Koordinačné zariadenia: účel a princíp konštrukcie

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-12 12:17

V amatérskej praxi nie je často možné nájsť antény, v ktorých by sa vstupná impedancia rovnala vlnovej impedancii napájača, ako aj výstupnej impedancii vysielača. V drvivej väčšine prípadov nie je možné takúto korešpondenciu zistiť, preto je potrebné použiť špecializované zariadenia na porovnávanie. Anténa, napájač a tiež výstup vysielača sú súčasťou jedného systému, v ktorom sa energia prenáša bez straty.

Ako na to?

Na splnenie tejto pomerne komplikovanej úlohy musíte použiť párovacie zariadenia na dvoch hlavných miestach – toto je miesto, kde sa anténa pripája k napájaciemu zdroju, a tiež miesto, kde sa napájač pripája k výstupu vysielača. Najrozšírenejšie sú dnes špecializované transformačné zariadenia, od oscilačných rezonančných obvodov až po koaxiálne transformátory, vyrobené vo forme samostatných kusov koaxiálneho kábla požadovanej dĺžky. Všetky tieto porovnávače sa používajú na prispôsobenie impedancií, čím sa v konečnom dôsledku minimalizujú celkové straty prenosového vedenia a čo je dôležitejšie, znižujú sa emisie mimo pásma.

Odolnosť a jej vlastnosti

Štandardná výstupná impedancia v moderných širokopásmových vysielačoch je vo väčšine prípadov 500 m. Za zmienku stojí, že mnohé koaxiálne káble používané ako napájač sa líšia aj štandardnou hodnotou vlnovej impedancie na úrovni 50 alebo 750 m. Ak však vezmeme do úvahy antény, pre ktoré je možné použiť zodpovedajúce zariadenia, potom v závislosti od konštrukcie a typu má vstupná impedancia v nich pomerne široký rozsah hodnôt, od niekoľkých ohmov po stovky a ešte viac.

Je známe, že u jednoprvkových antén je vstupná impedancia na rezonančnej frekvencii prakticky aktívna, pričom čím viac sa frekvencia vysielača líši od rezonančnej v jednom alebo druhom smere, tým väčšia je reaktívna zložka antény. indukčný alebo kapacitný charakter sa prejaví vo vstupnej impedancii samotných zariadení. Viacprvkové antény majú zároveň vstupnú impedanciu na rezonančnej frekvencii, ktorá je zložitá z toho dôvodu, že na vzniku reaktívnej zložky sa podieľajú rôzne pasívne prvky.

Ak je vstupná impedancia aktívna, možno ju prispôsobiť impedancii pomocou špecializovaného zariadenia na prispôsobenie antény. Treba si uvedomiť, že straty sú tu prakticky zanedbateľné. Avšak ihneď po tom, ako sa vo vstupnom odpore začne vytvárať reaktívna zložka, bude postup prispôsobovania čoraz viacbude potrebné použiť komplexné a stále zložitejšie prispôsobenie antény so schopnosťou kompenzovať nežiaducu reaktivitu a malo by byť umiestnené priamo v bode napájania. Ak nie je reaktivita kompenzovaná, negatívne to ovplyvní SWR v podávači a výrazne zvýši celkové straty.

Mám to urobiť?

Pokus o úplnú kompenzáciu reaktivity na spodnom konci podávača je neúspešný, pretože je obmedzený charakteristikami samotného zariadenia. Akékoľvek zmeny frekvencie vysielača v úzkych úsekoch amatérskych pásiem v konečnom dôsledku nevedú k objaveniu sa výraznej reaktívnej zložky, v dôsledku čoho často nie je potrebné ju kompenzovať. Za zmienku tiež stojí, že správna konštrukcia viacprvkových antén tiež nezabezpečuje veľkú reaktívnu zložku dostupnej vstupnej impedancie, ktorá si nevyžaduje jej kompenzáciu.

Vo vysielaní často môžete nájsť rôzne spory o úlohe a účele zariadenia na prispôsobenie antény („dlhý drôt“alebo iný typ) v procese priraďovania vysielača k nej. Niektorí do nej vkladajú dosť veľké nádeje, iní ju považujú za obyčajnú hračku. Preto musíte správne pochopiť, ako môže anténny tuner v praxi skutočne pomôcť a kde bude jeho použitie zbytočné.

Čo je toto?

