Koordinační zařízení: účel a princip konstrukce

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-12 05:02

V amatérské praxi není často možné najít antény, u kterých je vstupní impedance rovna vlnové impedanci napáječe, stejně jako výstupní impedance vysílače. V drtivé většině případů není možné takovou korespondenci detekovat, proto je nutné použít specializovaná párovací zařízení. Anténa, napáječ a také výstup vysílače jsou zahrnuty v jediném systému, ve kterém je energie přenášena bez jakýchkoli ztrát.

Jak na to?

K provedení tohoto poměrně složitého úkolu je třeba použít odpovídající zařízení na dvou hlavních místech – to je místo, kde se anténa připojuje k napáječu, a také místo, kde se podavač připojuje k výstupu vysílače. Nejrozšířenější jsou dnes specializovaná transformační zařízení, od oscilačních rezonančních obvodů až po koaxiální transformátory, vyrobené ve formě samostatných kusů koaxiálního kabelu požadované délky. Všechny tyto dorovnávače se používají k přizpůsobení impedancí, což v konečném důsledku minimalizuje celkové ztráty přenosového vedení a, což je důležitější, snižuje emise mimo pásmo.

Odolnost a její vlastnosti

Standardní výstupní impedance u moderních širokopásmových vysílačů je ve většině případů 500 m. Za zmínku stojí, že mnoho koaxiálních kabelů používaných jako napáječ se také liší standardní hodnotou vlnové impedance na úrovni 50 nebo 750 m Pokud však uvažujeme o anténách, pro které lze použít odpovídající zařízení, pak v závislosti na konstrukci a typu má vstupní impedance v nich poměrně široký rozsah hodnot, od několika ohmů po stovky a dokonce i více.

Je známo, že u jednoprvkových antén je vstupní impedance na rezonanční frekvenci prakticky aktivní, zatímco čím více se frekvence vysílače od rezonančního v jednom či druhém směru liší, tím více je reaktivní složka antény. indukční nebo kapacitní charakter se objeví ve vstupní impedanci samotných zařízení. Víceprvkové antény mají zároveň vstupní impedanci na rezonanční frekvenci, která je složitá vzhledem k tomu, že na vzniku reaktivní složky se podílejí různé pasivní prvky.

Pokud je vstupní impedance aktivní, lze ji přizpůsobit impedanci pomocí specializovaného zařízení pro přizpůsobení antény. Nutno podotknout, že ztráty jsou zde prakticky zanedbatelné. Avšak ihned poté, co se ve vstupním odporu začne tvořit reaktivní složka, bude postup přizpůsobení stále více a vícebude nutné používat komplexní a stále složitější přizpůsobení antény se schopností kompenzovat nežádoucí reaktivitu a mělo by být umístěno přímo v místě napájení. Pokud není reaktivita kompenzována, negativně to ovlivní SWR v podavači a také výrazně zvýší celkové ztráty.

Mám to udělat?

Pokus o plnou kompenzaci reaktivity na spodním konci podavače je neúspěšný, protože je omezen vlastnostmi samotného zařízení. Jakékoli změny frekvence vysílače v úzkých úsecích amatérských pásem v konečném důsledku nepovedou ke vzniku výrazné jalové složky, v důsledku čehož často není potřeba ji kompenzovat. Za zmínku také stojí, že správný návrh víceprvkových antén rovněž nepočítá s velkou reaktivní složkou dostupné vstupní impedance, která nevyžaduje její kompenzaci.

V éteru můžete často najít různé spory o roli a účelu zařízení pro přizpůsobení antény („dlouhý drát“nebo jiný typ) v procesu přiřazování vysílače k anténě. Někteří do něj vkládají poměrně velké naděje, zatímco jiní to považují za obyčejnou hračku. Proto musíte správně pochopit, jak může anténní tuner v praxi skutečně pomoci a kde bude jeho použití nadbytečné.

Co je to?

