Dispositivi di coordinamento: scopo e principio di costruzione

2024 Autore: Henry Conors | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-12 09:06

Nella pratica amatoriale, non è spesso possibile trovare antenne in cui l'impedenza di ingresso sia uguale all'impedenza d'onda dell'alimentatore, così come l'impedenza di uscita del trasmettitore. Nella stragrande maggioranza dei casi, non è possibile rilevare tale corrispondenza, pertanto è necessario utilizzare dispositivi di corrispondenza specializzati. Antenna, alimentatore e anche l'uscita del trasmettitore sono inclusi in un unico sistema in cui l'energia viene trasmessa senza alcuna perdita.

Come si fa?

Per svolgere questo compito piuttosto complicato, devi utilizzare dispositivi corrispondenti in due punti principali: questo è il punto in cui l'antenna si collega all'alimentatore e anche il punto in cui l'alimentatore si collega all'uscita del trasmettitore. I più diffusi oggi sono i dispositivi di trasformazione specializzati, che vanno dai circuiti oscillatori risonanti ai trasformatori coassiali, realizzati sotto forma di pezzi separati di un cavo coassiale della lunghezza richiesta. Tutti questi adattatori vengono utilizzati per abbinare le impedenze, riducendo al minimo la perdita complessiva della linea di trasmissione e, soprattutto, riducendo le emissioni fuori banda.

Resistenza e le sue caratteristiche

Nella maggior parte dei casi, l'impedenza di uscita standard nei moderni trasmettitori a banda larga è di 500 m. Vale la pena notare che molti cavi coassiali utilizzati come alimentatore differiscono anche per il valore standard dell'impedenza d'onda a livello di 50 o 750 m Se, tuttavia, si considerano le antenne per le quali è possibile utilizzare dispositivi corrispondenti, allora, a seconda del design e del tipo, l'impedenza di ingresso in esse ha una gamma di valori abbastanza ampia, che va da pochi ohm a centinaia e anche di più.

È noto che nelle antenne a elemento singolo l'impedenza di ingresso alla frequenza di risonanza è praticamente attiva, mentre più la frequenza del trasmettitore differisce da quella di risonanza in una direzione o nell' altra, più la componente reattiva di un la natura induttiva o capacitiva apparirà nei dispositivi di impedenza di ingresso stessi. Allo stesso tempo, le antenne multi-elemento hanno un'impedenza di ingresso alla frequenza di risonanza, che è complessa a causa del fatto che vari elementi passivi contribuiscono alla formazione della componente reattiva.

Se l'impedenza di ingresso è attiva, può essere abbinata all'impedenza utilizzando un dispositivo di adattamento dell'antenna specializzato. Va notato che le perdite qui sono praticamente trascurabili. Tuttavia, subito dopo che una componente reattiva inizia a formarsi nella resistenza di ingresso, la procedura di abbinamento diventerà sempre più ampiasarà necessario utilizzare un abbinamento di antenne complesso e sempre più complesso, con la capacità di compensare la reattività indesiderata, e dovrebbe essere posizionato direttamente al punto di alimentazione. Se la reattività non viene compensata, ciò influenzerà negativamente l'SWR nel feeder, oltre ad aumentare significativamente le perdite complessive.

Dovrei farlo?

Un tentativo di compensare completamente la reattività all'estremità inferiore dell'alimentatore non ha successo, poiché è limitato dalle caratteristiche del dispositivo stesso. Eventuali variazioni della frequenza del trasmettitore all'interno delle sezioni ristrette delle bande amatoriali non porteranno in definitiva alla comparsa di una significativa componente reattiva, per cui spesso non è necessario compensarla. Vale anche la pena notare che la corretta progettazione delle antenne multi-elemento non prevede una grande componente reattiva dell'impedenza di ingresso disponibile, che non ne richiede la compensazione.

In onda, puoi spesso trovare varie controversie sul ruolo e lo scopo di un dispositivo di abbinamento per un'antenna ("filo lungo" o un altro tipo) nel processo di abbinamento di un trasmettitore con esso. Alcuni nutrono speranze piuttosto alte, mentre altri lo considerano semplicemente un normale giocattolo. Ecco perché è necessario comprendere correttamente come un accordatore d'antenna può davvero aiutare nella pratica e dove il suo utilizzo sarà superfluo.

Cos'è questo?

