Как согласовать антенну без ксв метра

Обновлено: 25.06.2024

Для мало-мальского понимания вышесказанного, давайте представим линию передачи, состоящую из источника сигнала (генератора, передатчика и т.д.), фидера (кабеля, соединяющего источник с антенной) и, собственно говоря, самой антенны.
Фанатично вдаваться в глубину процесса - дело долгое и нудное, поэтому поверим на слово специалистам-теоретикам: при несовпадении входных/выходных сопротивлений всех перечисленных устройств, часть энергии генератора отражается от нагрузки и в виде отражённой волны возвращается обратно в линию.
Таким образом, в результате сложения (по-умному интерференции) падающей и отражённой волн возникает стоячая волна, проявляющаяся в виде периодического изменения амплитуды напряжённости электрического и магнитного полей вдоль направления распространения сигнала в линии передачи.

На рисунке показаны эпюры напряжения в линии в различные моменты времени.

Налицо колебательный процесс изменения амплитуды, связанный с тесным взаимодействием входного сигнала постоянной амплитуды с сигналом, отражённым от несогласованной нагрузки и имеющим ту же самую частоту, но сдвинутым по отношению к входному по фазе.
К частоте этого колебательного процесса отнесёмся индифферентно, а вот размах изменения амплитуды как раз и определяет параметр коэффициента стоячей волны.
Формула здесь очень простая:

Величина, обратная КСВ, называется КБВ (коэффициент бегущей волны):
КБВ = 1/КСВ

Рассмотрим две крайние ситуации:

1. Umin=0, соответственно КСВ=∞ - волна чисто "стоячая", переноса энергии нет. На практике возникает в ситуациях КЗ или обрыва в цепи нагрузки.

2. Umin=Umax, КСВ=1, волна чисто "бегущая", отражений нет, вся энергия от источника попадает в нагрузку - можно получить только на резистивной нагрузке, либо идеально согласованных элементах в линии передачи.

А как нам нужно расстараться, чтобы правильно согласовать компоненты связной аппаратуры?
Ответ не сложен - уравнять все входные/выходные импедансы устройств, входящих в приёмо-передающий тракт.

Волновое сопротивление коаксиального кабеля (как правило, 50 либо 75 Ом) - величина, зависящая от соотношения диаметров внутреннего и внешнего проводников, и вполне строго соответствует величине, обозначенной производителем.

Остаётся самое ничего - согласовать антенну со всем остальным хозяйством для минимизации величины коэффициента стоячей волны.
Можно, конечно, сделать страшное лицо и гавкнуть в её сторону: - Не гони обратную волну, падла!
Но это вряд ли. Не услышит. Она ж металлическая.

Короче, обсуждать тему проектирования и согласования приёмо-передающих антенн мы в рамках этой статьи не станем. Для этого есть достаточное количество умных и толстых книг, в которых без матерных излишеств и фонетических шероховатостей даны ответы на все касающиеся антенн головоломки.

Итак, всё понятно - необходимо стремиться к минимуму значения КСВ.
Если кто не догадался, глядя на формулу, или непринуждённо обошёл её вниманием - меньше единицы нам ужать этот параметр не удастся, как лбом не бейся ты о стенку. Поэтому наша глобальная цель - КСВ=1 .

Ну, а если встал вопрос о том, какое отклонение КСВ от 1 можно считать приемлемым для наших радиолюбительских целей, следует припасть к формуле, позволяющей оценить потери мощности рассеивания за счёт неидеальности согласования входных/выходных сопротивлений устройств.

А слегка поднатужившись на сетевой полянке, пытливый ум отыщет и знаний золотую жилу в виде симпатичной таблички, представляющей из себя графическое выражение данной формулы.

По большому счёту, при невысоких подводимых мощностях, потери из-за неединичного КСВ - не так уж и катастрофичны.
Даже при КСВ=5 потери эти составят 2,51дБ (или 44% от поступающей мощности), т.е. 56% всё-таки выскользнет из кабеля и будет доступно для излучения полотном антенны.
А при КСВ=2, вообще получается 0,48дб (или 11%) потерь.

