Koordinacijski uređaji: namjena i princip konstrukcije

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-02-12 08:09

U amaterskoj praksi nije često moguće pronaći antene kod kojih je ulazna impedancija jednaka valnoj impedanciji fidera, kao i izlaznoj impedanciji odašiljača. U velikoj većini slučajeva nije moguće otkriti takvu korespondenciju, stoga se moraju koristiti specijalizirani uređaji za podudaranje. Antena, feeder, kao i izlaz odašiljača uključeni su u jedan sustav u kojem se energija prenosi bez ikakvih gubitaka.

Kako to učiniti?

Da biste izvršili ovaj prilično kompliciran zadatak, trebate koristiti odgovarajuće uređaje na dva glavna mjesta - ovo je točka gdje se antena spaja na feeder, a također i točka gdje se feeder spaja na izlaz odašiljača. Danas su najrasprostranjeniji specijalizirani transformatorski uređaji, od oscilatornih rezonantnih krugova do koaksijalnih transformatora, izrađenih u obliku zasebnih komada koaksijalnog kabela potrebne duljine. Svi ovi uparivači koriste se za usklađivanje impedancija, u konačnici minimizirajući ukupni gubitak dalekovoda i, što je još važnije, smanjujući izvanpojasne emisije.

Otpor i njegove značajke

U većini slučajeva, standardna izlazna impedancija u modernim širokopojasnim odašiljačima je 500 m. Vrijedi napomenuti da se mnogi koaksijalni kabeli koji se koriste kao dovodnici također razlikuju u standardnoj vrijednosti valne impedancije na razini od 50 ili 750 m Ako, međutim, uzmete u obzir antene za koje se mogu koristiti odgovarajući uređaji, tada, ovisno o dizajnu i vrsti, ulazna impedancija u njima ima prilično širok raspon vrijednosti, u rasponu od nekoliko ohma do stotina pa čak i više.

Poznato je da je kod jednoelementnih antena ulazna impedancija na rezonantnoj frekvenciji praktički aktivna, dok što se frekvencija odašiljača više razlikuje od rezonantne u jednom ili drugom smjeru, to je veća reaktivna komponenta induktivna ili kapacitivna priroda će se pojaviti u samim uređajima ulazne impedancije. Istovremeno, višeelementne antene imaju ulaznu impedanciju na rezonantnoj frekvenciji, koja je složena zbog činjenice da različiti pasivni elementi doprinose stvaranju reaktivne komponente.

Ako je ulazna impedancija aktivna, može se uskladiti s impedancijom pomoću specijaliziranog uređaja za usklađivanje antene. Treba napomenuti da su gubici ovdje praktički zanemarivi. Međutim, odmah nakon što se reaktivna komponenta počne stvarati u ulaznom otporu, postupak usklađivanja postaje sve više i višemorat će se koristiti složeno i sve složenije usklađivanje antena, s mogućnošću kompenzacije neželjene reaktivnosti, i treba se nalaziti izravno na točki napajanja. Ako se reaktivnost ne kompenzira, to će negativno utjecati na SWR u dovodu, kao i značajno povećati ukupne gubitke.

Trebam li to učiniti?

Pokušaj potpune kompenzacije reaktivnosti na donjem kraju dovoda je neuspješan, jer je ograničen karakteristikama samog uređaja. Bilo kakve promjene frekvencije odašiljača unutar uskih dionica amaterskih pojaseva u konačnici neće dovesti do pojave značajne reaktivne komponente, zbog čega je često nema potrebe za kompenzacijom. Također je vrijedno napomenuti da ispravan dizajn višeelementnih antena također ne predviđa veliku reaktivnu komponentu dostupne ulazne impedancije, koja ne zahtijeva njezinu kompenzaciju.

U eteru se često mogu naći razni sporovi o ulozi i namjeni odgovarajućeg uređaja za antenu (“duga žica” ili neki drugi tip) u procesu usklađivanja odašiljača s njom. Neki u to polažu prilično velike nade, dok ga drugi jednostavno smatraju običnom igračkom. Zato morate ispravno razumjeti kako antenski tuner može stvarno pomoći u praksi i gdje će njegova upotreba biti suvišna.

Što je ovo?

