Quanto ao mérito da Arame linhas Open

por VK5BR Butler Lloyd

(Publicado pela primeira vez na Rádio Amador, de setembro de 1991)

Introdução

Na escolha de um sistema de alimentação para antenas, a preferência é muitas vezes dão ao uso de 50-ohm cabo coaxial. Esta prática é muitas vezes aplicada quando, na verdade, poderia ser mais eficiente, ou mesmo mais conveniente, a utilização equilibrada linhas fio abertas. Este artigo é dedicado a apontar as vantagens das linhas de fio abertas e discutir um determinado poucas aplicações onde eles poderiam ser a escolha preferida para alimentar a antena.

Cabo coaxial

Antes de ligar para o nosso fio de linha de discussão aberto, devemos primeiro discutir os méritos de um cabo coaxial, em especial, do tipo polietileno, com dielétrico geralmente utilizadas em radioamadorismo. Os valores típicos de impedância característica para este tipo de cabo de 50 ohms e 75 ohms, muito apropriado valores para coincidir com a resistência de radiação de muitas antenas de base. Devido à forma concêntrica dos dois condutores do cabo, os campos de cabo coaxial são confinados dentro do interior do cabo delimitada pelo condutor externo. Como não é um campo pouco do lado de fora do condutor externo, o cabo pode ser montado diretamente sobre um suporte de metal. Devido a esta característica e também a natureza flexível do dielétrico de polietileno, o cabo é muito apropriado para correr até o lado de uma torre metálica ou mastro da antena no topo. Além disso, a radiação directa do cabo é minimizada por causa do campo limitado. Do ponto de vista da recepção, o cabo forma uma linha de transmissão que se encontra protegido de captação do sinal direto. Esta é uma vantagem se o cabo deve ser executado através de um campo de alto nível de ruído localizado.

Atenuação

Figura 1, reproduzida a partir do ARRL Antenna Handbook, compara a atenuação dos diversos tipos de linha de transmissão. RG8 tipo cabo coaxial é normalmente utilizado para alimentar uma antena de uma estrutura rígida, como uma torre. A partir das curvas, RG8 tem uma atenuação de 0.8dB por 100ft de 14MHz e 1.2dB por 100ft de 29MHz. Este é claramente um cabo muito satisfatório para o trabalho HF mas, sendo um cabo de diâmetro 0.4inch, é um pouco volumoso para pendurar no espaço livre do fio da antena amador média. Para o fio da antena, pode-se escolher um isqueiro polegadas de diâmetro do cabo 0.2. Suponha que nós éramos para alimentar uma antena dipolo conjunto a uma altura de meio comprimento de onda acima do solo. A

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resistência de radiação nesta altura poderia ser assumido como 73 ohms e um cabo de 75 ohm 0.2inch, como RG59, poderia ser usado para combinar com a antena através de um transformador balun 1:1 no centro da antena. Referindo-se novamente para as curvas, este cabo (RG59) tem uma atenuação de 1,5 dB por 100ft de 14MHz e 2dB por 100ft de 28MHz.

Figura 1. Atenuação dos diferentes tipos de linha de transmissão (reproduzido do

ARRL Antenna Handbook). Clique aqui

Todos os valores de atenuação que citamos assumir uma relação de onda estacionária (SWR) de 1:1. Temos agora veja a figura 2, que nos permite obter a atenuação de cabos de aço maior que 1:1. Se os nossos cabos de aço é de 3:1, vemos que a atenuação do cabo RG59 tem aumentado a 2dB/100ft em 14MHz e 28MHz em 2.8dB/100ft, muito sensível a perda de um. Em vez de usar RG8, poderíamos usar 300 ohm TV aberta linha de fio através de um transformador balun 04:01 relação de impedância. Este cabo é bastante leve e flexível, e não reage muito bem a partir de uma antena de fio. Na figura 1, a atenuação de um ROE de 1:1 a cerca de 0.08dB/100ft em 14MHz e 28MHz em 0.17dB/100ft. Voltamos a referir-se a figura 2 e torna-se claro que, para um ROE de 3:1, a atenuação da linha de fio aberto ainda é apenas uma fração de dB/100ft em ambas as freqüências e, portanto, muito mais eficiente do que o RG59 cabo coaxial .