Prima di tutto, devi capire correttamente che il sintonizzatore è un trasformatore di resistenza ad alta frequenza, con il quale, se necessario, sarà possibile compensare la reattività induttiva o capacitiva. Considera un esempio estremamente semplice:

Vibratore split, che alla frequenza di risonanza ha un'impedenza di ingresso attiva di 700 m, e allo stesso tempo utilizza un cavo coassiale con un trasmettitore con un'impedenza di ingresso di circa 500 m. All'uscita sono installati sintonizzatori del trasmettitore, e in questa situazione sarà per qualsiasi antenna (incluso un "cavo lungo") dispositivi di adattamento tra il trasmettitore e l'alimentatore, senza alcuna difficoltà a far fronte al suo compito principale.

Se ulteriormente il trasmettitore viene sintonizzato su una frequenza diversa dalla frequenza di risonanza dell'antenna, in questo caso potrebbe apparire reattività nella resistenza di ingresso del dispositivo, che successivamente inizia quasi immediatamente ad apparire al livello più basso fine dell'alimentatore. In questo caso, anche il dispositivo di corrispondenza "P" di qualsiasi serie sarà in grado di compensarlo e il trasmettitore riceverà nuovamente la coerenza con l'alimentatore.

Quale sarà l'uscita in cui l'alimentatore si collega all'antenna?

Se si utilizza il sintonizzatore esclusivamente all'uscita del trasmettitore, in questo caso non sarà possibile fornire una compensazione completa e inizieranno a verificarsi varie perdite nel dispositivo, poiché si verificherà un abbinamento incompleto. In questa situazione, dovrai usareuno collegato tra l'antenna e l'alimentatore, che correggerà completamente la situazione e fornirà la compensazione della reattività. In questo esempio, l'alimentatore funge da linea di trasmissione abbinata di lunghezza arbitraria.

Un altro esempio

L'antenna ad anello, che ha una resistenza di ingresso attiva di circa 1100 m, deve essere abbinata a una linea di trasmissione da 50 ohm. L'uscita del trasmettitore in questo caso è 500 m.

Qui dovrai utilizzare un dispositivo corrispondente per il ricetrasmettitore o l'antenna, che verrà installato nel punto in cui l'alimentatore si collega all'antenna. Nella stragrande maggioranza dei casi, molti hobbisti preferiscono utilizzare vari tipi di trasformatori RF dotati di nuclei di ferrite, ma in re altà un trasformatore coassiale a quarto d'onda, che può essere realizzato con un cavo standard da 75 ohm, è una soluzione più conveniente.

Come implementarlo?

La lunghezza della sezione del cavo utilizzata deve essere calcolata utilizzando la formula A/40,66, dove A è la lunghezza d'onda e 0,66 è il fattore di velocità utilizzato per la stragrande maggioranza dei moderni cavi coassiali. I dispositivi di adattamento dell'antenna HF in questo caso saranno collegati tra l'alimentatore da 50 ohm e l'ingresso dell'antenna e, se vengono arrotolati in una baia con un diametro da 15 a 20 cm, in questo caso fungerà anche da bilanciamento dispositivo. L'alimentatore sarà completamente automaticamente abbinato al trasmettitore, così comeuguaglianza delle loro resistenze, e in una situazione del genere sarà possibile rifiutare completamente i servizi di un sintonizzatore di antenna standard.

Un' altra opzione

Per un esempio del genere, possiamo considerare un altro metodo ottimale di abbinamento - utilizzando un multiplo di mezza onda o un cavo coassiale a semionda, in linea di principio, con qualsiasi impedenza d'onda. È incluso tra il sintonizzatore situato vicino al trasmettitore e l'antenna. In questo caso, l'impedenza di ingresso dell'antenna, che ha un valore di 110 ohm, viene trasferita all'estremità inferiore del cavo, dopodiché, utilizzando un dispositivo di adattamento dell'antenna, viene trasformata in una resistenza di 500 m. In questo caso custodia, viene fornita la piena corrispondenza del trasmettitore con l'antenna e l'alimentatore viene utilizzato come ripetitore.

Nelle situazioni più gravi, quando l'impedenza di ingresso dell'antenna non è adeguata all'impedenza caratteristica dell'alimentatore, che a sua volta non corrisponde all'impedenza di uscita del trasmettitore, sono necessari due dispositivi di adattamento dell'antenna HF. In questo caso, uno viene utilizzato in alto per abbinare l'alimentatore all'antenna, mentre l' altro viene utilizzato per abbinare l'alimentatore al trasmettitore in basso. Allo stesso tempo, non c'è modo di creare un dispositivo di abbinamento con le proprie mani, che può essere utilizzato da solo per abbinare l'intero circuito.

