Για επίτευξη της μέγιστης ισχύος.

Αν η κάθοδος (γραμμή μεταφοράς) που τροφοδοτεί την κεραία έχει την ίδια σύνθετη αντίσταση (εμπέδηση) με αυτήν της κεραίας, τότε επιτυγχάνεται η μέγιστη μεταφορά ισχύος από τον πομπό στην κεραία.

Για παράδειγμα, ένα οριζόντιο δίπολο μισού μήκους κύματος σε ευθεία γραμμή παρουσιάζει στη συχνότητα συντονισμού του σύνθετη αντίσταση περίπου 73 Ohm (στην πράξη αναφερόμαστε συχνά σε 75 Ohm κατά προσέγγιση). Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι ένα δίπολο μήκους περίπου 20 μέτρων, το οποίο συντονίζει στη ζώνη των 7 MHz (40 μέτρα). Για να μεταφερθεί όλη η ισχύς του σταθμού στην κεραία αυτή, θα πρέπει η κάθοδος που θα χρησιμοποιηθεί να έχει χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση 73 Ohm (ή 75 Ohm). Όταν συμβαίνει αυτό, λέμε ότι η κάθοδος είναι σωστά προσαρμοσμένη στην κεραία.

Στην ανάρτησή μας με τίτλο «Μετατροπέας 50 σε 75 Ohm» παρουσιάζουμε έναν μετατροπέα (UnUn/Transformer) που κατασκευάσαμε, ώστε να είναι εφικτή η απόλυτη προσαρμογή μιας συνήθους καθόδου 50 Ohm σε ένα δίπολο μισού μήκους κύματος με αντίσταση 73 Ohm. Οι έξοδοι των πομπών είναι τυποποιημένες στα 50 Ohm. Έτσι, εξασφαλίζεται η απόλυτη μεταφορά ισχύος από τον πομπό στην κάθοδο των 50 Ohm και, μέσω του μετατροπέα, στην κεραία των 73 Ohm. Αυτή είναι η ιδανική συνθήκη μεταφοράς της ισχύος με τις ελάχιστες δυνατές απώλειες. Αν το δίπολο τοποθετηθεί σε διάταξη “Inverted V”, τότε μεταβάλλεται η αντίστασή του (μειώνεται), ανάλογα με τη γωνία που σχηματίζουν οι κλάδοι του.

Πρέπει να σημειωθεί στο σημείο αυτό ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται στην κάθοδο με ταχύτητα που εξαρτάται από τον συντελεστή βραχύτητας (velocity factor) του καλωδίου (πλησιάζοντας την ταχύτητα του φωτός). Όταν η γραμμή μεταφοράς είναι επακριβώς προσαρμοσμένη με την κεραία ως προς τις συνθέτες αντιστάσεις τους, τότε το πλάτος της εναλλασσόμενης τάσης (και της έντασης του ρεύματος) παραμένει σταθερό σε όλα τα σημεία της καθόδου. Υπάρχει μόνο μια ελάχιστη, προδευτική πτώση τάσης καθώς το σήμα οδεύει προς την κεραία, λόγω της ωμικής αντίστασης και των απωλειών του διηλεκτρικού της καθόδου, η οποία όμως σε μικρά μήκη είναι ασήμαντη. Αν είχαμε τη δυνατότητα να τοποθετήσουμε κατά μήκος μιας τέτοιας καθόδου βολτόμετρα και αμπερόμετρα RF σε τακτά διαστήματα, θα παρατηρούσαμε ότι όλα θα έδειχναν τις ίδιες τιμές. Η κάθοδος αυτή ονομάζεται μη συνηχούσα (ή γραμμή τρέχοντος κύματος) και εκπληρώνει τη συνθήκη για τη μέγιστη μεταφορά ισχύος.

Αντίθετα, αν η σύνθετη αντίσταση της γραμμής μεταφοράς δεν είναι ίση με τη σύνθετη αντίσταση της κεραίας, τότε η γραμμή είναι απροσάρμοστη. Σε αυτή την περίπτωση, η ισχύς που φτάνει στην κεραία δεν απορροφάται εξ ολοκλήρου από αυτήν. Η ισχύς που δεν ακτινοβολείται ανακλάται στο σημείο τροφοδοσίας της κεραίας και επιστρέφει μέσω της καθόδου προς τον πομπό. Αυτή η ανακλώμενη (ή επιστρεφόμενη) ισχύς συντίθεται με την οδεύουσα (προσπίπτουσα) ισχύ και δημιουργεί τα γνωστά σε όλους μας στάσιμα κύματα. Τη γραμμή αυτή την ονομάζουμε συνηχούσα (ή συντονισμένη) γραμμή, καθώς διαρρέεται ταυτόχρονα από δύο κύματα: το προσπίπτον και το ανακλώμενο. Η ύπαρξη υψηλών στάσιμων κυμάτων έχει αρνητικές συνέπειες, προκαλώντας πρόσθετες απώλειες στη γραμμή μεταφοράς αλλά και καταπόνηση στα στάδια εξόδου του πομπού.

Ωφέλιμη πληροφορία: 

Στην τηλεπικοινωνιακή ορολογία, η προσαρμοσμένη γραμμή (όπου η εμπέδηση φορτίου ισούται με τη χαρακτηριστική εμπέδηση της γραμμής) ονομάζεται μη συνηχούσα (ή αποσυντονισμένη / τρέχοντος κύματος). Αντίθετα, η απροσάρμοστη γραμμή, επειδή δημιουργεί στάσιμα κύματα λόγω ανακλάσεων, συμπεριφέρεται ως συντονισμένο κύκλωμα και ονομάζεται συνηχούσα (ή συντονισμένη γραμμή).