ĆWICZENIE 3

ĆWICZENIE 3
LINIE PRZESYŁOWE
PROTOKÓŁ POMIAROWY
I. PRZYRZĄDY
1...............................................................
2...............................................................
3...............................................................
4...............................................................
WYKONAWCY
1.........................................
2.........................................
3.........................................
4.........................................
II POMIARY
1.Pomiar charakterystyki częstotliwościowej anteny.
schemat...............
Częstotliwość AO1
generatora
25,61
f(MHz)
WFS
Moc W 
BO1
26,06
CO1
26,51
2. Pomiar współczynnika tłumienia
schemat.........
. Pomiar współczynnika tłumienia
wejściu i wyjściu linii
schemat.........
DO1
26,96
EO1
27,41
FO1
27,86
F40
28,30
α na podstawie pomiaru mocy na wejściu i wyjściu linii
α na podstawie pomiaru współczynnika fali stojącej na
III POLECENIA DO WYKONANIA W SPRAWOZDANIU
1. Przedstawić na wykresie i opisać charakterystykę częstotliwościową
anteny.
2. Na podstawie wykonanych pomiarów mocy oblicz wartość
1
współczynnika tłumienia α   .
m
3. Na podstawie wykonanych pomiarów WFS oblicz wartość współczynnika
1
tłumienia α   .
m
4. Dokonać analizy wartości współczynnika tłumienia wyliczonego na
podstawie zmierzonych mocy WFS na wejściu i wyjściu linii.
5.
IV ZAKRES WIEDZY
Przed przystąpieniem do ćwiczenia student(ka) powinien posiadać wiedzę
niezbędną do odpowiedzi na następujące pytania:
1. Parametry jednostkowe linii długiej, równania różniczkowe linii.
2. Rozwiązania równań linii długiej, parametry charakterystyczne linii Z0,α, β.
3. Fala pierwotna i fala odbita w linii długiej.
4. Prędkość fazowa i grupowa.
5. Obwiednie rozkładu napięcia i prądu wzdłuż linii bez strat dla różnych
obciążeń. Współczynnik fali stojącej.
6. Linia bez strat jako transformator impedancji.
7. Właściwości linii współosiowej.
8. Tłumienie linii.
9. Umieć rozwiązać przykładowe zadania.
a) oblicz tłumienie linii dB , jeżeli moc na wejściu Pwe=10W a moc na
wyjściu Pwy=5W.
b) oblicz tłumienie linii dB , jeżeli napięcie na wejściu Uwe=10V a napięcie
na wyjściu Uwy=5V.
1
c) oblicz tłumienie jednostkowe linii α   o długości 100m, jeżeli Pwe=10W a
m
Pwy=2W.
d) oblicz współczynnik odbicia Γ na wejściu linii jeżeli: Pwe=10W, Pwy=5W i
WFS=3.
e)
V LITERATURA
1. Trochę Historii
Skąd nazwa CB ? Pochodzi ona od angielskich słów "citizens band", które oznaczają pasmo
obywatelskie. Jest to pasmo 27 MHz, wykorzystywane przez miliony osób na całym świecie.
Jego początki to 1947 rok, kiedy to w USA odbył się specjalny kongres poświęcony
problemom łączności obywatelskiej. Początkowo zaproponowano pasmo częstotliwości od
460 do 470 MHz. Szybko jednak zorientowano się, że nie był to dobry pomysł ze względu na
niewielki zasięg i wysokie koszty takich urządzeń. Do łączności zaproponowano więc pasmo
11 m. (27MHz). W 1958 roku sformułowano przepisy prawne, dotyczące głównie zasad
udzielania licencji na to pasmo. Prawdziwy rozwój CB RADIA rozpoczął się w 1959 roku.
Od tego czasu liczba wniosków o wydanie zezwolenia na ten środek łączności rosła bardzo
szybko. Radia były używane głównie przez kierowców wielkich ciężarówek, którzy używali
ich do informowania się o sytuacji na drogach i wzajemnym ostrzeganiu przed policyjnymi
patrolami. Do Europy CB dotarło nieco później, bo w połowie lat sześćdziesiątych. Pierwsze
przepisy prawne dotyczące tego środka łączności sformułowano dopiero dziesięć lat później.
Wtedy to w RFN dopuszczono pierwsze radia z emisją AM i mocą 0,5 W.O CB RADIU w
Polsce w tamtych czasach trudno mówić, głównie ze względu na ograniczenia prawne i
niedostępność sprzętu. Prawdziwy 'boom' CB RADIO przeżyło w Polsce na przełomie lat 8990. W tym czasie dopuszczone do użytku było pasmo od 26,960 do 27,280 MHz. W 1991
roku pasmo obywatelskie zostało poszerzone do 40 kanałów: od 26,960 do 27,405 MHz. W
chwili obecnej liczba użytkowników CB RADIA w Polsce sięga stu tysięcy. Już w 1991 roku
liczba zarejestrowanych nadawców przekroczyła 100000. Pasmo dopuszczone do użytku
ciągle obejmuje 40 kanałów ( 26.960 - 27.405 ), ale nadawcy używają nierzadko dużo
szerszego zakresu częstotliwości.
2. Podstawowe informacje
Obecnie w Polsce dopuszczone do użytku jest pasmo częstotliwości od 26,960 do 27,410
MHz (tzw. podstawowa czterdziestka), emisje AM, FM oraz SSB z mocą odpowiednio 4, 4 i
12W. Pasmo jest ogólnodostępne. Nie trzeba zdawać żadnych egzaminów ani posiadać
specjalnych umiejętności i chyba właśnie to jest powodem tak dużej popularności CB
RADIA. Używany jest standard "zerowy", to znaczy że częstotliwość kanału kończy się cyfrą
"0" np. 1 - 26,960 MHz. W większości krajów obowiązuje standard "piątkowy", tzn. że
częstotliwość kanału kończy się cyfrą "5" np. 1 - 26,965 MHz. Pomimo udostępnienia tylko
40 kanałów nadawcy używają często dużo szerszego zakresu częstotliwości. Podział pasma
przedstawia poniższa tabela.
