Как рассчитать длину кабеля для антенны

Задался вопросом, какой длины можно делать кабель питания антенны. Сделал немного выводов, чем и хочу поделиться. Все это справедливо для всех используемых частот.

Первый раз у меня вопрос возник, когда перепаял кабель на приемнике Turnigy 9x8Cv2 2.4ГГц радиоуправления, о чем писал ранее. Сначала запаял наугад, что не дало результат, т.к. антенна не заработала. Дальность связи была всего 30-50 метров. О 500-1000 метрах уже можно было не мечтать. Поиск в Интернет явного ответа на мой вопрос не дал и пришлось почитать много всего. Выяснилось, что длина кабеля зависит от степени согласованности выходного сопротивления передатчика/приемника, импедансу антенны, волнового сопротивления кабеля на рабочей частоте.

Если согласованности нет или не известно на сколько все согласовано, то длина кабеля важна, но если вы уверены, что все согласовано, то длина кабеля может быть любой.

1. Сопротивления не согласованы или согласованность нам не известна.

При расчете длины питающего кабеля антенны необходимо учитывать, что нам нельзя попасть в длину четвертьволнового трансформатора, т.к. он предназначен для согласования например антенны с сопротивлением 100Ом со станцией 50Ом. Но для этого используется кабель с волновым сопротивлением 75Ом. Не отходим от темы… Если мы попали в эту длину, то происходит самое худшее рассогласование. В идеале нам надо сделать полуволновой повторитель, что исключит влияние фидера на работу и измерения. При настройке и последующей работе в пределах выбранного диапазона (если пренебречь потерями в кабеле), это будет эквивалентно тому, что выход трансивера будет подключен непосредственно к полотну антенны. Но при этом надо учитывать, чтобы длина кабеля была как можно меньше, чтобы уменьшить потери. Т.е. добиваться «следующего» повторителя длиной кабеля не надо. На эту тему может быть много споров, но я пока останавливаюсь на этом мнении.

Для расчета нам надо знать:

1. Скорость распространения волны в вакууме — 299 792 458 м/с — округлим до 300 000 000.
2. Частоту, на которой будем работать.
3. Коэффициент укорочения кабеля.

Если значение частоты подставить в мегагерцах, то размерность получаемого значения длины волны — метр. Тогда скорость света — берем число 300.

Чтобы определить длину волны, делим скорость на частоту, получаем длину волны. Делим на 4 — получаем четверть волны. Длина электромагнитной волны в среде короче, чем в вакууме, поэтому надо учесть коэффициент укорочения кабеля. Это справочная единица, берется из характеристик кабеля. Может быть указана как прямым числом, например 0.66, так и обратным, например 1,52. Нас интересует прямое (чтобы его посчитать, надо 1 поделить на обратное).

Тип линии	Коэффициент укорочения	Коэффициент укорочения(прямое)	Волновое сопротивление, Ом
Коаксиальные кабели с полиэтиленовой изоляцией (РК-50-2-11 и др.)	1,52	0,66	50
Коаксиальные кабели с фторопластовой изоляцией (PK-50-2-21 и др.)	1,41	0,71	50

Четверть волны умножаем на коэффициент укорочения кабеля, получаем длину четвертьволнового трансформатора с учетом кабеля. Умножаем на 2 и получаем длину полуволнового повторителя.

Именно эта длина будет наилучшей для нашего питающего кабеля антенны. Можно брать и промежуточные значения, т.е. короче/длиннее, т.к. у нас все считается согласованным (сопротивление трансивера, кабеля и антенны допустим равно 50Ом). В этом случае кабель можно и короче, главное не попасть в длину четвертьволнового трансформатора.

Для того, чтобы произвести расчет, необходимо перейти по ссылке, ввести частоту, коэффициент укорочения и получить результат!

2. Сопротивления согласованы.

Если волновое сопротивление кабеля на рабочей частоте равно выходному сопротивлению передатчика и импедансу антенны, то длина не имеет значения.

