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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA dispositivi corrispondenti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Nodi di apparecchiature radioamatoriali. Filtri e dispositivi di corrispondenza Anche 10...15 anni fa non c'erano praticamente problemi con l'uso di dispositivi di adattamento (CD), e di conseguenza non c'erano quasi descrizioni di tali dispositivi nella letteratura radioamatoriale. Il punto è probabilmente che prima in URSS quasi tutti utilizzavano apparecchiature a valvole fatte in casa, il cui stadio di uscita poteva essere abbinato a quasi tutto. Gli RA a transistor producono molte più armoniche di quelli a valvole. E spesso il circuito P a basso Q all'uscita del transistor PA non è in grado di far fronte al loro filtraggio. Inoltre, dobbiamo tenere conto del fatto che il numero dei canali TV è aumentato molte volte rispetto a qualche anno fa! Scopo del dispositivo di corrispondenza Il sistema di controllo garantisce la trasformazione dell'impedenza di uscita del trasmettitore nell'impedenza dell'antenna. È irrazionale utilizzare un sistema di controllo con un amplificatore di potenza a valvole dotato di un circuito P con tutti e tre gli elementi a variazione continua, poiché il circuito P fornisce l'adattamento su un'ampia gamma di impedenze di uscita. Solo nei casi in cui gli elementi del circuito P escludono la regolazione, l'uso del sistema di controllo è vantaggioso. In ogni caso, il sistema di controllo riduce notevolmente il livello delle armoniche e il suo utilizzo come filtro è pienamente giustificato. Se si dispone di buone antenne risonanti sintonizzate e di un buon PA, non è necessario utilizzare un dispositivo corrispondente. Ma quando un'antenna opera su più bande e l'antenna radio non sempre produce ciò che è necessario, l'uso del sistema di controllo dà buoni risultati. Principi per costruire un dispositivo di abbinamento Il sistema di controllo classico ha la forma mostrata in Fig. 1. Come puoi vedere, è costituito da un circuito di adattamento (MC), realizzato secondo uno degli schemi ben noti (l'MC stesso è spesso chiamato "dispositivo di adattamento", "ATU"), un misuratore SWR , un ponte RF che mostra il grado di disadattamento dell'antenna, un'antenna equivalente R 1 e carichi di controllo R2, R3. Senza tutto questo “ambiente” il sistema di controllo è solo una catena di coordinamento, niente di più.
Diamo un'occhiata al principio di funzionamento del dispositivo. Nella posizione S 1 “Bypass”, l'uscita del trasmettitore è collegata a S2, il che rende possibile collegare direttamente l'antenna, oppure collegare uno degli equivalenti di carico (R2 o R3) all'uscita e verificare la possibilità di adattamento del trasmettitore con esso. Nella posizione "Setting", il trasmettitore funziona con un carico adattato. Inoltre il ponte RF viene attivato tramite la resistenza R4. In base al bilanciamento di questo ponte, l'antenna viene sintonizzata utilizzando un circuito di adattamento. I resistori R2 e R3 consentono di verificare se è possibile configurare su di essi il circuito di adattamento. Dopo aver configurato la CA, attivare la modalità “Operazione”. In questa modalità, il circuito di adattamento viene ulteriormente regolato sulle letture minime del misuratore SWR. Di seguito considereremo le principali CA utilizzate nella pratica. Circuito di adattamento su un circuito parallelo Una delle CA più efficaci e facilmente implementabili è mostrata in Fig. 2. Il trasmettitore è collegato tramite la bobina L1 e il condensatore C1. L1 è da un quarto a un sesto del numero di spire di L2 ed è avvolto nella sua parte inferiore. L1 deve essere separato da L2 mediante un isolamento di alta qualità.