Figura 2. As curvas mostram a atenuação aumentada

em uma linha de transmissão quando os cabos de aço é aumentada

(Reproduzido do ARRL Antenna Handbook).

Sintonizado Alimentadores

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A operação de antenas de fio multibanda é muitas vezes feita muito mais fácil se a linha de transmissão pode ser ajustado. Isto, obviamente, implica um elevado SWR muito. Suponha-se que selecionar um valor de cabos de aço = 20, o maior valor apresentado nas curvas da figura 2. Para isso cabos de aço, cabo coaxial RG59 nosso tem uma atenuação de 6dB/100ft em 14MHz e 28MHz em 7.5dB/100ft. Esta é a atenuação excessiva e, portanto, o cabo coaxial é pouco apropriado para a operação em um modo de alimentação ajustada.

Nós, agora, aplicar os cabos de aço = 20 para o fio da TV a cabo e aberta obtemos valores de atenuação de cerca de 0.8dB/100ft em 14MHz e 28MHz em 0.4dB/100ft. Muito claramente, a linha de fio aberto é essencial para eficiência de energia boa quando usando os alimentadores atento.

Algumas antenas de fio típica

Um dos mais populares de antenas de fio multi-banda é o G5RV. A forma típica da antena faz uso de um gêmeo levar de 75 ohm cabo coaxial ou acoplada através de um esboço de correspondência de 300 ohm fita (veja figura 3). Apesar de um cabo de aço é bom alcançado a 14MHz, é relatada a ser tão elevada como 7MHz 06:01 às 04:01 e 21MHz e 28MHz em (consulte VK3AVO, AR Abril de 1974 e Dezembro de 1982). A solução alternativa é usar o fio da linha 83ft aberto todo o caminho até o centro da antena. Usando este tipo de sistema de alimentação, a atenuação é insignificante para o que os cabos de aço se aplica e, portanto, é o sistema preferido.

Figura 3. A antena G5RV linha de transmissão com 75 ohm.

Considerável atenção tem sido dada recentemente em "Random Radiadores" a várias formas de o Fed série ou "Carolina" antena Windom. A forma típica dessa antena é mostrado na Figura 4. Uma impedância de antena de cerca de 200-300 ohms é assumido e é acoplada através de um 4:01 ou 6:01 transformador balun relação de impedância na antena de ponto de conexão. Naturalmente, o transformador balun deve ser montado em algum tipo de habitação weatherproofing ligado à antena no espaço Não seria melhor que ele para alimentar a antena com 300 ohm fio de linha TV aberta (ou similar) e ajustar o transformador balun na Radio Shack ? Não só a linha de transmissão tem menor perda de energia, mas uma prova de intempéries para montagem do transformador já não seria necessário.

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Figura 4. A Carolina série O Fed Windom antena utilizando a linha de transmissão coaxial.

End Fed Antenas Horizontal

Se o Radio Shack está mais perto de uma extremidade do fio da antena de seu centro, muitas vezes é mais conveniente para a extremidade da alimentação da antena com um menor comprimento de linha de alimentação. O fim da antena é uma alta impedância na ordem de milhares de ohms, o valor real a ser dependente do tamanho do fio eo número de comprimentos de onda meia ao longo do fio. Um método de combinar este impedância ao menor impedância de uma linha de transmissão balanceada é bater na conexão de linha no momento adequado em um quarto de onda correspondentes stub. (Veja figura 5). Este é um sistema de alimentação eficiente, mas limita-se a operação única banda.

Figura 5. Fim-alimentados antena de meia onda alimentado com linha de fio abertas e combinado com um esboço quarterwave.

