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Parliamo di antenne? Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne. Teoria

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È noto che le capacità dei ricetrasmettitori più avanzati non possono essere realizzate senza l'uso di sistemi di alimentazione di antenne (AFS) ad alta efficienza, che includono un complesso di dispositivi dall'uscita del trasmettitore alle antenne.

Considereremo alcuni problemi generali della creazione di un AFS, soffermandoci più in dettaglio sulla progettazione di un trasformatore a banda larga (SHPT).

La pratica mostra che la banda larga dell'SPT consente di ottenere risultati soddisfacenti del proprio lavoro nell'intera gamma, ma non garantisce il massimo utilizzo delle capacità dell'APS.

Questa situazione può essere spiegata dall'insufficiente conoscenza da parte dei radioamatori del grado di influenza del progetto dell'APS sull'efficienza del sistema.

1. CAMPO DI APPLICAZIONE

La maggior parte degli SPT sono progettati per funzionare in tutte le bande HF: da 1,8 MHz a 28 MHz inclusi.

Se prendiamo in considerazione la differenza nei meccanismi di trasmissione dell'energia da parte di trasformatori di bassa e alta frequenza, quindi con l'uso di un WPT in un'ampia gamma, possiamo essere d'accordo con [1].

Condividiamo il punto di vista, purtroppo, di un autore straniero a noi sconosciuto, esposto nell'articolo "Una nuova classe di trasformatori su linee coassiali";

Dall'analisi della pratica di utilizzo di SPT, l'autore trae le seguenti conclusioni:

- ShPT si consiglia di utilizzare solo quando si lavora a bassa potenza e solo nelle sezioni a bassa frequenza delle bande HF;

- gli svantaggi dei WPT includono la non linearità delle loro caratteristiche quando il nucleo è saturo, con conseguente distorsione del segnale, nonché il pericolo di una scarica d'arco quando si opera ad alta potenza, che può portare alla distruzione del nucleo.

Da parte nostra, aggiungiamo che non escludiamo la fondamentale possibilità di creare un SPT con buone prestazioni nelle bande HF ad alta frequenza. Apparentemente, è più corretto parlare di limitare lo spettro di frequenza del WPT a due o tre gamme adiacenti, entro le quali il trasformatore ha prestazioni soddisfacenti.

2. MATERIALE DI AVVOLGIMENTO

Gli autori nazionali raccomandano l'uso di fili smaltati o fili di installazione a trefoli nell'isolamento in PVC per gli avvolgimenti di SHPT [2].

3. PROGETTAZIONE DEGLI AVVOLGIMENTI

Gli avvolgimenti di un trasformatore con K = 1: 4 sono avvolti con un filo a doppia piega. A nostro avviso, la risposta in frequenza dell'SPT può essere corretta modificando il design degli avvolgimenti e il numero di giri in essi contenuto.

4. CONFIGURAZIONE APS

Gli indicatori più alti di APS si ottengono con un preciso coordinamento di tutti gli elementi del sistema, ad es. quando le impedenze degli stadi di accoppiamento sono uguali o abbinate mediante dispositivi speciali.

I componenti dell'impedenza - capacitiva e induttiva - cambiano secondo leggi diverse al variare della frequenza, e quindi è impossibile ottenere il coordinamento completo degli elementi del sistema in un'ampia gamma di frequenze.

L'impostazione dell'APS si riduce praticamente a una tale selezione del design degli elementi del sistema, che consente di ottenere prestazioni abbastanza uniformi e relativamente elevate in tutte le gamme, o le massime prestazioni in una gamma di frequenza predeterminata. Il grado di adeguamento dell'APS è giudicato dai valori SWR.

5. SWR

Il SWR è l'indicatore più importante attraverso il quale, con un certo grado di certezza, si può giudicare l'effettiva efficacia del farmaco.

Quasi tutte le onde corte sanno che quando si imposta l'AFS, si dovrebbe lottare per l'ambito "uno" e non "andare oltre" alcuni valori SWR limite. Ma allo stesso tempo, non tutti approfondiscono l'essenza fisica dell'indicatore, che è il rapporto tra la più grande delle resistenze totali degli elementi di accoppiamento e la più piccola.

Si noti che è impossibile determinare dai valori SWR quale delle resistenze di accoppiamento ha un valore elevato. Ad esempio, se il trasmettitore è perfettamente abbinato all'alimentatore da 75 ohm e l'SWR è -3,0, l'impedenza di ingresso dell'antenna collegata direttamente all'alimentatore può essere 25 ohm o 225 ohm. Con una gamma così ampia di valori possibili, l'ordine di grandezza della resistenza è facilmente determinabile dai dati di letteratura. Il valore effettivo dell'impedenza dell'antenna può essere misurato mediante strumenti [3].

