На каком метре кабеля кончается здравый смысл?

[Владимир RA6FOO]

Берем книгу Беньковский Липинский "Любительские антенны КВ и УКВ"стр.197.
Формула шумовой температуры линии Тл = То[ch 2al + 0.5(КСВ + 1/КСВ)sh 2al - 1]
где а- затухание в неперах на метр, ch и sh - гиперболические функции.

Преобразованная для То 290 гр., КСВ = 1 и для децибел формула принимает вид:
Тл = 290 ( 2,718 ^0,23а- 1 ), где а - затухание кабеля произвольной длины в дб.

На стр. 195 читаем : Из за собственных потерь в антенне и в линии питания
возникают дополнительные шумы (кроме принятых антенной),характериз уемые
температурой Тш,которые совместно с внешними шумами<u> воздействуют на вход
приемника,создавая результирующую мощность шума Рш.</u> Р шума определяется
через температуру следующим образом:Рш = к Тш В, где к - постоянная Больцмана
1.38х10 ^{- 23} дж/град., В - полоса,в которой определяется мощность шума,Гц.

Для мощности шума в полосе 1000 Гц линии с КСВ 1 формула принимает вид:
4х10 ^-18( 2,718 ^{0,23 а}- 1 )

И далее на стр. 196 формула: Трезульт.(Tsys) = Т антенны + Т линии + Т приемника

Берем 200 м кабеля RG 58 с затуханием 164 дб на 1296 мгц и расчитаем мощность его
шума. Рш = 4х10 ^-18( 2,718 ^0,23х164- 1 ) = 0,1 Вт на каждые 1000 Гц спектра частот шума.

Расчитаем через коэффициент шума:
RA3AQ : "У фидеров коэффициет шума NF(дБ) = потерям в дБ ",
тогда при 164 дб потерь,или в разах по Р = 2.5 10¹⁶ и полосе 1000 Гц,
Рш = 290 к В ( F - 1 ) = 290 x 1.38 10^{- 23}х 2.5 10 ¹⁹ == 290 х 1,38 х 2,5 х 10 ^{- 4}
= 1000 ^{- 4} = 0,1 вт. Те же 0.1 вт на 1 КГц спектра.

Проверил расчетом на VK3UM EME калькуляторе - результат тот же.

Соответственно на каждый 1 МГц спектра шума выше 1200 МГц - по 100 Вт шума.
Которые"воздействуют на вход приемника,создавая результирующую мощность шума Рш"

ВОПРОС:
На каком метре кабеля или децибеле кончается здравый смысл и правильный расчет?

Не уверен,правильно ли будет прочитан HTML код со степенями чисел,
поэтому прилагаю этот текст файлом .html в архиве.

[UR3IQO]

Здравый смысл не бует заканчиваться никогда, если учитывать потри в кабеле и понимать смысл величины Рш...

Подкину Вам одну мысль. В Вашем примере, если Вы подключите на один конец источник сигнала с мощностью 100Вт, то на другом конце мощность сигнала от этого источника будет равна тепловому шуму в полосе 1МГц...


На стр. 195 читаем : Из за собственных потерь в антенне и в линии питания
возникают дополнительные шумы (кроме принятых антенной),характериз уемые
температурой Тш,которые совместно с внешними шумами воздействуют на вход
приемника,создавая результирующую мощность шума Рш.
Я бы немного перефразировал: Потери в антенне и в линии питания
ухудшают коэффициент шума приемного устройства и увеличивают его шумовую температуру и эквивалентную мощность шума приведенную ко входу... ИМХО, последствия неудачного перевода...

[RN6L]

Так пользователю решать какой ему результирующий Кш нужен. Если наилучший, то и при 5м кабеля народ предусилители на антенну ставит.