V prvom rade musíte správne pochopiť, že tuner je vysokofrekvenčný odporový transformátor, pomocou ktorého bude v prípade potreby možné kompenzovať indukčnú alebo kapacitnú reaktivitu. Zvážte veľmi jednoduchý príklad:

Splitový vibrátor, ktorý má pri rezonančnej frekvencii aktívnu vstupnú impedanciu 700 m a zároveň využíva koaxiálny kábel s vysielačom so vstupnou impedanciou cca 500 m. Na výstupe sú inštalované ladičky vysielača a v tejto situácii bude pre akúkoľvek anténu (vrátane "dlhého kábla") vhodné zariadenia medzi vysielačom a napájačom, bez akýchkoľvek problémov zvládnuť svoju hlavnú úlohu.

Ak je vysielač ďalej naladený na frekvenciu, ktorá sa líši od rezonančnej frekvencie antény, potom sa v tomto prípade môže objaviť reaktivita na vstupnom odpore zariadenia, ktorá sa následne takmer okamžite začne objavovať na nižšej koniec podávača. V tomto prípade to bude môcť kompenzovať aj zodpovedajúce zariadenie „P“akejkoľvek série a vysielač bude opäť prijímať konzistentnosť s podávačom.

Aký bude výstup, kde sa podávač pripája k anténe?

Ak používate tuner výhradne na výstupe vysielača, potom v tomto prípade nebude možné poskytnúť plnú kompenzáciu a v zariadení začnú dochádzať k rôznym stratám, pretože dôjde k neúplnému prispôsobeniu. V tejto situácii budete musieť použiťjeden pripojený medzi anténu a napájač, ktorý úplne napraví situáciu a zabezpečí kompenzáciu reaktivity. V tomto príklade napájač funguje ako prispôsobené prenosové vedenie ľubovoľnej dĺžky.

Ďalší príklad

Slučková anténa, ktorá má aktívny vstupný odpor asi 1100 m, musí byť zladená s 50 ohmovým prenosovým vedením. Výstup vysielača je v tomto prípade 500 m.

Tu budete musieť použiť zodpovedajúce zariadenie pre transceiver alebo anténu, ktoré sa nainštaluje v mieste, kde sa podávač pripája k anténe. V drvivej väčšine prípadov mnohí fanúšikovia uprednostňujú použitie rôznych typov RF transformátorov vybavených feritovými jadrami, ale v skutočnosti je pohodlnejším riešením štvrťvlnový koaxiálny transformátor, ktorý môže byť vyrobený zo štandardného 75 ohmového kábla.

Ako to implementovať?

Dĺžku použitej časti kábla treba vypočítať pomocou vzorca A/40,66, kde A je vlnová dĺžka a 0,66 je faktor rýchlosti používaný pre veľkú väčšinu moderných koaxiálnych káblov. Prispôsobovacie zariadenia HF antény budú v tomto prípade zapojené medzi 50-ohmový napájač a vstup antény a ak sú zrolované do šachty s priemerom 15 až 20 cm, bude to v tomto prípade fungovať aj ako vyrovnávacia zariadenie. Podávač bude plne automaticky prispôsobený vysielaču, ako ajrovnosť ich odporov a v takejto situácii bude možné úplne odmietnuť služby štandardného anténneho tuneru.

Ďalšia možnosť

Pre takýto príklad môžeme zvážiť inú optimálnu metódu prispôsobenia - použitie násobku polovice vlny alebo polvlnového koaxiálneho kábla, v zásade s akoukoľvek vlnovou impedanciou. Je zaradený medzi tuner umiestnený v blízkosti vysielača a anténu. V tomto prípade sa vstupná impedancia antény, ktorá má hodnotu 110 ohmov, prenesie na spodný koniec kábla, po ktorom sa pomocou zariadenia na prispôsobenie antény transformuje na odpor 500 m. prípade je zabezpečené úplné zladenie vysielača s anténou a podávač sa používa ako opakovač.

V závažnejších situáciách, keď je vstupná impedancia antény nevhodná pre charakteristickú impedanciu napájača, ktorá naopak nezodpovedá výstupnej impedancii vysielača, sú potrebné dve zariadenia na prispôsobenie HF antény. V tomto prípade sa jeden používa v hornej časti na prispôsobenie napájača k anténe, zatiaľ čo druhý sa používa na prispôsobenie napájača k vysielaču v spodnej časti. Zároveň neexistuje spôsob, ako vyrobiť nejaké zodpovedajúce zariadenie vlastnými rukami, ktoré možno použiť samostatne na prispôsobenie celého obvodu.

