Συσκευές συντονισμού: σκοπός και αρχή κατασκευής

2024 Συγγραφέας: Henry Conors | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-12 05:52

Στην ερασιτεχνική πρακτική, δεν είναι συχνά δυνατό να βρεθούν κεραίες στις οποίες η σύνθετη αντίσταση εισόδου είναι ίση με την σύνθετη αντίσταση κύματος του τροφοδότη, καθώς και την αντίσταση εξόδου του πομπού. Στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, δεν είναι δυνατός ο εντοπισμός μιας τέτοιας αντιστοιχίας, επομένως πρέπει να χρησιμοποιούνται εξειδικευμένες συσκευές αντιστοίχισης. Η κεραία, ο τροφοδότης και επίσης η έξοδος του πομπού περιλαμβάνονται σε ένα ενιαίο σύστημα στο οποίο η ενέργεια μεταδίδεται χωρίς καμία απώλεια.

Πώς να το κάνετε;

Για να ολοκληρώσετε αυτήν την αρκετά περίπλοκη εργασία, πρέπει να χρησιμοποιήσετε συσκευές αντιστοίχισης σε δύο κύρια σημεία - αυτό είναι το σημείο όπου η κεραία συνδέεται με τον τροφοδότη και επίσης το σημείο όπου ο τροφοδότης συνδέεται με την έξοδο του πομπού. Οι πιο διαδεδομένες σήμερα είναι εξειδικευμένες συσκευές μετασχηματισμού, που κυμαίνονται από κυκλώματα ταλάντωσης συντονισμού έως ομοαξονικούς μετασχηματιστές, κατασκευασμένα με τη μορφή χωριστών τεμαχίων ομοαξονικού καλωδίου του απαιτούμενου μήκους. Όλοι αυτοί οι συνδυασμοί χρησιμοποιούνται για την αντιστοίχιση σύνθετων αντιστάσεων, ελαχιστοποιώντας τελικά τη συνολική απώλεια γραμμής μεταφοράς και, το πιο σημαντικό, μειώνοντας τις εκπομπές εκτός ζώνης.

Αντίσταση και τα χαρακτηριστικά της

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η τυπική αντίσταση εξόδου στους σύγχρονους πομπούς ευρυζωνικότητας είναι 500 m. Αξίζει να σημειωθεί ότι πολλά ομοαξονικά καλώδια που χρησιμοποιούνται ως τροφοδότης διαφέρουν επίσης ως προς την τυπική τιμή της αντίστασης κύματος στο επίπεδο των 50 ή 750 m Εάν, ωστόσο, εξετάσετε τις κεραίες για τις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν συσκευές που ταιριάζουν, τότε, ανάλογα με το σχεδιασμό και τον τύπο, η αντίσταση εισόδου σε αυτές έχει ένα αρκετά μεγάλο εύρος τιμών, που κυμαίνονται από μερικά ohms έως εκατοντάδες και ακόμη περισσότερα.

Είναι γνωστό ότι στις κεραίες ενός στοιχείου, η σύνθετη αντίσταση εισόδου στη συχνότητα συντονισμού είναι πρακτικά ενεργή, ενώ όσο περισσότερο η συχνότητα του πομπού διαφέρει από την συντονισμένη προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση, τόσο περισσότερο το αντιδραστικό στοιχείο ενός επαγωγική ή χωρητική φύση θα εμφανιστεί στις ίδιες τις συσκευές σύνθετης αντίστασης εισόδου. Ταυτόχρονα, οι κεραίες πολλαπλών στοιχείων έχουν μια αντίσταση εισόδου στη συχνότητα συντονισμού, η οποία είναι πολύπλοκη λόγω του γεγονότος ότι διάφορα παθητικά στοιχεία συμβάλλουν στον σχηματισμό της αντιδραστικής συνιστώσας.