Para a operação multi-banda, do final alimentados antena, a linha de fio aberto é alimentado diretamente para o final da antena e operado em um modo ligado. O transmissor é conectado com a linha através de um sintonizador com saída balanceada (veja figura 6). O fim alimentados antena tem algumas características diferentes ao seu homólogo alimentados centro. Com uma frequência para a qual a antena é uma onda meio de comprimento, o padrão de radiação é semelhante. No entanto, isto não é assim em múltiplos comprimentos de onda mais elevados de metade. Tomemos o caso do harmônico segunda operação em que o fio é um comprimento de onda longa. Para a antena alimentada centro, as duas meias-ondas estão em fase, mas para o final alimentados antena, eles estão fora de fase. O centro de alimentação de antena concentra o seu campo em um padrão bi-direccional que o termo alimentados com antena possui quatro lóbulos principais dando um padrão omnidireccional mais.

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Figura 6. Fim alimentado (Zepp) antena para operação multibanda usa sintonizado alimentadores.

Uma versão interessante da final alimentados antena é o fim alimentados invertido V. Supondo que este é um comprimento de onda de corte para metade em 40 metros, que opera de forma similar ao centro alimentados V invertido nessa faixa. Em 20 metros, há dois pontos da onda meio fio, como no horizontal, mas os campos estão em torno de 90 graus entre si (assumindo um grau de 90 V). No plano horizontal, os campos estão fora de fase, mas no plano vertical, que estão em fase e aditivo. Parece razoável supor que, em 20 metros, esta antena funciona mais como uma antena vertical com dois elementos broadside e um conseqüente baixo ângulo de radiação. A antena também pode ser operado em três meias-ondas em 15 metros e quatro meias-ondas em 10 metros, mesmo com a radiação padrões mais complexos. Essa antena de um sistema foi descrito por Colin Dickman na "Radio ZS" como o "Special Minishack" ZS6U. Os artigos em questão também foram reimpressos em QST e Rádio Amador.

O fim alimentados V invertido tem sido utilizada como uma antena multi-banda na casa do escritor há muitos anos e com um sucesso considerável. Neste caso, em 20 metros, a linha de fio aberto corresponde ao final da antena com a onda trimestre correspondente topo. O clipe de curto-circuito para o esboço é apenas fora da porta Radio Shack e em 40, 15 e 10 metros, o curto é removido eo fio de linha dupla e abrir parte do esboço todos se tornam a linha sintonizado utilizadas nessas bandas. Em 80 metros, os cabos de alimentação estão em paralelo e mais a antena de alimentação e tornar-se um stub antena Marconi operada contra radiais chão. Nesta faixa do radiador é um pouco mais de um quarto de onda longa.

Comprimentos de Linhas Tuned

Sintonizado linhas pode ser de qualquer tamanho desde que o sistema de ajuste da antena pode lidar com a impedância refletida para baixo da linha. Tomando como exemplo o fim alimentados antena múltiplos ímpares de um quarto de onda vai refletir muito baixa impedância e até mesmo múltiplos de alta impedância muito. Ambas estas condições extremas, pode apresentar dificuldades para a unidade de ajuste da antena e comprimentos de linha, que são múltiplos de uma onda trimestre deve talvez evitado.

Open Line Wire em VHF

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A maioria personalizado construído antenas VHF são feitas para corresponder diretamente em um cabo coaxial 50 ohm e, em geral, alimentando a antena através de um cabo coaxial é o mais conveniente para fazer. Comumente usados tipos de cabo coaxial de 50 ohms são RG58 e RG8. Em dois metros, RG58 tem um fator de atenuação do 4.5dB/100ft RG8 e tem um fator de 3dB/100ft. Se a linha de transmissão é longa, pode bem considerar linha fio aberto como alternativa ao cabo coaxial. Os 300 ohm TV aberta linha de fio tem um fator de atenuação de dois metros de 0.75dB/100ft só.

Uma antena de uso comum é o 10 elemento canal 5A TV Yagi, que foi modificado para 2m operação. O elemento activo neste antena é um dipolo dobrado, que apresenta uma impedância terminal de cerca de 300 ohms, projetado especificamente para 300 ohm cabo de fita ou fio de linha de 300 ohm aberto. Aqui está um caso onde a linha 300 ohm ele pode executar todo o caminho até a antena da Radio Shack com menor perda de usar o cabo coaxial. No final do transmissor, um ohm coaxial balun 75-300 (como mostrado na figura 7) pode ser usado para interface com o transmissor. A carga de 75 ohm para o transmissor pode ser um pouco elevado para os 50 ohm de saída de costume, mas, na prática, ele pode funcionar muito bem.

