Lloyd Butler VK5BR

Traducerea: Valerica Costin, YO7AYH
Acest articol se găseşte la: http://www.qsl.net/vk5br/MeritsOWLine.htm

Acest articol a fost scris de domnul Lloyd Butler, VK5BR şi publicat prima dată în revista "Amateur Radio", ediţia septembrie 1991. Pentru traducerea şi publicarea acestui articol pe www.radioamator.ro s-a obţinut permisiunea atât a autorului cât şi a editorului revistei "Amateur Radio" - Wireless Institute of Australia - prin bunăvoinţa editorului Peter Freeman VK3KAI.

Nota traducătorului: În articol sunt utilizate frecvent denumirile "Coaxial cable" şi "Open wire line" care, împreună formează "transmission lines", adică linii de transmisie. Traducerea denumirii "coaxial cable" este evidentă. Pentru denumirea "open wire line" am folosit traducerea "linie deschisă din două fire", sau simplu "linie deschisă". Prin linie deschisă am înţeles următoarele linii de transmisie: "scăriţa", "panglica TV", "linia bifilară cu conductorii paraleli", similară cordonului de alimentare electrică şi "linia bifilară torsadată" care are conductorii răsuciţi.

Introducere

La alegerea sistemului de alimentare pentru antene se preferă frecvent cablul coaxial cu impedanţa caracteristică de 50 ohmi. Această practică este deseori aplicată chiar şi atunci când ar fi mult mai eficient sau mult mai convenabil să se folosească linii deschise echilibrate. Acest articol încearcă să scoată în evidenţă avantajele liniilor deschise şi să discute despre câteva aplicaţii particulare unde acestea ar putea constitui alegerea preferată pentru alimentarea antenei.

Cablul coaxial

Înainte de a discuta despre liniile deschise, ar trebui mai întâi să discutăm despre calităţile cablurilor coaxiale, în particular despre cele cu dielectricul de polietilenă, deoarece sunt cele mai utilizate în radioamatorism. Valorile tipice ale impedanţei caracteristice, a cablurilor coaxiale cu dielectricul polietilenă, sunt 50 şi 75 ohmi, valori foarte adecvate pentru a adapta rezistenţa de radiaţie a multor antene de bază.

Datorită formei concentrice a celor doi conductori, câmpul electromagnetic al cablului coaxial este "localizat" între cele două conductoare şi este mărginit de conductorul exterior (de tresă sau ecran). Deoarece câmpul electromagnetic care iese în exteriorul ecranului cablului coaxial este de mică intensitate, cablul coaxial se poate amplasa (se poate poza) direct pe un suport metalic. Având această caracteristică şi ţinând cont de natura flexibilă a dielectricului din polietilenă, cablul coaxial este foarte adecvat pentru pozarea pe partea metalică a unui turn, sau a unui stâlp metalic, până sus la antenă. În plus, radiaţia directă a cablului este minimalizată, deoarece câmpul electromagnetic este localizat în interiorul cablului coaxial. Din punctul de vedere al recepţiei, cablul coaxial formează o linie de transmisie ecranată, împiedecând astfel culegerea directă a semnalului. Această caracteristică constituie un avantaj dacă cablul trebuie să fie pozat prin zone cu câmpuri de zgomot locale de nivel ridicat.

Atenuarea

Fig. 1. Atenuarea diferitelor tipuri de linii de transmisie
(reproducere după ARRL Antenna Handbook)

Figura 1, reprodusă după ARRL Antenna Handbook, compară atenuarea diferitelor tipuri de linii de transmisie. Cablul coaxial de tipul RG8 este frecvent utilizat pentru alimentarea unei antene, amplasată pe o structură rigidă, cum ar fi aceea a unui turn. Din curbele prezentate se observă că RG8 are o atenuare de 0.8 dB/100 ft (30.48 m) la 14 MHz şi de 1.2 dB/100 ft (30.48 m) la 29 MHz. Acest cablu este în mod clar foarte satisfăcător pentru lucrul în HF, având un diametru de 0.4 inch (10.16 mm), dar este puţin cam voluminos ca să atârne, în spaţiul liber, de conductorul unei antene de amatori. Pentru o antenă filară (din sârmă) am putea alege un cablu mai uşor, cu un diametru de 0.2 inch (5.08 mm). Să presupunem că ar trebui să alimentăm o antenă dipol amplasată la o înălţime de o jumătate de lungime de undă deasupra pământului. Rezistenţa de radiaţie la această înălţime ar putea fi presupusă a fi egală cu 73 ohmi şi astfel un cablu de 75 ohmi, cum ar fi RG59, ar putea fi utilizat să alimenteze antena la centru, printr-un transformator balun cu raportul 1:1. Referindu-ne din nou la curbele din figura 1, acest cablu (RG59) are o atenuare de 1.5 dB/100 ft (30.48 m) la 14 MHz şi de 2 dB/100 ft (30.48 m) la 28 MHz.

