Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments
Широкополосные трансформаторы | RUQRZ.COM - сайт радиолюбителей.

Известно, что в старых распространенных радиолюбительских конструкциях всегда рекомендовались ферриты с проницаемостью 2000…600. А они ведь очень низкочастотные! Однако же в каком ни будь “Радио-76” они стоят и на входе и во всех смесителях. Что, авторы этих конструкций, известные радиолюбители, совершили ошибку? Отнюдь! Они то помнили и понимали, что энергия в ШПТЛ-ах передается не через перемагничивание сердечника, а непосредственно от элемента линии к элементу. Феррит здесь нужен для того, что бы повысить сопротивление линии для синфазных токов и в качестве “сборщика” полей рассеивания. Т.е. поглотителя энергии, которая паразитно наводится вокруг линии. Я, например, в своих конструкциях на КВ часто использую ферритовые кольца НМ2000. Это не значит, что надо применять только такие ферриты. Я хочу сказать, что и с такими магнитопроводами трансформаторы вполне нормально работают в широкой полосе радиочастот.
Какие же условия должны соблюдаться для того, что бы трансформатор был именно на длинных линиях?

1) Его обмотки должны представлять собой длинные линии с известным волновым сопротивлением. Проще говоря — все “обмотки” трансформатора должны быть сделаны из параллельных или слегка скрученных проводов с одинаковыми расстояниями между ними. Конструкции трансформаторов, которые выполнены “традиционным” способом (первичная обмотка на одной части кольца, вторичная на другой) НЕ РАБОТОСПОСОБНЫ! В этом можно убедиться, сделав простой эксперимент. Намотайте трансформатор на кольце с коэффициентом трансформации 1:1 или 1:2 (эти цифры еще один повод для обсуждения) и нагрузите на соответственный эквивалент нагрузки, сделанный, например, из резистора МЛТ-2. В первом случае — это 50 Ом, а во втором — 200 Ом. Подайте на трансформатор постоянный сигнал небольшой мощности с любого современного трансивера, используя его, как ГСС. Так вот, когда трансформатор намотан “традиционным” способом, то он дает КСВ на входе, равный БЕСКОНЕЧНОСТИ! А когда ваш трансформатор по конструкции — истинный ШПТЛ, то КСВ будет около 1 и в широком диапазоне частот. Опыт можно повторить с различными ферритами. Такой эксперимент очень показателен, его можно проделать не выходя из дома, на своем рабочем столе,

2) ШПТЛ должен быть нагружен по входу и выходу на АКТИВНЫЕ нагрузки равные примерно волновому сопротивлению линий из которых он сделан.

Типовой пример: Наш брат — радиолюбитель применяет для “симметрирования” антенн огромные по величине ферритовые кольца возле полотна. Однако описанный выше эксперимент с активными нагрузками показывает, что колечко диаметром в 10…20 мм выдерживает мощность в 100 Вт и не нагревается! Так где же правда? Правда, в том, что антенна (диполь или рамка) имеет низкое активное сопротивление ТОЛЬКО на одной единственной частоте, частоте первой гармоники антенны. Высокие активные сопротивления, которые имеются на четных гармониках, на практике неприменимы. Низкоомные резонансы на нечетных верхних гармониках попадают уже не в радиолюбительские диапазоны. А на остальных частотах ВСЕГДА будут присутствовать значительные реактивности. Они вызывают сильный нагрев кольца и поэтому оно должно иметь большую поверхность охлаждения т.е. быть БОЛЬШИМ. К примеру, в импортных стоваттных трансиверах на выходе ПА стоят микроскопические ферритовые бинокли. И… НИЧЕГО! Это не из-за того, что они сделаны из диковинного материала. Просто одно из требований к выходной нагрузке для таких трансиверов — что бы она была АКТИВНОЙ. (Другое требование – 50 Ом). Следует опасаться тех публикаций, где рекомендуют мотать строго определенное число витков для ВЧ трансформатора. Это признак еще одной “болезни сознания” — квазирезонансного использования ШПТЛ-а. Вот от туда “ростут ноги” у легенды о необходимости применять ВЧ ферриты. Но… Широкополосности то уже НЕТ!

