Открытая линия на диапазон 2 м

(Из HAM RADIO, January 1987, pp. 94...95)

Недорогой УКВ-“кабель” с малыми потерями

Henry G. Elwell, Jr., N4UH

  Хорошо известен факт, что потери в передающей линии растут с увеличением  частоты, на которой эта линия работает. Производители коаксиальных кабелей и открытых линий прилагают к своей продукции её технические характеристики, позволяющие выбрать подходящий вариант для рабочей частоты. Данные по линиям обычно приводятся в форме потерь, выраженных в дБ на 100 футов (у нас 100 м – UA9LAQ) для ряда частот, или в виде кривой на графике, дающей зависимость потерь в  дБ на длине линии в 100 футов  от частоты. Типичные потери в передающих линиях приведены в таблице 1.

Потери в линиях и цены

 Для любой частоты можно подобрать передающую линию, обеспечивающую минимальные потери. Для частот ниже 30 МГц потери не представляют больших проблем, если только длина кабеля не очень большая, как, например, 300 футов на частоте 30 МГц. На этой частоте кабель RG8/U может дать потери в 3 дБ, что означает, что половина мощности останется в кабеле и не дойдёт до антенны.

  Имеется зависимость между потерями в линии передачи и её ценой, которая имеет обратный характер: чем ниже потери в линии, тем выше её цена.

  На частоте 145 МГц мы имеем целый выбор передающих линий (см. Таблицу 1). Таблица показывает также цены линий, сложившиеся к настоящему времени. Некоторые из цен, прямо скажем, - высоки.

  Я был заинтересован в обеспечении минимальных потерь в линии при минимальной цене. В [ 1 ] описана эксплуатация длинных линий передачи порядка 500 футов. Эти линии – четырёхпроводные открытого типа с волновым сопротивлением 200 Ом, которое может быть трансформировано по РЧ в 50 Ом с помощью 4 :1 “балунов” (трансформаторов). Открытые 200-омные линии, состоящие из двух проводов не применяются на практике из-за требуемого малого расстояния между проводниками (менее 0,1 дюйма). (Идея снижения потерь трансформацией в более высокое сопротивление не нова, аналогом из жизни может служить линия электропередачи высокого напряжения, где для снижения потерь с помощью трансформаторов снижают ток, повышая напряжение. Известно, что передаваемая мощность равна напряжению в линии умноженному на ток в этой линии. Это даёт возможность снизить ток в линии, увеличивая напряжение, при сохранении прежнего значения передаваемой мощности. Повышение напряжения здесь соответствует повышению сопротивления линии - UA9LAQ).

Используем линию

 Подошло время определения места для установки антенны  репитера для DX Ассоциации  Королины с радиусом действия в 50 миль. Подходящая мачта высотой 80 футов была найдена, но она была расположена на расстоянии в 120 футов от места расположения оборудования.  Обычно, кабель, идущий к антенне, я зарывал в землю от здания до основания мачты, далее, кабель “шёл” вверх по мачте до антенны. Такая практика оправдывала себя на низких частотах при длине кабеля до 200 футов. Другим выходом из положения могло быть натягивание стального троса между домом и мачтой с привязыванием к нему кабеля. Вопрос эстетики, - что выбрать.

Выбираем тип линии

 Чтобы проложить под землёй фидер и поднять его на мачту до высоты 50 футов потребуется примерно 190 футов кабеля. Чтобы обеспечить затухание в линии меньше 2 дБ необходимо применять передающую линию “ жёсткого” типа.

Размеры пластиковых распорок для четырёхпроводной 200-омной передающей линии.

  Поскольку я уже имел положительный опыт эксплуатации 4-х проводной передающей линии с волновым сопротивлением 200 Ом, то я принял решение подвесить линию напрямую между зданием и мачтой, длина линии, в этом случае, не превышала 120 футов. Поскольку я хотел обеспечить минимально возможную длину линии, то применил по краям линии лишь небольшие поддерживающие штыри из изоляционного материала. Это означало, что не будет (расстраивающего) воздействия на линию передачи по всей её длине, включая точки крепления.