Come già notato, per i radioamatori, non è l'entità della resistenza dell'antenna ad essere di maggiore interesse, ma l'identificazione della dipendenza dell'efficienza del sistema dalla progettazione dei suoi elementi. Il raggiungimento dei valori minimi SWR indica l'adempimento dell'attività.

Quando si parla della sintonizzazione APS, abbiamo ipotizzato che il trasmettitore fosse sintonizzato con precisione sull'impedenza di carico calcolata.

Tuttavia, come mostra la pratica, a questa impostazione non viene sempre prestata la dovuta attenzione, con conseguente riduzione della potenza irradiata.

Offriamo un metodo semplice per impostare il trasmettitore nella modalità operativa.

È necessario collegare un carico equivalente non induttivo all'uscita del trasmettitore tramite un misuratore SWR e, regolando la cascata, inclusa la selezione delle induttanze, ottenere SWR-1,0.

(Si noti che consideriamo erronea la pratica diffusa di utilizzare varie lampade a incandescenza come carico equivalente, poiché la lampada non ha una resistenza puramente attiva.)

È stato notato sopra che è possibile giudicare l'efficacia dell'APS in base alle letture del contatore SWR solo con un certo grado di affidabilità, a seconda sia del design dell'APS che della posizione del contatore SWR in esso [ 5].

Di norma, il dispositivo si trova all'uscita del trasmettitore, il che è conveniente dal punto di vista pratico. La massima affidabilità della valutazione corrisponderà al caso di collegamento diretto dell'antenna all'alimentatore, la più bassa - in presenza di un dispositivo di adattamento (CS).

Il raggiungimento dei valori minimi di SWR in presenza di SU indica la sintonizzazione dell'APS su una determinata frequenza, ma non caratterizza il grado di trasmissione dell'energia del trasmettitore all'antenna.

Al fine di abbinare accuratamente tutti gli elementi dell'APS contenenti il sistema di controllo, in fase di configurazione del sistema, è necessario misurare contemporaneamente l'SWR sia prima che dopo il sistema di controllo. Nonostante la complessità dell'implementazione pratica delle misurazioni, sono di indubbio interesse. Allo stesso tempo, l'osservazione sulla misurazione dell'SWR nella linea dal sistema di controllo all'antenna può essere piuttosto classificata come un desiderio, perché I misuratori SWR utilizzati dai radioamatori non sono progettati per funzionare in linee di trasmissione ad alta impedenza.

Ma esiste una soluzione di compromesso. Il grado di coordinamento del sistema di controllo con l'antenna può essere giudicato dai valori massimi della corrente dell'antenna misurata con il metodo di non induzione. Per eliminare gli errori che potrebbero essere causati dalle risonanze parassite dell'antenna, i grafici delle variazioni di corrente dovrebbero essere considerati insieme alla risposta in frequenza dell'antenna.

Il progetto dell'SPT [2] raccomandato dall'autore doveva funzionare con un'antenna con un'impedenza di ingresso di 300 ohm, operante nella gamma di 1,8 ... 28 MHz. Valore consigliato n=8...15 giri. Per gli avvolgimenti si consigliano cavi con isolamento in smalto o cavi per installazione a trefoli con isolamento in PVC.

Abbiamo utilizzato: assemblaggio del nucleo combustibile, filo - PE 1,0. L'ingresso SPT è stato collegato al generatore RF utilizzando un alimentatore da 75 ohm lungo 18 m tramite un misuratore SWR. Gli equivalenti di carico RSH con una resistenza di 75, 155, 310, 420, 500 e 600 Ohm sono stati collegati a loro volta all'uscita del trasformatore. Il grado di coordinamento dell'input della SHPT con il generatore è stato stimato dai valori dell'SWR. Gli esperimenti iniziali effettuati in un ampio spettro di frequenze (Tabella 1) hanno determinato il possibile scopo del WPT.

Tabella 1. SWR nell'alimentatore a vari valori della frequenza operativa (F) e del numero di giri (9) dello ShPT (resistenza equivalente di carico Ren=310 Ohm)

F1 MHz SWR
n=10 giri n=12 giri
1,88 1,13 1,00
3,575 1.38 1,07
4,68 1,00 -
7,020 3,38 2,57
8,9 1,14 -
12,85 2,28 -
33,37 - 3,17
13,50 - 1,22
17,25 3,54 -
17,50 - 9,55
21,4 3.0 -
21,65 - 5,28
25,8 1,85 -
2,59 - 1,75

Successivi esperimenti (Tabella 2, Fig. 1) sono stati condotti a frequenze medie di 160, 80 e 40 metri, in cui avrebbe dovuto funzionare nell'aria.