Nejprve je potřeba správně pochopit, že tuner je vysokofrekvenční odporový transformátor, pomocí kterého bude v případě potřeby možné kompenzovat indukční nebo kapacitní reaktivitu. Zvažte extrémně jednoduchý příklad:

Split vibrátor, který má na rezonanční frekvenci aktivní vstupní impedanci 700 m a zároveň využívá koaxiální kabel s vysílačem o vstupní impedanci cca 500 m. Na výstupu jsou instalovány ladičky vysílače, a v této situaci bude pro jakoukoli anténu (včetně "dlouhého kabelu") přizpůsobené zařízení mezi vysílačem a napáječem, aniž by se vyrovnalo s jeho hlavním úkolem.

Pokud je vysílač dále naladěn na frekvenci, která se liší od rezonanční frekvence antény, pak se v tomto případě může objevit reaktivita na vstupním odporu zařízení, která se následně téměř okamžitě začne objevovat na nižším konec podavače. V tomto případě to bude schopno kompenzovat i odpovídající zařízení "P" jakékoli série a vysílač bude opět přijímat konzistenci s podavačem.

Jaký bude výstup, kde se podavač připojí k anténě?

Pokud používáte tuner výhradně na výstupu vysílače, pak v tomto případě nebude možné zajistit plnou kompenzaci a v zařízení začnou docházet k různým ztrátám, protože dojde k neúplnému přizpůsobení. V této situaci budete muset použítjeden připojený mezi anténu a napáječ, který zcela napraví situaci a zajistí kompenzaci reaktivity. V tomto příkladu se napáječ chová jako přizpůsobené přenosové vedení libovolné délky.

Další příklad

Smyčková anténa, která má aktivní vstupní odpor asi 1100 m, musí být sladěna s 50 ohmovým přenosovým vedením. Výstup vysílače je v tomto případě 500 m.

Zde budete muset použít odpovídající zařízení pro transceiver nebo anténu, které bude instalováno v místě, kde se podavač připojuje k anténě. V naprosté většině případů mnoho fandů dává přednost použití různých typů RF transformátorů vybavených feritovými jádry, ale ve skutečnosti je výhodnějším řešením čtvrtvlnný koaxiální transformátor, který lze vyrobit ze standardního 75 ohmového kabelu.

Jak to implementovat?

Délku použitého úseku kabelu je třeba vypočítat pomocí vzorce A/40,66, kde A je vlnová délka a 0,66 je rychlostní faktor používaný pro velkou většinu moderních koaxiálních kabelů. Přizpůsobovací zařízení HF antény se v tomto případě zapojí mezi 50ohmový napáječ a anténní vstup, a pokud jsou srolovány do šachty o průměru 15 až 20 cm, bude v tomto případě fungovat i jako vyvažovací přístroj. Podavač bude plně automaticky přizpůsoben vysílači, stejně jakorovnost jejich odporů a v takové situaci bude možné zcela odmítnout služby standardního anténního tuneru.

Další možnost

Pro takový příklad můžeme uvažovat o jiném optimálním způsobu přizpůsobení - pomocí násobku půlvlny nebo půlvlnného koaxiálního kabelu, v zásadě s libovolnou vlnovou impedancí. Je zařazen mezi tuner umístěný v blízkosti vysílače a anténu. V tomto případě se vstupní impedance antény, která má hodnotu 110 ohmů, přenese na spodní konec kabelu, načež se pomocí zařízení pro přizpůsobení antény transformuje na odpor 500 m. V tomto případě je zajištěno úplné přizpůsobení vysílače anténě a podavač se používá jako opakovač.

V závažnějších situacích, kdy je vstupní impedance antény nevhodná pro charakteristickou impedanci napáječe, která naopak neodpovídá výstupní impedanci vysílače, jsou zapotřebí dvě zařízení pro přizpůsobení HF antény. V tomto případě se jeden používá nahoře pro přizpůsobení napáječe anténě, zatímco druhý se používá pro přizpůsobení podavače vysílači dole. Zároveň neexistuje způsob, jak vyrobit nějaké odpovídající zařízení vlastníma rukama, které lze použít samostatně k přizpůsobení celého obvodu.