Строим линию

 Были отмерены 4 отрезка по 120 футов медного провода #14, с одного конца будущей линии на провода были нанизаны с дюжину пластиковых распорок, изготовленных W2IRC (см. Fig. 1). Затем, этот конец линии был привязан к дереву.

Соединения 50-омной коаксиальной линии с 4 : 1 трансформатором сопротивления и с четырёх проводной открытой симметричной линией сопротивлением 200 Ом, соединение крест-накрест.

 Оставшиеся распорки были вставлены с другого конца линии и распределены по ней, так что линия стала жёсткой и стабильной. Расстояние между распорками равно 3 фута, распорки зафиксированы силиконовой резиной (silicon rubber) от перемещения. После, на несколько дней, следует оставить линию в покое. Проверив, что распорки держатся прочно, я приступил к дальнейшим операциям. У W2ER взял специальные четырёхпроводные 200-омные оконечные блоки (коробки под трансформаторы) и приторочил один из них к мачте, другой - к дому.

                                                                Таблица 1.

В таблице показана сравнительная характеристика передающих линий коаксиальных и открытой четырёхпроводной по волновому сопротивлению, затуханию и стоимости. В цены на коаксиальные кабеля не включена  стоимость соединителя. В стоимость четырёхпроводной линии включены цены 400 футов медного провода #14 (36 “баксов”), самодельных распорок и РЧ трансформаторов (ещё $10). Потери в 200-омной линии рассчитаны, исходя из уравнения 5 в [ 1 ].

 Так как, оказалось, что достать “балуны” (согласующе-симметрирующие трансформаторы) на 145 МГц - дело нереальное, изготовил два 4 : 1 “балуна” самостоятельно. Я решил, что для трансформаторов подойдут и небольшие кольца, так как максимальная мощность репитера предполагалась быть не более 25 Вт. Я намотал трансформаторы на кольцах из порошкового железа Amidon T94-12 как показано на Fig. 2 и припаял их к накрест соединённым проводникам линии с обеих сторон. Затем смонтировал коаксиальное гнездо в блоке  на мачте и обмотал (изо)лентой “балуны” для защиты от атмосферных воздействий.

Окончательная сборка

Прикрепив линию к дому и мачте (на высоте 50 футов), я присоединил отрезок коаксиального кабеля RG8U длиной 15 футов к передатчику и входному “балуну”, а коаксиальному гнезду на мачте эквивалент нагрузки – резистор сопротивлением 50 Ом. Измеренный КСВ оказался равным 1 : 1.

  Все мои занятия с фидерной линией возникли благодаря желанию N4ZC, попросившего меня подыскать место для расположения репитера для DX  Ассоциации Каролины, поближе к границе между штатами Северная Каролина и Южная Каролина. В конце концов, N4ZC предложил установить 10 элементный “волновой канал” для меня. От такого предложения  кто же откажется?!

 N4ZC установил антенну (beam) на высоте 50 футов, присоединив его к коаксиальному разъёму блока на мачте кабелем длиной 6 футов и осведомился слышны ли сигналы DX репитера Каролины с той высоты. Я стремглав кинулся в дом, включил аппарат, попробовал – достаёт! И бегом обратно: докладывать: ра-бо-та-ет!

 Пока не смонтировал описываемую систему, я совсем не слышал сигналов репитера DX Ассоциации Каролины. Теперь всё в порядке: 50 миль перекрываются без проблем. Несмотря на прошедшие проливные дожди, ухудшившие КСВ, связь и через другие репитеры Северной Каролины стала значительно надёжней.

 Литература:  

1.      Henry G. Elwell, Jr., N4UH, “Long Transmission Lines for Optimum Antenna Location” HAM RADIO, October 1980.

Свободный перевод с английского:   Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru
г. Тюмень            февраль, 2003 г