А куда девается энергия потерь?
Бегает по фидеру, и чем больше КСВ, тем большая часть энергии идёт на "обогрев" кабеля. Поэтому при значительных выходных мощностях и высоком КСВ возникает опасность теплового повреждения кабеля.

На практике при проектировании радиопередающих устройств следует исходить из максимальной величины КСВ, не превышающей 2.
Вот что пишет в журнале Радиомир КВ-УКВ 12/2001, с.32-34 уважаемый радиолюбитель, автор статьи "ПPOCTO ОБ АНТЕННАХ, ИЛИ ИЗМЕРЯЕМ КСВ" В. Башкатов:

Ну и напоследок:
КСВ обозначает лишь степень согласования радиостанции с фидером и антенной и никоим образом не указывает ни на эффективность антенны, ни на её частотные характеристики.
Наилучшим КСВ, равным 1 в широчайшей полосе частот, обладает линия с подключённым к кабелю 50-ти омным резистором. А кому придёт в голову использовать резистор в качестве антенны? Разве что отбившемуся от стаи, ярому фанату антеннки mini-whip.

На следующей странице рассмотрим простое, но весьма красивое решение вопроса измерения КСВ - мостовой КСВ-метр.

Статья написана для новичков, тех, кто первый раз собирается настроить антенну для работы на нужном ему канале (частоте).
Статья описывает основные моменты настройки простых однодиапазонных антенн - автомобильных врезных, на магнитном основании или базовых.
Что нужно для настройки антенны
Прежде всего прибор, который показывает соотношение прямой (поступающей от радиостанции в антенну) и обратной (отражающейся от антенны) волны в кабеле.
Такой прибор показывает, насколько выходное волновое сопротивление радиостанции отличается от сопротивления кабеля и входного сопротивления антенны.
Называется прибор "измеритель КСВ" или "КСВ-метр".
Его можно приобрести или на время попросить у кого-нибудь из знакомых, у кого он имеется.
КСВ-метр не работает без радиостанции. Поэтому будем использовать ту же радиостанцию, для которой настраиваем антенну.
Для измерения полотна антенны и определения на сколько сантиметров укорачивать или удлинять нам потребуется рулетка или линейка.
В принципе можно обойтись и без рулетки или линейки, выполняя настройку пошагово, укорачивая или удлиняя полотно антенны.

Основные положения при настройке антенны
Антенну нужно настраивать по месту, где она будет установлена. Следует иметь ввиду, что расположенные рядом токопроводящие предметы будут влиять на настройку и эксплуатацию антенны. Для автомобильной антенны такими предметами могут быть элементы кузова или багажника. На стационарную антенну могут оказывать влияние электрические провода, растяжки и металлическая крыша.
Базовая (стационарная) антенна потребует мачту, которая позволит снимать и устанавливать, поднимать и опускать её. Это необходимо для настройки и технического обслуживания антенны.
Если это автомобильная антенна, то автомобиль следует запарковать так, что бы рядом была именно та обстановка, которая будет при езде. В момент измерений при настройке у автомобиля должны быть закрыты двери, багажник. Не стоит самому стоять рядом с машиной, тело человека поглощает радиоволны и тем самым вносит потери, влияет на работу антенны.
На расстоянии 2-3 длины волны от антенны не должно быть движущихся токопроводящих объектов.
Все соединения приборов должны быть надёжными.
Не стоит держать всё "на весу", руками прижимая к контактам кое-как зачищенные куски кабеля, которые вот-вот выпадут из разъёмов.
Надёжные соединения нужны, что бы показания прибора не изменялись как им вздумается, не "плавали".

