Попробуем разобраться как рассчитывать длину кабеля релокатора...
Сразу расстрою - рисунков рисовать лень, так что остаётся либо думать, представлять, либо верить мне на слово (не рекомендую, вообще-то). И вообще, тут всё настолько упрощено, что с точки зрения физики немного ересь и натянуто. Хотя приборы показывают, что это работает.
Начать придётся издалека...
Физика - та еще сволочь
Зачем нужно что-то считать? Почему просто не протянуть проводочек и всё, с освещением же работает?
Беда в том, что частоты на которых работают радиостанции заставляют считаться с движением волны по кабелю, антенне и всё такое. Поэтому упрощенно и вкратце рассмотрим что происходит при передаче. Если вы хотите просто получить работающий рецепт и не ломать голову "почему это так работает" - переходите к следующему пункту. Если хочется знать "почему это работает именно так, а не иначе", то есть разобраться, надо читать в серьезной литературе. А тут дальше крайне упрощенно, "на пальцах".
Сигнал от передатчика в рации двигается через разъем в антенну. Именно из этой конфигурации рассчитаны параметры тракта радиостанции (а еще учитывается, что она в руке у оператора и куча других хитрых радостей). Ну, хотя бы у серьезных производителей.
Когда мы втыкаем кабель между разъемом рации и антенной мы вносим целую кучу всяких ништяков в рассмотрение. Тут и всякие паразитные емкости, сопротивления и тэдэ и тэпэ. Из наиболее неприятного нас будет волновать "умение" сигнала рации отражаться и возвращаться обратно в рацию (для любопытных можно почитать про КСВ), если антенна и рация не согласованы идеально. А в носимой рации этого нет практически никогда и влияет на это чуть ли не всё. Поэтому нам желательно свести влияние кабеля минимуму, точнее сделать так, чтобы наличие кабеля рация "не заметила".
Сделать это можно, если длина кабеля такая, что сигнал в нём будет укладываться целое число раз, то есть его длина будет кратна длине волны. Строго говоря, кратно половине длины волны тоже вполне подойдет, т.к. в этих случаях разница фаз будет 180 градусов и нас устроит. Колебания будут доходить до антенны, а отражения возвращаться к рации в той же фазе, как и без удлинителя, то есть разницы с точки зрения "наблюдателя" на разъемах рации и антенны не будет. В теории, по крайней мере. Наиболее плохой вариант, соответственно если длина кабеля будет равна 1/4 длины волны (1/4, 3/4, 5/4 и т.д.).
Поэтому, чтобы не ломать дальше голову ставим цель: длина кабеля должна быть кратна половине длины волны.
Длина волны и частота передачи
Из физики известно, что длина волны обратно пропорциональна частоте передачи. Скорость света в вакууме известна, поэтому в вакууме волна за один период колебаний пройдет длину
длина в метрах = скорость света в м/с / частота в герцах
если подставить скорость света 300000 км/с и брать типичную частоту в мегагерцах (миллионах герц), то формула упростится:
длина в метрах = 300 000 000 м/с / 1 000 000 * частота в мегагерцах = 300/частота в мегагерцах
Никакой магии, но считать проще: 300 делим на частоту в мегагерцах. Для 300 МГц 1м, для 150 МГц 2м, для 450 МГц 0.66м...
Коэффициент укорочения кабеля
Скорость света в вакууме это палюбас прекрасно. Но когда сигнал пойдет по нашему кабелю всё будет немного не так, как в вакууме.
Не буду вдаваться в физику, я её и сам не всю знаю, но скорость распространения электромагнитной ВОЛНЫ в кабеле будет меньше, чем скорость СВЕТА в вакууме.
Отличная новость - эта скорость для конкретной марки кабеля указывается в документации на кабель в виде так называемого "коэффициента укорочения" - безразмерной величины, на которую надо умножить скорость света (или длину волны).
Для кабелей типа RG-58 и RG-223 эта константа известна и равна 0.66. То есть волна там движется со скоростью 198 000 км/с. Но можно считать проще - посчитать размеры размеры для вакуума и перевести в длины для кабеля умножив на 0,66.