TABELA CZĘSTOTLIWOŚCI
Ch.
01
02
03
03+
04
05
06
07
07+
08
09
10
11
11+
12
13
14
15
15+
16
17
18
19
19+
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
A
25.610
25.620
25.630
25.640
25.650
25.660
25.670
25.680
25.690
25.700
25.710
25.720
25.730
25.740
25.750
25.760
25.770
25.780
25.790
25.800
25.810
25.820
25.830
25.840
25.850
25.860
25.870
25.900
25.880
25.890
25.910
25.920
25.930
25.940
25.950
25.960
25.970
25.980
25.990
B
26.060
26.070
26.080
26.090
26.100
26.110
26.120
26.130
26.140
26.150
26.160
26.170
26.180
26.190
26.200
26.210
26.220
26.230
26.240
26.250
26.260
26.270
26.280
26.290
26.300
26.310
26.320
26.350
26.330
26.340
26.360
26.370
26.380
26.390
26.400
26.410
26.420
26.430
26.440
C
26.510
26.520
26.530
26.540
26.550
26.560
26.570
26.580
26.590
26.600
26.610
26.620
26.630
26.640
26.650
26.660
26.670
26.680
26.690
26.700
26.710
26.720
26.730
26.740
26.750
26.760
26.770
26.800
26.780
26.790
26.810
26.820
26.830
26.840
26.850
26.860
26.870
26.880
26.890
D
26.960
26.970
26.980
26.990
27.000
27.010
27.020
27.030
27.040
27.050
27.060
27.070
27.080
27.090
27.100
27.110
27.120
27.130
27.140
27.150
27.160
27.170
27.180
27.190
27.200
27.210
27.220
27.250
27.230
27.240
27.260
27.270
27.280
27.290
27.300
27.310
27.320
27.330
27.340
E
27.410
27.420
27.430
27.440
27.450
27.460
27.470
27.480
27.490
27.500
27.510
27.520
27.530
27.540
27.550
27.560
27.570
27.580
27.590
27.600
27.610
27.620
27.630
27.640
27.650
27.660
27.670
27.700
27.680
27.690
27.710
27.700
27.730
27.740
27.750
27.760
27.770
27.780
27.790
F
27.860
27.870
27.880
27.890
27.900
27.910
27.920
27.930
27.940
27.950
27.960
27.970
27.980
27.990
28.000
28.010
28.020
28.030
28.040
28.050
28.060
28.070
28.080
28.090
28.100
28.110
28.120
28.150
28.130
28.140
28.160
28.170
28.180
28.190
28.200
28.210
28.220
28.230
28.240
35
36
37
38
39
40
26.000
26.010
26.020
26.030
26.040
26.050
26.450
26.460
26.470
26.480
26.490
26.500
26.900
26.910
26.920
26.930
26.940
26.950
27.350
27.360
27.370
27.380
27.390
27.400
27.800
27.810
27.820
27.830
27.840
27.850
28.250
28.260
28.270
28.280
28.290
28.300
3. O sprzęcie
TYPY ANTEN
W paśmie CB wyróżniamy dwa podstawowe typy anten:

anteny dookólne

anteny kierunkowe
Najczęściej używanymi są te pierwsze głównie ze względu na uniwersalność zastosowania
oraz niską cenę a także prostotę montażu. Co oznacza sformułowanie 'dookólne'? - Oznacza
dookólną charakterystykę promieniowania czyli wysyłanie fali elektromagnetycznej we
wszystkich kierunkach.
Wśród anten tych wyróżniamy trzy podstawowe, najczęściej spotykane rodzaje:

anteny 1/4 fali

anteny 1/2 fali

anteny 5/8 fali
Jak nietrudno się zorientować jest to podział ze względu na długość falową. Pierwsze z nich
używane są do pracy lokalnej. Wyróżniają się niewielkimi wymiarami i niedużym zyskiem.
Anteny półfalowe są chętnie wykorzystywane przez nadawców, jednak nie maja jakiś
szczególnych zalet. Ostatnie z anten pionowych dookólnych czyli 5/8 fali są uważane za
najlepsze anteny do łączności DX - owych. Jest tak dlatego, iż wyróżniają się one
największym zyskiem z przedstawionego tu grona oraz niskim kątem promieniowania, co jest
szczególnie ważne przy łącznościach z odległymi krajami.
Co to znaczy 'antena kierunkowa'? - Jak sama nazwa mówi jest to antena promieniująca w
wybranym kierunku. Najprostszym przykładem anteny kierunkowej jest dipol półfalowy,
który promieniuje tylko w dwóch kierunkach. Dipol półfalowy jest podstawową częścią
jednego z rodzajów anten kierunkowych, a mianowicie anten typu YAGI. Drugim typem
anten kierunkowych są anteny pętlowe. Nietrudno się domyśleć, że ich elementy mają kształt
pętli. Typowymi przedstawicielami takich anten są anteny QUBICAL QUAD. Anteny
kierunkowe cechują się dużym zyskiem w kierunku promieniowania oraz silnym tłumieniem
sygnałów z kierunków przeciwnych. Z tego względu są one idealne do łączności DX - owych,
jednak ich duże wymiary często uniemożliwiają ich stosowanie.
4. Strojenie anteny
Jak zestroić antenę w sposób prawidłowy ?
