В редких случаях антенна может быть связана с KB радиостанцией без применения фидерной линии, которая обеспечивает соединение точек питания антенны с выходом передатчика (входом приемника). Основное требование к фидерной линии — минимальные потери энергии. На высоких частотах они определяются излучением фидера, потерями из-за активного сопротивления его проводов и диэлектрическими потерями из-за неидеальности изоляции.
Особенно нежелательны потери на излучение, так как кроме снижения КПД антенно-фидерного устройства они приводят и к искажениям диаграммы направленности и могут быть причиной помех, создаваемых устройствам, вблизи которых проходит фидер. Поэтому радио-любители-коротковолновики практически не используют излучающие фидерные линии типа одиночного неэкранированного провода. Наиболее распространенными фидерными линиями, применяемыми для питания KB антенн, являются коаксиальные кабели и (реже) двухпроводные симметричные линии.
Важной характеристикой фидерной линии является ее волновое сопротивление. Если фидер нагружен на активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии, амплитуды напряжений между проводниками линии и протекающих по ним токов постоянны по всей ее длине. Отношение этих амплитуд равно волновому сопротивлению фидерной линии. При рассогласовании волнового сопротивления линии с нагрузкой в фидере появляются стоячие волны: амплитуда напряжения в одной из точек линии достигает максимума, а ток минимума («пучность» напряжения и «узел» тока), в другой точке линии наоборот — напряжение минимально («узел» напряжения), а ток максимален («пучность» тока). Отношение напряжений или токов в «пучности» и «узле» — это коэффициент стоячей волны (КСВ) в фидерной линии. Поскольку омические потери в фидере пропорциональны квадрату амплитуды тока а диэлектрические — квадрату амплитуды напряжения, увеличение потерь в «пучностях» не компенсируется их уменьшением в «узлах» и наличие стоячих волн приводит к снижению КПД фидерной линии.
В табл. 3.1 приведены характеристики наиболее часто используемых радиолюбителями коротковолновиками фидерных линий. Они разбиты на пять групп по величине потерь—все входящие в одну группу фидерные линии имеют практически одинаковые потери. Зависимость КПД фидерных линий от их длины для фидеров, характеристики которых указаны в табл. 3.1, приведены на рис. 3.1 — 3.7. Кривые на рисунках имеют номера групп по потерям (табл. 3.1).
Если необходимо определить характеристики фидера, не включенного в табл. 3.1, то это можно сделать, определив его группу но потерям, исходя из геометрических размеров, которые близки к размерам одного из данных кабелей.
Из табл. 3.1 и графиков зависимости КПД фидеров от их длины видно, что потери в фидерной линии при ее одинаковой длине уменьшаются с увеличением толщины фидера, его волнового сопротивления и длины волны. Это объясняется тем, что на коротких волнах у коаксиальных кабелей и двухпроводной симметричной линии с распорками из диэлектрика (полистирол, фторопласт, стеклотекстолит) практически отсутствуют потери на излучение и диэлектрические потери А омические потери уменьшаются с уменьшением сопротивления проводников (оно снижается с увеличением их толщины из-за уменьшения «скин-эффекта») и уменьшением тока, необходимого для передачи определенной мощности, с ростом волнового сопротивления фидера.
Определить потери в фидере при КСВ != 1 можно по рис. 3.8. У фидера, не имеющего потерь при КСВ = 1, КПД равно 100% при любом значении КСВ (верхняя кривая рис. 3.8). Но такой фидер не существует. Чем больше потери в фидере при КСВ=1, тем заметнее снижается КПД с ростом КСВ.
Рассмотрим примеры определения КПД фидерной линии.
1. Коаксиальный кабель РК50-3-11 длиной 30 м на диапазоне 10 м КСВ — 3.
Из табл. 3.1 определяем группу этого кабеля по потерям — 2. Из рис. 3.7 видим, что при КСВ=1 КЭД фидера равен 65%, а из рис. 3.8 определяем, что из-за КСВ КПД снизится до 53%.
2. Двухпроводная линия из двух медных проводов диаметром 3 мм с расстоянием между проводами 200 мм. Длина линии 30 м, диапазон 40 м, КСВ-8 (фидер с волновым сопротивлением 600 Ом питает антенну с входным сопротивлением 75 Ом).
Такой фидер относится к группе 5 табл. 3.1. Из рис. 3.3. определением потери при КСВ = 1; 98%. Из рис. 3.8 видим, что из-за высокого КСВ КПД снижается только до вполне приемлемого значения 92%.
Приведенные примеры показывают, что значение КСВ в некоторых случаях не определяет целесообразность использования данного кабеля из-за его КПД. Из-за предельной мощности кабеля может оказаться существенной возможность работы фидера с определенным значением КСВ. В табл. 3.1 приведены допустимые значения передаваемой по кабелю мощности на любительских KB диапазонах (на частотах до 30 МГц) при КСВ=1 С ростом КСВ допустимая мощность падает пропорционально его значению. Для фидеров 5-й мощности падает пропорционально его значению. Для фидеров 5-й группы по потерям максимальная разрешенная любительским KB радиостанциям мощность может быть передана практически при любом реально возможном значении КСВ.
Входное сопротивление антенно-фидерного устройства зависит от КСВ, В фидерной линии при КСВ = 1 это сопротивление равно волновому сопротивлению линии вне зависимости от ее длины. А при KCB != 1 входное сопротивление фидера зависит от значения КСВ и длины линии. Обычно легко удается согласовать фидер с передатчиком при КСВ <= 2, а при больших значениях КСВ приходится включать между выходом передатчика и фидером специальное согласующее устройство.