Теперь про упомянутые 1:1 и 1:2… В школьном курсе физики коэффициент трансформации — это соотношение витков первичной и вторичной обмоток. Т.е. соотношение входных и выходных напряжений. Почему же у радиолюбителей этот параметр превратился “по умолчанию” в коэффициент трансформации сопротивлений? Да потому, что трансформация сопротивлений более важна в нашей среде. Но не следует доходить до апсурда! Вот разговор подслушанный в эфире – два радиолюбителя обсуждают как сделать тансформатор с 50 на 75 Ом. Один предлагает мотать его с соотношением витков 1:1,5. И когда им кто-то робко возражает, в ответ слышны только обвинения в технической неграмотности. И подобное случается на каждом шагу! А всего лишь — ТЕРМИНЫ! Получается, что великий закон сохранения энергии для них не действует и можно при напряжении на входной обмотке, предположим 1 Вольт, подавая на 50-ти омный вход трансформатора мощность 20 мВт, на 75-ти оммном выходе снимать уже 30 мВт. Вот такой “вечный двигатель” получается! Здесь всего то лишь надо помнить, что коэффициент трансформации сопротивлений находится в квадратичной зависимости от коэффициента трансформации напряжений. Другими словами трансформатор 1:2 будет трансформировать сопротивление 50 Ом в 200 Ом, а трансформатор 5:6 сопротивление 50 Ом в 75 Ом. Почему я написал 5:6, а не 1:1,2? Вот здесь – один шаг до конструкции. Как уже говорилось, ШПТЛ должен мотаться линией. А линия – это два или несколько сложенных вместе и слегка скрученных провода. Волновое сопротивление такой линии зависит от диаметра проводов, расстояния между их центрами и шага скрутки. Для трансформации 50 Ом в 75 Ом необходимо использовать линию из ШЕСТИ проводов и, если нет требования к симметрированию, соединить эти провода по схеме

Как вы заметили, схема тоже нарисована по-особому, не как обычный трансформатор. Такое изображение лучше отражает суть конструкции. Привычное схемное изображение, Рис.2, и, соответственно, “традиционная” конструкция автотрансформатора с однослойной обмоткой и отводом от 0,83 общего количества витков при практических испытаниях “на столе” показывает гораздо худшие результаты по широкополосности.

По конструктивным и эксплуатационным соображениям нежелательно так же делать ШПТЛ с укороченным участком одной из линий. Рис.3. Несмотря на то, что это позволяет легко делать любые, даже дробные, коэффициенты трансформации. Такое решение приводит к появлению неоднородности в линии, вследствии чего ухудшается широкополосность.

Интересный вопрос: — “Какие предельные коэффициенты трансформации можно получить в ШПТЛ?” Особенно интересно найти ответ на этот вопрос тем, кто “заболел” идеей сделать широкополосный апериодический ламповый усилитель мощности, где необходимо трансформировать сопротивление порядка 1..2 КОм со стороны лампы в сопротивление 50 Ом. Эксперимент “на столе” дает довольно интересный результат. Опять здесь все зависит от конструкции обмоток. К примеру, если сделать “традиционный” трансформатор или автотрансформатор с коэффициентом трансформации, предположим, 1:10, нагрузить его на положенное активное сопротивление, равное 5 КОм и промерить КСВ на пятидесятиоммной стороне, то от результата волосы могут встать дыбом! А если в добавок снять АЧХ, то будет понятно, что от широкополосности ничего не осталось. Имеется один явный, довольно острый резонанс, обусловленный индуктивностью.

Эту больную тему можно было бы еще развивать до бесконечности, но… Все затмила конструкция широкополосного симметрирующего трансформатора на трансфлюксоре (двухдырочном ферритовом сердечнике) Рис.4, которую мне удалось “подсмотреть” в импортной антенне для телевизора типа “усы”. Изображение на рисунку конечно схематическое — на самом деле обмотки состоят из нескольких (3…5) витков. Долго с недоумением я рассматривал его конструкцию, пытаясь понять систему намотки. Наконец удалось нарисовать расположение “обмоток”. Вот уж – пример использования истинных длинных линий!

