SPOSOBY WYMIERZANIA KABLI O DŁUGOŚCIACH 1/4 LUB 1/2 FALI.
: 2015-03-29, 12:32
Przy budowie własnych anten często spotykamy się z koniecznością docięcia odcinka kabla na ściśle określoną długość 1/4 lub 1/2.
Kilka zastosowań:
1. Wykonanie odcinka półfalowego służącego do pomiarów analizatorami.
2. Odcinki półfalowe do fazowania anten.
3. Wykonanie baluna DK7ZB z dwóch równoległych odcinków ćwierćfalowych.
Metod wyznaczania długości jest wiele.
Ja tylko wymienię trzy najbardziej znane:
Metoda 1.
Znając współczynnik skrócenia kabla wyliczamy odpowiednią długość ze wzoru 300 / f * v
Przykład:
Potrzebujemy do dopasowania DK7ZB dwa odcinki kabla 1/4 fali dla częstotliwości 27.550.
Posiadamy kabel H155 którego współczynnik skrócenia wynosi 0,81.
Wykonujemy obliczenie 300 / 27,55 * 0,81. Otrzymany wynik 8,82m dzielimy przez cztery gdyż potrzebujemy odcinek ćwierćfalowy. Wynik ostateczny = 2,205m.
Uwaga. Należy odcinać dodając po około 1-1,5cm z obu stron, aby uwzględnić rozplecenie kabla do przylutowania itp. gdyż końcówki rozplecione nie mają już takich właściwości jak kabel.
Jest to szybka metoda ale czasami nie wystarczająca. Czasem współczynnik skrócenia kabla różni się od podawanego przez producenta albo go nie znamy wcale. Dodam, że gdy zachodzi potrzeba uwzględnienia długości kabla z zarobionymi wtyczkami/gniazdami albo nawet z całą podstawą anteny to ta metoda nie jest dokładna.
Metoda 2.
Posiadając jakikolwiek reflektometr, nawet nie wyskalowany poprawnie, gdyż chodzi tylko o znalezienie minimum w dołku, lub ostatecznie wskaźnik SWR wbudowany w radiotelefonie.
Potrzebujemy do tego trójnik (BNC, UC1, itp) sztuczne obciążenie 50ohm o mocy przynajmniej takiej jak minimalna moc radiotelefonu, dowolnej długości dwa odcinki kabli 50ohm z odpowiednimi wtykami do podłączenia w całość według poniższego zdjęcia.
Przykład: Potrzebujemy sprawdzić odcinek 1/4 fali na 27.550. Zakładamy zworę na niepodłączony koniec kabla. Zwora ma być najkrótszą jak to możliwe. Drugi koniec kabla podłączamy do trójnika. Resztę podłączamy do reflektometra lub radia według powyższego zdjęcia. Na mocy minimalnej szukamy wstępnie dołka gdzie wysteuje najniższy SWR. Im bliżej jesteśmy dołka SWR, tym większe rozmycie wartości, gdyż odcinek kabla pracuje dość szerokopasmowo. Dlatego też, dla dokładniejszego ustalenia miejsca dołka zwiększamy czułość reflektometru na możliwie najwyższą i kontynuujemy szukanie minimum w dołku. Po ustaleniu minimum odczytujemy częstotliwość z radia dla której zbadany odcinek kabla pracuje jako odcinek ćwierćfalowy.
Metoda 3.
Najdokładniejsza metoda za pomocą analizatora VNA, dowolnego trójnika oraz sztucznego obciążenia (może być małej mocy).
Przykład:
Łączymy całość jak na poniższym zdjęciu i podłączamy do analizatora.
Na poniższym zdjęciu widać jak badany odcinek zachowuje się przy rozwarciu podczas pomiaru a więc jako 1/2 fali. Jest to częstotliwość 25,320MHz którą wskazuje marker M2.
Linia zielona to wartość SWR, natomiast czerwona to wartość rezystancji.
Odczytany SWR w miejscu wskazywanym przez marker M2 wynosi 1.03 a rezystancja 48.5ohm.
