Koordinerende enheder: formål og konstruktionsprincip

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-12 05:18

I amatørpraksis er det ikke ofte muligt at finde antenner, hvor indgangsimpedansen er lig med feederens bølgeimpedans, såvel som senderens udgangsimpedans. I det overvældende flertal af tilfælde er det ikke muligt at opdage en sådan korrespondance, derfor skal der anvendes specialiserede matchende enheder. Antenne, feeder og også senderens output er inkluderet i et enkelt system, hvor energi transmitteres uden tab.

Hvordan gør man det?

For at udføre denne ret komplicerede opgave skal du bruge matchende enheder to hovedsteder - dette er det punkt, hvor antennen forbinder til feederen, og også det punkt, hvor feederen forbinder til udgangen af senderen. De mest udbredte i dag er specialiserede transformationsenheder, der spænder fra oscillerende resonanskredsløb til koaksiale transformere, lavet i form af separate stykker af et koaksialkabel af den nødvendige længde. Alle disse matchere bruges til at matche impedanser, hvilket i sidste ende minimerer det samlede tab af transmissionsledninger og, endnu vigtigere, reducerer emissioner uden for båndet.

Modstand og dens funktioner

I de fleste tilfælde er standardudgangsimpedansen i moderne bredbåndssendere 500 m. Det er værd at bemærke, at mange koaksialkabler, der bruges som feeder, også adskiller sig i standardværdien for bølgeimpedans på niveauet 50 eller 750 m. Hvis man imidlertid overvejer antenner, som matchende enheder kan bruges til, så har indgangsimpedansen i dem, afhængigt af designet og typen, et temmelig bredt område af værdier, der strækker sig fra nogle få ohm til hundredvis og endnu mere.

Det er kendt, at i enkeltelementantenner er indgangsimpedansen ved resonansfrekvensen praktisk t alt aktiv, mens jo mere senderfrekvensen afviger fra den resonante i den ene eller anden retning, jo mere er den reaktive komponent af en induktiv eller kapacitiv karakter vil optræde i selve indgangsimpedansenhederne. Samtidig har multi-element antenner en indgangsimpedans ved resonansfrekvensen, hvilket er komplekst på grund af, at forskellige passive elementer bidrager til dannelsen af den reaktive komponent.

Hvis indgangsimpedansen er aktiv, kan den tilpasses til impedansen ved hjælp af en specialiseret antennetilpasningsenhed. Det skal bemærkes, at tabene her er praktisk t alt ubetydelige. Umiddelbart efter at en reaktiv komponent begynder at dannes i inputmodstanden, vil matchningsproceduren blive mere og merekompleks, og mere og mere kompleks antennetilpasning skal bruges, med mulighed for at kompensere for uønsket reaktivitet, og bør placeres direkte ved fødepunktet. Hvis reaktivitet ikke kompenseres, vil dette negativt påvirke SWR i feederen, samt øge de samlede tab betydeligt.

Skal jeg gøre dette?

Et forsøg på fuldt ud at kompensere for reaktivitet i den nederste ende af føderen er mislykket, da det er begrænset af selve enhedens egenskaber. Eventuelle ændringer i senderens frekvens inden for de smalle sektioner af amatørbåndene vil i sidste ende ikke føre til fremkomsten af en væsentlig reaktiv komponent, som et resultat af hvilket der ofte ikke er behov for at kompensere for det. Det er også værd at bemærke, at det korrekte design af multi-element antenner heller ikke sørger for en stor reaktiv komponent af den tilgængelige indgangsimpedans, som ikke kræver dens kompensation.

I luften kan du ofte finde forskellige uenigheder om rollen og formålet med en matchende enhed til en antenne ("lang ledning" eller en anden type) i færd med at matche en sender med den. Nogle har ret store forhåbninger til det, mens andre blot betragter det som et almindeligt legetøj. Det er derfor, du skal forstå, hvordan en antennetuner virkelig kan hjælpe i praksis, og hvor brugen af den vil være overflødig.

Hvad er det her?