Potrzebujemy do tego reflektometru (tzw. SWR) i sztucznego obciążenia. Rozpoczynamy od
zestrojenia linii przesyłowej czyli przewodu. Do jednego końca kabla podłączamy sztuczne
obciążenie a z drugiej reflektometr i radio. Strojenie przeprowadzamy na środku pasma.
Wstępnie docinamy kabel do długości odpowiadającej nieparzystej ilości ćwiartek fali razy
współczynnik skrócenia (0,66 dla kabli z izolacją polistyrenową: przykład: 3 razy
2,75[ćwiartka fali: 11m : 4 = 2,75] razy 0,66=5,445m) i dodajemy 30 centymetrów na
docinanie. Ucinamy po 3 cm i po każdorazowym ucięciu kontrolujemy zestrojenie. W
praktyce SWR kabla nie powinien przekraczać 1,05. W miarę możliwości zastosujmy gruby
kabel gdyż ma on zazwyczaj dużo mniejsze tłumienie niż kable cienkie. Poza tym jest on
najczęściej podwójnie ekranowany co wpływa korzystnie na ilość emitowanych zakłóceń.
Biorąc pod uwagę, że linia przesyłowa została już zestrojona możemy wziąć się za strojenie
anteny. Najlepiej wykonać to w miejscu jej zamontowania. Reflektometr podłączamy do
anteny za pomocą kabla pomiarowego. Kabel taki powinien mieć długość równą długości
polowy fali (lub jej krotności) razy współczynnik skrócenia zastosowanego kabla. Typowo
dla kabli z izolacją polistyrenową współczynnik ten wynosi 0,66 ( kable typu WL, WD, RG,
RK ). Z drugiej strony reflektometru podłączamy linię zasilającą i przystępujemy do strojenia.
Dokonujemy go na interesującym nas zakresie pasma. Ustawiamy radio na pierwszym kanale
wybranego zakresu i po przejściu na nadawanie kalibrujemy miernik ustawiając wskazówkę
na ostatniej podziałce skali (najczęściej oznaczanej SET). Przełącznik w mierniku ( w
zależności od posiadanego) powinien być ustawiony w pozycji FWD, TEST. Po
skalibrowaniu przełączamy miernik w pozycję REF, SWR i odczytujemy wskazanie. Tą samą
operację powtarzamy dla ostatniego kanału interesującego nas zakresu. Obserwując
wskazania możemy stwierdzić czy antena jest za długa czy za krótka. Jeśli na początku pasma
SWR jest większy niż na końcu oznacza to, że antena jest za krótka. Jeśli na niskich kanałach
SWR jest lepszy niż na wysokich antena jest za długa. Odpowiednio do tego należy antenę
stroić przez skracanie lub wydłużanie anteny. Najczęściej wykonuje się to stroikiem na końcu
anteny poprzez jego wsuwanie lub wysuwanie.
Oprócz metody, często stosuje się drugą, która jest zdecydowanie prostsza. Wystarczy do
radia jak najkrótszym odcinkiem przewodu podłączyć reflektometr i do niego linię zasilającą
wraz z anteną. Dalej należy przystąpić do strojenia jak w poprzednim przykładzie. Choć
sposób ten nie jest na pewno tak dobry jak poprzedni to jest często stosowany z niezłym
skutkiem. Na koniec należy wspomnieć jeszcze, że całość fali stojącej powstającej w kablu na
skutek niedostrojenia wraca do radia i jest zamieniana w stopniu końcowym w ciepło. Tak
więc jeśli obudowa radia parzy to reflektometr w dłoń i do pracy przy antenie.
Ogólnie należy stwierdzić, że SWR=1,2 jest wynikiem dobrym, SWR=2,0 dostatecznym i
możliwym do przyjęcia, SWR=3,0 może już spowodować trwałe uszkodzenie nadajnika.
Należy zawsze dążyć do uzyskania jak najlepszego SWR.
5. Anteny do radiotelefonów CB
W tym rozdziale zapoznamy się z antenami, czyli urządzeniami służącymi do zamiany energii
fal elektromagnetycznych na napięcie w.cz. lub odwrotnie. Anteny CB pracują w dwie
strony,to znaczy zarówno przy nadawaniu, jak i przy odbiorze, a parametry ich nie zależą od
kierunku przepływu energii. Od prawidłowo zaprojektowanego i wykonanego systemu
antenowego zależą w dużej mierze sukcesy radiostacji, a przede wszystkim zasięgi łączności.
Gorsze wyniki osiągnąć można przy złej, niedopasowanej antenie i nadajniku o mocy kilkuset
W, niż przy dobrym systemie antenowym i mocy kilkuset mW. System antenowy składa się z
następujących części:
— części promieniującej, zwanej także promiennikiem lub radiatorem,
— linii zasilającej (kabel antenowy),
— układu dopasowania anteny do nadajnika (często pomijany ze względu na znormalizowaną
impedancję 50 Ω).
5.1. Część promieniująca
Zadaniem promiennika jest wypromieniowanie w przestrzeń dostarczonej do niego energii
w.cz. Każdy promiennik antenowy charakteryzuje się impedancją wejściową, polaryzacją,
współczynnikiem kierunkowości, zyskiem i zakresem częstotliwości. W CB wykorzystuje się
najczęściej ćwierćfalowe anteny pionowe (GP) o wysokości 2,75 m (α/4). W rzeczywistości
długość tych anten jest mniejsza, szczególnie jeśli chodzi o radiotelefony przewoźne i
przenośne.
Do rozważań teoretycznych promiennik traktowany jest jako obciążenie nadajnika. Przy
długości α/4 i dobrym systemie uziemień, impedancją wejściowa takiego promiennika ma
charakter czynny R. Jeśli ta wartość odpowiada impedancji linii zasilającej Zo, to mamy do
czynienia z maksymalną sprawnością systemu antenowego. Przy nadawaniu następuje
maksymalne przekazanie energii w.cz. między linią zasilającą a promiennikiem, a przy
odbiorze między promiennikiem, a linią zasilającą.
W praktyce jednak, szczególnie gdy chodzi o anteny samochodowe czy przenośne, długość
2,75 m jest nie do przyjęcia. Z tego względu stosuje się promienniki krótsze, a to z kolei
powoduje, że należy uwzględniać składową bierną X. Impedancja wejściowa takiego
promiennika wyraża się wzorem:
Z=R±jX
Jego układem zastępczym jest szeregowe połączenie oporności czynnej R i oporności biernej
indukcyjnej (+jX) lub pojemnościowej (-jX) — rysunek 1.
Rys.1 Schemat zastępczej anteny pionowej
Składowa bierna nie zużywa mocy, ale pogarsza czułość promiennika, zmniejsza
przenoszenie energii z linii zasilającej, wpływa na wzrost zakłóceń emitowanych przez
nadajnik. Z tego też względu musi ona być zrównoważona za pomocą układów
kompensujących, przyłączonych szeregowo do promiennika.
Promienniki krótsze od α/4 fali promieniowanej wykazują charakter oporności biernej
pojemnościowej i w celu zestrojenia wymagają przyłączenia szeregowego cewki. Inaczej
mówiąc, przez dołączenie indukcyjności w pobliżu strzałki prądu (u podstawy promiennika),
doprowadza się antenę do rezonansu. Łatwo zauważyć, że im krótsza jest antena, tym większa
jest jej oporność pojemnościowa i tym większa musi być indukcyjność dołączona w szereg.
Rys.2 Zależność między długością promiennika anteny a indukcyjnością cewki wydłużającej.
Na rysunku 2 przedstawiono zależność między długością anteny a indukcyjnością, którą
należy dołączyć. Anteny krótsze są wygodne w eksploatacji i montażu, ale mają mniejszą
sprawność objawiającą się tym, że sygnały są słabiej odbierane i słabiej słyszana jest nasza
stacja.
Promienniki dłuższe od α/4 fali mają charakter oporności biernej indukcyjnej (+jX). W celu
dopasowania takiej anteny dokonuje się jej ,,skrócenia" przez włączenie w szereg u podstawy
promiennika dobranej pojemności. Ten sposób jest jednak rzadko stosowany przy antenach
CB.
Cechą charakterystyczną części promieniującej jest, jak już wspomniano, rezystancja
charakterystyczna. Jest to umowna wartość wyrażona w Ω, za pomocą której określa się moc
wypromieniowaną przez antenę. Przyjmując rezystancję anteny R i dopływający do niej prąd
I, moc wyniesie I2 • R.
W przypadku ćwierćfalowej anteny pionowej o długości promiennika i czterech przeciwwag
2,75 m umocowanych poziomo, impedancja wyniesie około 35Ω. Poprzez odgięcie
przeciwwag do dołu uzyskuje się potrzebną impedancję 50Ω.
Oprócz impedancji i długości promiennika podstawowymi jego parametrami są:
— częstotliwość robocza (liczba kanałów, dla których antena pracuje prawidłowo),
— WFS (współczynnik fali stojącej) określający przy prawidłowym montażu stopień
dostrojenia anteny,
— maksymalna moc doprowadzona do anteny,
— masa anteny,
— zysk anteny.
Ten ostatni parametr, podawany w dB, charakteryzuje wzmocnienie w kierunku
maksymalnego promieniowania. Mówi ono o tym, ile razy większe jest uzyskane natężenie
pola w stosunku do promiennika wzorcowego. Z reguły w skróconej handlowej informacji nie
podaje się, o jaki promiennik wzorcowy chodzi: czy o dipol półfalowy, czy o promiennik
izotropowy (wielokierunkowy). Może to spowodować wiele nieporozumień. Wiele wytwórni
(zapewne w celach reklamowych) zysk anteny odnosi do promiennika izotropowego, bowiem
w stosunku do dipola półfalowego daje to wartość większą o 2,15 dB.
Szerokość przenoszonych częstotliwości zależy w dużym stopniu od smukłości promiennika,
czyli stosunku wysokości do średnicy. Im większa smukłość, tym węższe pasmo przenoszenia
anteny. Wiele firm produkujących anteny stosuje smukłość około 300. Oznacza to, że
promiennik o wysokości na przykład 3 m, ma średnicę 1 cm. Pojemnościowe obciążenie
górnego końca promiennika znacznie zwiększa szerokość ponoszonych przez antenę
częstotliwości.
5.2 LINIA ZASILAJĄCA
Linia zasilająca, zwana także fiderem, ma za zadanie doprowadzenie do części promieniującej
anteny energię w.cz. z możliwie najmniejszymi stratami.
Najważniejszym parametrem linii zasilającej jest jej impedancja charakterystyczna, zwana
inaczej opornością falową Zo. Jest to stosunek napięcia do prądu biegnącej przez linię fali.
Przy zamknięciu linii na końcu rezystancja R = Zo w linii wystąpi tylko fala bieżąca, czyli
cała energia przesłana przez linię zostanie wydzielona na rezystancji. Jeżeli impedancja
charakterystyczna linii jest różna od R, to w linii wystąpi fala stojąca, zaś część energii
zostanie odbita od anteny. Im większe będzie niedopasowanie, tym większa fala stojąca
wystąpi w linii i tym większy będzie współczynnik odbicia. Współczynnik fali stojącej jest
zawsze większy od 1 i jest równy stosunkowi obu impedancji:
WFS = Zo/Z
lub
Z/Zo
W przypadku braku dopasowania sygnał z nadajnika jest częściowo zatrzymany w
przewodzie i tam ulega rozproszeniu, nie docierając do anteny. Współczynnik większy od 2
powoduje zauważalny spadek emitowanego sygnału (tablica 1) i nadmierne grzanie się
tranzystorów w stopniu końcowym nadajnika. WFS większy od 3 może już spowodować
uszkodzenie stopnia końcowego. Dodatkowo występuje rozstrojenie obwodów końcowych, a
tym samym wzrost emisji częstotliwości niepożądanych. Niedopasowana linia zasilająca
powoduje promieniowanie niepożądanej energii w.cz.
