до 3,7) и кабели с волновым сопротивлением 75 Ом (у которых отношение D/d находится в пределах от 6,5 до 6,9). Кабели с волновым сопротивлением 75 Ом обычно применяются в телевизионной и видео - технике. Волновое сопротивление коаксиальных кабелей не изменяется при прокладке его вблизи других кабелей, по металлическим крышам и т. д. Однако при прокладке кабеля необходимо обеспечить целостность его внешней заидитной оболочки и не допускать изгибов с малым радиусом. Конец кабеля, подключенный к антенне, должен быть гидроизолированным. Степень согласования оценивают с помощью коэффициента стоячей волны (КСВ). Если линия и нагрузка согласованы, то КСВ = 1, если волновое сопротивление линии и сопротивление нагрузки различаются, то КСВ 1. При этом в линии образуются максимумы и минимумы тока и напряжения. Коэффициент стоячей волны определяется как отношение максимального значения тока или напряжения к минимальному.

КСВ - Umox/Umin или КСВ = Imax/lmin

Если сопротивление нагрузки больше сопротивления линии (Zh 2л), КСВ = 2н/2л. Если сопротивление нагрузки меньше сопротивления линии (Zh 2л), КСВ = In/lH.

Коэффициент полезного действия линии передачи связан с КСВ. На многих приборах имеется шкала, показывающая потери в зависимости от КСВ. Если такой шкалы нет, то можно воспользоваться следующей таблицей:

Даже при идеальном согласовании фидера с обеих сторон мощность сигнала в антенне будет меньше мощности сигнала, вырабатываемого передатчиком. Это связано с тем, что при прохождении сигнала по кабелю уменьшается его уровень, происходит затухание сигнала. Для характеристики кабелей разных марок используется удельное затухание. Удельным затуханием принято называть такое затухание, которое испытывает сигнал заданной частоты, проходя по кабелю длиной 1 м. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочных данных на каждый тип кабеля. Для уменьшения затухания используется внутренний изолятор с минимальными потерями. Наименьшими потерями обладает воздух, поэтому в наиболее высококачественных коаксиальных кабелях в качестве изолятора центральной жилы используется пористый полиэтилен или другой изолятор с несплошным заполнением. В кабелях с такой изоляцией центральной жилы уменьшается (становится ближе к 1) и коэффициент укорочения. Дополнительное уменьшение потерь достигается серебрением проводников коаксиального кабеля. Параметры некоторых типов коаксиальных кабелей приведены в Приложении 6. Затухание сигнала в линии заданной длины определяется по формуле:

K=BxL,

где К- коэффициент ослабления; В - удельное затухание; L - длина линии.

При проведении измерений КСВ необходимо учитывать, что затухание сигнала в кабеле приводит к погрешности измерений. Это объясняется тем, что и прямая и отраженная волна испытывают затухание. В этом случае КСВ можно рассчитать по формуле:

КСВ = (Упрям + Uorp X К) / (Упрям - Uorp х К),

КСВ - коэффициент стоячей волны; Упрям - измеренное напряжение прямой волны; Уотр - измеренное напряжение отраженной волны; К - коэффициент ослабления отраженной волны.

Коэффициент ослабления рассчитывается по формуле:

K=Bx2xL

В Этой формуле коэффициент 2 учитывает тот факт, что сигнал испытывает ослабление при передаче от трансивера к антенне и на обратном пути.

Так как при использовании кабеля РК50-7-15 удельное затухание на частотах СиБи составляет 0,04 дБ/м. При длине кабеля 40 м отраженный сигнал будет испытывать затухание равное 40 х 2 х 0,04 = 3,2 дБ. Это приведет к тому, что при реальном значении КСВ равном 2,0, прибор покажет только 1,5; при реальном значении 3,0 прибор покажет около 2,0.

