Согласующие устройства (стр. 2 )

Puc.9

Катушку конструктивно удобно выполнить как показано на рис.10. Каркас ее представляет собой планку из двустороннего стеклотекстолита с пропилами под витки катушки. На этой планке установлен переключатель (например 11П1Н). Отводы от катушки идут к переключателю по обеим сторонам стеклотекстолитовой планки.

Puc.10

При работе с симметричными антеннами совместно с Т-образным согласующим устройством используют симметрирующий трансформатор 1:4 или 1:6 на выходе ЦС. Такое решение нельзя признать эффективным, т. к. многие симметричные антенны имеют большую реактивную составляющую, а трансформаторы на феррите очень плохо работают при реактивной нагрузке. В этом случае необходимо применять меры по компенсации реактивной составляющей или использовать ЦС (рис.3).

П-образная схема согласования

П-образная ЦС (или П-контур), схема которой дана на рис. 11, широко используется в радиолюбительской практике.

Puc.11

В реальных условиях, когда выход передатчика составляет 50...75 Ом, и согласование необходимо производить в широком диапазоне сопротивлений нагрузки, параметры П-контура меняются в десятки раз. Например на 3,5 МГц при Rвх=Rн=75 Ом индуктивность L1 составляет примерно 2 мкГн, a C1, C2 - по 2000 пф, а при Rвх=75 Ом и RH в несколько килоом индуктивность L1 составляет примерно 20 мкГн, емкость Cl - около 2000 пФ, а C2 - десятки пикофарад. Такие большие разбросы в величинах используемых элементов и ограничивают использование П-контура в качестве ЦС.

Желательно использовать переменную индуктивность. Конденсатор Cl может иметь небольшой зазор, а C2 должен иметь зазор не менее 2 мм на каждые 200 Вт мощности.

Повышение эффективности работы согласующего устройства

Увеличить эффективность работы передатчика, особенно при использовании случайных антенн, помогает устройство, называемое "искусственная земля". Эффективно это устройство при использовании именно случайных антенн и при плохом радиотехническом заземлении. Это устройство доводит до резонансного состояния систему заземления радиостанции (в простейшем случае - кусок провода). Так как параметры земли входят в параметры антенной системы, улучшение эффективности заземления улучшает работу антенны.

Заключение

Согласующее устройство следует использовать не чаще, чем оно действительно нужно. Следует выбрать тот тип СУ, который вам необходим. Например нет смысла изготавливать широкополосное устройство для работы в диапазоне 1,8...30 МГц, если реально у вас не "строятся" антенны на 1...2 диапазона, или на этих диапазонах используются суррогатные антенны. Здесь гораздо эффективнее выполнить на каждый диапазон свое отдельное СУ. Но конечно, если вы используете трансивер с неподстраиваемым выходом, а большинство ваших антенн - суррогатные, то здесь необходимо вседиапазонное СУ.

Все вышеупомянутое относится и к устройству "искусственная земля".

Puc.12

Литература

1. (EW1MM). ВЧ-заземление/ Радиолюбитель. KB и УКВ. - 1995. - N9.
2. (RK3ZK). Согласующее устройство на коаксиальном кабеле/ Радиолюбитель. - 1995. - N7.
3. (UC2AGL). Антенный тюнер/ Радиолюбитель. -1994.-N2.
4. (UC2AGL). Антенный тюнер/ Радиолюбитель. -1991.-N1.
5. (UZ3ZK). Универсальное согласующее устройство// Радиолюбитель. - 1993. - N11.
6. (RA6LEW). Антенное коммутационно-согласующее устройство/ Радиолюбитель. - 1991. - N 12.
7. (UT5JAM). Вседиапазонное согласующее устройство к LW/ Радиолюбитель. -1992. - N 10.
8. (F9HY). Согласующее устройство для антенн типа LEVY/ /Радиолюбитель. - 1992. - N10.
9. (EW1MM). Универсальное антенное согласующее устройство/ Радиолюбитель. - 1994. - N8.