WFS
Strata mocy
%
1
0
1,3
1,5
1.7
2
3
4
5
6
2
3
6
11
25
38
48
55
10
70
Tablica 1. Straty mocy w zależności od współczynnika fali stojącej
Widać więc, że znajomość wartości impedancji linii zasilającej jest niezbędna. Nieznaną
impedancję kabla można wyznaczyć doświadczalnie jednym z dwóch sposobów. Pierwszy
polega na pomiarze średnicy żyły środkowej oraz średnicy ekranu. Dla kabla 50Ω stosunek
D/d jest zbliżony do 3,5, dla 75Ω zaś D/d jest większy i wynosi około 5,5. Drugi sposób
wymaga użycia reflektometru oraz rezystorów bezindukcyjnych, np. 50Ω/4 W. W przypadku
linii 50Ω WFS powinien być zbliżony do 1 (rysunek 4).
Rys.4 Określenie impedancji kabla antenowego
Na rynku spotkać można wiele typów kabli koncentrycznych. Przykładowe typy kabli wraz z
ich charakterystycznymi parametrami zamieszczono w tablicy 2 poniżej.
Oznaczenie
Zo D [mm] Co
Tłumienie
[Ω]
[pF/m] [dB/100m]
Krajowe 200 MHz
Wl.50-0,96/2,95
50
5,0
WDSO-0,90/2,95
50
5,0
100
100
24
22
Wdek50-0,90/2,95
WL.50-2,25/7,25
WD50-5.0/17.3
100
100
100
22
11
5,6
96
96
12
32
96
96
100
15
14
13
USA 170 MHz
50
5,0
97
52
10,5
97
52
22,0
97
50
10,5
97
22
9
4,8
RK6
RK19
RK28
RK47
RK48
RG58C
RG8
RG17
RG213
50
50
50
5.6
10,3
22,0
ZSRR 300 MHz
52
12,4
52
4,2
52
52
50
11,4
10,3
13,5
9
Przy długości do 20 m można stosować popularne kable o średnicy 6 mm. Przy długościach
znacznie większych od 20 m należy liczyć się ze znacznym tłumieniem kabla. Najprościej
przyjąć zasadę, że im kabel grubszy, tym lepszy, bo ma mniejsze tłumienie.
Znany jest jeszcze jeden parametr linii zasilającej, zwany współczynnikiem szybkości lub
współczynnikiem skrócenia (0,5-1l). Dla kabli z izolacją polistyrenową współczynnik ten
wynosi 0,66. Oznacza to, że jeżeli idealna linia z dielektrykiem powietrznym wykaże
właściwości rezonansowe przy długości α/4, to przy zastosowaniu kabla z dielektrykiem
polistyrenowym jej długość będzie wynosiła 0,66*α/4. Jeżeli mamy do dyspozycji kabel o
nieznanym współczynniku skrócenia, to jego wartość można wyznaczyć doświadczalnie przy
pomocy GDO(Grip Dip Oscylator). W tym celu dołączamy do dowolnego końca kabla pętlę o
średnicy około l cm, składającą się z jednego zwoju drutu, do której zbliżamy cewkę GDO i
pokręcamy skalą przyrządu. Najmniejsza częstotliwość, przy której kabel wykaże
właściwości rezonansowe (przyrząd wykaże spadek napięcia w.cz., tzw. „dip") odpowiadać
będzie elektrycznej długości jednej ćwiartki fali. Następnie z podanego niżej wzoru
wyznaczamy poszukiwany współczynnik
γ =f*l/81
gdzie: f - częstotliwość [MHz] zmierzona za pomocą GDO,
l - długość kabla [m]
Określony w ten sposób współczynnik pozwala na wstępne przyjęcie potrzebnej długości
kabla antenowego jako wielokrotność γ α/2. Dokładne określenie tej długości możliwe jest
przez pomiar WFS i stopniowe przycinanie kabla po kilka cm.
5.3 Układ dopasowania do nadajnika
Układ dopasowania do nadajnika ma na celu zapewnienie pobrania przez linię zasilającą
zakończoną promiennikiem możliwie największej części energii w.cz. wytworzonej w
nadajniku. Jak wiadomo z dotychczasowych rozważań, warunki takie zaistnieją w przypadku
dopasowania impedancji wyjściowej obciążenia nadajnika do linii zasilającej antenę.
Impedancja wyjściowa nadajnika jest z reguły znormalizowana i wynosi 50Ω (spotyka się
urządzenia, gdzie wynosi 75Ω).
Stosowanie zewnętrznego układu dopasowującego umożliwia dołączenie kabla o innej
impedancji charakterystycznej niż 50Ω. Układ taki daje jeszcze jedną korzyść w postaci
dodatkowego tłumienia częstotliwości harmonicznych, czyli zmniejsza możliwość powstania
zakłóceń.
W handlu spotyka się wiele układów dopasowujących praktycznie do każdej anteny i każdego
kabla koncentrycznego. Na rysunku 5 przedstawiono przykładowy schemat takiego układu
wraz z wewnętrznym reflektometrem. Dostrojenie kondensatorów w tym układzie
przeprowadza się w taki sposób, aby uzyskać największą moc przekazywaną do anteny przy
jak najmniejszym współczynniku WFS.
Rys. 5. Schemat ideowy układu DRAGON DS-100, tzw. „matcher" (układ dopasowania z
reflektometrem i wskaźnikiem mocy)
Warto wiedzieć, że w przypadku kiedy impedancja wyjściowa nadajnika jest zgodna z
impedancja anteny i impedancja kabla zasilającego (dopasowanie), w linii zasilającej nie
wytwarza się fala stojąca (w tym przypadku długość linii może być dowolna). Taki przypadek
jest bardzo trudny do osiągnięcia i w linii powstaje zwykle mniejsza lub większa fala stojąca.
Jak wiadomo, falę stojącą wynikłą z niedopasowania linii zasilającej do impedancji
wyjściowej nadajnika można zmniejszyć przez dostrojenie obwodów wyjściowych. Trudniej
natomiast jest skompensować niedopasowanie powstałe między anteną a linią zasilającą.
Różne sposoby dopasowania anteny do linii zasilającej przedstawiono na rysunku 6.
Rys.6 Sposoby dopasowania anteny do linii zasilającej
Najlepsze dopasowanie uzyskuje się przy stosowaniu tzw. strojonej linii zasilającej. Linię
taką uważa się za zestrojoną, jeśli ma ona długość α/2 lub n α/2 pomniejszone o znany nam
już współczynnik skrócenia. Impedancja takiej linii zasilającej jest rzeczywista w każdym
węźle napięcia lub prądu, czyli następuje transformacja impedancji anteny w stosunku 1:1.
Inaczej mówiąc, wyjście nadajnika „widzi" tylko impedancję anteny, nie licząc oczywiście
strat. Przy podanej wyżej długości linii wystarczy tylko dopasować ją do nadajnika, co można
łatwo zrealizować za pomocą typowych filtrów Π lub tzw. skrzynek antenowych.
Dostrojenie fabrycznej anteny do właściwej częstotliwości pracy można przeprowadzić po jej
zainstalowaniu, przez wydłużenie lub skrócenie promiennika (często za pomocą specjalnego
stroika, pokrętła itp.).
6. Opis elementów
6.1. Sztuczne obciążenie
Sztuczne obciążenie to bardzo prosty w wykonaniu a zarazem bardzo pomocny przyrząd.
Jedyne o czym należy pamiętać przy jego budowie to utrzymanie rezystancji 50Ω i
sumarycznej mocy oporników większej niż moc wyjściowa radia.
Do budowy należy użyć oporników bezindukcyjnych. W przypadku budowy obciążenia na
dużą moc do łączenia oporników należy użyć zacisków, gdyż na skutek znacznego
nagrzewania się oporników lutowania mogą ulec stopieniu.
6.2. Reflektometr
Reflektometr (SWR) jest przyrządem umożliwiającym określenie współczynnika fali stojącej
(WFS). Można nim sprawdzić antenę oraz stwierdzić, czy moc wytworzona przez stopień
końcowy jest rzeczywiście doprowadzona do anteny i wypromieniowana w przestrzeń.
Przyrząd ten włącza się między wyjście nadajnika (transceivera) i linię antenową.Za pomocą
reflektometru można również skontrolować moc doprowadzoną do anteny oraz stroić wyjście
nadajnika. Moc przesyłana przez linię antenową nie jest całkowicie wytracona w antenie i
pewna jej część powraca do nadajnika. Obie fale, niosące moc padającą i odbitą, tworzą falę
stojąca. Przy niedopasowaniu oporności obciążenia i oporności falowej WFS jest większy od
1. Przy pełnym dopasowaniu WFS=1.
Przykładowy schemat układu reflektometru:
A jak zmierzyć SWR? - Ustawiamy przełącznik w pozycji CAL i po podaniu sygnału kręcąc
potencjometrem doprowadzamy wskazówkę do końca skali. Następnie przełączamy
przełącznik w pozycję SWR i odczytujemy wartość. Pamiętając, że wartość powyżej 3 może
uszkodzić trwale stopień mocy nadajnika, SWR=2 można przyjąć jako wartość, która
powinna być absolutnym maksimum!!
6.3 Matcher
Matcher jest urządzeniem pozwalającym na "sztuczne" dopasowanie anteny do wyjścia
nadajnika. Fabryczne urządzenia tego typu mają zazwyczaj dwa pokrętła oznaczone jako
TUNE i LOAD. Pokrętło TUNE znajduje się bliżej nadajnika i służy do wstępnego
dopasowania. Dokładne dostrojenie odbywa się za pomocą pokrętła LOAD. Trzeba
powiedzieć, że matcher umożliwia lepsze dopasowanie nawet zupełnie przypadkowych anten.
Poza tym zmniejsza niebezpieczeństwo powstawania zakłóceń i uszkodzenia nadajnika. Po
zestrojeniu anteny za pomocą matchera warto sprawdzić moc przekazywaną do anteny, gdyż
nieraz zdarza się, że urządzenia te znacznie ją ograniczają. Aby tego dokonać trzeba
podłączyć reflektometr między wyjście matchera a linię zasilającą.
Przykładowy schemat układu matchera:
7. Opis radia Alan 48+ Excel
7.1 Dane techniczne:
Ogólne:
Zakres częstotliwości
Ilość kanałów
Napięcie zasilania
Wymiary
Waga
Odbiornik:
Czułość przy 20dB SINAD
Selektywność
Poziom SQUELCH
Moc wyjściowa m.cz
Zniekształcenia akustyczne
Pasmo przenoszenia
Częstotliwości pośrednie
Pobór prądu
Nadajnik:
Moc wyjściowa
Impedancja anteny
Stabilność częstotliwości
Pobór prądu
Modulacja
26.96-27.4MHz
40 (400 wersja eksport.)