Большой практический интерес представляют свойства линии передачи электрической длиной в четверть и половину длины волны. Необходимо сразу отметить, что длина волны в кабеле отличается от длины волны в вакууме или воздухе. Это объясняется тем, что скорость распространения электромагнитных волн в диэлектрике, из которого сделан коаксиальный кабель меньше, чем в вакууме. В коаксиальных кабелях с изоляцией из сплошного полиэтилена длина волны уменьшается в 1,5 раЪа по сравнению с длиной волны в воздухе, то есть электрическая длина кабеля в 1,5 раза больше геометрической. Коэффициент укорочения определяется по формуле:

Ky-Lr/La,

где Lr- геометрическая длина; Ь - электрическая длина.

Замкнутая на конце четвертьволновая линия эквивалентна параллельному колебательному контуру, сопротивление которого на резонансной частоте максимально. Это свойство замкнутой на конце четвертьволновой линии часто используют для заземления антенн по постоянному току. Для этого короткозамкнутый на одном конце отрезок коаксиального кабеля соответствующей длины подключают другим концом к фидеру с помощью тройника. Такой способ обеспечивает соединение центральной жилы с заземленной . оплеткой по постоянному току и не влияет на работу фидера на рабочей частоте. Замкнутая на конце полуволновая линия эквивалентна последовательному колебательному контуру, сопротивление которого на резонанс-, ной частоте минимально. Для разомкнутых линий картина меняется на противоположную. Входное сопротивление полуволновой линии равно сопротивлению, включенному на ее конце. Это справедливо для любого значения сопротивления нагрузки. Поэтому такой отрезок линии также называют полуволновым повторителем. Четвертьволновый отрезок линии обладает трансформирующим действием и его называют трансформатором сопротивлений. Для согласования заданного входного и выходного сопротивления требуется четвертьволновый отрезок с волновым сопротивлением:

Zo = (Zbx x Zнf

Таким же трансформирующим свойством обладают и отрезки длиной 3/4, 5/4 и т. д. длин волн. Отрезок птт, в котором укладывается целое число полуволн, также обладает свойствами полуволнового повторителя. При этом, однако, уменьшается полоса частот, в которой свойства повторителя и трансформатора сохраняются.

ДАЛЬНОСТЬ СВЯЗИ

Дальность связи в СиБи диапазоне зависит от большого число факторов, каждый из которых может проявляться в большей или меньшей степени. Существует дальнее и ближнее распространение волн СиБи диапазона. Дальнее распространение обусловлено отражением радиоволн от земли и верхних слоев атмосферы и обеспечивает дальность от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Этот тип распространения имеет случайный характер и не может использоваться для организации устойчивой связи, хотя радиолюбители широко используют именно этот тип распространения радиоволн для связи друг с другом.

Ближнее распространение происходит без отражения радиоволн от ионосферы. При распространении радиоволн в тропосфере (это нижние слои атмосферы) происходит некоторое искривление прямолинейной траектории их распространения в сторону земли. При нормальном состоянии тропосферы благодаря этому дальность "прямой видимости" увеличивается примерно но 10%. Отклонение параметров тропосферы (распределение температуры и влажности по высоте) от нормального состояния в некоторых случаях приводит к более сильному искривлению траектории распространения радиоволн в сторону земли. В этом случае возможно установление связи на расстоянии более ШО километров. Однако тропосферное распространение радиоволн, как и ионосферное, является нерегулярным и может использоваться в любительских целях.

Дальше мы рассмотрим факторы, от которых зависит дальность радиосвязи при ближнем типе распространения радиоволн СиБи диапазона. Основным фактором ограничения дальности связи в этом диапазоне является свойство прямолинейного распространения радиоволн. Радиоволны способны оги-оть препятствия, но только соизмеримые с длиной волны, которая в СиБи "Оставляет около 11 метров. Это приводит к тому, что дальность связи ограничивается прямой видимостью между антеннами приемопередатчи-

ков. С учетом кривизны земной поверхности это расстояние может быть вычислено по формуле:

L 4.12( Hf + Н2 )

где L - расстояние между радиостанциями (в километрах); т, Н2 - высота установки антенн (в метрах).

