Pro přenos energie od vysílače k anténě a naopak musíme použít VF vedení. U tohoto vedení nás na rozdíl od obyčejných vodičů zajímají jiné vlastnosti.
Především je to impedance - vlnový odpor vedení. Je určen
geometrickým uspořádáním vodičů, jejich vzájemnou vzdáleností a
průměrem. Jakékoli narušení tohoto geometrického uspořádání
(deformace vedení, ostré ohyby, spojování vedení...) má za
následek zvýšení ztrát.
Dalším zvláštností je to, že se VF energie nepřenáší po vodičích,
ale v prostoru okolo vodičů. Jakékoli narušení tohoto prostoru
například při položení nestíněného VF vedení na podložku má za následek změnu
impedance a nárůst ztrát. Na ztrátách VF vedení se podílí také
izolace vedení (dielektrické ztráty) a proto se snažíme objem
izolace v blízkosti vodičů omezit (pěnová izolace, kalíšky, otvory...).
V některých případech může být důležitá i délka vedení (celistvé
násobky čtvrtvlnné délky přenášeného záření).
Známe několik základních provedení VF vedení
Dvojice vodičů ve stálém rozestupu. Impedanci vedení určuje vnější průměr použitých vodičů a jejich rozestup. Ztráty vedení způsobují především dielektrické ztráty v izolaci, která udržuje konstantní geometrický tvar vedení. Energie se přenáší v prostoru okolo vodičů, dvoulinka by se měla vést vzdáleně od ostatních předmětů. Pro snížení rušení je vhodné při kladení dvoulinky vytvářet zkruty - pootočení vodičů - 1 až 1,5 pootočení na 1m. V současnosti se dvoulika nepoužívá.
Vodič umístěný v ose válce, tvořeného druhým vodičem - stíněním. Impedanci určuje vnitřní průměr válce a průměr jádra - vnitřního vodiče. Ztráty jsou způsobeny dielektrikem mechanicky udržujícím střední vodič v ose válce. Energie se přenáší v prostoru mezi vnitřním vodičem a stíněním. Jakékoli narušení stínění či geometrie vedení se projeví zvýšením ztrát vedení a průnikem energie z (nebo do) vedení. Při zakončování či spojování je nutné dbát na to, aby byly připojeny všechny vodiče tvořící stínění (opletení).
Používají se dvě charakteristické impedance koaxiálních kabelů 50ohm - kdy má koaxiální kabel nejmenší výkonový útlum a je vhodný pro vedení energie od vysílačů a 75ohm kdy má koaxiální kabel nejmenší napěťový útlum a je vhodný pro přivední energie od antény do přijímače.
Je vytvořeno páskem umístěným nad vodivou rovinou (dvouvrstvý cuprextit). Impedance je určena šířkou pásku a vzdáleností od vodivé roviny. Ztráty jsou způsobeny v dielektriku, které zajišťuje konstantní vzdálenost pásku od vodivé roviny. Energie se šíří v prostoru mezi páskem a vodivou rovinou. Používá se především pro vedení VF energie na plošných spojích.
Je v podstatě trubka o vhodných geometrických rozměrech. Trubka nemusí být kruhová, může být i čtvercová nebo obdélníková. Impedance vlnovodu je určena jeho vnitřními geometrickými rozměry. Energie se šíří vnitřkem vlnovodu, ztráty jsou způsobeny nedokonalostí vnitřních ploch. Při spojování vlnovodů se musí zajistit dokonalé elektrické propojení všech stěn vlnovodu a dokonalá souosost (příruby, vodivá vložka, středící kulíky a použití všech šroubů s náležitým dotažením). Jakékoli narušení tvaru vlnovodu nebo porušení stěny způsobí zvětšení ztrát či průnik energie ven z vlnovodu.
Čtvrtvlnný úsek vedení (a liché násobky 1/4; 3/4; 5/4... ). Na jmenovitém kmitočtu má toto vedení nekonečný odpor. Zkrat na jednom konci se na druhém neprojeví (vedení má nekonečnou impedanci), rozpojení vedení na jednom konci projeví jako zkrat na druhém konci (vedení má nulovou impedanci).
Půlvlnný úsek vedení (a celistvé násobky 1/2; 2/2; 3/2...). Na jmenovitém kmitočtu má toto vedení nulový odpor. Zkrat na jednom konci se projeví jako zkratované vedení i na druhém, a rozpojení vedení na jednom konci se projeví jako rozpojení i na druhém.
