Питание дипольных антенн

Радиосвязь в своей основе зависит от антенной системы, принимающей радиочастотную энергию от оборудования, и антенны, излучающей энергию. Радиолюбители чаще всего используют коаксиальный кабель RG-58 или RG-213. Эти кабели обеспечивают хорошее согласование импеданса между антенной и трансивером, просты в работе и относительно недороги.

Одним из недостатков коаксиальных кабелей в качестве линий питания дипольных антенн является то, что большинство из них имеют относительно высокие потери при питании нерезонансных антенн.

Использование антенного тюнера позволяет согласовать импеданс в начале линии и трансивера, но хорошее согласование не является показателем эффективности системы. Высокие потери в кабеле приводят к меньшим стационарным потерям в передатчике, чем в точке питания. Поэтому, если вы хотите использовать одну дипольную антенну для нескольких диапазонов, коаксиальный кабель не является лучшим решением в качестве линии питания.

Как уже упоминалось, диполи – это симметричные антенны, поэтому для их питания лучше всего использовать симметричную линию передачи. В симметричной линии передачи токи, протекающие в проводниках, равны по величине и сдвинуты по фазе на 180°, что позволяет линии передавать энергию без её излучения. В противном случае линия излучала бы, создавая потенциальные радиопомехи и другие проблемы.

Радиолюбители называют такую линию питания параллельными фидерами, двойными проводниками или, более распространённо, лестничным фидером (открытая линия, хотя проводники могут быть изолированы и разделены другими материалами, кроме воздуха).

Использование открытых линий для питания диполей устраняет необходимость в симметрирующем трансформаторе (BALUN), если остальная часть системы симметрична.

Линии с разомкнутой петлёй имеют и другие преимущества, особенно при питании нерезонансных диполей. В случае стационарных нерезонансных антенн эти линии имеют очень низкие потери по сравнению с коаксиальными кабелями.

Даже плохо согласованная линия с разомкнутой петлёй, например, питающая диполь 14 МГц на частоте 21 МГц, имеет гораздо меньшие потери, чем коаксиальный кабель RG-8 или RG-58 при выполнении той же задачи.

Линии с разомкнутой петлёй также лучше подходят для длинных линий, чем коаксиальные кабели, поскольку линии с разомкнутой петлёй, как правило, имеют меньшие потери на связь при работе с низким КСВ, чем коаксиальные кабели.

Характеристическое сопротивление линий с разомкнутой петлёй, как правило, значительно выше, чем 50 Ом коаксиальных кабелей. Типичная «лестница», например, имеет импеданс от 400 до 450 Ом, в то время как двухкоаксиальный кабель обычно имеет импеданс 300 Ом.

Для использования открытых линий передачи на дипольной линии требуется антенный тюнер, поскольку современное радиооборудование рассчитано на несимметричные 50-омные выходы в линии питания.

Многодиапазонные диполи также требуют антенного согласующего устройства, поскольку импеданс диполя может обеспечить хорошее согласование только на одном диапазоне и приемлемое согласование на другом.

Открытые линии, как правило, дешевле коаксиальных. Недостатком открытых линий является большая длина линии до передатчика. В коаксиальном кабеле радиочастотные поля практически полностью сосредоточены внутри кабеля, поэтому они могут упираться в стены, проходить сквозь них или проходить рядом с металлическими предметами и т.д. без особых мер предосторожности.

Однако на открытых линиях радиочастотные поля окружают линию, по крайней мере, в местах разделения проводников. Поэтому при переноске лестницы необходимо обеспечить достаточное расстояние до любого проводящего объекта. Кроме того, если трасса проходит параллельно проводнику, расстояние должно быть не менее 60 см.

Следует учитывать следующее:

Соблюдайте расстояние между проводами, когда линия пересекает твёрдые предметы.

Используйте высококачественный провод с высоковольтной изоляцией.

Используйте высококачественные керамические изоляторы для изоляции провода от стен и керамические втулки для прохода через стены и окна.

Не прокладывайте провод параллельно электрическим или телефонным линиям.

Закройте отверстия, чтобы предотвратить попадание воды или влаги.

ПРИМЕЧАНИЕ: 300° двухслойный телевизионный кабель является приемлемой альтернативой открытым линиям, но в условиях высокой влажности он имеет большие потери, чем коаксиальный кабель.

Излучение антенной всего радиочастотного сигнала передатчика зависит от фидерной линии. Если ваша линия излучает или имеет значительные потери, антенна излучает меньше, чем должна.

Если коаксиальный кабель подключен к фидерной линии, то он может излучать часть приложенного радиочастотного сигнала, что может привести к помехам и неприятным искрам на станции. В большинстве случаев эту проблему решает простой симметрирующий трансформатор.

Симметрирующий трансформатор (BALUN) — это простое устройство, которое соединяет асимметричную коаксиальную линию питания с симметричной дипольной линией питания, подключенной к антенне, и необходимой для этого линией питания или связи, делая линию питания частью антенны.

Создание BALUN’а заставляет радиочастотный сигнал в линии питания проходить внутри антенны, а не по внешней стороне экранной сетки коаксиального кабеля.

Импеданс коаксиальных кабелей близок к импедансу дипольной (резонансной) антенны; используемый симметрирующий трансформатор не требует преобразования импеданса.

Это упрощает конструкцию симметрирующего трансформатора.

Тороидальный симметрирующий трансформатор

* Простой и эффективный симметрирующий трансформатор можно изготовить из ферритовых торов, нанизанных друг на друга на внешнюю поверхность коаксиального кабеля.

Тороиды не влияют на токи, протекающие по центральному проводнику или внутренней поверхности экрана, но блокируют высокочастотный ток, протекающий по внешней поверхности экрана.

Они располагаются как можно ближе к точке подключения антенны, что повышает эффективность симметрирующего трансформатора.

Коаксиальный симметрирующий трансформатор / дроссель

Около 4,6 метра коаксиального кабеля наматывается в один слой вокруг пластиковой водопроводной трубы диаметром от 10 до 16 см и длиной около 30 см. Кабель имеет типоразмер RG-58.

Этот тип симметрирующего трансформатора довольно громоздкий, поэтому его лучше всего использовать на самой станции, прямо между трансивером и антенным тюнером. Этот тип симметрирующего трансформатора также можно изготовить на открытом воздухе, без опоры.

Коаксиальные дроссельные симметрирующие трансформаторы и ферритовые тороидальные трансформаторы работают очень похоже; любой из них подходит для наших применений на коаксиальных линиях питания, как для диполей, так и для всех других антенн, питаемых коаксиальным кабелем.

РАЗМЕРЫ МНОГОДИАПАЗОННЫХ ДИПОЛЕЙ (Balun 1:6)

Диполь 80/40/20/10 метров