[UA3MCH]

Приветствую, Владимир.
Мне кажется, так нельзя подходить к роли фидера и его влиянию на ситему. Методически неверно. То, что с увеличением длины сколь угодно растет затухание, не говорит о том,что будет расти мощность на выходе кабеля/входе Rx. Это говорит только о том, что сигнал со входа не проходит на выход. и кабель сам становится источником шума. Причем уровень шума будет определяться его собственной температурой () температурой окружающей среды). Он становится, как резистор включенный на вход Rx. Причем шумовое сопротивление, а следовательно и генерируемая мощность достаточно малы.
это можно объяснить следующим образом:
http://window.edu.ru/window_catalog/files/r44708/blag.pdf
P=ko*B*Ta*КПДф +ko*B*To(1-КПДф)+ko*B*Tпр.
где: P - мощность на вх. приемника
ko-пост. Больцмана
Ta-Шум.температура ант
КПДф- КПД фидера
B - Полоса
Tпр.- шум. температура приемника.
При этом получается, что когда у Фидера очень большое затухание, антенну можно выкинуть за ненадобностью, при этом на вход приемника будет подаваться мощность определяемая To для фидера.
Т.е., получается, что 0<=Tф<=To

[UN7CI]

На каком метре кабеля кончается здравый смысл?
Как мне представляется вопрос оригинальный и полезный в практическом применении коаксиального кабеля.

Конструктор применяющий тот или иной кабель снижения или определяющий тип кабеля будущего фидера, должен сам определиться: насколько допустимой будет потеря мощности на затухании при соответствующей длине.

В промышленных вариантах расчет ведётся просто: по заданной выходной мощности подводимой к антенне.
Отсюда просчитывают соответствующую входящую мощность без проблем.

В радиолюбительском случае входящая мощность - конечна.
А для обеспечения результатов связи потери в кабеле оправданы в разумных пределах.

Таким образом, максимальная длина кабеля, должна быть с учётом потерь:
- на КВ - не более 5%
- на УКВ - не более 20%

[Serg]

Борис, а почему вы допустили на УКВ аж 20% потери сигнала? Или я что-то не так понял...

[Владимир RA6FOO]

"при 5м кабеля народ предусилители на антенну ставит"-дело вкуса-при 10 м
упомянутого и 15 милливаттах ФМ дуплексом на 900 МГц на 28,1 км - и 90 % потерь - не понадобилось.
to UA3MCH
Юрий,спасибо за ссылку.Да, по формуле (1.6) получается, что 0<=Tф<=To.
Вот те на! Другая крайность.По формуле (1.6) предел Тл = То, по другим
источникам -предел Тл = бесконечность.Расхож дения начинаются при
потерях > 0.Вот те и на каком метре:- на нулевом !!!
А что же делать с ЕМЕ калькулятором - в корзину?А классиков в макулатуру?

[UN7CI]

почему вы допустили на УКВ аж 20% потери сигнала?
Спасибо за вопрос.

Как известно, даже у лучших импортных кабелей на частоте 400МГц потери на погонное затухание значительны.
Длина фидерной линии любительской УКВ-антенны составляет от 10 до 30 метров.
Потеря на выходе мощности в 20% , из практического опыта эксплуатации УКВ частот, позволяет мириться с потерей в дальности связи по известным расчётным формулам на 2%.

Кажущаяся возможность позволить увеличить затухание в обмен на длину кабеля, либо дальности связи, к хорошему не приводит, т.к. при всём при этом снижается уровень приёмного сигнала, правда в других пропорциях.

***

Для увеличения дальности связи в два раза, необходимо в 16 раз увеличить мощность передатчика, в четыре раза увеличить чувствительность приёмника, в два раза поднять усиление антенны или в 8 раз приподнять её над поверхностью земли (УКВ).