In questo schema, il trasmettitore è collegato al DS solo tramite flusso magnetico, e qui il problema della protezione contro i fulmini dello stadio di uscita viene risolto automaticamente. Condensatore C1 per funzionamento a 1,8 MHz. deve avere una capacità massima di 1500 pF e per il funzionamento a 28 MHz - 500 pF. C2 e C1 dovrebbero avere il massimo spazio possibile tra le piastre. L'intervallo di resistenza del carico va da 10 ohm a diversi kiloohm. Il funzionamento ad alta efficienza è garantito in due gamme adiacenti, ad esempio 1,8 e 3,5 MHz. Per operare efficacemente su più bande, è necessario scambiare L1 e L2. A basse potenze (fino a 100 W), è più efficace e semplice realizzare un set di bobine sostitutive e installarle utilizzando i pannelli dello zoccolo di vecchi tubi radio. Qualsiasi esperimento relativo al collegamento delle bobine L1 e L2 in parallelo per ridurre la loro induttanza per il funzionamento nella gamma HF, al collegamento alle prese di queste bobine o al collegamento parallelo "complicato" delle bobine riduce significativamente l'efficienza di questo DS ad HF. I dati della bobina per il circuito in Fig. 2 sono riportati nella Tabella 1. Tabella 1
Anche se attualmente le antenne simmetriche vengono utilizzate raramente, vale la pena considerare la possibilità di far funzionare questo DS con un carico simmetrico (Fig. 3).
L'unica differenza rispetto al diagramma di Fig. 2 è che la tensione per il carico viene rimossa simmetricamente. L1 dovrebbe essere posizionato simmetricamente rispetto a L2. I condensatori C 1 e C2 devono essere sullo stesso asse. È necessario adottare misure per ridurre l'influenza dell'effetto capacitivo su L2, ad es. dovrebbe essere posizionato abbastanza lontano dalle pareti metalliche. I dati L2 per il circuito in Fig. 3 sono riportati nella Tabella 2. Tabella 2
Esistono anche progetti di una versione semplificata di questa CA.
La Figura 4 mostra un circuito asimmetrico, la Figura 5 ne mostra uno simmetrico. Ma, sfortunatamente, come dimostra l'esperienza, questi circuiti non possono fornire un coordinamento così accurato come nel caso dell'utilizzo dei condensatori C3 (Fig. 2) o C3.1, C3.2 (Fig. 3).
Particolare cura dovrà essere posta nella realizzazione dei sistemi digitali multibanda che operano secondo questo principio (Fig. 6). A causa della riduzione del fattore di qualità della bobina e della grande capacità delle prese di terra, l'efficienza di un tale sistema nelle gamme HF è bassa, ma l'uso di un tale sistema nelle gamme 1,8...7 MHz è abbastanza accettabile.
Configurare la CA mostrata in Fig. 2 è semplice. Il condensatore C1 è posizionato nella posizione massima, C2 e C3 nella posizione minima, quindi con l'aiuto di C2 il circuito viene adattato alla risonanza e quindi, aumentando la connessione con l'antenna con l'aiuto di C3, raggiungono la massima potenza in uscita all'antenna, regolando nel frattempo C2 e, secondo le opportunità, C1. Dovresti sforzarti di garantire che, dopo la configurazione, la CA C3 abbia la capacità massima. Circuito di adattamento a forma di T Questo schema (Fig. 7) è diventato molto diffuso quando si lavora con antenne asimmetriche.
Per il normale funzionamento di questo DS è necessaria una regolazione graduale dell'induttanza. A volte anche mezzo giro è fondamentale per l'abbinamento. Ciò limita l'uso dell'induttanza derivata o richiede la selezione individuale del numero di spire per un'antenna specifica. È necessario che la capacità di C1 e C2 verso terra non sia superiore a 25 pF, altrimenti l'efficienza potrebbe diminuire di 24...28 MHz. È necessario che l'estremità "fredda" della bobina L1 sia completamente messa a terra. Questo DS ha buoni parametri: efficienza - fino all'80% quando si trasformano 75 Ohm in 750 Ohm, la capacità di abbinare carichi da 10 Ohm a diversi kiloohm. Utilizzando una sola induttanza variabile da 30 μH, puoi coprire l'intera gamma da 3,5 a 30 MHz e collegando condensatori costanti da 1 pF in parallelo a C2, C200, puoi lavorare a 1,8 MHz. Sfortunatamente, l'induttanza variabile è costosa e complessa nella progettazione. W3TS ha proposto una "induttanza digitale" commutabile (Fig. 8). Utilizzando tale induttanza, è possibile impostare chiaramente il valore desiderato utilizzando gli interruttori.