Prije svega, morate ispravno razumjeti da je tuner visokofrekventni otporni transformator, s kojim će, ako je potrebno, biti moguće kompenzirati induktivnu ili kapacitivnu reaktivnost. Razmotrimo krajnje jednostavan primjer:

Split vibrator, koji na rezonantnoj frekvenciji ima aktivnu ulaznu impedanciju od 700 m, a istovremeno koristi koaksijalni kabel s odašiljačem ulazne impedancije oko 500 m. Tuneri su instalirani na izlazu odašiljača, a u ovoj situaciji će se za bilo koju antenu (uključujući "dugi kabel") uskladiti uređaji između odašiljača i dovoda, bez ikakvih poteškoća u rješavanju svog glavnog zadatka.

Ako je dalje odašiljač podešen na frekvenciju koja se razlikuje od rezonantne frekvencije antene, tada se u tom slučaju može pojaviti reaktivnost u ulaznom otporu uređaja, koja se nakon toga gotovo odmah počinje pojavljivati na nižoj kraj hranilice. U ovom slučaju, odgovarajući uređaj "P" bilo koje serije također će to moći kompenzirati, a odašiljač će opet dobiti konzistentnost s dovodom.

Koji će biti izlaz gdje se feeder spaja na antenu?

Ako koristite tuner isključivo na izlazu odašiljača, tada u tom slučaju neće biti moguće osigurati punu kompenzaciju, a u uređaju će se početi javljati različiti gubici, jer će doći do nepotpunog podudaranja. U ovoj situaciji, morat ćete koristitijedan spojen između antene i fidera, koji će u potpunosti ispraviti situaciju i osigurati kompenzaciju reaktivnosti. U ovom primjeru, napojni vod djeluje kao usklađeni prijenosni vod proizvoljne duljine.

Još jedan primjer

Okvirna antena, koja ima aktivni ulazni otpor od oko 1100 m, mora se uskladiti s dalekovodom od 50 ohma. Izlaz odašiljača u ovom slučaju je 500 m.

Ovdje ćete morati koristiti odgovarajući uređaj za primopredajnik ili antenu, koji će biti instaliran na mjestu gdje se fider spaja na antenu. U velikoj većini slučajeva, mnogi hobisti radije koriste različite vrste RF transformatora opremljenih feritnim jezgrama, ali zapravo je četvrtvalni koaksijalni transformator, koji se može napraviti od standardnog kabela od 75 ohma, prikladnije rješenje.

Kako to implementirati?

Duljinu korištenog dijela kabela treba izračunati pomoću formule A/40,66, gdje je A valna duljina, a 0,66 faktor brzine koji se koristi za veliku većinu modernih koaksijalnih kabela. Uređaji za usklađivanje HF antene u ovom slučaju bit će spojeni između 50-ohmskog fidera i antenskog ulaza, a ako se umotaju u ležište promjera od 15 do 20 cm, onda će u ovom slučaju djelovati i kao balans. uređaj. Ulagač će se potpuno automatski uskladiti s odašiljačem, kao ijednakost njihovih otpora, te će u takvoj situaciji biti moguće potpuno odbiti usluge standardnog antenskog tunera.

Druga opcija

Za takav primjer možemo razmotriti još jednu optimalnu metodu usklađivanja - korištenje višekratnika pola vala ili poluvalnog koaksijalnog kabela, u principu, s bilo kojom valnom impedancijom. Uključen je između tunera koji se nalazi u blizini odašiljača i antene. U tom slučaju se ulazna impedancija antene, čija je vrijednost 110 ohma, prenosi na donji kraj kabela, nakon čega se pomoću antenskog uređaja za usklađivanje pretvara u otpor od 500 m. slučaju, osigurano je potpuno usklađivanje odašiljača s antenom, a feeder se koristi kao repetitor.

U težim situacijama, kada je ulazna impedancija antene neprikladna za karakterističnu impedanciju feedera, koja zauzvrat ne odgovara izlaznoj impedanciji odašiljača, potrebna su dva uređaja za usklađivanje HF antene. U ovom slučaju, jedan se koristi na vrhu za usklađivanje feedera s antenom, dok se drugi koristi za usklađivanje feedera s odašiljačem na dnu. U isto vrijeme, ne postoji način da vlastitim rukama napravite odgovarajući uređaj, koji se može koristiti sam za usklađivanje cijelog kruga.

