с заданной полосе частот.
Одним из вариантов двухступенчатого согласования является комбинированный способ - и с предварительной и с последующей трансформацией, когда трансформаторы включены во все кабели перед точкой их соединения.

Некоторые авторы предлагают сами кабели, идущие от антенн с входным сопротивлением меньше 50 Ом использовать в качестве трансформаторов. При этом они работают как цепочка из нечетного количества 1/4 волновых трансформаторов, длина их определяется размерами стека и может составлять от 9 и более четвертей длины волны. Например соединить на кабель снижения 50 Ом две антенны по 25 Ом через кабели 50 Ом,трансформирующие в 100 Ом. Полоса по КСВ такого способа значительно уже, чем при трансформации кабелями длиной 1/4 и то же количество раз возрастает требование к точности определения К укорочения используемого кабеля. Использовать такой способ можно только в том случае, если вы имеете четкое представление о том, обеспечит ли он требуемое вам согласование ПО КРАЯМ диапазона и насколько точно вам известен коэффициент укорочения кабеля. Как сделать расчет в таких случаях см. на стр. Трансформаторы.

Соединение в одной точке 6и и более антенн теряет смысл из за квадратично растущего расхода кабеля и сложностей трансформации. В этом случае применяется многоуровневое распределение мощности по антеннам. С кабеля снижения описанными выше способами мощность распределяется на 2 или 3 магистрали из кабелей стандартного ряда 50 или 75 Ом (как вам удобнее), с которых в свою очередь мощность распределяется на магистрали следующего уровня или на кабели, идущие к группе из 2х или 3х антенн стека. март 2007 г

О ПОТЕРЯХ В КАБЕЛЯХ СТЕКА

Пример: стек из 4 антенн. От точки соединения к каждой антенне идут отрезки кабелей с затуханием 0,75 дб каждый. Общие потери подводимой мощности в соединительных кабелях те- же 0.75 дб, а не 0.75х4=3дб, как иногда считают. 3дб - это потери половины мощности, при 400 вт это 200 вт потерь. На самом деле при 4х согласованных антеннах на каждую подается через соединительный кабель по 100 вт мощности с потерями 0.75 дб, т.е. в каждом кабеле теряется около 15 вт, а в 4х содинительных кабелях соответственно около 60 вт, а не 200 вт. август 2006г

RA6FOO

http://ra6foo.qrz.ru/stack.html

 


Популярное в разделе
  –  КВ усилитель мощности UR5YW на металлокерамическом триоде ГИ-7Б без анодного трансформатора   21.07.2013
  –  Микрорадиостанция   12.07.2017
  –  Согласующее устройство   09.03.2017
  –  Антенна "Тромбон"   25.06.2017
  –  Соединяем антенны в стек   11.07.2017
  –  Инветед Ви: новое воплощение   07.04.2017
  –  Антенну запитываем с конца   04.05.2017
  –  Простая и эффективная антенна на 160м   11.01.2017
  –  Самодельная антенна на КВ   16.05.2017
  –  Эффективная антенна на 5 диапазонов   06.04.2017
  –  Эффективная антенна на 5 диапазонов   22.10.2016
  –  Простой способ настройки антенны   08.02.2017
  –  Выбор всегда есть: 22 антенны на диапазон 160 метров   30.05.2017
  –  Простая на 3 диапазона   21.02.2017
  –  Минитрансивер JEDREK   10.06.2017


Донецкое областное отделение Лиги радиолюбителей Украины

Сайт УКВ комитета ЛРУ http://www.vhf-uarl.org

Последние материалы
 Информационный партнер: Сайт радиолюбителей Донецкой области    Мариупольский радиоклуб Маррад    Hamradio notes    My ip simple web service