Menu

5.1.7. Egyhuzalos tápvonal (Goubau-vezeték)

 

A nagyfrekvenciás energia nagyobb távolságú átvitele kis veszteséggel, az amatőr-gyakorlatban ez ideig eléggé mellőzött egyhuzalos tápvonallal is megoldható. Ezt a tápvonalat Goubau-vezetéknek is nevezik, feltalálójának neve szerint.

A felszíni hullámvezetésen alapuló Goubau-vezeték meglepően egyszerű felépítésű: lényegében egy fémes vezetőből áll, amelyet egy többé-kevésbé vastag dielektrikum-réteg borít (5.16. ábra). A vezetéket körülvevő szigetelőanyag hatására az elektromágneses erőtér a vezető környezetében koncentrálódik.

5.16. ábra. Egyhuzalos tápvonal (Goubau-vezeték)

 

A nagyfrekvenciás hullám terjedési sebessége ugyanis a szigetelőanyagban kisebb, mint a környező levegőben, és így a vezetéket borító szigetelőréteg az elektromágneses teret mint­egy "maga köré gyűjti". Magában a műanyag köpenyben az energiának csak kis hányada terjed tova, a zöme a vezetéket körülvevő térben áramlik. Az energia egy, a vezetéket koaxiálisan körülvevő hengeres légtérben terjed tova, amely hengernek sugara a tápvonal kivitelétől a fémes vezeték átmérőjétől, a műanyag köpeny átmérőjétől és dielektromos tulajdonságaitól függően 2...3A. Az energia mintegy 90%-a egy 0,7A sugarú levegőhengerben áramlik. Mivel az energiaáramlás a környező levegőben gyakorlatilag sugárzásmentes folyamat, a Goubau-vezetéket rendkívül kicsiny csillapítás jellemzi. Az ilyen kis csillapítású energiaátvitelnek természetesen alapfeltétele, hogy a Goubau-vezeték közvetlen környezetében fémes vagy nagyobb tömegű dielektromos tárgyak ne legyenek. Ennek a levegőhengernek az átmérőjét - amelyben tehát az összenergiának több mint 90%-a áramlik - határátmérőnek nevezik.

Goubau-vezetékeket lehetőleg egyenes nyomvonalban kell telepíteni; a megengedhető legnagyobb irányváltoztatás 20°-nál nem lehet nagyobb. Az 5.17. ábrán egy amatőr célokra egyszerűen megvalósítható rögzítési mód látható. A fából készített tartóoszlop tetején vízszintes keresztlécen V-alakban kifeszített műanyag zsinór (pl. egyszerű horgászzsinór) rögzíti helyzetében a Goubau-vezetéket.

Minthogy a Goubau-vezeték aszimmetrikus rendszer, az adóhoz, illetve antennához való csatlakoztatását célszerű egy rövid koaxiális kábel segítségével megoldani. Ez az 5.18. ábrán látható  módon egy féltölcsér közbeiktatásával valósítható meg. A koaxiális kábel harisnyáját a tölcsérhez forrasztjuk, az erét pedig a tölcsér legmélyén a Goubau-vezeték erével kötjük össze. Ha a tölcsér átmérője nem túl kicsiny, a csatlakozásnál csupán csekély veszteség lép fel.

5.17. ábra. Goubau-vezeték felfüggesztése

 

Különösen kedvező eredmény érhető el az olyan tölcsérrel, amelynek hossza 1λ és átmérője λ/2.

5.18. ábra. Koaxiális kábel csatlakoztatása Goubau-vezetékhez

 

Még kisebb veszteséggel csatlakoztatható az energiaforrás a Goubau-vezetékhez, ha exponenciális tölcsért alkalmazunk: az exponenciális tölcsér segítségével gyakorlatilag veszteségmentes illesztés érhető el (5.19. ábra).

Az 5.3. táblázatban különféle méretű Goubau-vezetékek és néhány egyéb tápvonaltípus csillapítási adatait foglaltuk össze: szembetűnő a Goubau-vezetékek nagyságrenddel kisebb vesztesége. Az NDK-ban két különböző típusú egyhuzalos tápvonalat gyártanak. A 2/5-9109.0 típust elsősorban normális időjárási igénybevételű helyeken alkalmazzák, míg magas hegységben, ahol jegesedés és nagymértékű zúzmaraképződéssel lehet számolni, a 4/10-9111.0 típust kell alkalmazni.

