COAX

Коаксиални кабели - свойства и приложение           Тук няма да обясняваме физическата същност на коаксиалния кабел, а неговите електрически свойства и как можем да го използуваме.           Основното предназначение на коаксиалния кабел е да служи като предавателна линия, т.е да свърже източник на енергия с някакъв товар. В болшинството случаи за свързване на изхода на предавател или приемник с антена или за ВЧ връзка между отделни апарати. Макар и по рядко от коаксиален кабел се правят резонансни кръгове с висок Q-фактор, парчета кабел могат да се използуват като високоволтов кондензатор. Парчета от коаксиален кабел могат да се използуват като трансформатори на импеданса между ВЧ стъпала.

Коаксиалния кабел като кондензатор           Един от основните параметри на коаксиалните кабели е КАПАЦИТЕТ НА ЛИНЕЕН МЕТЪР. Този параметър има стойности от 50 до 150 pF в зависимост от конкретния вид кабел. Например, парче кабел RG213 с дължина 500 мм представлява кондензатор с капацитет около 50 pF и работно напрежение 5000 V. Парчета от коаксиални кабели с подходяща дължина могат да се използуват успешно като скъсяващи кондензатори при антените.

Коксиалният кабел като резонансен кръг           Парче коаксиален кабел, свързано по този начин представлява резонансен кръг. Разбира се, че кабела може да бъде навит на няколко навивки, без да се променят параметрите на кръга. Такива кръгове имат висок Q-фактор и са термостабилни. Обикновено се правят от тънък коаксиален кабел. По този начин се правят траповете за антени. Изчисляването им става лесно с компютърни програми, като например {FILELINK-30}ТАЗИ{/FILELINK}.

Методика за определяне коефициента на скъсяване        Често се налага да се използуват съгласувани линии от коаксиални кабели с дължина 1/4 λ (Q-match), 1/2 λ (повторител) или фазозадържащи линии за антени с активно захранване. В тези случаи е необходимо да бъде уточнена точната електрическа дължина. Да припомним, че електрическата дължина Le = Ld / v, където Ld е действително измерената линейна дължина на оплетката, v – коефициент на скъсяване.        Коефициентът на скъсяване зависи от вида на изолацията между жилото и оплетката. За полиетиленова изолация (най-често срещаната) v = 0.66, но напоследък на пазара има кабели с различна изолация (пено-полиетилен, дупчест полиетилен, полиамид, тефлон и др) с различен коефициент на скъсяване. Ето защо при направа на съгласувани линии е необходимо предварително да се провери коефициента на скъсяване за конкретния кабел.         Да си припомним още, че кабел с електрическа дължина 1 λ в метри има фазова дължина 3600 (един период на синусоидалните ток и напрежение), като при 00 и 1800 напрежението има максимум, а при 900 и 2700 – нула. Именно това свойство се използува при измерването на електрическата дължина и съответно коефициента на скъсяване.

Сравнително лесен и прост начин за измерване предлага ON4UN, при който е необходим сигнал-генератор с цифрова скала или трансивър, чувствителен КСВ метър и еквивалентен товар 50 или 75 ома, в зависимост от съпротивлението на измервания кабел, свързани съгласно показаната схема. Измерваният кабел (парче с произволна дължина) в свободния си край се свързва накъсо.

При измерването, на това парче кабел гледаме като на отрязък с дължина 1/4 λ, т.е ако парчето има дължина Ld и при предполагаем коефициент на скъсяване V=0.66, Le = Ld / v . В същото време Le = λ/4 = 300/ 4F или Le = 75/F, а от тук честотата при която отрязъка ще има поведение на четвъртвълнов отрязък ще бъде:                                                                        F = 75* v / Ld ….[MHz]       Следователно около тази честота, измервания кабел, в мястото на свързване към товара ще има много голямо съпротивление, което няма да окаже съществено влияние на съпротивлението на товара и на измереното КСВ, отчитано с добре изразен минимум. При предварително измерена Ld и честота F, по горната формула лесно може да се уточни коефициента на скъсяване на изследвания кабел: v = Ld * F / 75

Четвътрвълновата линия като трансформатор       На фигурата е показано разпределението на напрежението по  коаксиален кабел с електрическа дължината 1λ. Възлите на напрежението се намират на 900 (1/4 λ) и на 2700 (3/4λ), където то има стойност нула. Отрязаци с такава дължина имат трансформиращо действие. Ако вземем кабел с вълново съпротивление  Z и го натоварим в края с активен товар Rt, то на входа ще се получи импеданс    Zin = Z2 / Rt.       Например, ако вземем четвървълнов отрязък с вълново съпротивление 75 ома и го натоварим с 50 ома, на входа ще получиме    Zin = 752 / 50 = 112.5 ома, т.е. ако за товар служи 50 омов фидер към предавателя, входа на трансформатора спокойно може да се свърже към Delta Loop антена, която има импеданс 100-120 ома. Този трансформатор е прието да се нарича Q-mach.       Ако дадем накъсо четвъртвълнов отрязък, на входа му се получава безкрайно голямо съпротивление (проверете по формулата при Rt = 0). Това e така наречения stub (банд филтър), който може да се свърже например на изхода на мощен УКВ усилвател, като ще потиска силно хармоничните честоти, без да оказва никакво влияние на изходната мощност. Stub с дължина 990 мм от кабел с v=0.66 е прекрасен филтър за 50 MHz, където опасността от радио-телевизионни смущения в съседите е много вероятна.

Полувълновият отрязък като повторител       От разпределението на напрежението по коаксиална линия се вижда, че при 900 (1/2λ) амплитудата на напрежението запазва началната си стойност, като само сменя фазата. Същото се получава и при 3600 (1λ), като тук се запазва и фазата. Поради това си свойства, полувълновите и кратните на 1/2λ коаксиални линии се наричат повторители или настроени линии.       Ако към антена свържем настроен фидер (повторител), нейния импеданс се "пренася" на изхода на фидера, все едно, че фидера не съществува. По този начин, антена с импеданс, различен от вълновото съпротивление на фидера, може да се съгласува с помощта на трансмач.

Свойства на настроените линии     Настроените линии са честотно зависими, така, че съгласуването чрез използуването на настроени отрязъци коаксиален кабел също е честотно зависимо. Но ако погледнем диаграмата на разпределението на напрежението, лесно ще установим, че около възлите на напрежение, то се променя с много по-голяма скорост, отколкото в зоните на максимум. Това иде да покаже, че настроените линии - повторители са в по-малка степен честотно зависими, докато четвъртвълновите са значително по-селективни.

Още информация       Още доста неща за коаксиалните кабели можете да намерите и ТУК .