L'emergere della reattività renderà la situazione ancora più complicata. In questo caso, i dispositivi di corrispondenza HF miglioreranno notevolmenteabbinando il trasmettitore con l'alimentatore, fornendo così una notevole semplificazione del lavoro della fase finale, ma non dovresti aspettarti di più da loro. A causa del fatto che l'alimentatore non sarà corrispondente all'antenna, appariranno perdite, quindi l'efficienza del dispositivo stesso sarà sottovalutata. Un misuratore SWR attivato installato tra il sintonizzatore e il trasmettitore assicurerà che l'SWR=1 sia fisso e questo effetto non può essere ottenuto tra l'alimentatore e il sintonizzatore, poiché c'è una discrepanza.

Conclusione

Il vantaggio del sintonizzatore è che consente di mantenere la modalità ottimale del trasmettitore nel processo di lavoro su un carico incoerente. Ma allo stesso tempo, non è possibile garantire un miglioramento dell'efficienza di qualsiasi antenna (incluso il "filo lungo"): i dispositivi di adattamento sono impotenti se non corrispondono all'alimentatore.

Il circuito P, utilizzato nello stadio di uscita del trasmettitore, può essere utilizzato anche come sintonizzatore d'antenna, ma solo se vi è una variazione operativa nell'induttanza e in ciascuna capacità. Nella stragrande maggioranza dei casi, sia i sintonizzatori manuali che quelli automatici sono dispositivi sintonizzabili con contorno risonante, indipendentemente dal fatto che siano assemblati in fabbrica o che qualcuno abbia deciso di realizzare un dispositivo corrispondente per l'antenna con le proprie mani. Ci sono due o tre elementi di regolazione in quelli manuali, e loro stessi non sono operativi durante il funzionamento, mentre quelli automatici sono costosi e per lavorare a capacità serie, il loro costo può essere estremamente alto.

Dispositivo di corrispondenza a banda larga

Questo sintonizzatore soddisfa la stragrande maggioranza delle variazioni in cui è necessario garantire la corrispondenza dell'antenna con il trasmettitore. Tale attrezzatura è abbastanza efficace nel processo di lavoro con le antenne utilizzate sulle armoniche, se l'alimentatore è un ripetitore a semionda. In questa situazione, l'impedenza di ingresso dell'antenna differisce su diverse bande, ma il sintonizzatore consente un facile abbinamento con il trasmettitore. Il dispositivo proposto può funzionare facilmente a potenze di trasmettitore fino a 1,5 kW nella banda di frequenza da 1,5 a 30 MHz. Puoi persino creare un dispositivo del genere con le tue mani.

Gli elementi principali del sintonizzatore sono un autotrasformatore RF su un anello di ferrite del sistema di deviazione TV UNT-35, nonché un interruttore progettato per 17 posizioni. È possibile utilizzare anelli conici dai modelli UNT-47/59 o qualsiasi altro. Ci sono 12 spire nell'avvolgimento, che sono avvolte in due fili, mentre l'inizio di uno è combinato con la fine del secondo. Nello schema e nella tabella la numerazione delle spire è passante, mentre il filo stesso è intrecciato e racchiuso in isolamento fluoroplastico. Per l'isolamento, il diametro del filo è di 2,5 mm, fornendo prese da ogni giro, a partire dall'ottavo, se contando dall'estremità messa a terra.

L'autotrasformatore è installato il più vicino possibile all'interruttore, mentre i conduttori di collegamento tra di loro devono avere un minimolunghezza. È possibile utilizzare un interruttore con 11 posizioni, se viene salvato il design del trasformatore con un numero non così elevato di prese, ad esempio da 10 a 20 giri, ma in una situazione del genere diminuirà anche l'intervallo di trasformazione della resistenza.

Conoscendo l'esatto valore dell'impedenza di ingresso dell'antenna, è possibile utilizzare un tale trasformatore per abbinare l'antenna con un alimentatore da 50 o 750 m, utilizzando solo le prese più necessarie. In una situazione del genere, viene collocato in una speciale scatola a prova di umidità, dopo di che viene riempito di paraffina e posizionato direttamente nel punto di alimentazione dell'antenna. Il dispositivo corrispondente stesso può essere eseguito come un progetto indipendente o incluso in una speciale unità di commutazione dell'antenna di alcune stazioni radio.

Per chiarezza, l'etichetta montata sulla maniglia dell'interruttore mostra il valore di resistenza che corrisponde a questa posizione. Per garantire la piena compensazione della componente induttiva reattiva, è possibile collegare successivamente un condensatore variabile.

La tabella qui sotto mostra chiaramente come la resistenza dipenda dal numero di giri che hai fatto. In questo caso il calcolo è stato effettuato in base al rapporto delle resistenze, che è in dipendenza quadratica dal numero totale di giri effettuati.