Toate valorile referitoare la atenuarea cablurilor, menţionate în figura 1, au fost date presupunând un raport de undă staţionară (SWR) de 1:1. Figura 2 ne permite să aflăm atenuările pentru un SWR mai mare decât 1:1.

Fig. 2. Curbele arată o atenuare mai mare într-o linie de transmisie atunci când SWR-ul este mai mare decât 1:1
(reproducere după ARRL Antenna Handbook)

Dacă SWR-ul este de 3:1, vedem că atenuarea cablului RG59 a crescut la 2 dB/ 100 ft (30.48 m) la 14 MHz şi la 2.8 dB/100 ft (30.48 m) la 28 MHz, pierderi pe care le considerăm apreciabile. În loc să folosim cablul RG8, am putea folosi o linie deschisă TV (panglică TV), cu impedanţa caracteristică de 300 ohmi, prin intermediul unui transformator de simetrizare (balun) cu raportul de transformare al impedanţelor de 4:1. Această linie este uşoară şi flexibilă şi poate atârna foarte bine de conductorul antenei. Din figura 1 constatăm că pentru o astfel de linie de transmisie, la un SWR de 1:1, atenuarea este de circa 0.08 dB/100 ft (30.48 m) la 14 MHz şi de 0.17 dB/100 ft (30.48 m) la 28 MHz. Dacă ne referim la figura 2, constatăm că pentru un SWR de 3:1 atenuarea unei linii deschise încă este doar o fracţiune de un dB/100 ft (30.48 m) la cele două frecvenţe şi, prin urmare mult mai eficientă decât cablul coaxial RG59.

Fideri acordaţi (linii de transmisie acordate)

Operarea antenelor filare (din sârmă) multiband devine mult mai auşoară dacă linia de transmisie poate fi acordată. Aceasta (acordarea liniei de transmisie) implică fireşte un SWR foarte ridicat. Să presupunem că pe linie este un SWR=20, care este cea mai mare valoare arătată de curbele din figura 2. Pentru acest SWR, cablul coaxial RG59 are o atenuare de 6 dB/100 ft (30.48 m) la 14 MHz şi de 7.5 dB/100 ft (30.48 m) la 28 MHz. Aceste valori reprezintă o atenuare excesivă şi prin urmare cablul coaxial devine neadecvat pentru operarea antenei cu fider acordat.

Dacă linia de transmisie este una deschisă, de tip panglică TV, şi pe linie există aceeaşi valoare a raportului de undă staţionară, SWR=20, constatăm din figura 2 că atenuarea este în jur de 0.8 dB/100 ft (30.48 m) la 14 MHz şi în jur de 0.4 dB/100 ft (30.48 m) la 28 MHz. Rezultă destul de clar că linia deschisă TV este esenţială pentru a utiliza eficient puterea de care dispunem, atunci când folosim fideri acordaţi.

Câteva antene tipice confecţionate din sârmă pentru antenă

Una dintre cele mai populare antene multiband din sârmă este antena G5RV.

Fig. 3. Antena G5RV alimentată cu o linie de transmisie de 75 ohmi

Any length of 75 ohms twin lead (up to maximum of approx 100 ft) or 75 ohms coax = orice lungime de linie bifilară, cu impedanţa caracteristică de 75 ohmi (până la un maximum de aproximativ 100 ft (30.48 m)) sau cablu coaxial de 75 ohmi;

Matching stub 34'-0" open wire feeder or 29'-6" of 300 ohms ribbon = stub de adaptare (linie de conectare) format dintr-o linie deschisă cu impedanţa de 300 ohmi, lung de 34'-0" (10.36 m), sau dintr-o panglică de 300 ohmi, lungă de 29'-6" (9 m);

51 ft = 15.5448 m, practic 15.55 m;

To transmitter via aerial tunning unit = către emiţător prin intermediul unităţii de acordare a antenei.

