На страницах «Паркфлаера» довольно часто обсуждаются вопросы по внезапному резкому уменьшению дальности действия аппаратуры РУ, что приводит к авариям моделей и ставит перед моделистами задачу поиска неисправности в аппаратуре и её устранению. Читая обсуждения коллег на эту тему становится очевидным, что очень многие моделисты слабо разбираются в специфических вопросах радиосвязи, тем более в СВЧ диапазоне 2,5 ГГц, где работает современная аппаратура РУ. Заранее приношу свои извинения коллегам за такой вывод.
Я много лет работал в этой области, радиолюбительский стаж 50 лет и, как мне кажется, могу помочь коллегам разобраться в этой теме.

 Поскольку ремонт собственно электроники приемника или передатчика с заменой детали весьма специфичен и сложен, в данной статье он рассматриваться не будет. Ограничусь простейшей
теорией АФС (антенно фидерных систем) для понимания принципа их работы и ремонта, а так же методикой выявления неисправности АФС. Поскольку АФС это антенна + фидер, начну с фидера, ибо вопрос о повреждения фидера возникает наиболее часто. Фидер это коаксиальный кабель, по которому ВЧ энергия подводится к антенне от выходного каскада передатчика.
Или от антенны поступает ко входным цепям приемника. Фидер (он же кабель) по иному называется линия передачи, именно этот термин используется в технической литературе.
В статье я буду использовать термины «Фидер», «Линия передачи», что означает «Кабель».
Прежде всего немного об основных свойствах линий передач.


Линия передачи может быть двух типов : согласованная линия и настроенная линия.

Согласованная линия передачи (кабель, фидер) – это когда волновое сопротивление линии передачи равно входному сопротивлению антенны. В этом случае фидер работает в режиме
бегущей волны и может быть произвольной длины.

Настроенная линия передачи (кабель, фидер) – это когда волновое сопротивление линии
передачи НЕ равно входному сопротивлению антенны. В этом случае фидер работает в режиме стоячей волны, поэтому длина кабеля критична и выбирается кратно длине полуволны .
При этом отрезок линии передачи, кратный полуволне , является трансформатором сопротивления между антенной и выходным каскадом передатчика или между антенной и входными цепями приемника.
В приемниках и передатчиках аппаратуры РУ на 2,5 ГГц используются антенны с входным сопротивлением 50 Ом и коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Поэтому
линия передачи относится к первому типу - согласованная линия (в смысле согласованной по сопротивлению с антенной и приемником / передатчиком) и длина отрезка кабеля не имеет значения.

Если кабель перебит, его можно обрезать и вновь припаять.
Можно взять штатную антенну роутера WiFi, извлечь её из пластикового чехла и припаять
к приемнику взамен вышедшей из строя. Антенны абсолютно идентичны.
Главное, нужно понимать, что это не отрезок провода в изоляции, а самый настоящий коаксиальный кабель, такой же, как и телевизионный, только тоненький. У него имеется центральная жилка,
оплетка (экран), а между ними внутренний полиэтиленовый изолятор. При пайке (ремонте)
недопустимо замыкание (спаивание вместе) центральной жилки и экрана. Работать нужно с
увеличительным стеклом и быть внимательным. После припайки кабеля его нужно прозвонить
тестером на отсутствие короткого замыкания.

Антенна и входные цепи приемника "Хобби Кинг"


 Антенна и входные цепи приемника "Turnigy".


 Теперь несколько слов о физической длине полуволнового отрезка коаксиального кабеля.
Длина волны для частоты электромагнитных колебаний 2,4 ГГц, как известно, равна 12 см.
Но это только в случае распространения волн в воздухе. При этом скорость их распространения равна 300 000 км в сек. При распространении волны внутри кабеля, её скорость существенно уменьшается ввиду движения волны в диэлектрике – внутреннем полиэтиленовом изоляторе. Диэлектрическая постоянная воздуха равна 1, а диэлектрическая постоянная полиэтилена равна 2,2 что и обуславливает замедление скорости движения волны.
 


В результате длина волны ВЧ колебаний в кабеле будет меньше, чем длина волны в воздухе.
Поэтому полуволновый отрезок кабеля будет не 6 см, как в воздухе, а гораздо меньше.
Возникает вопрос, на сколько меньше ? Ответ. Физическая длина полуволнового отрезка кабеля
в этом случае определяется как

                     длина волны в воздухе * на коэффициент укорочения кабеля.

Для коаксиального кабеля с внутренним полиэтиленовым изолятором этот коэффициент 0,66 .
То есть, в этом случае полуволновый отрезок кабеля будет иметь длину 6 х 0,66 = 3,96 см.
Две полуволны это 7,92 см, три полуволны – 11,88 см.

В аппаратуре РУ в большинстве случаев используются антенны типа «Полуволновый диполь»
Такими антеннами комплектуется аппаратура РУ Хобби Кинг.

Эта классическая антенна состоит из четвертьволнового вибратора, в качестве которого используется внутренняя жилка кабеля в изоляторе длиной 30 мм и четверть волнового стакана, представляющего собой отрезок латунной трубочки длиной 25 мм внутри которой проходит кабель, оплетка которого припаяна к верхнему торцу трубочки.

Конструкция антенны приемника "Хобби Кинг". На фотографии видно, что в месте выхода центральной жилки из стакана, имеется повреждение изолятора жилки, возникшее при припаивании оплетки кабеля к верней части стакана от перегрева. Короткого замыкания пока нет, но в будущем оно возможно от перегиба жилки. Поэтому место повреждения нужно промазать эпоксидкой. 
Типичный заводской брак.


Иногда применяется упрощенный вариант антенны представленный на фото. Такой антенной
комплектуется приемник аппаратуры «Turnigy». По своей эффективности эта антенна уступает антенне полуволновый диполь, ввиду отсутствия симметрирующего стакана. 

При отказе аппаратуры прежде всего необходимо выяснить, где возникла неисправность –
в приемнике или в передатчике. Проверить передатчик на наличие излучения им в эфир электромагнитных волн очень легко индикатором электромагнитного поля, который я
выложил тут
http://www.parkflyer.ru/32931/blogs/view_entry/3042/#position=read_moar

http://www.parkflyer.ru/32931/blogs/view_entry/3122/#position=read_moar


Прибор чрезвычайно простой - головка на 50.....10 мкА и два СВЧ диода типа КД514.
Индикатором можно зафиксировать излучение электромагнитных волн от бытового радиотелефона,
излучение сотового телефона, любой радиостанции, передатчиков от детских игрушек и т. д. 
 

 Если индикатор показывает, что передатчик излучает электромагнитные волны, можно
сделать вывод, что передатчик исправен и причиной резкого уменьшения радиуса действия
аппаратуры является неисправность приемника. К сожалению, кроме проверки целостности
антенны и кабеля с помощью тестера, в домашних условиях без использования специальной
измерительной аппаратуры больше ничего сделать нельзя. Разве что проверить исправность внутреннего микросхемного стабилизатора напряжения.

Для желающих более подробно познакомиться с теорией и конструкциями антенн и линий
передач, рекомендую скачать и почитать замечательную книгу Карла Ротхаммеля «Антенны».

Скачать книгу можно тут http://www.ra4a.ru/load/1/3-1-0-1317

Всем новых успехов творческих успехов !