Natomiast na kolejnym zdjęciu pokazany jest stan tego samego odcinka przewodu, ale zwartego. Jest to sytuacja dla szukanej długości 1/4 fali. Marker M1 Wskazuje minimum SWR=1.02 na częstotliwości 12,59MHz oraz rezystancję 48.8
Celowo pokazałem oba zrzuty ekranu z analizatora w tak dużym zakresie częstotliwości aby pokazać zależności jakie występują między dwoma sytuacjami.
Zwróćcie uwagę na fakt, że w obu przypadkach, czyli zwarciu i rozwarciu, widoczny jest stan rozwarcia lub zwarcia na częstotliwości dla której odcinek działa półfalowo.
Stan zwarcia, na częstotliwości 25,32MHz czerwona linia wskazuje minium rezystancji, tutaj 2.1ohm, czyli niemal zwarcie.
Stan rozwarcia, na częstotliwości 25,32MHz jest to już 48,4ohm, czyli niemal tylko rezystancja sztucznego obciążenia.
Dzieje się tak dlatego, gdyż odcinek półfalowy na częstotliwości przy której działa jako 1/2 nie wnosi niczego. Jest po prostu neutralny, nie widać go.
Jest to wyjasnienie, dlaczeg mierząc analizatorami, gdy potrzebujemy zmierzyć poprawnie wartości Rs, Xs, fazę itd. stosuje się odcinek półfalowy.
Jako dowód podaję dwa kolejne zrzuty ekranu. Bez sztucznego obciążenia oraz ze sztucznym obciążeniem 75ohm.
Bez sztucznego obciążenia w miejscu półfalowym odczytać można wysoką rezystancję 1400ohm. Jest to rezystancja wynikająca z kilku parametrów kabla, jak choćby pojemność własna.
Ze sztucznym obciążeniem 75ohm odczytujemy 71,3ohm.
Wszelkie odchyłki od 75 ohm wynikają z dokładności przyrządu oraz sumowania się impedancji własnej kabla z rezystancją sztucznego obciążenia a także jakości złącz itp.
Można to potwierdzić wyliczając równoległe połączenie rezystancji 1400ohm oraz 75ohm, zbliżając się w ten sposób bliżej poprawnego wyniku:
1/(1/1400+1/75 )=71,19ohm
Na koniec wracając do tematu, dokładniejsze pomiary w zawężonych zakresach częstotliwości.
Kilka zastosowań:
1. Wykonanie odcinka półfalowego służącego do pomiarów analizatorami.
2. Odcinki półfalowe do fazowania anten.
3. Wykonanie baluna DK7ZB z dwóch równoległych odcinków ćwierćfalowych.
Metod wyznaczania długości jest wiele.
Ja tylko wymienię trzy najbardziej znane:
Metoda 1.
Znając współczynnik skrócenia kabla wyliczamy odpowiednią długość ze wzoru 300 / f * v
Przykład:
Potrzebujemy do dopasowania DK7ZB dwa odcinki kabla 1/4 fali dla częstotliwości 27.550.
Posiadamy kabel H155 którego współczynnik skrócenia wynosi 0,81.
Wykonujemy obliczenie 300 / 27,55 * 0,81. Otrzymany wynik 8,82m dzielimy przez cztery gdyż potrzebujemy odcinek ćwierćfalowy. Wynik ostateczny = 2,205m.
Uwaga. Należy odcinać dodając po około 1-1,5cm z obu stron, aby uwzględnić rozplecenie kabla do przylutowania itp. gdyż końcówki rozplecione nie mają już takich właściwości jak kabel.
Jest to szybka metoda ale czasami nie wystarczająca. Czasem współczynnik skrócenia kabla różni się od podawanego przez producenta albo go nie znamy wcale. Dodam, że gdy zachodzi potrzeba uwzględnienia długości kabla z zarobionymi wtyczkami/gniazdami albo nawet z całą podstawą anteny to ta metoda nie jest dokładna.
Metoda 2.
Posiadając jakikolwiek reflektometr, nawet nie wyskalowany poprawnie, gdyż chodzi tylko o znalezienie minimum w dołku, lub ostatecznie wskaźnik SWR wbudowany w radiotelefonie.