Универсальное согласующее устройство Устройство предназначено для согласования передатчика с различными типами антенн, как имеющими коаксиальный фидер, так и с открытым входом (типа "длинный луч" и т. д.). Применение устройства позволяет добиться оптимального согласования передатчика на всех любительских диапазонах, даже при работе с антенной случайной длины. Встроенный измеритель КСВ может быть использован при настройке и регулировке антенно-фидерных систем, а также как индикатор мощности, отдаваемой в антенну. Согласующее устройство работает в диапазоне 3-30 МГц и рассчитано на мощность до 50 Вт. При соответствующем увеличении электрической прочности деталей допустимый уровень мощности может быть повышен. Принципиальная схема согласующего устройства показана на рис. 1. Он включает в себя два функциональных узла: собственно устройство согласования (катушки L1 и L2. конденсаторы С6-С9, переключатели В2 и ВЗ) и измеритель КСВ, собранный по схеме балансного ВЧ моста. Устройство смонтировано на шасси. На переднюю панель выведены все органы настройки, на ней установлен и стрелочный индикатор измерителя КСВ. На задней стенке шасси укреплены два высокочастотных разъема для подключения выхода передатчика и антенн с коаксиальным фидером, а также проходной изолятор с зажимом для антенн типа "длинный луч" и т. п. Монтаж измерителя КСВ выполнен на печатной плате (см. рис. 2). Конденсаторы С1 и С2 - воздушные или керамические с начальной емкостью 0,5-1,5 пФ. ВЧ трансформатор Тр1 намотан на кольцо из феррита М30ВЧ2 размерами 12Х6Х Х4,5 мм. Вторичная обмотка содержит 41 виток провода ПЭЛШО 0,35, обмотка размешена равномерно по кольцу. Первичная обмотка состоит из двух витков провода ПЭВ-1 0,51. Дроссель Др1 намотан на кольце из феррита 600НН размерами 10Х6Х Х4 мм и содержит 150 витков провода ПЭЛШО 0,18, размешенных равномерно по кольцу. Катушка L1 намотана на кольцо М30ВЧ2 размерами 32Х15х8 мм и содержит 23 витка провода ПЭВ-2 0,81. Отводы сделаны от 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 19 витков. Обмотка изолирована двумя слоями фторопластовой ленты. Катушка L2 намотана на кольцо М30ВЧ2 12Х Х6Х4.5 мм и содержит 30 витков провода ПЭЛШО 0,41. Блоки переменных конденсаторов - самодельные, из воздушных подстроенных конденсаторов типа КПВ. Конструкция сочленения их в блоки может быть любой, важно лишь обеспечить изоляцию роторов и статоров от шасси. Собственно устройство согласования настройки не требует. Измеритель КСВ настраивают следующим образом. От печатной платы отпаивают провод, идущий к конденсаторам С6, С7. К нему подключают резистор сопротивлением 75 Ом и мощностью - 5-10 Вт (можно использовать несколько резисторов МЛТ-2. соединенных параллельно). Вход измерителя подключают к передатчику. Переключатель В1 устанавливают в положение "Прямая". Подают такое напряжение ВЧ (частотой 21 или 28 МГц), чтобы стрелка индикатора отклонилась на всю шкалу. Затем устанавливают переключатель в позицию "Отраженная" и настройкой конденсатора С2 добиваются нулевых показаний индикатора. Если это не удается, подбирают резистор R2 или диод Д2. Меняют местами нагрузку и выход передатчика и повторяют настройку конденсате ром С1, а также подбором резистора R1 и диода Д1. Соотношения прямой и отраженной волн, соответствующие КСВ==1, в правильно настроенном измерителе должны сохраняться во всем диапазоне частот. Для общей проверки согласующего устройства передатчик подключают к входу устройства, а к его выходу подключают активную нагрузку сопротивлением 75-200 Ом. Конденсаторы С6 и С7 устанавливают в положение максимальной емкости, переключатели - в позиции, показанные на схеме. Включают передатчик и резистором R3 добиваются отклонения стрелки индикатора на всю шкалу. Переводят переключатель B1 в позицию "Отраженная" и переключателем В2 добиваются Минимальных показаний индикатора. Затем настройкой переменных конденсаторов С6 и С7 добиваются нулевых показаний индикатора, что соответствует значению КСВ =1 и свидетельствует о полном согласовании выхода передатчика с эквивалентом нагрузки. На высокочастотных диапазонах может потребоваться подключение катушки L2 параллельно L1. Аналогичная процедура настройки выполняется и при подключении реальных типов антенн. Отсчет КСВ производят по формуле KCB=(А+В)/(А-В) где А - отсчет по шкале индикатора для прямой волны. В-для отраженной. Шкалу можно отградуировать непосредственно в единицах КСВ. Описанное устройство используется автором с антенной "наклонный луч" длиной 80 м. На всех любительских диапазонах удается получить полное согласование антенны с передатчиком. Помехи телевидению отсутствуют полностью. Данное устройство проверялось на радиостанции UA4IF при работе с отрезком провода случайной длины (15-17 м). На всех любительских диапазонах было получено согласование с КСВ не хуже 1,2 - 1,5. Инж. В. КОБЗЕВ (UW4HZ) г. Куйбышев, РАДИО 9/75

   

Согласующее устройство.

