Koordinacijski uređaji: svrha i princip konstrukcije

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-12 04:33

U amaterskoj praksi nije često moguće pronaći antene kod kojih je ulazna impedansa jednaka talasnoj impedansi fidera, kao i izlaznoj impedansi predajnika. U ogromnoj većini slučajeva nije moguće otkriti takvu korespondenciju, stoga se moraju koristiti specijalizirani uređaji za usklađivanje. Antena, fider, kao i izlaz predajnika su uključeni u jedan sistem u kojem se energija prenosi bez ikakvih gubitaka.

Kako to učiniti?

Da biste izvršili ovaj prilično komplikovan zadatak, potrebno je da koristite odgovarajuće uređaje na dva glavna mesta - ovo je tačka na kojoj se antena povezuje sa fiderom, a takođe i tačka gde se fider povezuje sa izlazom predajnika. Danas su najrasprostranjeniji specijalizirani transformatorski uređaji, od oscilatornih rezonantnih kola do koaksijalnih transformatora, izrađenih u obliku zasebnih dijelova koaksijalnog kabela potrebne dužine. Svi ovi uređaji za usklađivanje se koriste za usklađivanje impedancija, na kraju minimizirajući ukupni gubitak dalekovoda i, što je još važnije, smanjujući emisije izvan opsega.

Otpor i njegove karakteristike

U većini slučajeva, standardna izlazna impedansa u modernim širokopojasnim predajnicima je 500 m. Vrijedi napomenuti da se mnogi koaksijalni kablovi koji se koriste kao fider također razlikuju po standardnoj vrijednosti valne impedance na nivou od 50 ili 750 m Ako, međutim, uzmemo u obzir antene za koje se mogu koristiti odgovarajući uređaji, tada, u zavisnosti od dizajna i tipa, ulazna impedancija u njima ima prilično širok raspon vrijednosti, u rasponu od nekoliko oma do stotina i čak više.

Poznato je da je kod jednoelementnih antena ulazna impedancija na rezonantnoj frekvenciji praktično aktivna, dok što se frekvencija predajnika više razlikuje od rezonantne u jednom ili drugom smjeru, to je reaktivna komponenta nekog 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 formiranju reaktivne komponente.

Ako je ulazna impedansa aktivna, može se uskladiti sa impedansom pomoću specijalizovanog uređaja za usklađivanje antene. Treba napomenuti da su gubici ovdje praktično zanemarljivi. Međutim, odmah nakon što se u ulaznom otporu počne formirati reaktivna komponenta, postupak usklađivanja će biti sve više i višesloženo i sve složenije usklađivanje antena će se morati koristiti, sa mogućnošću kompenzacije neželjene reaktivnosti, i trebalo bi biti locirano direktno na tački napajanja. Ako se reaktivnost ne kompenzira, to će negativno uticati na SWR u dovodu, kao i značajno povećati ukupne gubitke.

Da li da ovo uradim?

Pokušaj da se u potpunosti kompenzira reaktivnost na donjem kraju dovoda je neuspješan, jer je ograničen karakteristikama samog uređaja. Bilo kakve promjene u frekvenciji predajnika unutar uskih dijelova amaterskih opsega u konačnici neće dovesti do pojave značajne reaktivne komponente, zbog čega često nema potrebe za kompenzacijom. Također je vrijedno napomenuti da ispravan dizajn višeelementnih antena također ne predviđa veliku reaktivnu komponentu dostupne ulazne impedanse, koja ne zahtijeva njenu kompenzaciju.

U eteru se često mogu naći različiti sporovi o ulozi i svrsi odgovarajućeg uređaja za antenu (“duga žica” ili neki drugi tip) u procesu usklađivanja predajnika sa njom. Neki u nju polažu prilično velike nade, dok je drugi jednostavno smatraju običnom igračkom. Zato morate ispravno shvatiti kako antenski tjuner zaista može pomoći u praksi i gdje će njegova upotreba biti suvišna.

Šta je ovo?

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

Split vibrator, koji na rezonantnoj frekvenciji ima aktivnu ulaznu impedanciju od 700 m, a istovremeno koristi koaksijalni kabl sa predajnikom ulazne impedancije oko 500 m. Na izlazu su ugrađeni tjuneri odašiljača, a u ovoj situaciji će se za bilo koju antenu (uključujući i "dugački kabl") uskladiti uređaj između predajnika i fidera, bez ikakvih poteškoća da se nosi sa svojim glavnim zadatkom.

Ako se dalje predajnik podesi 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 će također moći to kompenzirati, a odašiljač će ponovo dobiti konzistentnost sa dovodom.

Koji će biti izlaz gdje se fider spaja na antenu?

Ako koristite tjuner isključivo na izlazu predajnika, tada u ovom slučaju neće biti moguće obezbijediti 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 obezbijediti kompenzaciju reaktivnosti. U ovom primjeru, fider djeluje kao usklađeni prijenosni vod proizvoljne dužine.

Još jedan primjer

Okvirna antena, koja ima aktivni ulazni otpor od oko 1100 m, mora biti usklađena sa dalekovodom od 50 oma. Izlaz predajnika u ovom slučaju je 500 m.

Ovde ćete morati da koristite odgovarajući uređaj za primopredajnik ili antenu, koji će biti instaliran na mestu gde se fider povezuje sa antenom. U velikoj većini slučajeva, mnogi hobisti radije koriste različite vrste RF transformatora opremljenih feritnim jezgrama, ali u stvari, četvrttalasni koaksijalni transformator, koji se može napraviti od standardnog kabla od 75 oma, je pogodnije rješenje.