Først og fremmest skal du forstå korrekt, at tuneren er en højfrekvent modstandstransformator, med hvilken det om nødvendigt vil være muligt at kompensere for induktiv eller kapacitiv reaktivitet. Overvej et ekstremt simpelt eksempel:

Split vibrator, som ved resonansfrekvensen har en aktiv indgangsimpedans på 700 m, og samtidig benytter den et koaksialkabel med en sender med en indgangsimpedans på omkring 500 m. Der er installeret tunere ved udgangen af senderen, og vil i denne situation være for enhver antenne (inklusive et "langt kabel"), der matcher enheder mellem senderen og feederen, uden problemer med at klare dens hovedopgave.

Hvis senderen yderligere er indstillet til en frekvens, der adskiller sig fra antennens resonansfrekvens, kan der i dette tilfælde forekomme reaktivitet i enhedens indgangsmodstand, som efterfølgende næsten øjeblikkeligt begynder at dukke op ved den nederste ende af føderen. I dette tilfælde vil den matchende enhed "P" i enhver serie også være i stand til at kompensere for det, og senderen vil igen modtage overensstemmelse med feederen.

Hvad bliver udgangen, hvor feederen forbindes til antennen?

Hvis du udelukkende bruger tuneren ved udgangen af senderen, vil det i dette tilfælde ikke være muligt at yde fuld kompensation, og forskellige tab vil begynde at forekomme i enheden, da der vil være ufuldstændig matchning. I denne situation skal du brugeen tilsluttet mellem antennen og feederen, som fuldstændig vil rette op på situationen og give reaktivitetskompensation. I dette eksempel fungerer feederen som en matchet transmissionslinje af vilkårlig længde.

Et andet eksempel

Slyngeantenne, som har en aktiv indgangsmodstand på ca. 1100 m, skal matches med en 50 ohm transmissionsledning. Senderens output er i dette tilfælde 500 m.

Her skal du bruge en matchende enhed til transceiveren eller antennen, som vil blive installeret på det punkt, hvor feederen forbindes til antennen. I langt de fleste tilfælde foretrækker mange hobbyfolk at bruge forskellige typer RF-transformere udstyret med ferritkerner, men faktisk er en kvartbølge-koaksi altransformator, som kan fremstilles af standard 75 ohm kabel, en mere bekvem løsning.

Hvordan implementeres det?

Længden af den anvendte kabelsektion skal beregnes ved hjælp af formlen A/40,66, hvor A er bølgelængden og 0,66 er hastighedsfaktoren, der bruges for langt de fleste moderne koaksialkabler. HF-antennetilpasningsanordningerne i dette tilfælde vil være forbundet mellem 50-ohm-føderen og antenneindgangen, og hvis de rulles ind i en bugt med en diameter på 15 til 20 cm, vil det i dette tilfælde også fungere som en balancering enhed. Feederen vil blive fuldautomatisk tilpasset til senderen, samtlighed af deres modstande, og i en sådan situation vil det være muligt helt at nægte en standardantennetuners tjenester.

En anden mulighed

For et sådant eksempel kan vi overveje en anden optimal metode til matchning - ved at bruge et multiplum af en halv bølge eller et halvbølget koaksialkabel, i princippet med en hvilken som helst bølgeimpedans. Den er inkluderet mellem tuneren placeret i nærheden af senderen og antennen. I dette tilfælde overføres antennens indgangsimpedans, som har en værdi på 110 ohm, til den nederste ende af kablet, hvorefter den ved hjælp af en antennetilpasningsanordning omdannes til en modstand på 500 m. I denne etui, fuld matchning af senderen med antennen er tilvejebragt, og feederen bruges som en repeater.

I mere alvorlige situationer, hvor antennens indgangsimpedans er uhensigtsmæssig for feederens karakteristiske impedans, som igen ikke svarer til senderens udgangsimpedans, kræves der to HF-antennetilpasningsenheder. I dette tilfælde bruges den ene øverst til at matche feederen til antennen, mens den anden bruges til at matche feederen til senderen i bunden. Samtidig er der ingen måde at lave en matchende enhed med dine egne hænder, som kan bruges alene til at matche hele kredsløbet.