O formă tipică a acestei antene utilizează o linie de transmisie bifilară (doi conductori paraleli), cu impedanţa caracteristică de 75 ohmi sau un cablu coaxial de 75 ohmi, care se cuplează la antenă prin intermediul unui stub de adaptare (linie de conectare), cu impedanţa caracteristică de 300 ohmi, vezi figura 3. În timp ce pe 14 MHz SWR-ul are o valoare bună, el creşte la 6:1 pe 7 şi 21 MHz şi la 4:1 pe 28 MHz (după cum a relatat VK3AVO în Amateur Radio din aprilie 1974 şi din decembrie 1982). O alternativă ar fi ca pentru alimentarea antenei să se folosească doar o singură linie deschisă (n.t. probabil de 300 ohmi) cu lungimea de 81 ft (24.68 m), linie care se va conecta la mijlocul antenei. Utilizând acest tip de sistem de alimentare, atenuarea este neglijabilă pentru orice valoare a SWR-ului şi, prin urmare, acesta trebuie să fie sistemul de alimentare preferat.

Recent s-a dat o atenţie deosebită radiatorilor accidentali (aleatori, sau la întâmplare) din diferitele forme de antene din seria Carolina Windom. O formă tipică a acestei antene este arătată în figura 4.

Fig. 4. Antenă din seria Carolina alimentată lateral faţă de centru cu un cablu coaxial de orice lungime

În punctul de alimentare impedanţa antenei este în jur de 200 până la 300 ohmi. Antena se alimentează cu cablu coaxial prin intermediul unui transformator de simetrizare (balun) cu raportul de impedanţe de 4:1 sau 6:1. Evident că balunul trebuie introdus într-o carcasă rezistentă la umezeală şi acesta este ataşat de antenă în punctul de alimentare. Nu ar fi mai bine să se alimenteze antena cu o linie de transmisie deschisă TV, sau cu altceva similar, cu impedanţa caracteristică de 300 ohmi, iar balunul să fie amplasat la capătul dinspre emiţător al liniei de transmisie, în atelierul radioamatorului? În acest fel pierderile în linia de transmisie ar fi mici şi în plus nu ar mai fi nevoie de o carcasă rezistentă la pătrunderea apei.

Antene orizontale alimentate la un capăt

Dacă atelierul radioamatorului este mai aproape de unul dintre capetele antenei decât faţă de centrul ei, adesea este mult mai convenabil ca antena să fie alimentată la un capăt, cu o linie de transmisie de lungime mai scurtă. Antena are o impedanţă ridicată la capăte, de ordinul a mii de ohmi, valoarea reală fiind dependentă de diametrul sârmei şi de numărul de jumătăţi de lungimi de undă care se cuprinde în lungimea antenei. O metodă de adaptare a acestei impedanţe ridicate la impedanţa mult mai scăzută a unei linii de transmisie simetrice este utilizarea unui stub de adaptare în sfert de lungime de undă, vezi figura 5. Acest sistem de alimentare este eficient dar este limitat la operarea pe o singură bandă.

Fig. 5. Antenă în jumătate de lungime de undă, alimentată la un capăt
cu o linie deschisă şi adaptată cu ajutorul unui stub
în sfert de lungime de undă

Pentru operarea multiband a unei antene alimentată la un capăt, linia de transmisie deschisă acordată se conecteză direct la capătul antenei. Emiţătorul este conectat la linia de transmisie prin intermediul unui tuner (cuplor de antenă) care are ieşirea pentru linie simetrică, vezi figura 6. Caracteristicile antenei alimentată la un capăt sunt diferite de ale aceleiaşi antene dacă ar fi alimentată la mijloc. La frecvenţa pentru care antena are o lungime egală cu jumătate de lungime de undă, diagrama de radiaţie este similară. Totuşi, lucrurile nu stau aşa dacă lungimea antenei este egală cu un număr mai mare de jumătăţi de lungimi de undă. Să luăm cazul operării pe armonica a doua, caz în care lungimea antenei este egală cu o lungime de undă. Pentru o antenă alimentată la centru, cele două jumătăţi de undă sunt în fază, în timp ce pentru o antenă alimentată la un capăt ele sunt defazate. Diagrama de radiaţie a antenei alimentate la centru este bidirecţională în timp ce diagrama de radiaţie a antenei alimentate la un capăt are patru lobi principali dându-i o caracteristică mult mai omnidirecţională.