5.19. ábra. Exponenciális tölcsérrel csatlakoztatott Goubau-vezeték

 

Az említett egyhuzalos tápvonalak műszaki adatait az 5.4. táblázat tartalmazza.

A megadott csillapítási értékek a csatolótölcsér figyelembevétele nélkül értendők, Nagyfokú nedvesség, illetve jegesedés vagy zúzmarásodás esetében a csillapítás természetesen növekszik. A tölcsérátmérő optimális értékét a gyártómű a határátmérő 68%-ának adja meg. Hegyvidékeken ma már számos Goubau-vezetékes tápvonal működik, a leghosszabb kb. 20 km hosszú. Elsősorban félreeső alpesi völgyekben fekvő falvak tv-ellátását biztosítják segítségükkel, azonban URH-adóktól telepített, magas tornyokban elhelyezett antennák táplálására is sikeresen alkalmazták. A decimétertechnika terjedésével jelentősége valószínűleg nőni fog, azonban az URH-és tv-amatőr számára is sok esetben előnyt jelenthet használata.

 

5.3. táblázat. Különféle tápvonalak csillapításadatai

Tápvonal típusa

Csillapítás

200 MHz-nél

Np/km

Goubau-vezetékek

25 mm külső átmérő

10 mm külső átmérő

8 mm külső átmérő

5 mm külső átmérő

 

Koaxiális kábelek

jó minőségű, légszigeteléses koaxi-

ális kábel, 22 mm külső átmérő

 

jó minőségű, tömör szigetelésű

koaxiális kábel

 

tv-szalagkábelek, árnyékolt szim-

metrikus kéthuzalos tápvonalak

 

0,25

0,60

0,70

0,92

 

 

 

4,3

 

 

9. . .15

 

 

9. . . 30

 

Így pl. kedvezőtlen mély völgykatlanban fekvő amatőr állomások esetén, viszonylag egyszerűen valósítható meg a Goubau-tápvonalas antennatáplálás, mint ez az 5.20. ábrán látható.

Egy különleges és érdekes alkalmazási területe a Goubau-vezetéknek a műantennakénti használata. Ha ugyanis egy legalább 20λ hosszúságú tápvonalat fokozatosan közelítünk valamilyen erősen veszteséges dielektrikumhoz, a felületi hullámok szinte tökéletesen elnyelődnek abban. Ilyen erősen veszteséges dielektrikum a beton, téglafal, kavics, agyag vagy humusz.

A Goubau-vezetékek szigetelőköpenye szinte kizárólag polietilénből készül. A fémes vezető és a köpeny külső átmérőjének aránya 1:2,5.

 

 

5.4. táblázat. NDK-gyártmányú Goubau-vezetékek műszaki adatai

Típus

2/5- 9109.0

4/10- 9111.0

Belső ér

 

 

 

Szigetelő

 

 

 

Közepes

csillapítás:

150MHz-nél

200MHz-nél

250MHz-nél

500 MHz-nél

 

Határátmérő

150MHz-nél

200MHz-nél

250MHz-nél

500MHz-nél

 

 

 

tömör réz-huzal, átmérő

2 mm

 

polietilén,

külső átmérő

5 mm

 

0,77Np/km

0,95Np/km

1,10Np/km

2,00 Np/km

 

 

2,3m

1,6m

1,3m

0,6m

 

 

tömör rézhu-

zal, átmérő

4 mm

 

polietilén,

külső átmérő

10 mm

 

 

 

0,50Np/km

0,63Np/km

0,76Np/km

1,40 Np/km

 

 

2,1m

1,5m

1,3m

0,56m

 

 

A polietilén - mint ismeretes - tartós intenzív napsugárzás hatására veszít kedvező elektromos tulajdonságaiból, ezért rendszerint korommal pigmentálják. Minthogy a koromadalék is bizonyos fokú csillapítást okoz, legújabban csak a köpeny felszínét vonják be korommal, pigmentált polietilénnel, és így időálló és igen kis veszteségű tápvonal készíthető.

Tájékozódó kísérletekhez köpenyéből kibontott, megfelelő átmérőarányú koaxiális kábel is használható, ez esetben azonban rendszerint nagyobb szórt térrel és csillapítással kell számolni.

5.20. ábra. Goubau-vezetékes antenna-tápvonal

 

 

Nagyfrekvenciás tápvonalak jelölése

Tartalom

Nagyfrekvenciás tápvonalak fizikai tulajdonságai