И. Подгорный Антенное согласующее устройство

Универсальное антенное согласующее устройство

Современные антенные тюнеры, хорошо зарекомендовавшие себя в работе с  однопроводными и коаксиальными линиями передачи, имеют ряд недостатков при использовании с симметричным фидером.

На выходе тюнера для этих целей обычно используют широкополосный симметрирующий трансформатор с коэффициентом трансформации 1:4, выполненный на ферритовом кольце.

Иногда такой трансформатор выполняют на диэлектрической трубке. В  этом случае он является узкополосным устройством и имеет коэффициент перекрытия 1:5, так что в диапазоне частот 1,8 -30 МГц изготавливают три трансформатора с различными данными в зависимости от рабочей частоты.

С помощью симметрирующего трансформатора невозможно достичь точного согласования между антенной системой и передающим устройством, т.к. он имеет фиксированный коэффициент трансформации и может быть использован с очень ограниченным количеством антенн, у которых входное сопротивление всегда постоянно на любом из любительских диапазонов, на пример, входное сопротивление антенны «FOLDED DIPOLE» на 80, 40, 20, 15 и 10 — метровом диапазонах составляет 300 Ом.

Однако подавляющее большинство антенн, запитанных двухпроводной линией передачи, в многодиапазонном варианте не имеет постоянного входного сопротивления при переходе с диапазона на диапазон. Входное сопротивление антенны различно и на ВЧ диапазонах может достигать нескольких килоОМ.

Это — антенны типа Dipole с общей длинной излучающей части 0.5 длины волны 80-метрового диапазона, Delta Loop с периметром, равным одной длине волны 80-метрового диапазона, V-Beam со стороной плеча, равной одной длине волны 80-метрового диапазона, 1/4 длины волны Ground Plane 40-метрового диапазона. Эти антенны можно использовать как многодиапазонные  от 3.5 до 30МГц с применением симметрирующего фидера и антенного согласующего устройства.

при использовании известных Т-образных схем антенных тюнеров с симметрирующим трансформатором на выходе, антенны, запитанные симметричным фидером, будут работать неэффективно. Хотя симметрирование будет произведено, тем не менее, будет иметь место высокий уровень потерь за счет рассогласования между таким трансформатором и симметричным фидером. При увеличении мощности возможно насыщение ферромагнитного материала симметрирующего трансформатора, что перейдет в проблему TVI и RFI. Температура такого трансформатора достигает высокого уровня даже если выполнить его предварительно сложив несколько колец вместе.

Нагрев трансформатора, помехи телевидению, телефона и звукозаписывающей аппаратуре, высокие потери ВЧ энергии происходят не из-за увеличения мощности передающего устройства, а в связи с большим рассогласованием между трансформатором и линией передачи вышеупомянутых антенн. В линии присутствует большая реактивная составляющая, и чтобы произвести точное согласование между источником и нагрузкой, устранить реактивную составляющую, желательно применить такую схему согласующего устройства, которая не содержит симметрирующего трансформатора любого типа.

Предполагаемая схема антенного тюнера полностью устраняет недостатки так называемых Т-образных SPC (последовательно-параллельное соединение конденсаторов) и других согласующих устройств при работе их с симметричными (двухпроводными) линиями передачи, так как здесь уже в самой схеме заложен симметричный вход. Также возможна работа с однопроводной или коаксиальной линией передачи. Диапазон устройства 3.5-30МГц.

Точное согласование достигается с помощью регулирующих элементов антенного тюнера по минимуму показаний прибора КСВ метра в положении «отраженная волна», установленного на входе устройства. При использовании данной конструкции следует отметить значительное улучшение реальной избирательности приемного устройства, так как связь приемника с антенной индуктивная,  а не емкостная.

По этой же причине показатель дополнительной фильтрации гармоник передатчика здесь тоже выше, что является положительным фактором.

Детали тюнера:

С1 — 200 Пф (обычно от старого вещательного лампового приемника).
С2 — 100Пф каждая секция. Обычный двухсекционный конденсатор с зазором между пластинами не менее 1.5-2 мм при 200Вт полезной мощности, не менее 3.2 мм для мощности 1кВт (расчетное значение).

Катушки L1, L2, L3A и L3B без каркасные, выполнены голым медным проводом диаметром 1.6 мм. Диаметр оправки — 63мм, расстояние между витками — 1.6 мм. Провод, соединяющий катушки L3A и L3B, проходит внутри катушек связи L1 в L2.