13.2V
150x45x175mm
1kg
0.5µV AM/FM
65dB
0.5µV
2.0W na 8 Ohm
<8% przy 1kHz
500-3000Hz
1° IF:10.695MHz; 2°IF:455kHz
450mA
4W AM/FM
50 Ohm
0.005%
ok. 1.3A (bez modulacji)
85-95% AM; +/-1.8kHz FM
7.2. Wygląd radia
7.3 Dostępne funkcje
Wyświetlacz ciekłokrystaliczny :
nr. kanału/częstotliwość, RX, TX, AM, FM, SCAN, EMG, wskaźnik S
(analogowy), M1 ... M5
Potencjometry, przełączniki :
CH, CB/PA, VOL, MIC/RF, FUNC, M1/EMG, M2/DW, M3/SCAN, M4/AM/FM,
M5/LOCK, ESP2, Mikrofon pojemnościowy z przełącznikami UP, DOWN.
Gniazda :
antena , PA , MIC , S-meter , EXT
Radiotelefon wyposażony jest funkcje ESP2 (NK), DW (DUAL WATCH), SCAN, PA,
LOCK ,EMG i 5 komórek pamięci
ESP2 - kombinacja aktywnego filtra wąskopasmowego i filtra wycinającego ,
opracowane w firmie ALAN
Ukryte funkcje w ALAN 48 EXCEL:
Dodatkowe pamięci M7 i M9 .
- Ustawić parametry kanału odbiornika.
- Nacisnąć "FUNC".
- Gdy na wyświetlaczu pojawi się "F" , nacisnąć "UP" na mikrofonie , aż pojawi się M7 i
pojawi się sygnał zaprogramowania .
Przywołanie M7 .
- przycisnąć "FUNC" , a następnie krótko "UP" na mikrofonie .
Pamięć M9 analogicznie do M7 z tym tylko , że wykorzystuje się przycisk "DOWN"
Dwukanałowa kontrola DW
Zaprogramowana kontrola odnosi się do kanału 9 i 19 , można jednak przeprogramować na
dowolne kanały , należy postępować następująco :
1. Ustaw pierwszy kontrolowany kanał .
2. Naciśnij przycisk "DW" do momentu zakwitowania , a napis DW zacznie migać .
3. Ustaw drugi kontrolowany kanał .
4. Powtórz krok nr.2 .
7.4 Gałkologia
VOLUME - regulator siły głosu
OFF - wyłącznik zasilania ( najczęściej połączony z pokrętłem VOLUME )
SQUELCH (SQ) - blokada szumów
AUTO SQUELCH - automatyczna blokada szumów
CHANNEL ( UPDOWN ) - przełącznik kanałów
RF POWER (RF PWR) - regulacja moc wyjściowej nadajnika
MIC GAIN (GAIN MICRO) - regulacja czułości mikrofonu
RF GAIN - regulacja czułości odbiornika
CW,LSB,USB,AM,FM - przełącznik rodzaju emisji
CLARIFIER (RIT) - pokrętło dokładnego dostrojenia, składające się niekiedy z dwóch
pokręteł

COARSE - dostrojenie zgrubne, przestrajające nadajnik i odbiornik

FINE - dostrojenie dokładne, przestrajające tylko odbiornik
SWR CAL- kalibracja pomiaru współczynnika fali stojącej tzw.SWR
ABCDEF ( ABC, BAND SELECT ) - przełącznik podzakresów
DYNAMIKE - regulacja kompresji dynamiki
CB,PA - przełącznik zmiany trybu pracy umożliwiający wykorzystanie radia jako megafonu
NB,ANL - załączanie układów przeciwzakłóceniowych
CH.LOCK ( F.LOCK ) - blokada przełączania kanałów
CH9 - szybkie przejście na kanał 9
CH19 - szybkie przejście na kanał 19
SCAN - automatyczne przeszukiwanie pasma
DIMMER ( DIM ) - regulacja jasności podświetlania
DX,LOC - tłumik wejściowy odbiornika, DX - łączność daleka, LOC - łączność lokalna
MEMORY ( MEM ) - przycisk programowania pamięci
M1 -M5 - przyciski pamięci
FILOUTPUT - przełącznik tonów
HILOW ( HIMIDLOW ) - regulacja mocy, HI - duża, LOW - mała { w niektórych radiach
wykorzystywany do zmiany podzakresów}
MODS.RF ( INDIC ) - przełącznik trybu pracy wskaźnika, w pozycji MOD pomiar
głębokości modulacji ( AM ) lub dewiacji ( FM ),S.RF odpowiednio siły odbieranego sygnału
i mocy wyjściowej
DW -nasłuch dwukanałowy
FREQ - zmiana częstotliwości ( spełnia podobne zadanie jak CHANNEL )
ROGER BEEP - sygnalizator końca nadawania
SPLIT - rozdzielenie częstotliwości nadawania i odbioru
ANT - gniazdo antenowe
POWER ( DC ) - gniazdo zasilania
EXT - gniazdo zewnętrznego głośnika lub słuchawek
PA ( PA SP ) - gniazdo zewnętrznego megafonu
MIC - gniazdo mikrofonu
CW KEY - gniazdo klucza telegraficznego
7.5 Obsługa radia
ALAN 48 PLUS EXCEL jest przewoźnym, 40 kanałowym radiotelefonem pracującym w
paśmie CB, skonstruowanym w oparciu o najnowsza technologię, zapewniająca wysoką
niezawodność urządzenia i pozwalającą spełnić ostre wymagania techniczne. Radiotelefon ten
jest wyposażony w mikroprocesorowy układ sterowania, który realizuje wiele funkcji
rozszerzających możliwości urządzenia i ułatwiających obsługę. Ciekłokrystaliczny
wyświetlacz oraz przyciski sterowania są podświetlone, co umożliwia pracę w nocy.