[UA3MCH]

.................... .................... .............
.Да, по формуле (1.6) получается, что 0<=Tф<=To.
Вот те на! Другая крайность.По формуле (1.6) предел Тл = То, по другим
источникам -предел Тл = бесконечность.Расхож дения начинаются при
потерях > 0.Вот те и на каком метре:- на нулевом !!!
А что же делать с ЕМЕ калькулятором - в корзину?А классиков в макулатуру?
Не надо в корзину ни калькулятор ни классиков :)
Просто здесь разный физический смысл...
Когда кабель имеет "безумные" потери, можно считать, что приемной антенны нет, а к входу приемника подключен только кабель, который выполняет роль источника сигнала(шума). В приемную систему он уже не входит, следовательно не определяет ее шумовых свойств, а мощность собственного сигнала (шума) определяется То, вернее Тсреды, и Rш (которое явно меньше 50 или 75 ом). Теперь, как кабель влияет на приемную систему, если все-таки его включить в расчет. Предположим, без кабеля Кш=2
Если между генератором и приемником включить аттенюатор с А=10дб, то для достижения той же мощности шума на входе Rx нужно в 10 раз увеличить мощность генератора. с точки зрения стороннего наблюдателя чувствительность приемной системы ухудшилась на 10 дб, но это значит , что эквивалентно увеличился Кш и, соответственно, Тш. Поэтому и получается, при определениия чувствительности системы, Тш кабеля может расти беспредельно, а как генератора, Тш определяется температурой кабеля. Извините, что так подробно...(знаю, что Вы не начинающий...)

[Владимир RA6FOO]

to UA3MCH
Юрий,все правильно,только в формулу это не вставишь.
Но кое что проясняется.Если расчитать Рш линии при
различных затуханиях в ней по Б.Л.или на ЕМЕ калькуляторе,
- и по Благовещенскому,то во втором случае Рш меньше
на величину затухания.
Из чего можно сделать вывод: в первом случае вся Рш
приводится к входу приемника,во втором - к входу линии.
Очевидно,что в таком случае и то и другое неверно.
Проще всего сказать,что верный ответ лежит где то посредине,
но, (далее в таких случаях говорят"я так думаю")
1 - Р шума линии есть величина распределенная по ее длине,
и с затуханием,поэтому расчет ее возможен только с помощью
интегральных уравнений.
2 - Для распределенной мощности шума линии при КСВ в ней 1.0
имеются две равные нагрузки: антенна и вход приемника.
3 - При КСВ больше 1.0 меняется распределение мощности
шума между антенной и входом приемника(и тоже должно
быть отражено в формуле Рш на входе пр.).И,возможно,
здесь тоже что то можно выиграть по Кш также,как в случае
настройки (расстройки) входа приемника по минимуму Кш
P.S.Еще немного,и можно патентовать велосипед. :-)

[anni]

Так пользователю решать какой ему результирующий Кш нужен. Если наилучший, то и при 5м кабеля народ предусилители на антенну ставит.
... в любом случае надо помнить, что Ку приемного усилителя (если его Кш в норме) должен быть равен или на пару децибел больше затуханий применяемого кабеля и не больше. Излишнее усиление вредит, лучше заняться антенной.

[Владимир RA6FOO]

Настораживающая недельная тишина на теме.

Что ж,подведу итоги и изложу свои представления об
этом вопросе,возможно содержащие несколько ошибок.

Итак,что мы имеем:
1 - принятые антенной мощность сигнала и мощность внешнего шума,
ослабленные на выходе линии на величину потерь на нагрев
сопротивления потерь антенны и проводника и изоляции кабеля
и формулы для их расчета.
- половина мощности шума сопротивления потерь антенны(вторая
половина излучена антенной в эфир),ослабленная на величину
потерь на нагрев проводника и изоляции кабеля и формулы для
их расчета.
- половина мощности шума кабеля(вторая половина излучена в эфир),
величина которой не может быть больше мощности шума любого
резистора при Т окружающей среды.Формул и инструментов для ее
расчета не имею,из за чего собственно и возник этот вопрос.

Или мощность шума линии есть не физическая величина,а "понятие",
к расчету и здравому смыслу отношения не имеющее?
И все расчеты других величин с ее участием - тоже?