Как пользоваться КСВ-метром
Подключаем кабель к антенне, другой конец кабеля к КСВ-метру, к разъёму "ANT", разъём КСВ-метра "TRANS" подключаем к антенному разъёму радиостанции.
Включаем радиостанцию и устанавливаем частоту, на которой будем производить измерение КСВ.
Если есть переключатель SWR/PWR переводим в положение SWR.
Переключатель на КСВ-метре "FWD/REF" в положение FWD.
Нажимаем на передачу на радиостанции и устанавливаем регулятором торчащим из КСВ метра стрелку на конец шкалы. Эта процедура называется калибровкой.
Отпускаем передачу.
Затем, устанавливаем переключатель "FWD/REF" в положение REF.
Нажимаем на передачу и отсчитываем на индикаторе показание КСВ. Чем меньше отклониться стрелка тем меньше КСВ, тем лучше для работы антенны. В идеальном случае КСВ равняется единице. Значение КСВ при котором не рекомендуется эксплуатировать радиостанцию-2. При показаниях прибора более 3 возможен выход из строя передатчика радиостанции.
Настройка антенны - шаг за шагом
Соединяем всё для измерения КСВ, как было сказано выше, антенну в рабочее положение.
- Устанавливаем на радиостанции самую высокую частоту, которую способна выдавать радиостанция или номер канала соответствующий такой частоте,
например канал 40 сетки G (точнее смотрите в инструкции к радиостанции).
- Измеряем КСВ, двигаясь вниз по частотам примерно через 200 кГц (20 каналов), запоминаем, на какой частоте (канале, сетке) был минимум КСВ.
Теперь есть несколько вариантов:

КСВ везде большой, прибор "шкалит".
Или вы не так пользуетесь КСВ метром или у вас обрыв в кабеле или антенне.

КСВ плавно, по мере уменьшения частоты падает, но до минимума мы не дошли.
Ваша антенна слишком длинная. Надо укорачивать. В укорочении стоит помнить золотое правило: "семь раз отмерь, один раз отрежь". Укороченное прилепить назад в больинстве случаев невозможно, так что укорачиваем по чуть-чуть, для антенн Си-Би диапазона 27МГц чуть-чуть это примерно 1 сантиметр, для LPD или PMR антенн диапазона 433-446МГц чуть-чуть это 2 миллиметра.

КСВ по мере уменьшения частоты возрастает.
Ваша антенна слишком короткая. Антенну нужно удлинить. Насколько именно - лучше процентов на 20, а потом укорачивать.

КСВ по мере уменьшения частоты падал, на некоторой частоте он стал минимален, а потом, по мере дальнейшего уменьшения частоты снова стал возрастать.
Это наиболее частый случай.
Означает такое поведение, что всё нормально, антенна работает в нужном диапазоне, осталось только подстроить её на нужную частоту (канал).
Если у вас этот случай, то желательно найти точно на каком канале минимум КСВ.
Если частота на которой был минимум КСВ ниже чем нужная вам, то антенну надо чуть-чуть укоротить, буквально по 5 миллиметров, если речь идёт о диапазоне 27МГц, после каждого укорачивания смотреть где сейчас минимум КСВ, и укорачивать так до тех пор, пока минимум КСВ не окажется на нужной вам частоте.
Если частота на которой был минимум КСВ выше нужной вам, то антенну нужно удлинить.

