Menu

5.1.4. Nagyfrekvenciás tápvonalak csillapítása

 

Nagyfrekvenciás tápvonalak csillapítása - a hullámellenállással és rövidítési tényezővel ellentétben - nem frekvenciafüggetlen, hanem a frekvenciával nő. Ha a tápvonal saját hullámellenállásának megfelelő ellenállással van lezárva, a veszteséget kizárólag a vezeték ellenállása és az alkalmazott dielektrikum veszteségi tényezője határozzák meg.

Mint ismeretes, nagyfrekvencián a skin-effektus (bőrhatás) következtében a váltakozó áram a vezeték felszínére szorul ki. A vezetékek váltakozó áramú ellenállása lényegesen nagyobb, mint az egyenáramú ellenállásuk. A szokásos méretű vörösréz vezetékek frekvenciafüggő hosszanti ellenállása jó közelítéssel a következő képlettel számítható:

ahol az R az ellenállás Ω/km-ben; d a vezeték átmérője cm-ben és f az üzemi frekvencia MHz-ben.

A teljes hosszanti ellenállást az oda- és a visszairányú vezetékellenállás összege adja meg. Ha a vezeték nem sima felületű huzalból vagy csőből készült, ellenállása még jobban növekszik. Pl. litzehuzal esetében 1/4-del, míg a szokásos kivitelű koaxiális kábelharisnyánál 2...3-szoros ellenállásnövekedéssel számolhatunk.

 

5.2. táblázat. Csillapításadatok átszámítása

Np " 8,686

dB " 0,1151

Np/km" 0,867

dB/100 m " 153

Np/km" 0,2645

dB/100 ft (láb) " 3,78

=dB

=Np

=dB/100 m

=Np/km

=dB/100 ft

=Np/km

 

Tápvonalak adatlapjain a csillapítás mértékét rendszerint többféle frekvenciára adják meg, általában Np/km-ben. Néha a 100m-re vonatkoztatott, decibelben kifejezett veszteséget találjuk, míg az angolszász irodalomban a vonatkozási alap a 100 láb. Minthogy az amatőr gyakorlatban előforduló tápvonalhosszak ritkán haladják meg a néhányszor 10m-t, a csillapítás mértékét legcélszerűbb dB/100m-ben megadni, illetve átszámolni. Az átszámítás megkönnyítésére szolgál az 5.2. táblázat, amelynél a különféle mértékegységben megadott csillapítások átszámítási faktorai találhatók. Nagyfrekvenciás tápvonalak csillapítási vesztesége jelentős lehet. Ezért - különösen, ha a táplálandó antenna és az adóberendezés közötti távolság nagy - célszerű energiamérleget felállítani. Az 5.14. ábrán bemutatott diagram segítségével a kábeladatokból

5.14. ábra.  Diagram feszültség­és teljesítményvesz­teség átszámítására

 

dB-ben kiszámított csillapítás ismeretében egyszerűen és gyorsan meghatározható a hatásfok, illetve a veszteség százaléka, teljesítmény vagy feszültség szerint.

Példa. Egy 100W nagyfrekvenciás kimeneti teljesítményű URH-adó 25m hosszú koaxiális kábelen át táplálja az adóantennát. A koaxiális kábel csillapítása 145MHz-nél 10,5Np/km, azaz 9,1dB/100m. Minthogy a kábel hossza mindössze 25m, a tényleges teljesítmény-csillapítás a 100 m-es hosszúságúénak csupán 1/4-e, vagyis 9,1dB/4=2,3dB. Az 5.14. ábra vízszintes  rendezőjén megkeressük a 2,3dB-es pontot, és a függőlegesen felvetítve a teljesítményegyenesre (szaggatott vonal), a metszésponthoz tartozó értéket a függőleges rendezőn leolvassuk. E szerint az adó teljesítményének csupán 60%-a marad meg (bal oldali skála), illetve a koaxiális kábel 40%-os csillapítást okoz (jobb oldali skála); 10W nagyfrekvenciás teljesítménynél a kábelveszteség 40W!

Jobb minőségű kábel használatakor a viszonyok lényegesen kedvezőbbek. Ha pl. 4,4dB/100m csillapítású kábelt használnánk, az 1,1dB csillapítás 78%-os hatásfoknak felelne meg, és így a kábelveszteség csak 22W.

Példa. Egy tv-vevőkészülék 30m-es szalagkábellel csatlakozik az antennához. Az antenna üzemi frekvenciája 200MHz, talppontnál pedig a hasznos jel 500μV. Meghatározandó a tápvonal okozta feszültségcsillapítás.

A használt tv-kábel csillapítása 200MHz-en 18Np/km=15,6dB/100m 30m-es hossz esetén a csillapítás:

Az 5.14. ábra vízszintes rendezőjén levő 4,7dB-es pontra merőlegest húzunk és meghatározzuk metszéspontját a feszültség egyenessel, majd a függőleges rendezőn leolvassuk e ponthoz tartozó hatásfokot, amely esetünkben 58%. Ez 42%-os feszültségveszteségnek felel meg. A vevőkészüléken tehát az 500μV-os feszültségnek csak az 58%-át kapja meg, vagyis 290μV-ot. A tápvonal okozta veszteség 210μV. Ha a használt tápvonal régi, akkor az öregedés okozta veszteség még nagyobb.

Jobb minőségű tv-kábel használatakor, amelynek csillapítása 200MHz-en 6,7dB/100m, a 30 m-es hosszra eső csillapítás mintegy 2dB. Az 5.14. ábra alapján ez kb. 20%-os feszültségcsillapításnak felel meg, vagyis a vevőkészülék bemenetén kb. 400μV-os feszültséget kapunk.

Mindkét példát az 5.14. ábrán szaggatott vonalakkal jelöltük be. Látható, hogy a csillapítás okozta veszteség - különösen az URH-tartományban - igen tekintélyes lehet. Ezért célszerű minél rövidebb és jobb minőségű tápvonalat használni.

A csillapítási veszteséget sokszor tetézi a kisebb-nagyobb illesztetlenség következtében fellépő sugárzási veszteség is. Ez az antenna-hatásfok további romlását okozza. Az illesztetlenség okozta veszteségeket az 5.2.2. pontban fogjuk részletesebben  tárgyalni.

 

 

Koaxiális kábelek

Tartalom

Nagyfrekvenciás tápvonalak használata