Антенна в резонансе. Ее импеданс на этой частоте 50 Ом. Входное сопротивление трансивера 50 Ом. Волновое сопротивлене фидера 50 Ом. Длина кабеля может быть любой, только надо помнить о затухании. Коаксиал — по определению это кошмар связиста, особенно на частотах выше 300 МГц. Если нагрузка линии (например антенна) рассогласована, то есть не в резонансе, тогда длина кабеля начинает влиять.

Четвертьволновой трансформатор (согласующее устройство) применяется, если импеданс антенны на резонансной частоте не равен волновому сопротивлению кабеля. Если все согласовано, то трансформатор не работает и никак не влияет.

Заметка от радиолюбителя Валерия:

Потери в кабеле зависят от его диаметра, материала диэлектрика, а также коэффициента укорочения. Материал диэлектрика кабеля — это величина чисто справочная. За неимением кабеля 50(75)Ом можно применять 75(50) с учётом его полуволновой длины (. ) умножить на коэффициент укорочения!

PS. я считаю очень правильная статья! И многим будет в помощь! 73! Валерий.

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift + Enter или нажмите здесь, чтобы уведомить нас.

Задался вопросом, какой длины можно делать кабель питания антенны. Сделал немного выводов, чем и хочу поделиться. Все это справедливо для всех используемых частот.

Первый раз у меня вопрос возник, когда перепаял кабель на приемнике Turnigy 9x8Cv2 2.4ГГц радиоуправления, о чем писал ранее. Сначала запаял наугад, что не дало результат, т.к. антенна не заработала. Дальность связи была всего 30-50 метров. О 500-1000 метрах уже можно было не мечтать. Поиск в Интернет явного ответа на мой вопрос не дал и пришлось почитать много всего. Выяснилось, что длина кабеля зависит от степени согласованности выходного сопротивления передатчика/приемника, импедансу антенны, волнового сопротивления кабеля на рабочей частоте.

Если согласованности нет или не известно на сколько все согласовано, то длина кабеля важна, но если вы уверены, что все согласовано, то длина кабеля может быть любой.

1. Сопротивления не согласованы или согласованность нам не известна.

При расчете длины питающего кабеля антенны необходимо учитывать, что нам нельзя попасть в длину четвертьволнового трансформатора, т.к. он предназначен для согласования например антенны с сопротивлением 100Ом со станцией 50Ом. Но для этого используется кабель с волновым сопротивлением 75Ом. Не отходим от темы… Если мы попали в эту длину, то происходит самое худшее рассогласование. В идеале нам надо сделать полуволновой повторитель, что исключит влияние фидера на работу и измерения. При настройке и последующей работе в пределах выбранного диапазона (если пренебречь потерями в кабеле), это будет эквивалентно тому, что выход трансивера будет подключен непосредственно к полотну антенны. Но при этом надо учитывать, чтобы длина кабеля была как можно меньше, чтобы уменьшить потери. Т.е. добиваться «следующего» повторителя длиной кабеля не надо. На эту тему может быть много споров, но я пока останавливаюсь на этом мнении.

Для расчета нам надо знать:

1. Скорость распространения волны в вакууме — 299 792 458 м/с — округлим до 300 000 000.
2. Частоту, на которой будем работать.
3. Коэффициент укорочения кабеля.

Если значение частоты подставить в мегагерцах, то размерность получаемого значения длины волны — метр. Тогда скорость света — берем число 300.

Чтобы определить длину волны, делим скорость на частоту, получаем длину волны. Делим на 4 — получаем четверть волны. Длина электромагнитной волны в среде короче, чем в вакууме, поэтому надо учесть коэффициент укорочения кабеля. Это справочная единица, берется из характеристик кабеля. Может быть указана как прямым числом, например 0.66, так и обратным, например 1,52. Нас интересует прямое (чтобы его посчитать, надо 1 поделить на обратное).

Тип линии	Коэффициент укорочения	Коэффициент укорочения(прямое)	Волновое сопротивление, Ом
Коаксиальные кабели с полиэтиленовой изоляцией (РК-50-2-11 и др.)	1,52	0,66	50
Коаксиальные кабели с фторопластовой изоляцией (PK-50-2-21 и др.)	1,41	0,71	50

Четверть волны умножаем на коэффициент укорочения кабеля, получаем длину четвертьволнового трансформатора с учетом кабеля. Умножаем на 2 и получаем длину полуволнового повторителя.