Figura 7. balun cabo coaxial -

75 ohm coaxial de 300 ohm fio aberto (Reproduzido da ARRL

Antenna Handbook).

Outra antena que pode ser facilmente compensada com a linha de fio aberto é a antena J, figura 8. Um radiador de meia onda vertical é conectado na sua extremidade inferior a um quarto de onda correspondentes stub. A linha de fio aberto é simplesmente conectado ao topo de um ponto de impedância correspondente à impedância da linha. A posição das torneiras de ligação pode ser definido pela experiência para cabos de aço mínima na linha de transmissão.

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Figura 8 O "J" antena com correspondência para o fio ou linha aberta equilibrada outros.

Para uma meia onda horizontal antena VHF, pode-se optar por casal a partir da linha de fio através de um delta aberto partida como mostrado na figura 9. Este é também um método comum de acoplamento para um dipolo de fio HF, que é operado apenas na sua freqüência fundamental.

Figura 9. Delta para a linha de partida equilibrada.

Enquanto a TV aberta linha de fio fornece um sistema de alimentação de baixa perda ideal, há uma desvantagem. Quando chove, a água glóbulos de recolher nas pontes que se espalham os fios e isso muda as características da linha. Em HF, a água parece ter pouco efeito, mas, em VHF, os cabos de aço aumenta drasticamente. Quando a chuva cessa, as gotículas de água pode pode ser abalada a partir da linha com um golpe de cabo de vassoura ou similar. Uma vez feito isso, os retornos para os cabos de aço normal.

Procurement e Construção

Temos dado uma atenção considerável ao fio da TV aberta linha 300 ohm. Esta linha ou cabo ou é composto de dois condutores isolados 18 SWG única vertente espaçadas uma meia polegada (12,7 milímetros) distante. Espaçadores isolantes são moldados em torno dos condutores, a intervalos de cerca de 12 a 15 cm ao longo do cabo. O cabo é leve e flexível, ideal para pendurar no espaço apoiado em uma extremidade do fio da antena. No passado, o cabo está disponível em estabelecimentos comerciais que lidam

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com antena de TV e instalação de componentes, mas nos últimos anos, a fonte secou. Se alguém tem informação sobre se ainda está disponível (talvez do exterior) que estaria interessado em ser informado. Talvez contratos poderia ser assumida por um dos nossos fornecedores de componentes electrónicos.

Na falta de fornecimento de um cabo feito pronta, a linha de fio aberto pode ser facilmente construída. Quase qualquer tipo de fio de cobre de bitola bastante pesado (pelo menos 1 mm de diâmetro) fará o trabalho. Núcleo de fio único, ao invés de fios entrançados, faz um trabalho mais rígida para manter os dois fios paralelos. Para uma dada característica de impedância, o espaçamento do fio depende da bitola do fio usado. A relação entre o espaçamento entre fios, diâmetro do fio e da impedância característica é a seguinte:

Impedância Zo = 276 log (2S / d) ohms, onde S = Centro de centro distância entre condutores e d = Diâmetro do condutor (mesmas unidades como S)

Com espaçadores de isolamento montado, a impedância real será um pouco menor do que o calculado a partir da fórmula. Espaçadores, conforme mostrado na figura 10, pode ser feita a partir de qualquer baixa perda de material isolante adequado.

Figura 10. espaçadores de isolamento montado para abrir linha de arame. (reproduzido do

ARRL Antenna Handbook).

Se a linha é para ser usado em um modo ligado, a impedância característica não é realmente importante e as dimensões de linha pode ser definido como tudo o que é adequado para a construção. As maiores perdas na linha sintonizado ocorrer em anti-nós, devido à RF resistência dos condutores em tensão e anti-nós, devido à perda de resistência shunt entre os espaçadores. Embora a linha de TV produz baixa perdas bastante, eles podem ser reduzidos ainda mais, fazendo uma linha com um fio de calibre mais pesado e aumentar o espaçamento entre os condutores.