Pojava reaktivnosti dodatno će zakomplicirati situaciju. U ovom slučaju, uređaji za usklađivanje HF-a značajno će se poboljšatiusklađivanje odašiljača s dovodom, čime se znatno pojednostavljuje rad završnog stupnja, ali od njih ne biste trebali očekivati više. Zbog činjenice da će feeder biti neusklađen s antenom, pojavit će se gubici, pa će učinkovitost samog uređaja biti podcijenjena. Aktivirani mjerač SWR-a instaliran između tunera i odašiljača osigurat će da je SWR=1 fiksiran, a ovaj učinak se ne može postići između feedera i tunera, jer postoji neusklađenost.

Zaključak

Prednost tunera je da vam omogućuje održavanje optimalnog načina rada odašiljača u procesu rada na nedosljednom opterećenju. Ali u isto vrijeme, poboljšanje učinkovitosti bilo koje antene (uključujući "dugu žicu") nije moguće osigurati - odgovarajući uređaji su nemoćni ako nije u skladu s dovodom.

P-krug, koji se koristi u izlaznom stupnju odašiljača, također se može koristiti kao antenski tuner, ali samo ako postoji operativna promjena induktiviteta i svakog kapaciteta. U velikoj većini slučajeva, i ručni i automatski tuneri su rezonantni konturni podesivi uređaji, bez obzira na to jesu li sastavljeni u tvornici ili je netko odlučio napraviti odgovarajući uređaj za antenu vlastitim rukama. U ručnim postoje dva ili tri regulacijska elementa, a sami nisu u funkciji u radu, dok su automatski skupi, a za rad pri ozbiljnim kapacitetima njihova cijena može biti izuzetno visoka.

Broadband odgovarajući uređaj

Ovaj tuner zadovoljava veliku većinu varijacija u kojima je potrebno osigurati usklađivanje antene s odašiljačem. Takva oprema je prilično učinkovita u procesu rada s antenama koje se koriste na harmonicima, ako je uvodnik poluvalni repetitor. U ovoj situaciji, ulazna impedancija antene se razlikuje na različitim opsezima, ali tuner omogućuje jednostavno usklađivanje s odašiljačem. Predloženi uređaj može lako raditi na snagama odašiljača do 1,5 kW u frekvencijskom pojasu od 1,5 do 30 MHz. Takav uređaj možete napraviti čak i vlastitim rukama.

Glavni elementi tunera su RF autotransformator na feritnom prstenu iz odbojnog sustava TV UNT-35, kao i prekidač dizajniran za 17 položaja. Moguće je koristiti konusne prstenove od modela UNT-47/59 ili bilo koje druge. U namotu je 12 zavoja koji su namotani u dvije žice, dok se početak jedne kombinira s krajem druge. Na dijagramu i u tablici numeriranje zavoja je skroz, dok je sama žica upletena i zatvorena u fluoroplastičnu izolaciju. Za izolaciju, promjer žice je 2,5 mm, pružajući slavine od svakog zavoja, počevši od osmog, ako se računa od uzemljenog kraja.

Autotransformator se postavlja što je moguće bliže prekidaču, dok spojni vodiči između njih moraju imati minimalnuduljina. Moguće je koristiti sklopku s 11 položaja, ako je dizajn transformatora s ne tako velikim brojem slavina spremljen, na primjer, od 10 do 20 zavoja, ali u takvoj situaciji, interval transformacije otpora će se također smanjiti.

Poznavajući točnu vrijednost ulazne impedancije antene, možete koristiti takav transformator za usklađivanje antene s fiderom od 50 ili 750 m, koristeći samo najpotrebnije slavine. U takvoj situaciji stavlja se u posebnu kutiju otpornu na vlagu, nakon čega se puni parafinom i postavlja izravno na točku napajanja antene. Sam uređaj za usklađivanje može se izvesti kao samostalan dizajn ili uključen u posebnu antensku preklopnu jedinicu neke radio stanice.

Radi jasnoće, naljepnica postavljena na ručku prekidača pokazuje vrijednost otpora koja odgovara ovom položaju. Kako bi se osigurala potpuna kompenzacija reaktivne induktivne komponente, moguće je naknadno spojiti promjenjivi kondenzator.

Tablica u nastavku jasno pokazuje kako otpor ovisi o broju zavoja koje ste napravili. U ovom slučaju, proračun je proveden na temelju omjera otpora, koji je u kvadratnoj ovisnosti o ukupnom broju napravljenih zavoja.