Tabella 2. SWR nell'alimentatore a vari valori della frequenza operativa (F), numero di giri (n) e resistenza di carico equivalente (Ren)

Ren, Om SWR
n=10 giri n=12 giri n=19 giri
F=1,88 MHz. -
75 2,23 - 2,45
155 1,36 2,11
310 1,06 1,00 1,69
420 1,06 - 1,61
500 1,05 - 1,61
600 1,03 - 1,57
F=3,575 MHz
75 2,23 - 2,39
155 1,52 2,03
310 1,28 1,07 1,82
420 1,24 1,76
500 1,23 1,74
600 1, .22 1,74
F=7.020 MHz
75 5,67 -- 7,33
155 3,88 5,45
310 3,35 2,57 4,56
420 3,17 4,41
500 3,17 4,41
600 3,08 - 4,18

Parliamo di antenne?
Fig. 1

Sulla base dei risultati sperimentali, si può seguenti conclusioni sugli FSP testati.

Per tutti i valori di Ren, gli SHPT hanno le migliori prestazioni nelle gamme di 160 e 80 metri. Sulla banda dei 40 metri, le prestazioni dell'FPN possono ritenersi soddisfacenti solo ad un certo valore di n.
Le prestazioni dell'FBM a frequenze più alte sono imprevedibili.
L'SWR aumenta con l'aumentare della frequenza.
Il numero di giri n influenza in modo univoco la modifica dei parametri di ingresso Merda, modificando il grado di adattamento del trasformatore con il generatore RF. Il valore ottimo di n può essere trovato empiricamente.

Riassumendo quanto sopra, cercheremo di formulare alcune raccomandazioni per la creazione e la configurazione di APS multi-range utilizzando l'FFS.

È quasi impossibile creare un APS le cui prestazioni sarebbero ugualmente elevate in un'ampia gamma di frequenze.
L'uso di un unico SPT per il funzionamento in tutte le bande HF da 1,8 MHz a 28 MHz inclusi sembra essere molto controverso.
L'area di utilizzo dell'APS dovrebbe essere limitata a due, massimo - tre intervalli adiacenti.
La creazione di un APS dovrebbe iniziare con la determinazione delle caratteristiche di frequenza di un particolare SPT all'interno degli intervalli previsti per il funzionamento.
Con il nucleo selezionato, la variante ottimale dell'SHPT può essere trovata sperimentalmente come risultato della selezione del numero di giri e del design degli avvolgimenti del trasformatore.
La sintonizzazione APS deve essere eseguita solo dopo aver impostato il trasmettitore sull'impedenza di carico calcolata.
Quando si imposta un AFS con un sistema di controllo, è desiderabile misurare simultaneamente l'SWR nell'alimentatore e l'SWR o la corrente nella linea di trasmissione dal sistema di controllo all'antenna.
Per la regolazione finale dell'APS, potrebbe essere necessario condurre esperimenti per modificare l'impedenza di ingresso dell'antenna modificando il design degli elementi dell'antenna e il loro orientamento nello spazio.
Sembra probabile che sia possibile ottenere una risposta in frequenza APS più uniforme utilizzando antenne con impedenza di ingresso elevata.

Portando all'attenzione dei lettori i risultati delle sperimentazioni effettuate, li consideriamo solo come materiale informativo, e non come descrizione del progetto da ripetere. Lo scopo dell'articolo è attirare l'attenzione sui problemi della creazione di APS altamente efficienti, incoraggiare i radioamatori a sperimentare, a scambiare esperienze.

Letteratura

1. SG Bunin, LP Yaylenko. Manuale di un radioamatore ad onde corte. 2a edizione. Kiev. "Tecnica". 1984
2. Giornale "patriota sovietico". 20.04.83/XNUMX/XNUMX
3. K. Rothammel. Antenne. ed. 2a per. dal tedesco. "Energia". Mosca. 1969
4. L. Bvteeva. Sintonizzazione "a freddo" del P-loop del trasmettitore. "Radio". N2,1981, XNUMX.
5. I. Podgorny. Come migliorare l'efficienza della stazione radio. "RL" N12,1991, XNUMX

Autori: V. Panteleev (UA3TX), D. Panteleev (UA3TJW); Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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