Campos

Se a linha de fio aberto é perfeitamente equilibrado, nos campos em torno dos dois condutores são iguais e opostas e, portanto, a radiação da linha é essencialmente cancelado. No entanto, como os fios estão a uma distância finita separados, deve haver um campo pequeno diferencial criado, que podem ser detectados perto da linha. Se for instalado perto de dizer que um fio do microfone na Radio Shack, o campo diferencial pode ser suficiente para causar feedback RF, mais do que o cabo coaxial com o seu campo limitado. Uma maneira de reduzir o campo diferencial é torcer ou roll barril do cabo de modo que ao longo de um efeito diferencial distância é cancelado.

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Como os campos da linha de fio aberto não se limitam, a linha deve ser espaçadas de qualquer estrutura de metal, como uma torre de aço, para evitar que as características da linha tornando-se comprometido. Isto não impede que a linha a ser usado em tal instalação, mas geralmente é mais fácil de usar cabo coaxial de baixa perda, que pode ser fixada diretamente contra as seções de metal da torre.

Conectando-se ao transmissor

A maioria dos receptores são projetados para uma carga de saída RF resistiva de 50 ohms. 02:01 A volta do transformador balun relação pode ser usado para refletir 75 ohms de uma linha de 300 ohm balanceada, que é devidamente correspondida. Um transmissor com um estágio de saída da válvula de controle de carga ajustável e pode geralmente acomodar os 75 ohms. Um transmissor com um estado de saída fase sólida é provável que seja mais crítica e exige uma carga de 50 ohms mais preciso. Para a linha 300 ohm, isto exige uma relação de 2.45:1 voltas do transformador, um pouco mais difícil de alcançar com a dissolução multi-filar técnica normal em um núcleo toroidal.

Para sintonizado linhas fio aberto ou com um cabo de aço de alta, alguma forma de dispositivo de correspondência equilibrada é necessária para fazer a interface com o transmissor. Na IC, o sintonizador de partida Z provou ser muito útil para este fim. Sempre que uma linha de transmissão de baixa perda é usado, o principal motivo para o ajuste de dar um SWR baixo de frente para o transmissor é apresentar a impedância de carga correta para o transmissor Isto se aplica particularmente à saída de estado sólido fases que são projetados para se proteger e de encerramento, se não corretamente carregado. Se a linha de transmissão tem baixa perda, ondas estacionárias na linha de transmissão são de pouca importância. energia refletida não é tudo apenas perdeu uma vez que alguns escritores têm frequentemente indicada. Quando não há ondas estacionárias, a linha de alimentação torna-se parte de um circuito ressonante e uma linha de baixa perda, a maior parte da energia refletida é retornado ao circuito. Se os cabos de aço é de 1:1 na saída do transmissor, e não a energia consumida pela antena só pode ser dissipada na resistência à perda da linha de transmissão e na resistência à RF do tuning e os componentes de acoplamento.

Resumo

Embora o cabo coaxial direito pesado parece ser a melhor escolha da linha de transmissão de RF para executar uma estrutura de metal sólido, como uma torre de aço, fio de linha aberta é muitas vezes uma escolha melhor para antenas de fio, especialmente os que funcionam em operação multibanda. Devido à sua baixa perda de transmissão, a linha de fio abertas podem ser utilizados de forma eficiente sobre as bandas de alta freqüência com uma elevada relação de onda estacionária ou em um modo totalmente sintonizado.

Um número de aplicações típicas no uso da linha de fio aberto foram apresentados. Particular atenção tem sido dada à TV aberta 300 ohm linha de arame que é um excelente produto para uso de radioamadores, se ela pode ser obtida. Além de sua aplicação na alimentação de antenas de HF, é também uma perda de linhas de baixo bom para aplicações de VHF. (Claro que ele foi projetado para TV VHF).

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