Именно эта длина будет наилучшей для нашего питающего кабеля антенны. Можно брать и промежуточные значения, т.е. короче/длиннее, т.к. у нас все считается согласованным (сопротивление трансивера, кабеля и антенны допустим равно 50Ом). В этом случае кабель можно и короче, главное не попасть в длину четвертьволнового трансформатора.

Для того, чтобы произвести расчет, необходимо перейти по ссылке, ввести частоту, коэффициент укорочения и получить результат!

2. Сопротивления согласованы.

Если волновое сопротивление кабеля на рабочей частоте равно выходному сопротивлению передатчика и импедансу антенны, то длина не имеет значения.

Антенна в резонансе. Ее импеданс на этой частоте 50 Ом. Входное сопротивление трансивера 50 Ом. Волновое сопротивлене фидера 50 Ом. Длина кабеля может быть любой, только надо помнить о затухании. Коаксиал — по определению это кошмар связиста, особенно на частотах выше 300 МГц. Если нагрузка линии (например антенна) рассогласована, то есть не в резонансе, тогда длина кабеля начинает влиять.

Четвертьволновой трансформатор (согласующее устройство) применяется, если импеданс антенны на резонансной частоте не равен волновому сопротивлению кабеля. Если все согласовано, то трансформатор не работает и никак не влияет.

Заметка от радиолюбителя Валерия:

Потери в кабеле зависят от его диаметра, материала диэлектрика, а также коэффициента укорочения. Материал диэлектрика кабеля — это величина чисто справочная. За неимением кабеля 50(75)Ом можно применять 75(50) с учётом его полуволновой длины (. ) умножить на коэффициент укорочения!

PS. я считаю очень правильная статья! И многим будет в помощь! 73! Валерий.

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift + Enter или нажмите здесь, чтобы уведомить нас.

Существует один обязательный элемент для приема цифрового ТВ. Это – антенна [*]. Очень хорошие результаты у давно известной зигзагообразной антенны [**]. Её усиление доходит до 6-7 дБ. Эта антенна достаточно широкополосна. И если рассчитать антенну на среднюю частоту лежащую между двумя мультиплексами [***], то усиление хотя и снизится на каждом мультиплексе, но будет всё равно неплохим даже без применения усилителя.

Узнать ДМВ каналы на которых вещают мультиплексы в вашей местности можно на сайте rtrs.ru. Достаточно кликнуть на карте по вашему населенному пункту.

Выберите в калькуляторе два "ваших" канала и произведите расчет цифровой антенны.

Ваш браузер не поддерживает плавающие фреймы!

Несколько слов о телевизионном кабеле
Желательно использовать качественый кабель. Обычно его цена не менее 20 руб. за 1 метр. Старый советский черный кабель, как показала практика, плохо работает на более высокочастотных каналах. Поэтому лучше сразу использовать новый.
Не забудьте купить кабель на 1 метр больше расчетной длины. Ибо при настройке как раз не хватает этих 1-2 метров. 😉

Методика настройки
Необходимо включить на телевизионном приёмнике функцию показа силы сигнала.
На цифровых приставках обычно это делается двойным нажатием на пульте на кнопку "INFO", или однократным на кнопку "Status".
Меняя местоположение и поворачивая антенну добиваются максимального приема. Желательно, чтобы уровень силы сигнала был не менее 40-50%. Хотя возможен прием при 7-10%.

[*] – Строго говоря, не бывает отдельных антенн для приёма аналогового или цифрового ТВ. Главное – для расчета антенн – частота приёма. Цифровому телевидению выделены частоты дециметровых волн (ДМВ). Длина волны которых составляет меньше метра, порядка десятых долей метра (т.е. десятки сантиметров).

[**] – Антенну впервые описал инженер К.П. Харченко в журнале "Радио", №3 за 1961 год.

[***] – Мультиплекс – это набор ТВ-каналов, которые передаются на одной частоте. В России внедрены два мультиплекса по 10 ТВ-каналов на каждом передатчике. Т.е., чтобы передать 10 каналов нужен всего один передатчик, а не 10 как при аналоговом вещании. Таким образом для вещания 20 каналов используется всего два передатчика.