Влияние КСВ на работу радиостанции

Кандидат технических наук Яков Семенович Лаповок, UA1FA


Большинство коротковолновиков используют для питания 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:

  • Cнижается к. п. д. фидера, и, следовательно, общий к.п.д. передатчика; уменьшается реальная чувствительность приемника.
  • Cнижается максимальная мощность, которую можно подвести к антенно-фндерному 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: РК50-2-11 (РК-19), РК75-4-11 (РК-1), РК50-9-11 (РК-6) и РК75-9-13 (РК-3). Конструктивные данные этих кабелей приведены в таблице.

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

7х0, 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.


Рис.1.


Рис.2.


Рис.3.

На рис. 4 приведены зависимости к.п.д. любого кабеля от величины КСВ.


Рис.4.

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 η=80%. Следовательно, из графика рис. 4 определяем реальный к.п.д.— 73%.

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 элементам и подстраивать выход передатчика, то напряженность поля существенно меняться не будет.

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.

На рис. 5 приведены зависимости допустимой мощности от частоты для различных кабелей при КСВ=1.


Рис.5.

При КСВ>1 допустимая мощность равна величине Р, деленной на КСВ в фидере. Например, если питание антенны на диапазоне 14 м осуществляется кабелей ВК 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 передатчика 200 вт (что соответствует выходной мощности не более 150 вт), кабель не перегреется при очень больших значениях КСВ.

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.

Paдиo 11-1969.