Εάν η σύνθετη αντίσταση εισόδου είναι ενεργή, μπορεί να αντιστοιχιστεί στην σύνθετη αντίσταση χρησιμοποιώντας μια εξειδικευμένη συσκευή αντιστοίχισης κεραίας. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι απώλειες εδώ είναι πρακτικά αμελητέες. Ωστόσο, αμέσως μόλις αρχίσει να σχηματίζεται ένα αντιδραστικό στοιχείο στην αντίσταση εισόδου, η διαδικασία αντιστοίχισης θα γίνεται όλο και περισσότεροπολύπλοκη και ολοένα και πιο περίπλοκη αντιστοίχιση κεραιών θα πρέπει να χρησιμοποιείται, με δυνατότητα αντιστάθμισης της ανεπιθύμητης αντιδραστικότητας, και θα πρέπει να βρίσκεται απευθείας στο σημείο τροφοδοσίας. Εάν η αντιδραστικότητα δεν αντισταθμιστεί, αυτό θα επηρεάσει αρνητικά το SWR στον τροφοδότη, καθώς και θα αυξήσει σημαντικά τις συνολικές απώλειες.

Πρέπει να το κάνω αυτό;

Μια προσπάθεια να αντισταθμιστεί πλήρως η αντιδραστικότητα στο κάτω άκρο του τροφοδότη είναι ανεπιτυχής, καθώς περιορίζεται από τα χαρακτηριστικά της ίδιας της συσκευής. Οποιεσδήποτε αλλαγές στη συχνότητα του πομπού εντός των στενών τμημάτων των ερασιτεχνικών ζωνών δεν θα οδηγήσουν τελικά στην εμφάνιση ενός σημαντικού αντιδραστικού στοιχείου, με αποτέλεσμα συχνά να μην υπάρχει ανάγκη αντιστάθμισης. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι ο σωστός σχεδιασμός των κεραιών πολλαπλών στοιχείων δεν προβλέπει επίσης ένα μεγάλο αντιδραστικό στοιχείο της διαθέσιμης αντίστασης εισόδου, το οποίο δεν απαιτεί την αντιστάθμισή του.

Στον αέρα, μπορείτε συχνά να βρείτε διάφορες διαφωνίες σχετικά με το ρόλο και το σκοπό μιας συσκευής που ταιριάζει με μια κεραία ("μακρύ καλώδιο" ή άλλου τύπου) κατά τη διαδικασία αντιστοίχισης ενός πομπού με αυτήν. Κάποιοι έχουν μάλλον μεγάλες ελπίδες για αυτό, ενώ άλλοι το θεωρούν απλώς ένα συνηθισμένο παιχνίδι. Γι' αυτό πρέπει να κατανοήσετε σωστά πώς ένας δέκτης κεραίας μπορεί πραγματικά να βοηθήσει στην πράξη και πού η χρήση του θα είναι περιττή.

Τι είναι αυτό;

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να κατανοήσετε σωστά ότι ο δέκτης είναι ένας μετασχηματιστής αντίστασης υψηλής συχνότητας, με τον οποίο, εάν είναι απαραίτητο, θα είναι δυνατή η αντιστάθμιση της επαγωγικής ή χωρητικής αντιδραστικότητας. Εξετάστε ένα εξαιρετικά απλό παράδειγμα:

Δονητής διαχωρισμού, ο οποίος στη συχνότητα συντονισμού έχει ενεργή αντίσταση εισόδου 700 m και ταυτόχρονα χρησιμοποιεί ομοαξονικό καλώδιο με πομπό με σύνθετη αντίσταση εισόδου περίπου 500 m. Στην έξοδο τοποθετούνται δέκτες του πομπού, και σε αυτήν την περίπτωση θα είναι για οποιαδήποτε κεραία (συμπεριλαμβανομένου ενός "μακριού καλωδίου") συσκευές που ταιριάζουν μεταξύ του πομπού και του τροφοδότη, χωρίς καμία δυσκολία να αντιμετωπίσει το κύριο έργο του.

Εάν περαιτέρω ο πομπός συντονιστεί σε μια συχνότητα που διαφέρει από τη συχνότητα συντονισμού της κεραίας, τότε σε αυτήν την περίπτωση, μπορεί να εμφανιστεί αντιδραστικότητα στην αντίσταση εισόδου της συσκευής, η οποία στη συνέχεια σχεδόν αμέσως αρχίζει να εμφανίζεται στο χαμηλότερο τέλος του τροφοδότη. Σε αυτήν την περίπτωση, η αντίστοιχη συσκευή "P" οποιασδήποτε σειράς θα μπορεί επίσης να το αντισταθμίσει και ο πομπός θα λάβει ξανά συνέπεια με τον τροφοδότη.