Если бы я не знал,что это линии, то подумал бы, что я сумасшедший! Особенно эта красная короткозамкнутая обмотка… Но, почему же мы не удивляемся в случае, когда, например в кабельном U-колене, необходимо соединить в одной точке оплетку с двух концов коаксиального кабеля. Тоже, ведь – ЛИНИЯ! При настольном эксперименте на эквивалент нагрузки этот микротрансформатор, предназначенный для работы на частотах в сотни мегагерц, показал великолепные результаты на значительно более низких частотах, вплоть до диапазона 40 м и при полной мощности трансивера.

Попутно разберемся с легендами о симметричности и симметрировании. Выясним, как очень просто определить является ли тот или иной ШПТЛ симметрирующим, или авторы только заявляют об этом свойстве, а симметрии там и в помине нет. Тут нам снова поможет “Его Величество – Эксперимент” и “Его высочество – теоретический анализ результатов эксперимента”. Сперва разберемся, что такое симметричный выход и чем он отличается от несимметричного. Оказывается тут все зависит от конструкции трансформатора. Вот, например, самый простой случай – ШПТЛ с коэффициентом трансформации 1:1. Любой настоящий или мнимый ШПТЛ (Бывают и такие! И не редко!) можно легко проверить с помощью своего домашнего трансивера. Достаточно присоединить к выходу трансформатора активную нагрузку (эквивалент) с сопротивлением, соответствующим к-ту трансформации, и проверить КСВ на 50-ти омном входе при максимальной мощности передатчика (максимальная точность КСВ метра) в заданном диапазоне частот. Если ШПТЛ настоящий, то КСВ должен быть близок к идеалу т.е. 1,0 и в ШИРОКОЙ полосе частот (на то он и ШИРОКОПОЛОСНЫЙ трансформатор!) Желательно иметь открытый на передачу трансивер с непрерывным перекрытием и не в коем случае не включать внутренний антенный тюнер. Свойство симметрии проверяется при приеме с помощью ПАЛЬЦА (не 21-го! Хотя, можно и им!). Симметрия — суть РАВНОПРАВИЕ обеих выводов нагрузки относительно земли (корпуса трансивера). При приеме какой-либо станции (можно вещательной, это удобнее…) при прикосновении ПАЛЬЦЕМ или отверткой к концам нагрузки, присоединенной к СИММЕТРИЧНОМУ выходу ШПТЛ, по показаниям S-метра и на слух все должно быть одинаково. Но уровень сигнала должен быть на один бал (-6 дБ или два раза по U) меньше на каждом несимметричном выходе. (это в случае к-та трансформации 1:1). В качестве нагрузки кратковременно даже для 100 Вт передачи удобно применять резистор МЛТ-2 на 51 Ом. При этом наблюдается интересный эффект — во время приема синала через симметрирующий транс, при проведении ПАЛЬЦЕМ по корпусу этого резистора с одного края будет слышна радиостанция, в центре резистора — ее слышно не будет, а с другого края — будет слышно так же, как с первого. Только при таких условиях трансформатор можно считать симметрирующим. Попробуйте разные конструкции ШПТЛ-ов, которые публикуются в литературе и в интернете. Результаты Вас могут сильно удивить…

Короче! Делайте свой смеситель на любом кольце с НЧ ферритом. Испытаете — напишите! Экспериментируйте смелее!

Сергей Макаркин, RX3AKT

Содержание

Что еще почитать по теме:

Простой ШПТ на ферритовых трубках

   Я остановил свой выбор на подобной конструкции сразу же после первых испытаний и на сегодняшний день я не знаю лучшего способа трансформации сопротивлений при таких массо-габаритных показателях самого трансформатора. 

   Основа устройства - ферритовые трубки от сигнальных кабелей компьютерных мониторов. Мощность такого трансформатора зависит от сечения трубки и их количества. Например, пара даже самых маленьких трубок от кабелей свободно работает при 200 ваттах. Для увеличения мощности трансформатора, количество трубок можно пропорционально увеличивать. Такие столбики также можно набирать из отдельных колец высокой проницаемости. В этом случае, используя ферриты производства СНГ, будьте готовы увеличить массогабаритные показатели в виду больших потерь в них.

