Секреты повышения дальности радиосвязи.
Где теряем мощность радиосигнала?
Предлагаю рассмотреть два сценария.
Общие исходные данные:
- Мощность передатчика: 100 Вт.
- Частота: 27 МГц.
- Длина основного кабеля: 20 м.
- Потери на качественном разъёме PL-259: 0,03 дБ.
- Потери на ФНЧ: 0,3 дБ.
- Потери в СУ (КПД 90 %): 0,46 дБ.
- Потери в антенне (трапы + КПД): 0,15 + 0,22 = 0,37 дБ.
Сценарий 1: «Типичная, но неоптимизированная система»
Это система, которую часто можно встретить у начинающих радиолюбителей: использование недорогого кабеля RG-58 и работа с неидеально настроенной антенной (КСВ = 2,0).
Вывод по сценарию 1
В более реалистичной, но всё ещё неоптимальной конфигурации до эфира доходит 60 Вт из 100 Вт. Основной «виновник» потерь — длинный кабель RG-58, работающий с высоким коэффициентом стоячей волны (потери 16,63 Вт).
Сценарий 2: «Оптимизированная система»
Радиолюбитель последовал рекомендациям: заменил кабель на качественный (RG-213) и настроил антенну так, чтобы КСВ был в пределах 1,2. При таком КСВ внешнее согласующее устройство не требуется, его можно отключить (или использовать встроенный тюнер трансивера, который мы не учитываем).
Конфигурация: Передатчик -> ФНЧ -> Кабель (20м) -> Антенна
- Потери в кабеле RG-213 на частоте 27 МГц: ~1,5 дБ/100 м. Для 20 м: α₀ = 0.3 дБ.
- КСВ = 1,2: Коэффициент отражения Γ = (1.2-1)/(1.2+1) ≈ 0.091. Коэффициент потерь (1+Γ²)/(1-Γ²) ≈ 1.017.
- Итоговые потери в кабеле: 0.3 дБ * 1.017 ≈ 0.305 дБ.
Вывод по сценарию 2
После грамотной оптимизации (замены кабеля и настройки антенны) в эфир уходит уже 78,4 Вт. Потери сократились почти вдвое!
Общее заключение
- Потери в антенно-фидерном тракте значительны и их необходимо учитывать.
- Ключ к эффективности — в кабеле и антенне: как показывают расчёты, наибольшие потери происходят в фидере, особенно если он некачественный и работает при высоком КСВ. Инвестиции в хороший коаксиальный кабель (RG-213, 8D-FB, LMR-400) и тщательную настройку антенны дают самый значительный прирост излучаемой мощности.
Литература:
В этом списке представлены как теоретические основы, так и практические руководства по правильному расчёту, построению и настройке эффективной антенно-фидерной системы.
- Ротхаммель К. «Антенны».
- Бунин С. Г., Яйленко Л. П. «Справочник радиолюбителя-коротковолновика».
- Жеребцов, И. П. «Основы электроники и радиотехники».
- Гончаренко И. В. (DL2KQ). Серия книг «Антенны КВ и УКВ».
- Справочник по антеннам ARRL (издание Американской лиги радиолюбителей).
- Максвелл, М. Уолтер (W2DU). «Размышления: линии передачи и антенны».