Ποια θα είναι η έξοδος όπου ο τροφοδότης συνδέεται με την κεραία;

Εάν χρησιμοποιείτε τον δέκτη αποκλειστικά στην έξοδο του πομπού, τότε σε αυτήν την περίπτωση δεν θα είναι δυνατή η πλήρης αποζημίωση και θα αρχίσουν να συμβαίνουν διάφορες απώλειες στη συσκευή, καθώς θα υπάρχει ατελής αντιστοίχιση. Σε αυτήν την περίπτωση, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετεένα συνδεδεμένο μεταξύ της κεραίας και του τροφοδότη, το οποίο θα διορθώσει πλήρως την κατάσταση και θα παρέχει αντιστάθμιση αντιδραστικότητας. Σε αυτό το παράδειγμα, ο τροφοδότης λειτουργεί ως αντίστοιχη γραμμή μετάδοσης αυθαίρετου μήκους.

Άλλο παράδειγμα

Η κεραία βρόχου, η οποία έχει ενεργή αντίσταση εισόδου περίπου 1100 m, πρέπει να συνδυάζεται με γραμμή μετάδοσης 50 ohm. Η έξοδος πομπού σε αυτήν την περίπτωση είναι 500 m.

Εδώ θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε μια αντίστοιχη συσκευή για τον πομποδέκτη ή την κεραία, η οποία θα εγκατασταθεί στο σημείο όπου ο τροφοδότης συνδέεται με την κεραία. Στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων, πολλοί χομπίστες προτιμούν να χρησιμοποιούν διάφορους τύπους μετασχηματιστών ραδιοσυχνοτήτων εξοπλισμένους με πυρήνες φερρίτη, αλλά στην πραγματικότητα, ένας ομοαξονικός μετασχηματιστής τετάρτου κύματος, ο οποίος μπορεί να κατασκευαστεί από τυπικό καλώδιο 75 ohm, είναι μια πιο βολική λύση.

Πώς να το εφαρμόσετε;

Το μήκος του τμήματος του καλωδίου που χρησιμοποιείται θα πρέπει να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο A/40,66, όπου A είναι το μήκος κύματος και 0,66 είναι ο συντελεστής ταχύτητας που χρησιμοποιείται για τη μεγάλη πλειονότητα των σύγχρονων ομοαξονικών καλωδίων. Οι συσκευές αντιστοίχισης κεραίας HF σε αυτήν την περίπτωση θα συνδεθούν μεταξύ του τροφοδότη 50 ohm και της εισόδου της κεραίας και αν τυλιχτούν σε μια θήκη με διάμετρο 15 έως 20 cm, τότε σε αυτήν την περίπτωση θα λειτουργήσει και ως εξισορρόπηση συσκευή. Ο τροφοδότης θα προσαρμοστεί πλήρως αυτόματα στον πομπό, καθώς καιισότητα των αντιστάσεων τους και σε μια τέτοια κατάσταση θα είναι δυνατή η πλήρης άρνηση των υπηρεσιών ενός τυπικού δέκτη κεραίας.

Μια άλλη επιλογή

Για ένα τέτοιο παράδειγμα, μπορούμε να εξετάσουμε μια άλλη βέλτιστη μέθοδο αντιστοίχισης - χρησιμοποιώντας πολλαπλάσιο μισού κύματος ή ομοαξονικού καλωδίου μισού κύματος, κατ' αρχήν, με οποιαδήποτε αντίσταση κύματος. Περιλαμβάνεται μεταξύ του δέκτη που βρίσκεται κοντά στον πομπό και της κεραίας. Σε αυτή την περίπτωση, η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας, η οποία έχει τιμή 110 ohms, μεταφέρεται στο κάτω άκρο του καλωδίου, μετά την οποία, χρησιμοποιώντας μια συσκευή αντιστοίχισης κεραίας, μετατρέπεται σε αντίσταση 500 m. θήκη, παρέχεται πλήρης αντιστοίχιση του πομπού με την κεραία και ο τροφοδότης χρησιμοποιείται ως επαναλήπτης.