Подставив значение HI и Н2 равное Збметрам (это соответствует расположению антенн на крыше 9-ти этажного дома), получим дальность около 50 километров. Приведенная формула учитывает только шарообразность земной поверхности и не учитывает рельеф местности. При расположении радиостанций на возвышенных местах дальность связи увеличивается, при наличии препятствия между радиостанциями соответственно уменьшается.

Рассмотрим теперь, какое влияние на дальность связи оказывает мощность передатчика и чувствительность приемника. Будем считать, что передатчик и приемник оснащены дипольными антеннами, имеющими усиление О дБ. Именно с такими антеннами производится сравнение всех остальных антенн и определяется их относительное усиление. В направлении основного излучения (в плоскости перпендикулярной антенне) полуволновый диполь в свободном пространстве генерирует напряженность поля в соответствии с формулой:--

E-7x(Psf L,

где f-напряженность поля (В/м);

Ps - мощность излучения (Вт); :

L - расстояние (м).

Но приемном полуволновом диполе в этом случае напряжение составит:*"

иЕ X Lw/6.28,

где и - напряжение (В); Lw - длина волны (м); Е - напряженность поля (В/м).

При использовании этих формул можно вычислить максимальное расстояние радиосвязи, если принять напряжение на приемной антенне равное предельной чувствительности приемника Ur:

L7xLwx (Ps) / 6.28 х Ur

Подставив значения Lw = 11 м, Ps = 4 Вт и Ur = 1,0 мкВ (параметры типового СиБи трансиверы), получим около 24500 километров! Здесь мы не учитывали потери в антенно-фидерных трактах и наличие помех. Тем не менее даже с учетом потерь, это расстояние будет около 10000 километров. Этот, на первый взгляд, противоречащий повседневной практике факт подтверждается при проведении связей с отражением от ионосферы на расстояние в несколько тысяч километров.

В литературе (9) приводится приближенная формула для расчета дальности связи в СиБи диапазоне, которая учитывает все отмеченные факторы:

L = 1,22 X (HI X Н2 X Na X (Ps X Raf / Urf

где L - расстояние между радиостанциями (в километрах); HI, Н2 - высота установки антенн (в метрах); Na - коэффициент полезного действия антенны (0,02 - 0,5); Ps - мощность передатчика (0,01 - 10 Вт); Ra - входное сопротивление приемника (50 Ом); Ur - чувствительность приемника (0,33 - 10 мкВ).

Подставив типовые характеристики портативной радиостанции (Н1,Н2 -1,5 м, Na = 0,02, Ps = 4 Вт, Ra = 50 Ом, Ur - 0,5 мкВ), получим около 1,4 км.

Приведенные расчеты справедливы при отсутствии на входе приемника мешающих сигналов или помех. Наличие помех сильно снижает дальность связи. Помехи могут быть естественного и искусственного происхождения. К естественным помехам относят космические излучения, излучения Земли и грозовые разряды. К искусственным помехам относят излучения различных передатчиков, а также промышленных и бытовых высокочастотных генераторов. На СиБи диапазоне искусственные и естественные помехи проявляются по-разному. В городе преобладают помехи искусственного происхождения, а в сельской местности большее воздействие оказывают естественные помехи. Ночью уровень помех обычно в несколько раз ниже, чем днем. Во время гроз, во время снегопада и дождя возникают сильные атмосферные помехи. Во время дальнего прохождения на СиБи диапазоне уровень помех также возрастает. Ориентировочное значение различных видов помех в СиБи диапазоне при ширине полосы пропускания приемника 6 КГц и при использовании ненаправленных антенн приведено в таблице:

Космические шумы: 0,3 - 0,4 мкВ.

Индустриальные в пригороде: 0,3 - 3,0 мкВ. Индустриальные в городе: 0,5 - 10 мкВ.