Potrzebujemy do tego trójnik (BNC, UC1, itp) sztuczne obciążenie 50ohm o mocy przynajmniej takiej jak minimalna moc radiotelefonu, dowolnej długości dwa odcinki kabli 50ohm z odpowiednimi wtykami do podłączenia w całość według poniższego zdjęcia.
Przykład: Potrzebujemy sprawdzić odcinek 1/4 fali na 27.550. Zakładamy zworę na niepodłączony koniec kabla. Zwora ma być najkrótszą jak to możliwe. Drugi koniec kabla podłączamy do trójnika. Resztę podłączamy do reflektometra lub radia według powyższego zdjęcia. Na mocy minimalnej szukamy wstępnie dołka gdzie wysteuje najniższy SWR. Im bliżej jesteśmy dołka SWR, tym większe rozmycie wartości, gdyż odcinek kabla pracuje dość szerokopasmowo. Dlatego też, dla dokładniejszego ustalenia miejsca dołka zwiększamy czułość reflektometru na możliwie najwyższą i kontynuujemy szukanie minimum w dołku. Po ustaleniu minimum odczytujemy częstotliwość z radia dla której zbadany odcinek kabla pracuje jako odcinek ćwierćfalowy.
Metoda 3.
Najdokładniejsza metoda za pomocą analizatora VNA, dowolnego trójnika oraz sztucznego obciążenia (może być małej mocy).
Przykład:
Łączymy całość jak na poniższym zdjęciu i podłączamy do analizatora.
Na poniższym zdjęciu widać jak badany odcinek zachowuje się przy rozwarciu podczas pomiaru a więc jako 1/2 fali. Jest to częstotliwość 25,320MHz którą wskazuje marker M2.
Linia zielona to wartość SWR, natomiast czerwona to wartość rezystancji.
Odczytany SWR w miejscu wskazywanym przez marker M2 wynosi 1.03 a rezystancja 48.5ohm.
Natomiast na kolejnym zdjęciu pokazany jest stan tego samego odcinka przewodu, ale zwartego. Jest to sytuacja dla szukanej długości 1/4 fali. Marker M1 Wskazuje minimum SWR=1.02 na częstotliwości 12,59MHz oraz rezystancję 48.8
Celowo pokazałem oba zrzuty ekranu z analizatora w tak dużym zakresie częstotliwości aby pokazać zależności jakie występują między dwoma sytuacjami.
Zwróćcie uwagę na fakt, że w obu przypadkach, czyli zwarciu i rozwarciu, widoczny jest stan rozwarcia lub zwarcia na częstotliwości dla której odcinek działa półfalowo.
Stan zwarcia, na częstotliwości 25,32MHz czerwona linia wskazuje minium rezystancji, tutaj 2.1ohm, czyli niemal zwarcie.
Stan rozwarcia, na częstotliwości 25,32MHz jest to już 48,4ohm, czyli niemal tylko rezystancja sztucznego obciążenia.
Dzieje się tak dlatego, gdyż odcinek półfalowy na częstotliwości przy której działa jako 1/2 nie wnosi niczego. Jest po prostu neutralny, nie widać go.
Jest to wyjasnienie, dlaczeg mierząc analizatorami, gdy potrzebujemy zmierzyć poprawnie wartości Rs, Xs, fazę itd. stosuje się odcinek półfalowy.
Jako dowód podaję dwa kolejne zrzuty ekranu. Bez sztucznego obciążenia oraz ze sztucznym obciążeniem 75ohm.
Bez sztucznego obciążenia w miejscu półfalowym odczytać można wysoką rezystancję 1400ohm. Jest to rezystancja wynikająca z kilku parametrów kabla, jak choćby pojemność własna.
Ze sztucznym obciążeniem 75ohm odczytujemy 71,3ohm.
Wszelkie odchyłki od 75 ohm wynikają z dokładności przyrządu oraz sumowania się impedancji własnej kabla z rezystancją sztucznego obciążenia a także jakości złącz itp.
Można to potwierdzić wyliczając równoległe połączenie rezystancji 1400ohm oraz 75ohm, zbliżając się w ten sposób bliżej poprawnego wyniku:
1/(1/1400+1/75 )=71,19ohm
Na koniec wracając do tematu, dokładniejsze pomiary w zawężonych zakresach częstotliwości.
tam problemów nie ma 