Опыт многочисленных контактов и общения с пользователями транзисторной техники, говорит о том, что редко какой радиолюбитель, не занимающийся постоянно конструированием, делает попытки разобраться в вопросах согласования трансивера с нагрузкой. Мысли о согласовании в таких головах начинают возникать только после случившейся аварии в аппаратуре. Ничего не поделать – реалии сегодняшнего таковы… Экзамены при получении категорий до сих пор не стали популярны, в лучшем случае – это сдача телеграфной азбуки. Хотя для современных условий на мой взгляд более целесообразно проверять именно техническую грамотность – поменьше было бы «групповух для работы на даль» и «рассусоливаний» по поводу преимуществ UW3DI перед «всякими Айкомами и Кенвудами»… Хотелось бы акцентировать внимание счастливых пользователей буржуинской техники без антенных тюнеров, да и самодеятельных конструкторов тоже, на этом очень важном вопросе. Автора радует тот факт, что реже и реже на диапазонах слышны разговоры о том, что если это транзисторный ШПУ – то обязательны TVI или постоянное «вылетание» выходных транзисторов. Если транзисторный усилитель спроектирован правильно, грамотно изготовлен и при эксплуатации постоянно не превышаются максимальные режимы радиоэлементов, то он практически "вечен", теоретически в нём сломаться ничего не может. Обращаю внимание на то, что если постоянно не превышаются максимально допустимые параметры транзисторов - они никогда не выходят из строя. Кратковременную перегрузку, особенно транзисторы, предназначенные для линейного усиления КВ диапазона, выдерживают достаточно легко. Изготовители мощных ВЧ транзисторов проверяют надёжность произведённого продукта таким способом - берётся ВЧ резонансный усилитель, после того, как на выходе устанавливаются оптимальный режим и номинальная мощность, вместо нагрузки подключают испытательное устройство. Элементы настройки позволяют менять активную и реактивную составляющие нагрузки. Если в оптимальном режиме нагрузка связана с испытуемым транзистором через линию с волновым сопротивлением 75Ом, то обычно в рассматриваемом устройстве отрезок линии замыкается резистором сопротивлением 2,5 или 2250Ом. При этом КСВ будет равен 30:1. Такое значение КСВ не позволяет получить условия от полного обрыва до полного короткого замыкания нагрузки, но реально обеспечиваемый диапазон изменений достаточно близок к этим условиям. Завод-изготовитель гарантирует исправность транзисторов, предназначенных для линейного усиления КВ сигнала при рассогласовании нагрузки 30:1 в течение не менее 1 секунды при номинальной мощности. Этого времени вполне достаточно для срабатывания защит от перегрузки. Работа при таких значениях КСВ не имеет смысла, т. к. эффективность практически "нулевая" речь, конечно, идёт об аварийных ситуациях. Из-за того, что в транзисторной технике, как правило, цепи приёмника и передатчика широкополосные, они обычно настраиваются под сопротивления 50 или 75Ом. Поэтому, для получения заявленных характеристик на ТRХ, требуется обеспечить активную нагрузку сопротивлением 50 или 75Ом как приёмнику, так и передатчику. Специально выделил, что для приёмного тракта все эти требования аналогичны! При отклонении от номинальных нагрузочных сопротивлений, например в полосовых фильтрах приёмника, появляются дополнительные провалы в АЧХ, падает чувствительность, УВЧ из-за отсутствия оптимальной нагрузки изменяет свои параметры, иногда вплоть до подвозбуда. Расстроенные полосовики влияют на работу первого смесителя, может произойти разбаланс плеч и соответственно появятся дополнительные паразитные каналы приёма и "поражёнки". Конечно, в приёмнике это никак ни на ощупь, ни на цвет или вкус без приборов не заметить. По - видимому из-за этого некоторые радисты с пеной у рта отстаивают преимущество старых РПУ типа Р-250, Крот и им подобных перед современной техникой. Старая техника чаще всего комплектуется подстраиваемым (или перестраиваемым) входом, которым можно