Fremkomsten af reaktivitet vil gøre situationen endnu mere kompliceret. I dette tilfælde vil HF-matchende enheder forbedres væsentligtat matche senderen med feederen, hvilket giver en betydelig forenkling af arbejdet i den sidste fase, men du skal ikke forvente mere af dem. På grund af det faktum, at feederen ikke passer til antennen, vil der forekomme tab, så effektiviteten af selve enheden vil blive undervurderet. Et aktiveret SWR-måler installeret mellem tuneren og senderen vil sikre, at SWR=1 er fast, og denne effekt kan ikke opnås mellem feederen og tuneren, da der er et misforhold.

Konklusion

Fordelen ved tuneren er, at den giver dig mulighed for at opretholde den optimale tilstand af senderen i processen med at arbejde på en inkonsekvent belastning. Men på samme tid kan en forbedring af effektiviteten af enhver antenne (inklusive den "lange ledning") ikke sikres - de matchende enheder er magtesløse, hvis de ikke passer til feederen.

P-kredsløb, som bruges i senderens udgangstrin, kan også bruges som en antennetuner, men kun hvis der er en driftsændring i induktansen og hver kapacitans. I langt de fleste tilfælde er både manuelle og automatiske tunere enheder, der kan indstilles med resonanskontur, uanset om de er samlet på fabrikken, eller om nogen besluttede at lave en matchende enhed til antennen med egne hænder. Der er to eller tre reguleringselementer i manuelle, og de selv er ikke operationelle i drift, mens automatiske er dyre, og for arbejde med alvorlige kapaciteter kan deres omkostninger være ekstremt høje.

Bredbåndsmatchende enhed

Denne tuner opfylder langt de fleste variationer, hvor det er nødvendigt at sikre, at antennen passer til senderen. Sådant udstyr er ret effektivt i processen med at arbejde med antenner, der bruges på harmoniske, hvis feederen er en halvbølgerepeater. I denne situation er antennens indgangsimpedans forskellig på forskellige bånd, men tuneren giver mulighed for let matchning med senderen. Den foreslåede enhed kan nemt fungere ved sendereffekter op til 1,5 kW i frekvensbåndet fra 1,5 til 30 MHz. Du kan endda lave sådan en enhed med dine egne hænder.

Hovedelementerne i tuneren er en RF-autotransformer på en ferritring fra afbøjningssystemet TV UNT-35, samt en switch designet til 17 positioner. Det er muligt at bruge kegleringe fra modellerne UNT-47/59 eller en hvilken som helst anden. Der er 12 vindinger i viklingen, som er viklet til to ledninger, mens begyndelsen af den ene kombineres med slutningen af den anden. I diagrammet og i tabellen er nummereringen af vindingerne igennem, mens selve ledningen er snoet og omsluttet af fluoroplastisk isolering. Til isolering er ledningsdiameteren 2,5 mm, hvilket giver tap fra hver omgang, startende fra den ottende, hvis man tæller fra den jordede ende.

Autotransformatoren monteres så tæt på kontakten som muligt, mens forbindelseslederne mellem dem skal have et minimumlængde. Det er muligt at bruge en kontakt med 11 positioner, hvis designet af transformeren med et ikke så stort antal udtag er gemt, for eksempel fra 10 til 20 omdrejninger, men i en sådan situation vil modstandstransformationsintervallet også falde.

Når du kender den nøjagtige værdi af antennens indgangsimpedans, kan du bruge en sådan transformer til at matche antennen med en 50 eller 750 m feeder, ved kun at bruge de mest nødvendige udtag. I en sådan situation placeres den i en speciel fugttæt boks, hvorefter den fyldes med paraffin og placeres direkte ved antennens fødepunkt. Selve den matchende enhed kan udføres som et selvstændigt design eller inkluderet i en speciel antenneomskiftningsenhed på en radiostation.

For tydelighedens skyld viser etiketten, der er monteret på kontakthåndtaget, den modstandsværdi, der svarer til denne position. For at sikre fuld kompensation af den reaktive induktive komponent er det muligt efterfølgende at tilslutte en variabel kondensator.

Tabellen nedenfor viser tydeligt, hvordan modstanden afhænger af antallet af drejninger, du har lavet. I dette tilfælde blev beregningen udført ud fra forholdet mellem modstande, som er kvadratisk afhængig af det samlede antal drejninger.