Что делать, если минимальный КСВ на нужной частоте, но это минимальное значение всё ещё большое
Это говорит о том, что антенна работает не совсем так, как задумано производителем.
Если это автомобильная врезная антенна, то может быть ей "не хватает массы", то есть контакт с массой плохой.
Если это автомобильная антенна на магните, то ей тоже может "не хватать массы", например слой краски слишком толстый.
Или ваша автомобильная антенна стоит там где не следует ставить - рядом с элементами металлического багажника на крыше, рядом с дополнительным светом который вы навесили на багажник, вы её вообще примагнитили на капот или багажник, бампер или диск колеса.
Может быть, вы закрепили врезную антенну на алюминиевые полозья багажника, который у вас на крыше, но багажник оказался не алюминиевый, а пластиковый или не имеет надёжного контакта с массой автомобиля, или недостаточно длинный и широкий, что бы выполнять роль массы для антенны.
Если антенна на магнитном основании, попробуйте поискать другое место, перемещая с угла крыши, по центру крыши, с другого угла.
Если антенна врезная, посмотрите, хорошо ли вы зачистили от краски место, куда крепится контакт массы антенны.
Если врезную антенну вы закрепили на багажнике или каком то крепеже на водосток, попробуйте улучшить контакт с массой.
Если у вас не автомобильный, а базовый вариант антенны, то рекомендации те же. Отсутствие надёжной "массы" или недостаточно "массы" или противовесов, входящих в комплект антенны и выполняющих роль той же "массы", зачастую не позволяют добиться приемлемого КСВ.
Очень вероятно и то, что вашей базовой антенне мешает натянутая рядом линия вашего провайдера или мачта коллективной телевизионной антенны.

При настройке антенны важно запастись терпением. Не отчаивайтесь, если что-то не получается и показания КСВ сильно отличаются от необходимого значения. Если коэффициент стоячей волны вашей антенны не более 1,5-считайте, что вы справились с настройкой.

В силу того что подавляющее большинство станций снабжено защитой от перегруза из-за плохого ксв, спалить станцию, если придерживаться кой каких правил не получится.

Подключаем антенну, ставим максимальную мощность и тыкаем на передачу, важно не держать клавишу передачи дольше 0,5-1сек, лучше несколько раз, Показометр при этом покажет мощность которую выдает аппарат в антенну.

К примеру транс IC726 максимальная выходная его 100 ватт, ручку мощности на максимум, на ненастроенный диполь показал мощность в 20 ватт, проходимся по сетке вверх и вниз в поисках максимальной мощности, в моем случае аппарат отдал 100 ватт только на 24МГц, в силу того что мне нужно работать на 27МГц прихожу к выводу что надо укоротить плечи, подрезая по чучуть показатели максимальной мощности сместились на 27МГц. Все))

Раз транссивер отдает всю паспортную мощность в антенну на нужном диапазоне, это говорит о том что ему все нравится, и ксв в пределах нормы сиреч до 1,7 1,8 работать можно, правда я бы не рискнул читать шекспира)) но передать и принять вполне достаточно)

вот такой методой уталаем голод работы в эфире)) если станция без s-метра то ну его нафиг)) надо искать ксвметр)

Метода приблизительная, на ваш страх и риск))

LN Optim Apollo +Sirio New Delta 27-M95

Извините, оффтоп: а антенна ваша всё ещё по полу в квартире растянута?

Авто: Yosan Stealth 5 + Sirio P5000, Yaesu FT-7900R + Opek VU-1503.

LN Optim Apollo +Sirio New Delta 27-M95

в машине кв настраиваю таким образом уже третий год…

LN Optim Apollo +Sirio New Delta 27-M95

Авто: Yosan Stealth 5 + Sirio P5000, Yaesu FT-7900R + Opek VU-1503.

LN Optim Apollo +Sirio New Delta 27-M95

Я просто вспомнил, как у Павла периодически бывает.

Авто: Yosan Stealth 5 + Sirio P5000, Yaesu FT-7900R + Opek VU-1503.

Даю вводную: резко выросла величина КСВ. Елозание по диапазонам какого-либо определённого вывода не даёт. Ваши действия?

кабель первым делом надо проверить

TLC 80, 1HD-FT,MT. Yosan Excalibur, Lemm AT-73, Kenwood TM-732S, Anli VHF, Anli UHF

резко выросла величина КСВ. Елозание по диапазонам какого-либо определённого вывода не даёт. Ваши действия?

пальцем доверну саморез, что крепит катушку к излучателю :))

Авто: Yosan Stealth 5 + Sirio P5000, Yaesu FT-7900R + Opek VU-1503.

Обзор радиостанции MegaJet MJ-3031M Turbo был подготовлен и выполнен мной лично. Главный критерий которого

Есть несколько способов выставления счёта клиенту: через форму просмотра предложениясделки или выбрав Создать на

Автомобильная сигнализация Старлайн с автозапуском обеспечивает защиту машины от проникновения посторонних лиц и поддерживает

Способ 1: Меню приложения Некоторые мобильные браузеры, особенно если они предустановлены на смартфоне или

Пошаговая инструкция для запуска вашей первой таргетированной рекламы в Facebook, которому принадлежит еще и

Читайте руководство по устранению различных проблем сетевых подключений в Windows. Пять универсальных способов.Вы также

Радиоприемники, радиопередатчики, антенны

Эффективность работы в эфире любительской радиостанции определяет в конечном итоге антенна. Можно приобрести зарубежный трансивер, мощный усилитель мощности, но если антенна при этом будет некачественной, все это окажется бесполезным. И наоборот, имея несолидную самодельную аппаратуру, но эффективные антенны, можно проводить уверенные связи со всем миром.

Конечно, лучшей антенной являются резонансные, настроенные для каждого диапазона, типа диполя, штыря или многоэлементных антенн на ВЧ диапазоны. Но, к сожалению, устройство обширного антенного хозяйства не всегда возможно, особенно в городских условиях. Кроме того, доже проверенные Inverted V и штыри иногда отказываются работать на крышах городских домов, окруженные проводами радиосети, коллективными и индивидуальными телевизионными антеннами.

В этом случае необходимо настраивать такие антенны. Еще больше нуждаются в настройке суррогатные диапазонные антенны. При наладке антенн важно соблюдать чувство меры. Не стоит стремиться достичь низкий КСВ любой ценой, “мучая” антенну – укорачивая и удлиняя ее и используя громоздкие согласующие устройство. Часто антенна с КСВ от 2 до 5 вполне может обеспечить удовлетворительную работу. Многие антенны имеют еще худший КСВ, тем не менее, измерив его случайно попавшим в руки КСВ-метром, многие радиолюбители удивляются, как они могли долгое время получать неплохие результаты с такими антеннами.

Первостепенное значение имеет длина кабеля питания. Если она меньше 0,1λ, можно пренебречь влиянием кабеля и согласовывать антенну П-контуром передатчика. Но поскольку 0,1λ – это всего лишь 16 м даже в самом низкочастотном диапазоне 160 м, такие случаи довольно редки. Поэтому практически всегда приходится согласовывать антенну с кабелем.

Для электрически коротких кабелей КСВ ограничен только напряжением пробоя. Поэтому на 160 м можно использовать практически любые антенны любительских диапазонов. Одно время я использовал даже штырь на 29 МГц. Если же кабель имеет длину более 0,1λ, нужно принимать меры по согласованию антенны с кабелем. Но и здесь следует помнить, что заметное снижение эффективности антенно-фидерной системы наблюдается лишь при КСВ большем 3 и длине кабеля свыше 30 м. Поэтому при меньшей длине коаксиального кабеля можно работать и с большим КСВ.

Если же длина кабеля превышает 30 м, необходимо принимать меры – либо согласовывать антенну с кабелем, либо увеличивать мощность передатчика и чувствительность приемника. Эти две меры практически равнозначны для эффективности работы станции. При серьезном согласовании антенно-фидерной системы редко можно обойтись без измерения ее параметров. К сожалению, не все радиолюбители умеют правильно измерить КСВ системы антенно-фидер. При использовании КСВ-метра, измеряющего прямую и отраженную волны, необходимо предварительно согласовать выход передатчика с волновым сопротивлением кабеля.

Для этого следует подключить к передатчику эквивалент нагрузки (75 или 50 Ом в зависимости от волнового сопротивления кабеля) и настроить передатчик так, чтобы КСВ-метр показывал 1. Затем подключить к настроенному П-контуру фидер с антенной и замерить КСВ тракта.Подстраивая П-контур, можно существенно улучшить КСВ антенно-фидерной системы. Но намеренный таким образом КСВ будет характеризовать систему, а не саму антенну. Дело в там, что кабель длиннее 0,1λ ведет себя по-разному, в зависимости от расстояния от нагрузки до генератора (рис.1).

При длине 0,25 λ кабель представляет собой четвертьволновый трансформатор, преобразующий низкое сопротивление нагрузки в высокое сопротивление этого участка линии передачи. После увеличения длины передающей линии свыше 0,25 λ происходит переворот фаз тока и напряжения и, следовательно, смена знака реактивного сопротивления. Если, например, сопротивление антенны имело емкостную составляющую, то этим участком кабеля оно трансформируется в индуктивную составляющую.

При длине линии передачи 0,5λ ее сопротивление практически равно сопротивлению антенны. Поэтому измерения КСВ и других параметров антенны (а не системы антенно-фидер) следует проводить, только используя линию передачи электрической длиной, кратной 0,5 λ. В противном случае найденное по приборам значение импеданса системы следует приводить к истинному сопротивлению антенны либо с помощью известных формул расчета, либо (что значительно проще) используя круговую диаграмму Смита.

Наиболее простой способ заключается в определении емкости разомкнутого на конце кабеля. Разделив полученное значение на известную емкость 1 м кабеля, определим длину кабеля. С достаточной точностью емкость можно измерить соответствующими приборам или с помощью схемы, показанной на рис.2. Для этого необходимо иметь ГСС и ламповый вольтметр. Падав от ГСС сигнал на катушку известной индуктивности (ее легко определить по резонансу контура с конденсатором известной емкости), подключают вместо конденсатора кабель и определяют по резонансу емкость кабеля.

Для исключения антенною эффекта кабеля нужно выбирать резонансные частоты системы катушка-кабель за пределами вещательных диапазонов или проводить измерения во время отсутствия прохождения на этих диапазонах. По этому методу можно определить физическую длину кабеля, затем пересчитать ее в электрическую и дополнить фидер до длины, кратной полуволновой, отрезком кабеля необходимой длины. Только в этом случае показания антенноскопов таких, как шумовой мост, мостовой измеритель КСВ и других, будут верными.

Если в лаборатории радиолюбителя есть ГИР, например, и цифровой частотомер, то длину кабеля можно измерить другим способом. Конец кабеля на крыше закорачивают, а другой конец связывают с катушкой ГИР петлей связи (рис.3). Короткозамкнутый коаксиальный кабель с электрической длиной, кратной 0,5λ, представляет собой “короткое замыкание” для соответствующей резонансной частоты, что приводит к срыву генерации. После такой настройки ГИРа определяют его частоту частотомером или калиброванным приемником.

Если ориентировочная длина кабеля неизвестно, определяют резонансные частоты, начиная с высших диапазонов и постепенно переходя на низшие. Самая низкая резонансная частота и будет основной частотой кабеля. Знание резонансных частот кабеля имеет практическое значение. В некоторых случаях при не настроенной антенне на этих частотах может происходить собственное излучение кабеля. Если резонансные частоты кабеля совпадают с гармониками передатчика или его основной частотой, то возможно возникновение помех телевизионному приему и снижение эффективности антенны.

Для исключения этого необходимо сдвинуть резонансную частоту кабеля, подключив к нему небольшой отрезок такого же кабеля. При использовании фидера электрической длиной, кратной 0,5λ, подключение на его конце вместо “короткого замыкания” активного сопротивления или настроенной в резонанс антенны почти не “сдвигает” первоначальную точку резонанса. Если же частота резонанса настроенного кабеля после подключения антенны сильно меняется, это свидетельствует о большой реактивности антенны и, следовательно, о необходимости ее компенсации.

Читайте также: