ФИДЕРНЫЕ ЛИНИИ ДЛЯ ЧМ
Сигнал на выходе ЧМ-передатчика сильно отличается от студийного сигнала на его входе. Качество звука остается прежним (по крайней мере, хотелось бы), но аудиосигнал значительно усиливается и накладывается на несущий радиосигнал. Аудиосигнал мог идти по кабелю. Радиосигнал при передаче его по кабелю имеет тенденцию рассеиваться, если не принять против этого меры.
От передатчика к антенне радиосигнал поступает по фидеру или фидерной линии. Чтобы избежать утечек энергии, для фидеров используются либо коаксиальные кабели с проводящей оплеткой вокруг центрального электрода, либо симметричные линии из двух проводников, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Коаксиальный кабель обычно стоит дороже, и даже на коротких его отрезках все равно происходит некоторая потеря энергии. Теоретически, в симметричной паре проводов потери меньше. На практике, однако, при каждом резком изгибе линии происходят потери, а металлические предметы по соседству (например, антенна или опорная мачта) оказывают воздействие на сигнал. Поэтому большинство вещателей предпочитает коаксиальный кабель.
Рано или поздно наружные коаксиальные кабели разрушаются под воздействием погодных условий. Особенно неприятно, когда сквозь оболочку кабеля проникает вода, поскольку это увеличивает потери энергии и может вызвать короткое замыкание. Тщательно запечатывайте концы кабеля в местах соединений, либо с помощью силиконового пластика, либо водонепроницаемой замазкой. При вещании в верхней части диапазона ЧМ-частот лучше пользоваться толстым коаксиальным кабелем, поскольку у тонкого уровень утечки выше.
Мощные ЧМ-станции часто пользуются очень толстым и жестким кабелем, заполненным азотом или сухим воздухом, чтобы предотвратить коррозию или пробой. ЧМ-станции малой мощности могут использовать гибкий кабель, заполненный вспененым пластиком. Волновое сопротивление кабеля должно быть согласовано с импедансами ваших антенны и передатчика, а фидерная линия - быть как можно короче.
Мы уже обсуждали выше понятие сопротивления. Однако, к нему стоит вернуться, поскольку сопротивление необходимо учитывать при прокладке фидера: рассогласованность сопротивлений антенны и передатчика уменьшит вашу ЭМИ и может повредить передатчик.
ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ФИДЕРОВ:
ТИП ЛИНИИ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИК МАКСИМАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ КОАКСИАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ: RG-6 75 ом .75 Вспененный полиэтилен -- RG-8X 52 .75 "-" -- RG-8 foam 50 .80 "-" 1500 RG-8 52 .66 Полиэтилен 4000 RG-9 51 .66 "-" 4000 RG-11 75 .66 "-" 4000 RG-11 foam 75 .80 Вспененный полиэтилен 1600 RG-58 53,5 .66 Полиэтилен 1900 RG-58 foam 53,5 .79 Вспененный полиэтилен 600 RG-58A/B/C 53,5 .66 Полиэтилен 1900 RG-59 73 .66 Вспененный полиэтилен 2300 RG-59 foam 75 .79 Вспененный полиэтилен 800 RG-59A 73 .66 Полиэтилен 2300 КОАКСИАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ ПО ВЕЩАТЕЛЬНОМУ СТАНДАРТУ США (ИМПЕДАНС 50 ОМ): Со вспененным диэлектриком .79 Вспененный полиэтилен -- Со вспененным диэлектриком низкой плотности .88 -- Полугибкий .90 Сухой воздух или азот -- Жесткий, в медной оболочке .998 Сухой воздух или азот -- ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРОВОДНИКИ: 75-омный .67 300 омный .82 300-омный трубчатый .80 Коэффициент скорости распространения - отношение скорости распространения радиоволн в среде фидера к скорости света.
Диэлектрик - материал, отделяющий (изолирующий) центральный проводник от проводящей оплетки.
Волновое сопротивление любой двухпроводной линии зависит от размера проводников и расстояния между ними. Это справедливо как для коаксиального кабеля, так и для пар параллельных проводов. По общему правилу, тонкие провода на большом расстоянии друг от друга обладают высоким сопротивлением; толстые провода или трубки, расположенные близко друг к другу, обладают низким сопротивлением. В местах, где размер или форма линии меняются - что происходит в точках соединения фидера с передатчиком и антенной - возникает разница волнового сопротивления, в результате чего часть энергии, вместо того, чтобы пройти через место соединения, отражается.
К счастью, существует много способов менять сопротивление, "считываемое" линией в точке ее соединения с другой линией. Для частот, используемых при ЧМ-вещании, такие способы просты и элегантны: в качестве согласующего устройства можно использовать отрезки провода, медной трубки или коаксиального кабеля определенной длины.
Предположим, вам нужно согласовать полное сопротивление антенны, равное 300 ом, и волновое сопротивление коаксиального фидера, равное 53,5 ом. Чтобы найти значение импеданса Z отрезка фидера, который сможет функционировать как согласующее устройство, надо решить следующее уравнение:
Z = Z1*Z0, где Z1 - сопротивление антенны, а Z0 - сопротивление фидера. В нашем примере, Z оказывается равно 126,7 ом. Волновое сопротивление параллельных проводников рассчитывается по следующей формуле:
Z = 276 lg (2s/d), где d - диаметр проводника, а s - расстояние между центрами проводников. Если проводником служит медная трубка диаметром 2 см, легко рассчитать расстояние между двумя секциями, нужное для получения импеданса 126,7 ом. По нашей формуле это 2,9 см. Какой длины должны быть согласующая секция? Расчет по нашему способу дает значение 1/4 длины волны. Но поскольку радиоволны распространяются в металлической среде медленнее, чем в воздушной, нам надо ввести соответствующий коэффициент. Формула будет выглядеть следующим образом:
Длина = 75*(VF)/f, где длина выражена в метрах, f - частота в МГц, а VF - коэффициент скорости в проводящей среде. Если вы сами монтируете согласующие секции, определить коэффициент ускорения с высокой точностью затруднительно. Однако, он наверняка должен быть меньше, чем у воздуха, а значение последнего - 1,0. Примем VF за 1 и начнем по кусочку укорачивать проводник, пока не получим удовлетворительное согласование. Если рабочая частота f у нас равна 100 МГц, изначальная длина будет равняться 0,75 м.
Итак, чтобы согласовать сопротивление антенны, равное 300 ом, и сопротивление фидера, равное 53,5 ом, для передачи сигнала на частоте 100 МГц, можно использовать две параллельные медные трубки, подсоединенные между антенной и фидером, с диаметром 2 см, длиной 0,75 м, на расстоянии 2,9 см друг от друга. Поскольку сопротивление всех этих элементов на самом деле нельзя заранее определить с высокой степенью точности, при монтаже согласующей секции вам нужно иметь возможность менять расстояние между электродами, пока не получите самое низкое значение КСВ на фидере.
У этой технологии много вариантов, Можно даже использовать четвертьволновые шлейфы, чтобы блокировать нежелательный сигнал, - например, излучение передатчика, которое при попадании на антенну помехи. Однако, все эти возможности вы постепенно откроете для себя сами.