согласовать вход РПУ с проволокой-антенной с «КСВ=1 почти на всех диапазонах» J Если есть желание проверить действительно как качественно или не очень согласована цепь вход ТRХ – антенна нужно собрать примитивнейшее согласующее устройство, например П-контур из двух КПЕ максимальной емкостью не менее 1000пф (если предполагается проверка и на НЧ диапазонах) и катушкой с изменяемой индуктивностью, включить это СУ между ТRХ и антенной и покрутить ручки. В случае если номиналы всех элементов будут стремиться к нулю (к минимальным значениям) при наилучшем качестве приёма (это можно слышать по максимальному «нюху» ТRХ) – можете смело выбросить СУ и со спокойной совестью работать в эфире и дальше, по крайней мере, слушать диапазоны. Для передатчика отсутствие оптимальной нагрузки может окончиться более печально. Рано или поздно ВЧ мощность, отражённая от неноминальной нагрузки находит слабое место в TRX и "выжигает" его, точнее не выдерживает какой-нибудь из элементов такой перегрузки. Конечно, можно и ШПУ изготовить абсолютно надёжным (например, с транзисторов снимать не более 20% мощности) но тогда по стоимости он будет сопоставим с узлами дорогой импортной техники. Для примера – ШПУ 100Вт производимого в Штатах в виде набора для трансивера К2 стоит 359$, а тюнер для него стоит 239$. И они идут на такие затраты дабы получить «всего-то, какое-то согласование» о котором не задумываются многие наши пользователи… Для того чтобы избежать этих проблем, существует довольно дешёвый и простой способ - применение дополнительного внешнего согласующего устройства. Вся промышленная приёмо-передающая аппаратура (и ламповая в том числе) комплектуется не только фильтрующими, но и дополнительно, согласующими блоками. Возьмите к примеру ламповые радиостанции Р140, Р118, Р130 - у них согласующие устройства занимают не менее четверти объёма станции. А транзисторная широкополосная передающая техника вся, без исключения, комплектуется такими согласователями. Изготовители идут даже на увеличение себестоимости этой техники - комплектуют автоматическими СУ (тюнерами). Но эта автоматика призвана для того, чтобы обезопасить радиоаппаратуру от бестолкового пользователя, который смутно себе представляет - чего он должен крутить и зачем. Предполагается, что радиолюбитель с позывным обязан иметь минимальное представление о процессах, происходящих в антенно-фидерном устройстве его радиостанции. В зависимости от того, какие антенны применяются, можно использовать то или иное согласующее устройство. Заявление о том, что "у меня КСВ антенны почти единица на всех диапазонах и СУ не нужно" - показывают об отсутствии минимальных знаний по этой теме. «Физику» здесь ещё никому не удалось обмануть - никакая качественная резонансная антенна не будет иметь одинаковое сопротивление ни внутри всего диапазона, ни тем более на разных диапазонах. Что и происходит чаще всего - устанавливается или «инвертед-V» на 80 и 40м, или рамка с периметром 80м., а в худшем случае совмещается работа бельевой верёвки с "антенной". Особенно «талантливые» изобретают универсальные штыри и «морковки», которые по безапелляционным заверениям авторов - "Работают на всех диапазонах практически без настройки!". Настраивается такое сооружение в лучшем случае на одном-двух диапазонах и всё - вперёд, «зовём - отвечают, что ещё больше нужно?» Печально, что для увеличения «эффективности работы» таких антенн все поиски приводят к «радио-удлинителям» типа выходного блока от Р-140 или Р-118. Достаточно послушать любителей «работать в группе на даль» ночью на 160, 80, а в последнее время такое можно уже встретить и на 40, 20м. Если антенна имеет КСВ=1 на всех диапазонах (или хотя бы на нескольких) - это не антенна, а активное сопротивление или тот прибор, которым измеряется КСВ, «показывает» окружающую температуру (которая в комнате обычно постоянна). Не знаю - удалось или нет, мне убедить читателя в обязательном применении СУ, перейду к конкретным схемам.