Fig. 6. Antena multiband alimentată la un capăt (antena Zepp)
utilizează fideri acordaţi (linii de transmisie acordate)

Any length (tuned) = orice lungime (acordată);
n x (λ/2) = lungimea antenei egală cu un număr întreg (n) de jumătăţi de lungimi de undă (λ/2);
Balanced tuner = cuplor de antenă cu ieşire simetrică.

O versiune interesantă a unei antene alimentată la un capăt este o antenă "inverted V" alimentată la un capăt. Presupunând că aceasta este în jumătate de lungime de undă pentru banda de 40 m, ea operează similar cu o antenă inverted V alimentată la centru pentru aceeaşi bandă de 40 m. Pe banda de 20 m sunt două secţiuni de jumătate de lungime de undă, ca şi în cazul în care antena ar fi orizontală, dar câmpurile sunt la 90 grade unul faţă de altul (presupunând că V-ul antenei este la 90 grade). În plan orizontal câmpurile sunt defazate dar, în plan vertical ele sunt în fază şi aditive (adică se însumează). Pare rezonabil să presupunem că pe banda de 20 m această antenă funcţionează mai mult ca o antenă verticală cu două flancuri şi în consecinţă cu un unghi de radiaţie mic. Antena poate fi deasemenea folosită pe banda de 15 m, având trei jumătăţi de undă, cât şi pe banda de 10 m unde are patru jumătăţi de undă iar diagrama de radiaţie este mult mai complexă. Un astfel de sistem de antenă a fost descris de Colin Dickman în "Radio ZS" în articolele "ZS6U Minishack Special". Articolele respective au fost, deasemenea, retipărite în QST şi Amateur Radio.

Un inverted V alimentat la un capăt a fost folosit mulţi ani ca antenă multiband la casa scriitorului (n.t. probabil la casa celui care a scris articolele, Colin Dickman), cu un succes considerabil. În acest caz pe banda de 20 m linia de transmisie deschisă este adaptată cu impedanţa de la capătul antenei cu ajutorul unui stub de adaptare în sfert de lungime de undă. Clema de scurtcircuitare pentru stub este dincolo de uşa atelierului (adică afară). Pe benzile 40 m, 15 m şi 10 m această clemă este îndepărtată. În acest fel linia de transmisie deschisă (bifilară) şi o parte din stub constituie linia de transmisie acordată pe aceste benzi. Pe banda de 80 m, conductorii fiderului (liniei de transmisie) sunt conectaţi în paralel şi antena plus fiderul şi stubul devin o antenă Marconi care poate fi operată utilizând radiale terestre (întinse pe pământ). Pe această bandă radiatorul are o lungime puţin mai mare decât un sfert de lungime de undă.

Lungimile liniilor acordate

Liniile acordate pot avea orice lungime cu condiţia ca sistemul de acord al antenei (cuplorul de antenă, transmatch-ul) să poată face faţă impedanţei existente la intrarea în linia de transmisie. Luând ca exemplu impedanţa foarte ridicată a unei ante alimentată la un capăt, o linie de transmisie cu lungimea egală cu un multiplu impar de un sfert de lungime de undă va prezenta la intrare o impedanţă foarte joasă (inversor de impedanţă), în timp ce o linie cu lungimea egală cu un multiplu par de un sfert de lungime de undă va prezenta la intrare o impedanţă foarte ridicată (va reproduce impedanţa antenei). Este posibil ca unitatea de acord a antenei (cuplorul de antenă) să nu facă faţă celor două condiţii extreme de impedanţă şi din acest motiv, pentru exemplul luat (antenă alimentată la un capăt), ar trebui să se evite ca linia de transmisie să aibă o lungime egală cu un multiplu de un sfert de lungime de undă.