  Вот так выглядит трансформатор в усилителе мощности:

  Трансформатор таких габаритов может работать при подводимой мощности 500 Вт. Нетрудно представить габариты сердечника трансформатора для 1 кВт - они относительно небольшие! Реально же, я испытывал на прочность такой трансформатор с использованием явно завышенной для него мощностью с АСОМ-2000. Работа в пайлапе контеста на 80м диапазоне нагрели его и через 30 минут он перестал работать (КСВ антенны резко вырос), но через 10 минут КСВ пришел в прежнюю норму. А теперь представьте габариты трансформатора и подведенную к нему мощность!

Коэффициент трансформации считается так:

 

K=N22/N12

 

где N1 - количество витков в первичной обмотке,

      N2 - количество витков во вторичной обмотке

Например, трансформатор с К=2.25 содержит в первичной обмотке 2 витка и 3 витка во вторичной обмотке. Такой трансформатор можно использовать, например, для питания антенн с Rвх около 100 Ом.

  Мотается трансформатор одновременно тремя проводами - мотаем 1 виток. Затем доматываем виток проводом первичной обмотки и по пол-витка проводами вторичной обмотки. Провода лучше использовать разноцветные. Два провода вторичной обмотки соеднить последовательно. Точка соединения имеет нулевой потенциал (если антенна симметрична) и ее нужно заземлять для стока статики. Первичную обмотку такого трансформатора имеет смысл мотать более толстым проводом.

  

Один виток выглядит так:

   Весь трансформатор 1:2.25 мотается так:

Важное замечание: если антенна несимметрична, то заземлять среднюю точку вторичной обмотки нельзя! Для стока статики лучше произвести заземление этой точки через резистор порядка десятков кОм.

  Для упомянутой выше антенны был использован трансформатор 1:2.78, который мотался на 4 трубках так: тремя проводами делалось 2.5 витка, а потом еще полвитка добавлялось для первичной обмотки. Вторичная соединялась последовательно. Получилось соотношение витков 5:3. Без компенсации я получил вот такой график на нагрузке 150 Ом:

   Поскольку, антенна работала лишь в диапазонах 1.8 и 3.5 МГц, я отказался от компенсации.

   Для того, чтоб наш трансформатор реально имел широкую полосу пропускания, нужно компенсировать паразитную индуктивность рассеяния его обмоток, величина которой напрямую зависит от качества изготовления изделия, в целом. Для этого нужно использовать емкость компенсации, подключать которую нужно параллельно вторичной обмотке. Порядок этой емкости - несколько десятков пикофарад, в зависимости от качества изготовления трансформатора.

У Валентина RZ3DK (SK) получился такой график без использования емкости компенсации:

А здесь изображены последствия подключения емкости компенсации:

  При расчете витков нужно понимать, что нужен некий компромисс. С одной стороны, витков нужно делать минимально достаточно для самого нижнего диапазона, а с другой стороны, нам нельзя получать большую индуктивность рассеяния на самых высокочастотных диапазонах.

   Для того, чтоб получить достойный экземпляр, необходимо руководствоваться некими "правилами":

1. Нужно стремиться иметь минимальное, но достаточное количество витков в обмотках

2. Провод брать возможно большего сечения, особенно низкоомной обмотки.

3. Для симметричной вторичной обмотки применять готовый кабель из двух проводов (типа тех, которые в сетевых шнурах раньше применялись), которые потом и соединяем последовательно. При этом, у них точно будет одинаковая длина и пр. параметры, чем и будет достигнута симметрия. Применять такой провод логичнее, если число витков вторичной обмотки до соединения концов кратно целому значению. 

4. Полным и равномерным заполнением окна сердечника можно добиться меньшего "завала" на ВЧ диапазонах.

5. Отправной точкой для расчета можно принять минимально достаточное количество витков на самом низком диапазоне. Если для данной проницаемости трубок витков будет мало, вы получите рост КСВ к низкочастотным диапазонам и возможный нагрев.

6. При желании иметь бОльшую мощность устройства, нужно стремиться не к увеличению числа трубок, а к увеличению сечения каждой трубки. А количество трубок должно быть минимальным, т.е. всего 2, но "толстых"!

 

   В заключении необходимо отметить, что массогабаритные показатели трансформаторов напрямую зависят от качества феррита. Не исключаю, что и при 100 ваттах, ваш трансформатор нагреется. Здесь выхода два: поменять трубки или увеличить их количество. Мои экземпляры при 100 ваттах свою температуру не изменяли совершенно.