Těchto vlastností vedení lze využít při vytváření slučovačů dvou kmitočtů, přepěťové ochraně a transformaci impedance.
Zkratované čtvrtvlnné vedení je pro pracovní kmitočet nekonečným odporem. Proto se zkrat neprojeví. Pro ostatní kmitočty a stejnosměrné napětí je zkratován střední vodič a opletení kabelu. Tím je ochráněn vstup přijímače.
Pokud se elektromagnetické záření nešíří volným prostorem, ale pevnou látkou (dielektrikem) jeho rychlost se zpomalí. Proto se u kabelů udává tzv. činitel zkrácení. Tímto činitelem musíme vynásobit vypočtenou vlnovou délku záření ve volném prostoru, abychom dostali vlnovou délku záření v kabelu. Například pokud potřebujeme čtvrtvlnný úsek kabelu s činitelem zkrácení 0,8 pro vlnovou délku 1m, nebude tato délka 25cm, ale 0,8 x 25 = 20cm.
Při připojení vedení k zařízení, nebo při spojení dvou vedení je nutné dodržet rovnost impedancí. Pokud by se impedance vedení a zařízení (nebo dvou vedení) lišily, došlo by v místě spojení k odrazu části energie zpět ke zdroji. Spojování odlišných impedancí je možné, ale v místě spoje musíme impedanci upravit. To je možné transformátorem (balunem), odporovým článkem, nebo transformačním vedením.
Podobný problém je nutné řešit při spojení nesymetrického a symetrického zařízení. Například dipól je symetrický zářič (ani jedno jeho rameno není spojeno se zemí) a koaxiální kabel je nesymetrický. Při přímém připojení koaxiálního kabelu na dipól (dipól má impedanci okolo 70ohm), se dipól a kabel vzájemně ovlivní, část napájecího proudu nepřejde do prostoru, ale vrátí se do země po stínění koaxiálního kabelu. Tím dojde k ovlivnění směrové charakteristiky dipólu a k částečnému poklesu zisku.
Při transformaci impedance se nejčastěji setkáváme s případem transformace nesymetrického koaxiálního kabelu (75ohm) na symetrických 300ohm. Pro kmitočty VKV-FM a III. TV pásmo se setkáváme s průmyslově vyráběným transformátorem - elevátorem. Zde se používá vlastností čtvrtvlnných úseků vedení (pro zkrácení délky navinutých na dvouotvorovém feritovém jádru). Jedna strana vedení o impedanci 150ohm je spojena paralelně, druhá sériově.
Druhým nejčastějším způsobem je transformace pomocí půlvlnného vedení. Zde by bylo také vhodné použít 150ohmové vedení, ale ani při použití koaxiálního kabelu se nedopustíme přílišné chyby.
Pro IV. a V. televizní pásmo se tento transformátor vyrábí průmyslově na desce plošného spoje. Půlvlnné vedení je vyrobeno jako mikropáskové.
Pro symetrizaci vedení bez změny impedance je nejsnašší použít nestíněný čtvrtvlnný balun. To je vlastně čtvrtvlnný úsek vedení připojený jednou stranou k vnitřnímu vodiči koaxiálního kabelu a druhou ke stínění.
Míru přizpůsobení vedení můžeme měřit. Pro tyto účely se používá přístroj zvaný reflektometr. Tento přístroj dokáže změřit poměr mezi energií která prochází vedením v jednom směru (od zdroje k zátěži) a energií která se vedením vrací zpět (od zátěže ke zdroji). Tento poměr se nazývá činitel odrazu (S) a vyjadřuje míru nepřizpůsobení zařízení a vedení. Častěji se však používá jiné vyjádření přizpůsobení a to činitel stojatého vlnění (ČSV). ČSV získáme výpočtem poměrů maxima a minima stojatých vln, které vzniknou na vedení po odrazu energie od impedančního nepřizpůsobení. Obě jednotky (S i ČSV) jsou bezrozměrné, vyjadřují totéž a je mezi nimi jednoduchý převodní vztah:
Přizpůsobené vedení má ČSV=1 (S=0). Za vyhovující se pokládá ČSV menší než 1,5 (S=0,2). Při přímém spojení impedancí 75ohm a 300ohm naměříme ČSV=2 (S=0,5).
SOUEaEaU Vejprnická 56 Plzeň (c) 2002