Согласование коаксиальных линий 75 Ом и 50 Ом
Иногда бывает необходимо согласовать аппаратуру 75 Ом с линией передачи 50 Ом (или наоборот, что эквивалентно). Для этого можно воспользоваться отрезком коаксиального кабеля. Для простоты расчёта можно представить отрезок 75 Ом в виде резистора. В таком случае, КСВ (SWR - standing wave ratio) линии с одним переходом 50/75 Ом будет рассчитываться по формуле:
при Zвх > Zвых КСВ = Zвх / Zвых
при Zвх < Zвых КСВ = Zвых / Zвх
Таким образом подключение 75-омной линии передачи к 50-омной аппаратуре приведет к повышению КСВ в линии как минимум до 1.5. Такое повышение КСВ с точки зрения энергетических потерь не существенно, так как приводит к незначительной (не более 3%) потере мощности передаваемого сигнала.
Расчёт потерь рассмотрим подробнее:
Если же антенна имеет сопротивление 50 Ом и требуется соединить её с 50-омным источником с помощью 75-омного кабеля, в линии будет уже два перехода 50/75 Ом, что приведет к возрастанию потерь вдвое (~7,8%). По таблице приведённой выше прекрасно видно, что чем ниже КСВ в линии, тем сильнее падает КПД передачи с ростом затухания в кабеле (обратите внимание - большинство коаксиальных кабелей имеют достаточно высокое затухание, особенно на высоких частотах). Также это влечёт изменение режима выходного каскада передатчика, более того, высокие значения КСВ могут привести к выходу передатчика из строя. Поэтому целесообразно всегда стремиться к возможно более точному согласованию передатчика и антенно-фидерной системы.
Существует несколько сравнительно простых способов, позволяющих обеспечить согласование 75-омного кабеля с 50-омной Си-Би техникой. Наиболее удобно использовать четвертьволновый коаксиальный трансформатор сопротивлений. В качестве такого трансформатора следует использовать отрезок 60-омного коаксиального кабеля длиной 1.82 м (в качестве примера используется длина четвертьволнового отрезка в диапазоне 27 МГц для кабеля с коэффициентом укорочения 0.66), который включается между выходом трансивера и 75-омным кабелем:
Можно также воспользоваться свойством фидерной линии длиной, равной целому числу полуволн. Линия такой длины имеет входное сопротивление равное сопротивлению, подключенному к другому концу линии. Если к 75-омному кабелю такой длины подключена 50-омная антенна, то Си-Би трансивер будет работать на согласованную 50-омную нагрузку.
Для обеспечения работы фидерной линии в режиме полуволнового повторителя необходимо учитывать коэффициент укорочения длины волны в коаксиальном кабеле.
Для кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией он составляет величину 0.65 … 0.66.
Длина волны в кабеле может быть рассчитана по формуле:
L = (k · 300) / f
где: L — длина волны [м];f — частота [МГц];
k — коэффициент укорочения.
Необходимо отметить, что с увеличением количества полуволн, укладывающихся в длине кабеля, уменьшается полоса частот, в которой такой кабель работает в режиме полуволнового повторителя сопротивлений. Тем не менее, при длине кабеля до 40 … 50 метров, этот способ согласования можно использовать в Си-Би диапазоне.