【业余射电天文 射电理论篇6】同轴线和转接头
本帖最后由 menshengjiedati 于 2022-3-27 12:46 编辑同轴线及同轴线末端的接头
在射电望远镜链路介绍(建议首先阅读)中有提到，日常用的交流电频率是50Hz，也就是一秒震荡50下，可以用随处可见的那种电线传播。如果接收1420MHz的氢谱线电磁波，它的一秒震荡1420000000次，由天线感应的电流也是一秒震荡1420000000次。如果用普通的电线传输，损耗是很大的，所以你会完全收不到信号，必须用同轴线等特殊的线传输对高频电流进行传播，如图1。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF.png图1：传输高频电流用到的同轴线
观察图2所示栅格抛物面天线的末端，背后黑色那条便是从天线引出来的同轴线。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E5%A4%A9%E7%BA%BF.jpg图2：栅格抛物面天线引出的同轴线
观察图3所示的小天线，它的末端也引出来一根同轴线，同轴线的末端是一个接头，像图3中的这种接头叫做SMA公头，特点是内部有一根针。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/SMA%E9%98%B3%E5%A4%B4.png图3：同轴线末端的SMA公头
既然有SMA公头，便也有SMA母头，如图4所示的RTL SDR接收机的一端便是SMA母头，特点是内部是一个孔。显然SMA公头和SMA母头可以进行连接，所以我们可以直接把天线和接收机连接起来。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/SMA%E9%98%B4%E5%A4%B4.png图4：接收机一端的SMA母头
而诸如放大器、滤波器等器件的两端一般都是SMA母头。
用转接头连接器件
下面我们将以实际小型射电望远镜的链路来介绍一下同轴线和转接头。
图5最左端的黑线即为从天线引过来的同轴线，其后依次为低噪放大器、转接头、滤波器、转接头、接收机。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E9%93%BE%E8%B7%AF1.jpg图5：未连接的器件
如果从天线引过来的同轴线是SMA公头，便可以直接连接到低噪放大器输入端的SMA母头上。
低噪放大器输出端的SMA母头和滤波器输入端的SMA母头则通过转接头连接，这种转接头一般两端都是SMA公头，所以叫做“SMA公转SMA公”，如图6所示，可以在淘宝买到。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4.jpg图6：SMA公转SMA公的转接头
然后则是滤波器输出端的SMA母头则和接收机输入端的SMA母头通过转接头连接，最终的结果如图7所示。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E9%93%BE%E8%B7%AF2.jpg图7：通过转接头连接的器件
在此读者可能会有一些疑问，比如我天线引出来同轴线的末端不是SMA公头，我要怎么办？一般从同轴线引出来的头可能是M头、N头、SMA头之类的，下图8是其他类型的一些转接头，从左到依次是M公头、N公头、M母头，通过转接头这些接头被转成了SMA头。我们一般是把天线末端的接头转为SMA公头，这样我们便可以接到低噪放大器上了。
当然，M头、N头可能有其他一些名字，在淘宝选购的时候看起来像便是了。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E5%85%B6%E4%BB%96%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4.jpg图8：其他类型的一些转接头
当然，有些读者可能见过如下图9的转接线，实际上就是常见的同轴线，也可以起到转接头的作用，不过转接头的损耗比转接线要小，所以建议用转接头。转接线越长，损耗越多一些，不过也没那么大；转接线越粗，则损耗越小，距离很长很长话可能要用粗一些的同轴线；读者可转接头和转接线两者都选购，然后自行测试一下。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E7%BA%BF.jpg图9：转接线，也就是常见的同轴线
最终的链路图
建议买一个USB扩展口，把电脑的一个USB口扩展成好几个USB接头，同时也可以拉长距离，如图10所示。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E6%89%A9%E5%B1%95%E5%8F%A3.jpg图10：USB口扩展
最终的链路图如图11所示，接收机的USB接头插到电脑的USB扩展接口上，用以传输数据；而低噪放大器通过白色的USB数据线也查到USB扩展接口上，用来给低噪放大器进行供电。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/%E5%90%8C%E8%BD%B4%E7%BA%BF%E5%92%8C%E8%BD%AC%E6%8E%A5%E5%A4%B4/Pictures/%E6%9C%80%E7%BB%88.jpg图11：最终的链路效果
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