Σε πιο σοβαρές καταστάσεις, όταν η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας είναι ακατάλληλη για τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του τροφοδότη, η οποία, με τη σειρά της, δεν αντιστοιχεί στην αντίσταση εξόδου του πομπού, απαιτούνται δύο συσκευές αντιστοίχισης κεραίας HF. Σε αυτήν την περίπτωση, το ένα χρησιμοποιείται στο επάνω μέρος για να ταιριάζει με τον τροφοδότη με την κεραία, ενώ το άλλο χρησιμοποιείται για να ταιριάζει με τον τροφοδότη στον πομπό στο κάτω μέρος. Ταυτόχρονα, δεν υπάρχει τρόπος να φτιάξετε κάποια συσκευή που ταιριάζει με τα χέρια σας, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνη της για να ταιριάζει με ολόκληρο το κύκλωμα.

Η εμφάνιση αντιδραστικότητας θα κάνει την κατάσταση ακόμα πιο περίπλοκη. Σε αυτήν την περίπτωση, οι συσκευές αντιστοίχισης HF θα βελτιωθούν σημαντικάταιριάζουν τον πομπό με τον τροφοδότη, παρέχοντας έτσι μια σημαντική απλοποίηση της εργασίας του τελικού σταδίου, αλλά δεν πρέπει να περιμένετε περισσότερα από αυτούς. Λόγω του γεγονότος ότι ο τροφοδότης δεν θα ταιριάζει με την κεραία, θα εμφανιστούν απώλειες, επομένως η απόδοση της ίδιας της συσκευής θα υποτιμηθεί. Ένας ενεργοποιημένος μετρητής SWR που είναι εγκατεστημένος μεταξύ του δέκτη και του πομπού θα διασφαλίσει ότι το SWR=1 είναι σταθερό και αυτό το αποτέλεσμα δεν μπορεί να επιτευχθεί μεταξύ του τροφοδότη και του δέκτη, καθώς υπάρχει αναντιστοιχία.

Συμπέρασμα

Το πλεονέκτημα του δέκτη είναι ότι σας επιτρέπει να διατηρείτε τη βέλτιστη λειτουργία του πομπού κατά τη διαδικασία εργασίας σε ασυνεπές φορτίο. Αλλά ταυτόχρονα, δεν μπορεί να διασφαλιστεί βελτίωση της απόδοσης οποιασδήποτε κεραίας (συμπεριλαμβανομένου του "μακριού καλωδίου") - οι συσκευές που ταιριάζουν είναι ανίσχυρες εάν δεν ταιριάζουν με τον τροφοδότη.

Το κύκλωμα

P, το οποίο χρησιμοποιείται στο στάδιο εξόδου του πομπού, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως δέκτης κεραίας, αλλά μόνο εάν υπάρχει λειτουργική αλλαγή στην αυτεπαγωγή και σε κάθε χωρητικότητα. Στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, τόσο οι χειροκίνητοι όσο και οι αυτόματοι δέκτες είναι συσκευές συντονισμού περιγράμματος συντονισμού, ανεξάρτητα από το αν συναρμολογούνται στο εργοστάσιο ή κάποιος αποφάσισε να φτιάξει μια αντίστοιχη συσκευή για την κεραία με τα χέρια του. Υπάρχουν δύο ή τρία ρυθμιστικά στοιχεία σε χειροκίνητα και τα ίδια δεν λειτουργούν, ενώ τα αυτόματα είναι ακριβά και για εργασία σε σοβαρές ικανότητες, το κόστος τους μπορεί να είναι εξαιρετικά υψηλό.

