Теория по согласованию антенны и кабеля доступным языком изложена в статье "Согласование импеданса антенны и кабеля", я же сосредоточусь на практической реализации. Практика, изложенная ниже, справедлива при настройке любых видов антенн на любую резонансную частоту, я же буду согласовывать диполь на частоту FM 98 МГц, рассчитанный в статье "Полуволновой диполь. Расчет параметров антенны."
 |
| Конструкция диполя на 98МГц. |
Для оптимальной работы приемника (передатчика) антенну с кабелем необходимо согласовать. Предполагается что кабель с приёмником (передатчиком) согласован - кабель для подключения антенны с внутренним сопротивлением 50 Ом и приемник (передатчик), работающий с 50-и Ом-ной нагрузкой - иначе придётся согласовывать кабель с девайсом.
Согласование без материально технического обеспечения весьма проблематично, поэтому нам не обойтись без антенного анализатора, например nanoVNA.
 |
| Векторный анализатор nanoVNA. |
Согласование необходимо начать со снятия импеданса антенны - её нагрузки и реактивной составляющей. nanoVNA должен быть откалиброван с учетом кабеля, которым антенна будет подключена к приемнику (передатчику).
Выставляем предел измерения по частоте для nanoVNA. Антенна рассчитана на 98МГц, предел измерения установим с запасом - от 88МГц до 108МГц. На экране должны отображаться графики SMITH (диаграмма Смита), IMAG (мнимое число измеряемой величины), SWR (коэффициент стоячей волны, КСВ).
Колёсиком сверху устанавливаем частоту 98 МГц и снимаем характеристики антенны. Ниже представлены три замера характеристик одной и той же антенны в разное время суток.
 |
| Характеристики антенны снятые в 9:00. |
 |
| Характеристики антенны снятые в 19:00. |
 |
| Характеристики антенны снятые в 22:00. |
Антенна с такими характеристиками SWR (КСВ) считается плохо настроенной. Допустимый КСВ, а по сути потери, на расчетной резонансной частоте принято считать в пределах от 1 (идеально) до 1,5 (приемлемо).
Такое расхождение с теоретическим расчётом объясняется тем, что данный вид антенн является симметричным устройством, а кабель нет. Подключение кабеля без согласующего устройства напрямую к антенне будет вносить искажение в характеристики, т. к. оплётка подключённая к вибратору напрямую будет является его продолжением. Для компенсации этого эффекта при подключения кабеля к антенне используется трансформатор (балун) или адаптер (в самом простом случае LC цепочка).
Кроме того, следует обратить внимание на то, что значения характеристик антенны будет завесить от многих факторов, например, времени суток, погоды, окружающих предметов, высоты установки, геометрии антенны, аккуратности изготовления и т.д.
Для себя я решил, что согласование буду выполнять с помощью LC адаптера, под следующие характеристики антенны:
Импеданс: 81,5 Ом
Реактивная составляющая: 0,285j (если в характеристике присутствует знак "минус" это важно)
КСВ: 2,74
Расчет адаптера выполним с помощью калькулятора "LC Impedance matching network designer". Там же выберем схему для согласования.
 |
| Расчет адаптера. |
Расчётные значения для изготовления адаптера. Индуктивность: 167,5 nH, ёмкость: 40,92 p. Используем элементы, максимально соответствующие расчётным - у меня это 150 nH и 39 p.
 |
| Ёмкость и индуктивность для изготовления адаптера. |
Величина погрешности номиналов деталей обязательно скажется на конечном результате согласования, поэтому на практике целесообразно применять проволочную индуктивность, а конденсатор можно использовать построечный. Однако с учётом того, что характеристики антенны сильно зависят от внешних факторов, данную погрешность будем считать допустимой.
Изготавливаем адаптер. Адаптер, в готовой конструкции, следует поместить в экранируемый и защищённый от атмосферного воздействия корпус:
Подключаем адаптер к антенне:
Снимаем характеристики антенны повторно (обратите внимание на график IMAG - он стал довольно-таки симметричным, как и должно быть для симметричной антенны):
 |
| Характеристики антенны после подключения адаптера. |
Реальная резонансная частота, на которую настроена антенна (при минимальном КСВ=1,17) - 96,2 MГц. Погрешность изготовления антенны: 1,8%.
За счёт укорочения длины вибраторов (помните я говорил что они делаются с запасом) можно добиться смещения графика SWR (КСВ) для получения более низкого его значения на расчётной резонансной частоте.