Comportarea liniei de transmisie deschise în domeniul VHF

Majoritatea antenelor VHF construite de amatori sunt gândinte ca să se adapteze direct cu un cablu coaxial, cu impedanţa caracteristică de 50 ohmi şi să fie alimentate printr-un cablu coaxial. Cabluril coaxiale de 50 ohmi cele mai utilizate sunt RG58 şi RG8. Pe banda de 2 m cablul RG58 are un factor de atenuare de 4.5 dB/100 ft (30.48 m), iar RG8 are un factor de atenuare de 3 dB/100 ft (30.48 m). Dacă linia de transmisie este lungă, atenuarea creşte şi atunci linia de transmisie deschisă este o alternativă la cablul coaxial. Pe banda de 2 m linia deschisă TV de 300 ohmi (panglica TV) are un factor de atenuare de numai 0.75 dB/100 ft (30.48 m).

O antenă frecvent utilizată este antena Yagi cu 10 elemente pentru canalul TV 5A, antenă care a fost modificată pentru banda de 2 m. Elementul activ al acestei antene este un dipol pliat care prezintă o impedanţă terminală în jur de 300 ohmi, special proiectat pentru panglică TV, cu impedanţa caracteristică de 300 ohmi, sau pentru o altă linie deschisă cu aceeaşi impedanţă de 300 ohmi. Acesta este un caz în care linia de 300 ohmi poate fi pozată pe toată lungimea dintre emiţător şi antenă cu pierderi mult mai mici decât în cazul folosirii unui cablu coaxial. La capătul dinspre emiţător trebuie folosit un balun 300 - 75 ohmi, confecţionat din cablu coaxial cu impedanţa de 75 ohmi, vezi figura 7. Sarcina de 75 ohmi ar putea fi puţin cam mare pentru emiţătoarele proiectate pentru o sarcină de 50 ohmi dar, în practică funcţionează destul de bine.

Fig. 7. Balun, din cablu coaxial de 75 ohmi, care face adaptarea între impedanţa de 75 ohmi
a cablului coaxial şi impedanţa de 300 ohmi a liniei deschise
(reproducere după ARRL Antenna Handbook)

O altă antenă care este adaptată cu uşurinţă la linia deschisă este antena J, vezi figura 8.

Fig. 8. Antena "J" cu adaptarea pentru linie deschisă
sau oricare altă linie simetrică (echilibrată)

Radiatorul vertical în jumătate de lungime de undă este conectat în partea inferioară a sa la stubul de adaptare în sfert de lungime de undă. Linia deschisă este pur şi simplu conectată la stub într-un punct în care impedanţa sa se adaptează la impedanţa stubului. Această poziţie se poate stabili prin încercări pentru a obţine un SWR minim pe linie.

O antenă orizontală VHF, în jumătate de lungime de undă, se poate cupla cu o lnie deschisă printr-un sistem de adaptare în delta (delta-match; sistemul de adaptare seamănă cu litera grecească delta, ) vezi figura 9.

Fig. 9. Sistem de adaptare în delta între impedanţa
unei antene orizontale şi impedanţa unei linii deschise

Această metodă este una comună pentru cuplarea la o antenă filară HF, care este operată la frecvenţa sa fundamentală dar, există un dezavantaj şi anume, atunci când plouă picăturile de apă se depun pe punţile care menţin conductorii liniei la aceeaşi distanţă schimbând caracteristicile liniei de transmisie. Pe HF apa are un efect mic dar, pe VHF SWR-ul creşte dramatic. Când ploaia se opreşte, picăturile de apă pot fi îndepărtate prin scuturarea liniei. Odată ce picăturile au fost îndepărtate SWR-ul revine la normal.

Procurare şi construcţie

Până acum am dat o atenţie considerabilă liniei deschise TV de 300 ohmi. Această linie sau cablu este făcută din două conductoare izolate, masive (adică nu sunt liţate), paralele, distanţate la o jumătate de inch (12.7 mm), cu marimea conductorului de 18 SWG (diametrul conductorului de 1.02 mm). Distanţierii, confecţionaţi din material izolant, sunt dispuşi în lungul conductoarelor la intervale de 12 cm până la 15 cm. Cablul este uşor şi flexibil, ideal pentru a atârna în spaţiu, suportat la un capăt de conductorul antenei. În trecut cablul era disponibil, fiind necesar la instalarea antenelor de recepţie TV dar în prezent nu mai poate fi procurat. Dacă cineva deţine informaţii referitoare la sursele de unde poate fi aprovizionat acest cablu (probabil din import) îl rugăm să ne informeze. Este posibil ca procurarea acestui cablu să fie făcută de unul dintre furnizorii noştri de componente electronice.