Transceiver:
1. CHANNEL - Obrotowy przełącznik kanałów.
2. GNIAZDO MIKROFONOWE
3. WYŚWIETLACZ CIEKŁOKRYSTALICZNY - Pokazuje funkcje:
- aktualny numer kanału od l do 40.
- poziom sygnału odbieranego SIG / moc wyjściową nadajnika PWR,
- rodzaj modulacji AM/FM.
- nadawanie lub odbiór TX/RX,
- przeszukiwanie pasma SCAN,
- kanał alarmowy EMG.
- przywołanie numeru kanału z pamięci: M l. M2, M3, M4, M5-
4. ON/OFF VOL - Potencjometr regulacji siły głosu i wył. zasilania. Gdy przełącznik CB/PA
jest w pozycji PA. to potencjometr ON/OFF VOL reguluje czułość mikrofonu.
5. SOUELCH - Blokada szumów..
Pokrętło to stosujemy w celu ustawienia progu blokady szumów odbiornika. Blokada jest
ustawiona prawidłowo wówczas, gdy bez obecności stacji w kanale, w głośniku nie słychać
szumów, a nawet mały sygnał powoduje odblokowanie odbiornika. Właściwe ustawienie
blokady polega na powolnym pokręcaniu gałki w prawo (przy braku jakiegokolwiek sygnału
na kanale), aż do momentu skokowego wyciszenia szumów słyszalnych w głośniku. Dalsze
pokręcanie gałką (tak zwane "zaciąganie" blokady) powoduje obniżenie progu czułości, a w
efekcie uniemożliwia odbiór słabszych stacji.
6. RF GAIN - Potencjometr regulujący czułość odbiornika. Zmniejszenie czułości może być
potrzebne przy odbiorze bardzo silnych sygnałów.
7. MIC GAIN - Potencjometr czułości mikrofonu podczas nadawania.
8. PRZYCISKI PAMIĘCI Ml, M2, M3, M4, M5 - Przywołanie zapamiętanego kanału
następuje po krótkim pojedynczym wciśnięciu wybranego przycisku. Aby zapisać wybrany
kanał do pamięci, należy wcisnąć i przytrzymać przycisk pamięci na czas dłuższy niż 3
sekundy.
9.EMG - Kanał alarmowy. Wciśnięcie przycisku powoduje natychmiastowe przełączenie na
kanał 9. Zmiana kanału jest możliwa dopiero po ponownym wciśnięciu przycisku EMG.
10-11. Q UP / Q DOWN - Krótkie wciśnięcie zwiększa lub zmniejsza numer aktualnego
kanału o 10.
12. CB / PA - Przełącznik rodzaju pracy. W pozycji CB urządzenie pracuje jako radiotelefon,
natomiast w pozycji PA jako wzmacniacz mocy sygnału z mikrofonu na głośnik dołączony do
gniazda PĄ znajdującego się na tylnej ściance radiotelefonu. Podczas pracy PA, czułość
mikrofonu (głośność) można regulować potencjometrem ON/OFF VOL
13. ANL / OFF. - Przełącznik uruchamiający automatyczny ogranicznik szumów (póz. AML).
zmniejszający słyszalność zakłóceń o charakterze • impulsowym, przy odbiorze AM.
14. LOCAL / DX - Przełącznik wyboru czułości odbiornika. W pozycji LOCAL czułość
zostaje obniżona, a w pozycji DX podwyższona.
15. AM / FM - Przycisk wyboru rodzaju modulacji.
16. SCAN - Przycisk uruchamiający automatyczne poszukiwanie zajętego kanału. Aby
skorzystać z tej funkcji należy znaleźć wolny kanał, ustawić blokadę szumów SQUELCH i
wcisnąć przycisk SCAN. Radiotelefon będzie zmieniał kanały, aż do otwarcia blokady
szumów.
Transceiver - tylna ścianka
17. GNIAZDO ANTENOWE.
18. S.METER - Gniazdo do podłączenia zewnętrznego miernika siły sygnału.
19. PA - Gniazdo do podłączenia zewn. głośnika w celu wykorzystani funkcji PA.
20. EXT - Gniazdo do podłączenia zewn. głośnika zastępującego głośnik wewnętrzny
radiotelefonu.
21. POWER 13,2 V DC - Wyprowadzenie kabla zasilającego.
Mikrofon
22. PTT-Przycisk nadawania.
23. UP/DOWN - przyciski zmiany kanałów.
24. Wtyk mikrofonowy 6-cio stykowy.
ODBIÓR
1. Upewnij się czy antena, źródło-prądu i mikrofon podłączone są do odpowiednich gniazd.
2. Włącz radio przekręcając pokrętło ON/OFF VOL (godnie z kierunkiem ruchu wskazówek
zegara.
3. Ustaw przełącznik trybu pracy AM/FM na żądany rodzaj modulacji.
4. Posłuchaj szumów pasma z głośnika. Ustaw SOUELCH tak. żeby przy braku sygnału
wejściowego szumy znikły. Odbiornik będzie teraz cichy, aż do momentu otrzymania
właściwego sygnału. Nie "zaciągaj" blokady mocno, gdyż nie usłyszysz słabszych sygnałów.
5. Ustaw przełącznik kanałów CHANNEL na wybranym przez siebie kanale.
NADAWANIE
1. Przełącznikiem kanałów CHANNEL wybierz pożądany kanał.
2. Jeśli kanał jest wolny, naciśnij przycisk nadawania znajdujący się z boku mikrofonu i
zacznij mówić normalnym głosem.
UWAGA!!!
ZANIM ZACZNIESZ NADAWANIE UPEWNIJ SIĘ CZY JEST PODŁĄCZONA
ANTENA. PRACA BEZ ANTENY. Z ANTENĄ NIESPRAWNĄ LUB
ROZSTROJONĄ GROZI ZNISZCZENIEM TRANZYSTORA KOŃCOWEGO W.CZ.