Выбор длины релокатора
Имея формулу для длины волны, зная коэффициент укорочения и частоту, на которой мы хотим получить наименьшее влияние кабеля, всегда можно посчитать длину, кратной которой должен быть релокатор. А дальше надо выбирать конкретную длину, близкую у той какую нам надо получить у релокатора.
Например, мы хотим получить релокатор длиной около метра: не короче 90 и не длинее 110 см. Кабель - RG-58 (коэффициент укорочения 0,66), релокатор нужен для работы на частоте около 433 МГц. Считаем:
- длина волны 433 МГц в вакууме = 300/433 = 0.69 м (69 см)
- длина полуволны (кратной которой мы будем брать длину) в вакууме = 69/2 см = 34,5 см
- учтём кабель: длина отрезка кабеля (с учетом укорочения) для такой полуволны = 34,5 см * 0,66 = 22,77 см
- сколько таких "кусочков" поместится в "целевой длине" - одном метре или 100 см: 100 см / 22,77 см = 4,39 (шт) - целое количество не получилось, берем ближайшие
- длина 4 "кусочков" = 22,77 см * 4 = 91.08 см - тут длина в заданных пределах
- длина 5 "кусочков" = 22,77 см * 5 = 113,85 см - тут уже перебор получился
То есть нам подойдет вариант - 91 см
Посчитаем, для каких частот эта длина (91 см) будет неоптимальной. Напоминаю, эта длина должна отличаться на 1/4 длины волны в ту или иную сторону.
То есть 91 см у нас соответствует 4 х половина длины волны = 2 длины волны. Отступаем на четверть волны в ту и другую сторону и получаем 2+1/4=2,25 и 2-1/4=1,75 длины волны. Посчитаем, что это за волны:
- 2.25 * x см = 91 см, значит x = 91 см / 2.25 = 40.4 см (в кабеле)
- в вакууме это будет 40.4 см / 0,66 = 61,28 см = 0,6128 м
- частота в МГц: 300/0,6128 м = 489,6 МГц
- для 1,75 получаем 380 МГц
В целом достаточно далеко.
А если взять от балды?
ОК. Берём метровый кабель, смотрим на каких частотах он будет кратен половине волны. То есть это будет 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 длины волны. Считаем:
- 1 метр это 0.5 длины волны (в кабеле) для частоты: 300 скорость света / (100 длина, см / 0.5 кратность длине волны / 0.66 коэффициент укорочения / 100 переходим от см к м) = 99 МГц
- 1 длина волны для частоты 198 МГц (как ни странно это в 2 раза больше, чем для 0,5 длины волны)
- 1.5 -> 297 МГц
- 2 -> 396
- 2,5-> 495
- 3 -> 594
То есть такой кабель не попал не то что в нужный нам диапазон, а даже рядом.
Однако, повторю еще раз - это не значит, что через этот кабель не пройдут сигналы с чистотой 433 МГц, а только то, что при неидеальном согласовании передатчика и антенны этот кабель окажет бОльше влияния, чем на "основных" своих рабочих частотах.
Нахрена заводить релокатор, если он на своих частотах пытается не мешать, а на несвоих может начать мешать?
Да потому, что релокатор:
- перемещает антенну в более выгодное положение (к примеру на плечо, где его не "экранирует" тушка пользователя
- усиливает до некоторой степени емкостную связь рации с "тактическим апиратором"
- если его отцепить от снаряги может позволить поднять антенну повыше и значительно увеличить дальность радиосвязи
- может быть совмещен с противовесом, позволяющим очень дешево и сердито улучшить работу антенны
Выводы
- не стоит выбирать длину исходя из необходимой длины релокатора
- для расчета надо знать рабочую частоту (где передача и прием наиболее востребованы)
- нужно знать параметры кабеля (коэффициент укорочения)
- зная частоту и коэффициент укорочения можно рассчитать длину, кратной которой должен быть кабель и выбрать длину наиболее близкую к желаемой.
- релокатор будет лучше всего работать на определенной частоте (и около неё) и будут частоты, на которых он будет работать хуже всего, но формально работать он будет на любой.
- про частоты, на которых кабель будет работать хуже всего я, конечно же, наврал, считаются они не только для ближайших, но и для более отдалённых, но общее представление это даёт
- релокатор это круто, удобно, молодёжно
0 Комментарии