Deoarece acest cablu nu se mai găseşte pe piaţă, se pune problema confecţionării lui de către radioamatori. Pentru confecţionarea acestei linii de transmisie se poate folosi aproape orice tip de conductor (sârmă) de cupru, cu un diametru acceptabil, cel puţin 1 mm. Folosirea conductoarelelor neliţate (masive) face ca cele două conductoare ale liniei să-şi menţină mai bine paralelismul. Pentru o anumită impedanţă caracteristică, distanţa între conductoare depinde de diametrul conductoarelor. Relaţia dintre impedanţa caracteristică, diametrul conductoarelor şi distanţa dintre conductoare este următoarea:

Z₀ = 276 x log(2S/d), [ohmi]

Z₀ = impedanţa caracteristică a liniei deschise, [ohmi];
S = distanţa dintre centrele celor două conductoare, [mm];
d = diametrul conductoarelor, [mm];
log = logaritmul zecimal;
x = simbolul pentru înmulţire (multiplicare).

Impedanţa caracteristică a liniei de transmisie, în situaţia în care s-au fixat distanţierii, va fi oarecum mai mică decât cea calculată. Distanţierii, care sunt prezentaţi în figura 10, pot fi confecţionaţi din orice material izolator cu pierderi mici.

Fig. 10. Distanţieri din material izolant introduşi pe linia de transmisie
(reproducere după ARRL Antenna Handbook)

Solder or epoxy drop = cositor depus pe conductor prin lipire sau picătură de răşină epoxydică (ca să blocheze deplasarea distanţierului);
Spacer = distanţier;
Through hole = prin gaură (conductorul este introdus prin gaura din distanţier);
Alternative = soluţie alternativă;
Tight wire wrap = sârmă înfăşurată strâns pe conductoarele liniei (ca să blocheze deplasarea distanţierului).

În realitate, impedanţa caracteristică a liniei de transmisie nu este chiar atât de importantă în cazul în care aceasta (linia) este acordată. De aceea pot fi alese orice dimensiuni care sunt adecvate (corespunzătoare) pentru construcţia liniei. Cele mai mari pierderi în linia de transmisie acordată au loc la ventrele de curent (punctele de pe linie în care curentul este maxim) şi la ventrele de tensiune punctele de pe linie în care tensiunea dintre conductorii liniei este maximă). La ventrele de curent pierderile au loc în rezistenţa ohmică (de radiofrecvenţă) a conductoarelor liniei, iar la ventrele de tensiune pierderile au loc în conductanţa distanţierilor (rezistenţa de pierderi a distanţierilor care şuntează conductoarele liniei). Pierderile unei linii (panglici) TV sunt destul de scăzute. În cazul unei linii deschise confecţionată de amatori (de exemplu scăriţă), linie la care diametrul conductoarelor şi distanţa între conductoare sunt mai mari ca la linia TV, nivelul pierderilor poate fi redus sub cel ale liniei TV.

Câmpuri

Dacă linia de transmisie deschisă este perfect echilibrată, atunci câmpurile electromagnetice din jurul fiecărui conductor al liniei de transmisie sunt egale ca intensitate dar opuse. Astfel, cu o aproximaţie acceptabilă, putem spune că într-un punct aflat la o distanţă suficientă de linia de transmisie câmpul este nul sau, cu alte cuvinte, linia de transmisie nu radiază energie electromagnetică (distanţa între conductoarele liniei fiind mică). Totuşi, întrucât distanţa dintre conductorii liniei este finită (diferită de zero), într-un punct din apropierea (vecinătatea) liniei va exista o diferenţă între câmpurile produse de fiecare conductor al liniei şi prin urmare, în apropierea liniei se poate detecta un câmp electromagnetic. Dacă linia de transmisie este astfel instalată încât în atelierul radioamatorului ea trece pe lângă conductorul de microfon, atunci această diferenţă de câmpuri ar putea fi suficientă pentru a produce o reacţie pozitivă de RF, mult mai pronunţată decât la cablul coaxial, unde câmpul electromagnetic este localizat în interiorul cablului. O metodă de reducere a câmpului electromagnetic radiat de linie, pe porţiunea respectivă, este răsucirea conductoarelor.

Deoarece în apropierea liniei de transmisie deschise câmpul electromagnetic nu este nul, linia nu poate fi amplasată (pozată) pe nici-o structură metalică, în caz contrar caracteristicile liniei vor fi compromise. În cazul în care linia de transmisie va trebui instalată pe o structură metalică, atunci se va utiliza cablu coaxial.

Conectarea la emiţător

Majoritatea transiverelor sunt proiectate astfel încât sarcina preferată a etajului final de putere de RF să fie o rezistenţă de 50 ohmi. Pentru conectarea unei linii de transmisie deschise de 300 ohmi la transiver, se va utiliza un transformator de simetrizare (balun) cu raportul numărului de spire de 2:1, respectiv cu raportul impedanţelor de 4:1. În acest fel, impedanţa de 300 ohmi a liniei va fi reflectată ca fiind 75 ohmi, valoare care poate fi acceptată ca fiind adaptată cu valoarea preferată de 50 ohmi a transiverelor. Un emiţător cu tuburi electronice în final, urmat de un filtru pi, poate cu uşurinţă să se adapteze la sarcina de 75 ohmi. Un emiţător cu componente solide în etajul final necesită o sarcină mult mai apropiată de rezistenţa de 50 ohmi. De aceea, în cazul în care o linie de transmisie deschisă, cu impedanţa de 300 ohmi, trebuie conectată la un astfel de emiţător, atunci se va utiliza un balun cu raportul numărului de spire de 2.45:1, respectiv cu raportul impedanţelor de 6:1 (2.45 x 2.45 = 6). Un balun cu un astfel de raport al numărului de spire este dificil de confecţionat utilizânt tehnica bobinării multifilare pe un miez toroidal.

Dacă se utilizează linii de transmisie deschise acordate sau dacă pe liniile deschise SWR-ul este ridicat, atunci pentru conectarea lor la emiţător este nevoie de un dispozitiv de interfaţare. În domeniul HF, un Z match s-a dovedit foarte folositor pentru acest scop. Motivul principal al utilizării acestui dispozitiv de interfaţare este de a oferi emiţătorului o impedanţă de sarcină corectă. Dispozitivul de interfaţare este necesar în special în cazul utilizării emiţătoarelor cu componente solide în etajul final care, sunt prevăzute cu circuite de auto protecţie, scoţând din funcţiune emiţătorul dacă sarcina nu este corectă. Dacă linia de transmisie are pierderi mici, atunci undele staţionare de pe linie au consecinţe minore. Puterea reflectată nu este în totalitate pierdută, aşa cum au arătat câţiva autori. Când există unde staţionare, linia de alimentare (de transmisie) devine parte a unui circuit rezonant şi în cazul liniei cu pierderi mici, majoritatea puterii reflectate este returnată circuitului. Dacă SWR-ul este 1:1 la ieşirea din emiţător (n.t. pe linie SWR-ul este diferit de cel de la ieşirea din emiţător), atunci puterea neconsumată de antenă poate fi disipată numai în rezistenţa de pierderi a liniei de transmisie şi în rezistenţa de RF a componentelor de acordare şi cuplare.

Rezumat

În timp ce cablul coaxial pare să fie cea mai bună alegere a liniilor de transmisie de RF, care poate fi pozată pe structuri metalice, linia deschisă este adesea o alegere mai bună pentru antenele filare (din sârmă), în special pentru cazul în care antena este multiband. Pentru că linia de transmisie deschisă are pierderi mici în timpul emisiei în benzile HF, ea poate fi utilizată cu eficienţă atunci când SWR-ul este ridicat sau atunci când linia este acordată.

Au fost prezentate un număr de aplicaţii tipice ale liniilor deschise. O atenţie deosebită a fost dată liniei deschise TV care este un excelent produs pentru uzul radioamatorilor, cu condiţia să poată fi procurtă. În afară de utilizarea ei la alimentarea antenelor HF, ea este deasemenea o linie bună, cu pierderi mici şi pentru aplicaţiile în VHF (fireşte ea a fost proiectată pentru VHF TV).

Referinţe

1. ARRL Antenna Handbook
2. Varney - The G5RV Antenna - Amateur Radio, Dec 1982 (Reprint)

Lloyd Butler VK5BR

Articol aparut la 4-10-2009

11611