Un altro tentativo di semplificare la progettazione è stato fatto dalla società AEA, realizzando un dispositivo corrispondente secondo lo schema mostrato in Fig. 9. Infatti, i diagrammi di Fig. 7 e Fig. 9 sono equivalenti. Ma strutturalmente è molto più semplice utilizzare un condensatore di alta qualità collegato a terra invece di due isolati e sostituire la costosa induttanza variabile con induttori permanenti economici con prese. Questo DS funzionava bene da 1,8 a 30 MHz, trasformando 75 Ohm in 750 Ohm e in 15 Ohm. Ma quando si lavora con antenne vere, la discrezione della commutazione dell'induttanza a volte lo influenza. Se gli interruttori di posizione sono 18, anzi 22, questo centro di progettazione può essere consigliato per un utilizzo pratico. In questo caso è necessario ridurre al minimo la lunghezza dei cavi della bobina verso l'interruttore. Interruttori per 11 TUNER AEA AT-30 L1-L2-25 Giri, dia. bobine 45 mm passo di avvolgimento 4 mm rubinetti da ogni giro per la lunghezza di 10 giri, quindi dopo 2 giri di posizioni consentono di realizzare un DS solo per lavorare su parte delle bande amatoriali - da 1,8 a 7 o da 10 a 28 MHz.
È conveniente costruire la bobina come mostrato in Fig. 10. Il suo telaio è una striscia di fibra di vetro a doppia faccia con tagli per le spire della bobina. Su questa barra è installato un interruttore (ad esempio 11P1N). I rubinetti della bobina vanno all'interruttore su entrambi i lati della striscia in fibra di vetro.
Quando si lavora con antenne simmetriche, insieme ad un dispositivo di adattamento a forma di T, utilizzare un trasformatore balun 1:4 o 1:6 all'uscita della stazione centrale. Tale soluzione non può essere considerata efficace, perché molte antenne simmetriche hanno una grande componente reattiva e i trasformatori in ferrite funzionano molto male con carichi reattivi. In questo caso è necessario applicare misure per compensare la componente reattiva o utilizzare un CS (Fig. 3). Schema di abbinamento a forma di U CS a forma di U (o circuito a U), il cui schema è riportato in Fig. 11, è ampiamente utilizzato nella pratica radioamatoriale.
In condizioni reali, quando l'uscita del trasmettitore è 50...75 Ohm e l'adattamento deve essere effettuato in un'ampia gamma di resistenze di carico, i parametri del circuito P cambiano decine di volte. Ad esempio, a 3,5 MHz con Rin = Rn = 75 Ohm, l'induttanza L1 è di circa 2 μH, e C1, C2 - 2000 pF ciascuno, e con Rin = 75 Ohm e RH di diversi kiloohm, l'induttanza L1 è di circa 20 μH , la capacità C1 è di circa 2000 pF e C2 - decine di picofarad. Variazioni così ampie nei valori degli elementi utilizzati limitano l'uso del circuito P come circuito centrale. Si consiglia di utilizzare un'induttanza variabile. Il condensatore Cl può avere un piccolo spazio vuoto e C2 dovrebbe avere uno spazio vuoto di almeno 2 mm per ogni 200 W di potenza. Aumentare l'efficienza del dispositivo di abbinamento Un dispositivo chiamato “terra artificiale” aiuta ad aumentare l’efficienza del trasmettitore, soprattutto quando si utilizzano antenne casuali. Questo dispositivo è efficace quando si utilizzano antenne casuali e una scarsa messa a terra radio. Questo dispositivo porta il sistema di messa a terra della stazione radio (nel caso più semplice, un pezzo di filo) in uno stato di risonanza. Poiché i parametri di terra fanno parte dei parametri del sistema di antenna, il miglioramento dell'efficienza del suolo migliora le prestazioni dell'antenna. conclusione Il dispositivo corrispondente non dovrebbe essere utilizzato più spesso di quanto sia effettivamente necessario. Dovresti selezionare il tipo di sistema di controllo di cui hai bisogno. Ad esempio, non ha senso far funzionare un apparato a banda larga nella banda 1,8...30 MHz, se in realtà non si “costruiscono” antenne per 1...2 bande, o se si utilizzano antenne surrogate su queste bande. In questo caso è molto più efficiente eseguire un proprio sistema di controllo separato per ciascuna gamma. Ma ovviamente, se stai utilizzando un ricetrasmettitore con un'uscita non regolabile e la maggior parte delle tue antenne sono surrogate, qui è necessario un sistema di controllo su tutte le bande. Tutto quanto sopra vale per il dispositivo “terra artificiale”.
Letteratura 1. Podgorny I. (EW1MM). Messa a terra HF / Radioamatori KB e VHF. - 1995. - N. 9. Autore: I. Grigorov (RK32ZK), Belgorod; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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