Výskyt reaktivity situaci ještě zkomplikuje. V tomto případě se HF přizpůsobovací zařízení výrazně zlepšísladění vysílače s podavačem, čímž poskytují výrazné zjednodušení práce na konečné fázi, ale víc od nich nečekejte. Vzhledem k tomu, že napáječ nebude sladěn s anténou, budou se objevovat ztráty, takže bude podceněna účinnost samotného zařízení. Aktivovaný měřič SWR nainstalovaný mezi tunerem a vysílačem zajistí, že hodnota SWR=1 je pevná, a tohoto efektu nelze dosáhnout mezi podavačem a tunerem, protože existuje nesoulad.

Závěr

Výhodou tuneru je, že umožňuje udržovat optimální režim vysílače v procesu práce na nekonzistentní zátěži. Zároveň však nelze zajistit zlepšení účinnosti jakékoli antény (včetně „dlouhého drátu“) - přiřazovací zařízení jsou bez energie, pokud se neshodují s napáječem.

P-obvod, který je použit v koncovém stupni vysílače, lze také použít jako anténní tuner, ale pouze v případě, že dojde k provozní změně indukčnosti a každé kapacity. Manuální i automatické tunery jsou v drtivé většině případů rezonanční obrysově laditelná zařízení, bez ohledu na to, zda jsou sestaveny ve výrobě nebo se někdo rozhodl vyrobit odpovídající zařízení pro anténu vlastníma rukama. V ručních jsou dva nebo tři regulační prvky a samy o sobě nefungují v provozu, zatímco automatické jsou drahé a pro práci s velkými kapacitami mohou být jejich náklady extrémně vysoké.

Širokopásmové odpovídající zařízení

Tento tuner vyhovuje naprosté většině variant, u kterých je potřeba zajistit sladění antény s vysílačem. Takové zařízení je docela účinné v procesu práce s anténami používanými na harmonických, pokud je podavačem půlvlnný opakovač. V této situaci se vstupní impedance antény na různých pásmech liší, ale tuner umožňuje snadné sladění s vysílačem. Navržené zařízení může bez problémů pracovat při výkonech vysílačů do 1,5 kW ve frekvenčním pásmu od 1,5 do 30 MHz. Takové zařízení si dokonce můžete vyrobit vlastníma rukama.

Hlavními prvky tuneru jsou RF autotransformátor na feritovém prstenci z vychylovacího systému TV UNT-35 a také přepínač určený pro 17 poloh. Je možné použít kuželové kroužky z modelů UNT-47/59 nebo jakékoliv jiné. Ve vinutí je 12 závitů, které jsou navinuty do dvou drátů, přičemž začátek jednoho je spojen s koncem druhého. Ve schématu a v tabulce je číslování závitů průchozí, přičemž samotný drát je splétaný a uzavřený ve fluoroplastové izolaci. Pro izolaci je průměr drátu 2,5 mm, poskytuje odbočky z každého závitu, počínaje osmým, pokud se počítá od uzemněného konce.

Autotransformátor se instaluje co nejblíže spínači, přičemž propojovací vodiče mezi nimi musí mít min.délka. Je možné použít přepínač s 11 polohami, pokud se ušetří provedení transformátoru s ne tak velkým počtem odboček např. z 10 na 20 závitů, ale v takové situaci se sníží i interval transformace odporu..

Znáte-li přesnou hodnotu vstupní impedance antény, můžete takový transformátor použít k přizpůsobení antény 50 nebo 750 m napáječe pouze s použitím nejnutnějších odboček. V takové situaci se umístí do speciálního boxu odolného proti vlhkosti, poté se naplní parafínem a umístí přímo na napájecí bod antény. Samotné přizpůsobovací zařízení může být provedeno jako nezávislý design nebo může být součástí speciální anténní spínací jednotky některé rozhlasové stanice.

Pro přehlednost je na štítku namontovaném na rukojeti spínače uvedena hodnota odporu, která odpovídá této poloze. Pro zajištění plné kompenzace reaktivní indukční složky je možné následně připojit proměnný kondenzátor.

Tabulka níže jasně ukazuje, jak odpor závisí na počtu otáček, které jste provedli. V tomto případě byl výpočet proveden na základě poměru odporů, který je v kvadratické závislosti na celkovém počtu provedených závitů.