L3A — 28 витков, L3B -28 витков, L1- 5 витков, L2 — 5 витков. Суммарное количество витков — 66.

Конструктивно это выглядит так. Берется кусок стеклотекстолита, просверливаются отверстия друг против друга в соответствии с диаметром провода и самих катушек, затем провод катушки вкручивается в отверстия. Легче выполнить эту процедуру намотав единую катушку, а затем разделить ее на 4-ре части в соотвествии со схемой. С помощью ВЧ переключателя S1  в диапазоне 80 и 40 метров катушки связи L1 и L2 включаются последовательно, а в диапазоне 20, 5 и 10 метров — параллельно.

Переключатель ВЧ — типа S2A, S2B — 2ве галеты на одной оси. Для любителей QRO — это галетный переключатель керамического типа или несколько ВЧ реле, предназначенных работать в цепях с соответствующей колебательной мощностью. Следует отметить в данном случае существенную нагрузку на элементы выходной части антенного тюнера. Отводы в L3A и L3B по диапазонам, считая от края катушек, соответственно:

  • 3.5 МГц — от 2 витка
  • 7 МГц — от 8 витка
  • 14 МГц — от 14 витка
  • 21 МГц — от 14.5 витка
  • 28 МГц — от 15 витка

Возможно, придется незначительно изменить отводы от L3A и L3B в случае отсутствия КСВ=1 на участке передатчик — антенный тюнер при использовании конкретного типа антенны.

Двухпроводную линию передачи подключают к выходам антенного тюнера X-1 и X-2. Отводы C и D от катушек L3A и L3B конструктивно представляют медные зажимы типа «крокодил». Работающим QRO лучше использовать штыревую систему отводов C и D. Для этого заднюю стенку антенного тюнера изготавливают из диэлектрика, катушки располагают в непосредственной близости от нее, устанавливают определенное количество гнезд для подключения симметричного фидера, соединяют гнезда с витками катушек L3A и L3B.

Порядок настройки устройства.

Если в выходном каскаде трансивера используется П-контур с двумя регулирующими элементами (переменные конденсаторы анодный и связи с антенной), выходной каскад нагружают на эквивалент антенный 50 Ом и производят настройку по максимуму ВЧ напряжения на нем. предварительно следует убедиться, что номинальное выходное сопротивление П-контура действительно равно 50 Ом. Затем ВЧ сигнал подают на вход антенного тюнера. Переменные емкости антенного тюнера C1 и C2 устанавливают максимальное положение. Подбирая отводы C и D от катушек L3A и L3B, изменяя емкости C1, C2, производят настройку устройства по минимуму показаний КСВ-метра.

Первоначально подбор отводов C и D начинают ближе к катушкам связи L1 и L2. Однако наилучшее положение настройки будет все же тогда, когда отводы C и D будут находиться на одинаково большом удалении от катушек связи L1 и L2. После получения КСВ=1 увеличивают мощность, например, включают усилитель и, при необходимости, производят дополнительную подстройку с помощью переменных емкостей C1 и C2.

При работе на однопроводную линию передачи используют выход антенного тюнера X-2,а X-1 заземляют.

Отвод С должен быть в среднее положение катушки L3A на данном диапазоне. Настройка производится подбором отвода D от катушки L3B  и изменением емкостей С1 и С2 на данном диапазоне до получения КСВ=1.

При работе на коаксиальную линию передачи ее подключают к выходу X-3 анетнного тюнера. Выход X-2 заземляют, а отвод D от катушки L3B устанавливают в центре на данном диапазоне. Настройку производят изменяя емкости С1, С2 и подбирая отвод У от катушки L3B, начиная вблизи катушки связи L2, до получения КСВ=1.

При изменении рабочей частоты на 80-100кГц возможно потребуется незначительная подстройка антенного тюнера с помощью переменных емкостей С1 и С2.

Несмотря на то, что на первый взгляд данная схема имеет не совсем удобную коммутацию, после практических работ время, затраченное на настройку устройства на конкретном диапазоне, сведено к минимуму. Кроме того, подобные схемы согласующих устройств по многим показателям превосходят Т-образные и другие тюнеры. Такие принципы согласования передатчика с антенной системой использовались радиолюбителями старшего поколения в 50-60-х годах, а так же широко используются в профессиональной радиосвязи в настоящее время.

Радиолюбитель 8/94 И. ПОДГОРНЫЙ (EW1MM ex. UC2AGL)

 

 

И. Подгорный Антенное согласующее устройство: 2 комментария

Добавить комментарий

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить