Представляю вашему вниманию две методики измерения волнового сопротивления фидера при помощи векторного анализатора с результатами измерений нескольких образцов коаксиального кабеля разного типа. Дополнительно определим для них коэффициент укорочения длины отрезка кабеля. Данную работу проводил как этап подбора фидера к новым антеннам УКВ диапазонов.
Конечно, в Интернете много всего написано, отснято и показано по данной теме, на звание первопроходца не претендую, поэтому, основной мой посыл - "не сенсации ради, а ясности понятия и изложения для".
"Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением" М.В. Ломоносов
Начнём с базы. Термины и сокращения в тексте:
Фидер - (англ. feeder от feed — питать) — электрическая цепь (линия передачи) и вспомогательные устройства, с помощью которых энергия радиочастотного сигнала подводится от радиопередатчика к антенне или от антенны к радиоприёмнику. Под вспомогательными устройствами понимают соединители, вентили, фазовращатели, и т. д.;
Диаграмма Вольперта—Смита (далее по тексту диаграмма) - круговая диаграмма, предназначенная для определения комплексных сопротивлений нагрузки линии по значениям коэффициента бегущей или стоячей волны и фазы коэффициента отражения. Названа в честь советского ученого А. Ф. Вольперта и американского инженера Ф. Смита, предложивших диаграмму независимо друг от друга в 1939-1940 г.г. Отображение диаграммы на дисплее приборов как правило сильно упрощено по сравнению с оригинальным видом. В таком случае она позволяет наглядно отобразить комплексное число на плоскости;
Комплексное число - число вида Re +(-) jIm, где реальная часть Re соответствует активному сопротивлению R, а мнимая часть jIm, это реактивное сопротивление jX. Знак определяет характер X: индуктивный или ёмкостной. В соответствии с диаграммой, для ёмкостного характера ставится минус;
Lф - длина проводника физическая измеренная линейкой [м];
Lэ - длина проводника электрическая [м], т.е. с учётом снижения скорости распространения электрического тока в проводнике окружённого материалом-диэлектриком по сравнению со скоростью в вакууме. Lэ = Lф * Ку, где Ку - коэффициент укорочения. Частота при этом fэ = 1 / Lэ;
Log Mag - измеряемый параметр [dB] соответствующий коэффициенту ослабления сигнала.
Измерительные приборы, оснастка, приспособления
- анализатор векторный nanoVNA с набором SMA наконечников для калибровки;
- мультиметр;
- линейка металлическая;
- резисторы нагрузочные 50, 75 и 100 Ом;
- резистор подстроечный нагрузочный 330 Ом;
- необходимые для подключения наконечники и переходники;
- программное обеспечение: NanoVNA-App v.1.1.205 by OneOfEleven.
Изучаемые образцы коаксиального кабеля
1. РК-50-2 известно точно;
2. "noname75" - кабель неизвестного происхождения, с длительного хранения, маркировка отсутствует, внешне близок к РК-75-2, плотность нитей экрана низкая, волновое сопротивление известно косвенно;
3. OXION sat50м Cu/Al/Al - центральная жила медная, экран алюминиевый с фольгой, диэлектрик - вспененный полиэтилен. На оболочке написано 75 Ом.
Все образцы имеют Lф = 3 м.
Часть 1, разминка. Определение коэффициента укорочения фидера
Как известно, отрезок 0,25Lэ обладает при соответствующей частоте сигнала свойством инверсии состояния "замкнут/разомкнут" со стороны нагрузки. С целью выбора рабочего диапазона частот анализатора, определим частоту сигнала для 0,25Lф:
300 / 3 / 4 = 25 МГц. Предполагая, что для коаксиального кабеля частота сигнала при котором проявится свойство инверсии будет ниже, установим верхнюю частоту измерений 0,9*25 = 22,5МГц (в опыте принял 20 МГц). Начальную частоту диапазона сканирования примем в 2 раза меньше.
Подключаем РК-50-2 к nanoVNA, а жилу противоположного конца замыкаем на экран, наблюдаем картинку на рис. 1, размыкаем, получаем картинку на рис. 2.
- Рис. 1
- Рис. 2
- Рис. 3
"noname75" 0.68;
sat50м 0.86;
Как видно, результаты близки к табличным справочным значениям.
Бонус читателям - приложен файл диаграммы Вольперта—Смита в хорошем качестве!
Продолжение следует...
Отрезок 0,25L работает по другому принципу. 1 к 4 будет при условии, что сопротивление нагрузки и/или источника отличается в 2 раза от волнового сопротивления отрезка линии. Например на входе 25 Ом, кабель 50, на выходе 100 Ом.
), и считаем среднеквадратичное от минимального и максимального сопротивлений - sqrt(179*50). Получаем 94,6 Ома. 
.