Συσκευή αντιστοίχισης ευρυζωνικής

Αυτός ο δέκτης ικανοποιεί τη συντριπτική πλειοψηφία των παραλλαγών στις οποίες είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η αντιστοίχιση της κεραίας με τον πομπό. Αυτός ο εξοπλισμός είναι αρκετά αποτελεσματικός στη διαδικασία εργασίας με κεραίες που χρησιμοποιούνται σε αρμονικές, εάν ο τροφοδότης είναι επαναλήπτης μισού κύματος. Σε αυτήν την περίπτωση, η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας διαφέρει σε διαφορετικές μπάντες, αλλά ο δέκτης επιτρέπει την εύκολη αντιστοίχιση με τον πομπό. Η προτεινόμενη συσκευή μπορεί εύκολα να λειτουργήσει σε ισχύ πομπού έως 1,5 kW στη ζώνη συχνοτήτων από 1,5 έως 30 MHz. Μπορείτε ακόμη και να φτιάξετε μια τέτοια συσκευή με τα χέρια σας.

Τα κύρια στοιχεία του δέκτη είναι ένας αυτομετασχηματιστής RF σε δακτύλιο φερρίτη από το σύστημα εκτροπής TV UNT-35, καθώς και ένας διακόπτης σχεδιασμένος για 17 θέσεις. Είναι δυνατή η χρήση κωνικών δακτυλίων από τα μοντέλα UNT-47/59 ή οποιοδήποτε άλλο. Υπάρχουν 12 στροφές στο τύλιγμα, οι οποίες τυλίγονται σε δύο σύρματα, ενώ η αρχή του ενός συνδυάζεται με το τέλος του δεύτερου. Στο διάγραμμα και στον πίνακα, η αρίθμηση των στροφών είναι κατώτερη, ενώ το ίδιο το σύρμα είναι κολλημένο και περικλείεται σε φθοριοπλαστική μόνωση. Για μόνωση, η διάμετρος του σύρματος είναι 2,5 mm, παρέχοντας βρύσες από κάθε στροφή, ξεκινώντας από την όγδοη, αν μετράμε από το γειωμένο άκρο.

Ο αυτομετασχηματιστής είναι εγκατεστημένος όσο το δυνατόν πιο κοντά στον διακόπτη, ενώ οι αγωγοί σύνδεσης μεταξύ τους πρέπει να έχουν ελάχιστομήκος. Είναι δυνατή η χρήση ενός διακόπτη με 11 θέσεις, εάν ο σχεδιασμός του μετασχηματιστή με όχι τόσο μεγάλο αριθμό κρουνών αποθηκεύεται, για παράδειγμα, από 10 έως 20 στροφές, αλλά σε μια τέτοια κατάσταση, το διάστημα μετασχηματισμού αντίστασης θα μειωθεί επίσης.

Γνωρίζοντας την ακριβή τιμή της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν τέτοιο μετασχηματιστή για να ταιριάξετε την κεραία με έναν τροφοδότη 50 ή 750 m, χρησιμοποιώντας μόνο τις πιο απαραίτητες βρύσες. Σε μια τέτοια κατάσταση, τοποθετείται σε ένα ειδικό αδιάβροχο κουτί, μετά το οποίο γεμίζεται με παραφίνη και τοποθετείται απευθείας στο σημείο τροφοδοσίας της κεραίας. Η ίδια η συσκευή αντιστοίχισης μπορεί να εκτελεστεί ως ανεξάρτητη σχεδίαση ή να συμπεριληφθεί σε μια ειδική μονάδα μεταγωγής κεραίας κάποιου ραδιοφωνικού σταθμού.

Για λόγους σαφήνειας, η ετικέτα που είναι τοποθετημένη στη λαβή του διακόπτη δείχνει την τιμή αντίστασης που αντιστοιχεί σε αυτή τη θέση. Για να διασφαλιστεί η πλήρης αντιστάθμιση του αντιδραστικού επαγωγικού στοιχείου, είναι δυνατόν στη συνέχεια να συνδέσετε έναν μεταβλητό πυκνωτή.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει ξεκάθαρα πώς η αντίσταση εξαρτάται από τον αριθμό των στροφών που έχετε κάνει. Σε αυτή την περίπτωση, ο υπολογισμός έγινε με βάση την αναλογία των αντιστάσεων, η οποία είναι σε τετραγωνική εξάρτηση από τον συνολικό αριθμό των στροφών που έγιναν.