Výskyt reaktivity situáciu ešte viac skomplikuje. V tomto prípade sa HF zodpovedajúce zariadenia výrazne zlepšiazosúladenie vysielača s podávačom, čím sa výrazne zjednoduší práca v záverečnej fáze, ale viac od nich nečakajte. Vzhľadom na to, že napájač nebude zladený s anténou, objavia sa straty, takže účinnosť samotného zariadenia bude podhodnotená. Aktivovaný merač SWR inštalovaný medzi tunerom a vysielačom zaistí, že SWR=1 je pevné, a tento efekt nemožno dosiahnuť medzi podávačom a tunerom, pretože existuje nesúlad.

Záver

Výhodou tuneru je, že umožňuje udržiavať optimálny režim vysielača v procese práce na nekonzistentnom zaťažení. Zároveň však nie je možné zabezpečiť zlepšenie účinnosti akejkoľvek antény (vrátane „dlhého drôtu“) - prispôsobovacie zariadenia sú bez energie, ak sa nezhodujú s podávačom.

P-obvod, ktorý sa používa vo výstupnom stupni vysielača, je možné použiť aj ako anténny tuner, ale iba ak dôjde k prevádzkovej zmene indukčnosti a každej kapacity. V drvivej väčšine prípadov sú manuálne aj automatické tunery rezonančné obrysovo laditeľné zariadenia bez ohľadu na to, či sú zostavené vo výrobe alebo sa niekto rozhodol vyrobiť zodpovedajúce zariadenie pre anténu vlastnými rukami. V ručných sú dva alebo tri regulačné prvky, ktoré samy nefungujú v prevádzke, zatiaľ čo automatické sú drahé a pri práci s veľkými kapacitami môžu byť ich náklady extrémne vysoké.

Širokopásmové zodpovedajúce zariadenie

Tento tuner vyhovuje veľkej väčšine variácií, pri ktorých je potrebné zabezpečiť zhodu antény s vysielačom. Takéto zariadenie je dosť efektívne v procese práce s anténami používanými na harmonických, ak je podávač polovičný vlnový opakovač. V tejto situácii sa vstupná impedancia antény na rôznych pásmach líši, ale tuner umožňuje jednoduché prispôsobenie vysielaču. Navrhované zariadenie môže bez problémov pracovať pri výkonoch vysielačov do 1,5 kW vo frekvenčnom pásme od 1,5 do 30 MHz. Takéto zariadenie si dokonca môžete vyrobiť vlastnými rukami.

Hlavnými prvkami tunera sú RF autotransformátor na feritovom prstenci z vychyľovacieho systému TV UNT-35, ako aj prepínač určený pre 17 polôh. Je možné použiť kužeľové krúžky z modelov UNT-47/59 alebo akékoľvek iné. Vo vinutí je 12 závitov, ktoré sú navinuté do dvoch drôtov, pričom začiatok jedného je kombinovaný s koncom druhého. Na schéme a v tabuľke je číslovanie závitov priechodné, zatiaľ čo samotný drôt je spletený a uzavretý vo fluoroplastovej izolácii. Pre izoláciu je priemer drôtu 2,5 mm, pričom poskytuje odbočky z každého závitu, počnúc ôsmym, ak sa počíta od uzemneného konca.

Autotransformátor sa inštaluje čo najbližšie k vypínaču, pričom spojovacie vodiče medzi nimi musia mať min.dĺžka. Je možné použiť prepínač s 11 polohami, ak sa ušetrí konštrukcia transformátora s nie tak veľkým počtom odbočiek, napríklad z 10 na 20 otáčok, ale v takejto situácii sa zníži aj interval transformácie odporu..

Keď poznáte presnú hodnotu vstupnej impedancie antény, môžete použiť takýto transformátor na prispôsobenie antény s napájačom 50 alebo 750 m, pričom použijete len tie najnutnejšie odbočky. V takejto situácii sa umiestni do špeciálneho boxu odolného voči vlhkosti, potom sa naplní parafínom a umiestni sa priamo na miesto napájania antény. Samotné prispôsobenie zariadenia môže byť vykonané ako nezávislý dizajn alebo môže byť súčasťou špeciálnej anténnej spínacej jednotky niektorej rádiovej stanice.

Pre prehľadnosť je na štítku namontovanom na rukoväti spínača uvedená hodnota odporu, ktorá zodpovedá tejto polohe. Na zabezpečenie plnej kompenzácie reaktívnej indukčnej zložky je možné následne pripojiť premenný kondenzátor.

Tabuľka nižšie jasne ukazuje, ako odpor závisí od počtu otáčok, ktoré ste urobili. V tomto prípade bol výpočet vykonaný na základe pomeru odporov, ktorý je v kvadratickej závislosti od celkového počtu vykonaných závitov.