Kako to implementirati?

Dužinu korišćenog preseka kabla treba izračunati korišćenjem formule A/40,66, gde je A talasna dužina, a 0,66 faktor brzine koji se koristi za ogromnu većinu modernih koaksijalnih kablova. Uređaji za usklađivanje HF antene u ovom slučaju će biti povezani između fidera od 50 oma i antenskog ulaza, a ako se umotaju u ležište prečnika od 15 do 20 cm, onda će u ovom slučaju delovati i kao balans. uređaj. Fider će biti potpuno automatski usklađen sa predajnikom, kao ijednakost njihovih otpora, te će u takvoj situaciji biti moguće potpuno odbiti usluge standardnog antenskog tjunera.

Druga opcija

Za takav primjer možemo razmotriti još jednu optimalnu metodu usklađivanja - korištenje višestrukog pola vala ili polutalasnog koaksijalnog kabla, u principu, sa bilo kojom valnom impedancijom. Uključen je između tjunera koji se nalazi u blizini predajnika i antene. U tom slučaju se ulazna impedancija antene, koja ima vrijednost od 110 oma, prenosi na donji kraj kabla, nakon čega se pomoću uređaja za usklađivanje antene pretvara u otpor od 500 m. slucaju je obezbijedjeno potpuno usklađivanje predajnika sa antenom, a fider se koristi kao repetitor.

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

Pojava reaktivnosti će učiniti situaciju još komplikovanijom. U ovom slučaju, HF uređaji za usklađivanje će se značajno poboljšatiusklađivanje odašiljača sa fiderom, čime se postiže značajno pojednostavljenje rada završne faze, ali od njih ne treba očekivati više. Zbog činjenice da će fider biti neusklađen sa antenom, pojavit će se gubici, pa će efikasnost samog uređaja biti podcijenjena. Aktivirani merač SWR-a instaliran između tjunera i predajnika će osigurati da je SWR=1 fiksiran, a ovaj efekat se ne može postići između fidera i tjunera, jer postoji neusklađenost.

Zaključak

Prednost tjunera je u tome što vam omogućava održavanje optimalnog načina rada predajnika u procesu rada na nekonzistentnom opterećenju. Ali u isto vrijeme, poboljšanje efikasnosti bilo koje antene (uključujući „dugu žicu“) se ne može osigurati - uređaji za usklađivanje su nemoćni ako nije u skladu sa fiderom.

P-kolo, koje se koristi u izlaznom stepenu predajnika, može se koristiti i kao antenski tjuner, ali samo ako postoji operativna promjena induktivnosti i svakog kapaciteta. U velikoj većini slučajeva, i ručni i automatski tjuneri su rezonantni konturno podesivi uređaji, bez obzira na to jesu li sastavljeni u tvornici ili je neko odlučio napraviti odgovarajući uređaj za antenu vlastitim rukama. Kod ručnih postoje dva ili tri regulaciona elementa, i oni sami nisu u funkciji u radu, dok su automatski skupi, a za rad na ozbiljnim kapacitetima njihova cijena može biti izuzetno visoka.

Broadband odgovarajući uređaj

Ovaj tjuner zadovoljava ogromnu većinu varijacija u kojima je potrebno osigurati usklađivanje antene sa predajnikom. Takva oprema je prilično efikasna u procesu rada s antenama koje se koriste na harmonicima, ako je fider poluvalni repetitor. U ovoj situaciji, ulazna impedansa antene se razlikuje na različitim opsezima, ali tjuner omogućava lako usklađivanje sa predajnikom. Predloženi uređaj može lako raditi na snagama predajnika do 1,5 kW u frekvencijskom opsegu od 1,5 do 30 MHz. Takav uređaj možete napraviti čak i vlastitim rukama.

Glavni elementi tjunera su RF autotransformator na feritnom prstenu iz deflektorskog sistema TV UNT-35, kao i prekidač dizajniran za 17 pozicija. 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 tabeli numeracija zavoja je skroz, dok je sama žica upletena i zatvorena u fluoroplastičnu izolaciju. Za izolaciju, prečnik žice je 2,5 mm, obezbeđujući slavine od svakog zavoja, počevši od osmog, ako se računa od uzemljenog kraja.

Autotransformator se postavlja što je moguće bliže prekidaču, dok spojni provodnici između njih moraju imati minimalnudužina. Moguće je koristiti prekidač sa 11 položaja, ako je dizajn transformatora sa ne tako velikim brojem slavina sačuvan, na primjer, od 10 do 20 okreta, ali u takvoj situaciji će se smanjiti i interval transformacije otpora.

Znajući tačnu vrijednost ulazne impedanse antene, možete koristiti takav transformator da uskladite antenu sa fiderom od 50 ili 750 m, koristeći samo najpotrebnije slavine. U takvoj situaciji se stavlja u posebnu kutiju otpornu na vlagu, nakon čega se puni parafinom i postavlja direktno na dovod antene. Sam uređaj za usklađivanje se može izvesti kao samostalan dizajn ili uključen u specijalnu antensku preklopnu jedinicu neke radio stanice.

Radi jasnoće, naljepnica postavljena na ručku prekidača pokazuje vrijednost otpora koja odgovara ovoj poziciji. Da bi se osigurala potpuna kompenzacija reaktivne induktivne komponente, moguće je naknadno priključiti varijabilni kondenzator.

Tabela ispod jasno pokazuje kako otpor zavisi od broja okreta koje ste napravili. U ovom slučaju, proračun je izvršen na osnovu omjera otpora, koji je u kvadratnoj zavisnosti od ukupnog broja napravljenih zavoja.