  Ну и не забываем, что чем больше реактивная составляющая в нагрузке, тем хуже для трансформатора.

 

P.S. Именно по этой методике и рекомендую делать трансформаторы для антенн Бевереджа и других апериодических антенн. Но среднюю точку не заземляйте, чтоб обмотки были гальванически развязаны!

10.11.2010

Про ТДЛ в трех частях:

Широкополосные симметрирующие трансформаторы на ферритовых трубках - Согласующие устройства. Антенные тюнеры
Последние мои публикации, посвященные КВ антеннам, вызвали у многих читателей ряд вопросов о конструкции используемых в них трансформаторов и дросселей.

Этот вопрос хорошо освещен в радиолюбительской литературе и многочисленных статьях и, казалось бы, не требует дальнейших комментариев.

Но то ли наш народ разучился искать нужные сведения в море Интернета, то ли ему лень проводить самые простые расчеты по формулам из книг,... короче, руководство Московского городского радиоклуба попросило меня поделиться своим опытом изготовления этих изделий.

Самодельные широкополосные симметрирующие дроссели и трансформаторы на ферритовых трубках

Ферритовые трансформаторы на ферритовых трубках выполняют сразу несколько функций: трансформируют сопротивление, симметрируют токи в плечах антенны и подавляют синфазный ток в оплетке коаксиального фидера. Наилучшим отечественным ферритовым материалом для широкополосных трансформаторов является феррит марки 600НН, но из него не изготавливали трубчатых сердечников...

Сейчас в продаже появились ферритовые трубки зарубежных фирм с хорошими характеристиками,
в частности FRR-4,5 и FRR-9,5, имеющие размеры dxDxL 4,5x14x27 и 9,5х17,5х35 соответственно. Последние трубки использовались в качестве помехо-подавляющих дросселей на кабелях, соединяющих системные блоки компьютеров с мониторами на электронно-лучевых трубках. Сейчас их массово заменяют на матричные мониторы, а старые выбрасывают вместе с ферритами.

Рис.1. Ферритовые трубки FRR-9,5


Четыре таких трубки, сложенные рядом по две, образуют эквивалент «бинокля», на котором можно разместить обмотки трансформаторов, перекрывающих все КВ диапазоны от 160 до 10 м. Трубки имеют скругленные грани, что исключает повреждения изоляции проводов обмоток. Трубки удобно скрепить вместе, обмотав широким скотчем.

Из различных схем широкополосных трансформаторов я использовал простейшую, с раздельными обмотками, витки которых имеют дополнительную связь за счет плотной скрутки проводников между собой, что позволяет уменьшить индуктивность рассеяния и за счет этого повысить верхнюю границу рабочей полосы частот. Одним витком будем считать провод, продетый через отверстия обеих трубок «бинокля». Половиной витка - провод, продетый через отверстие одной трубки «бинокля». В таблицу
сведены варианты трансформаторов, выполнимых на этих трубках.

В таблицу сведены варианты трансформаторов, выполнимых на этих трубках.



Как видим, получается весьма широкий выбор соотношения сопротивлений. Трансформатор с коэффициентом 1:1 - подобно дросселю симметрирует токи в плечах антенны и подавляет синфазный ток в оплетке кабеля питания. Прочие трансформаторы в дополнение к этому еще и трансформируют сопротивления. Чем руководствоваться при выборе числа витков? При прочих равных условиях трансформаторы с одновитковой первичной обмоткой имеют примерно в четыре раза более высокую нижнюю границу полосы пропускания по сравнению с двухвитковой, но и верхняя частота полосы пропускания и них значительно выше. Поэтому для трансформаторов, используемых от диапазонов 160 м и 80 м лучше использовать двухвитковые варианты, а от 40 м и выше - одновитковые. Использовать целочисленные значения числа витков предпочтительно, если желательно сохранить симметрию и разнести выводы обмоток на противоположные стороны «бинокля».

Чем выше коэффициент трансформации, тем труднее получить широкую полосу пропускания, поскольку возрастает индуктивность рассеяния обмоток. Компенсировать ее можно путем включения конденсатора параллельно первичной обмотке, подбирая его емкость по минимуму КСВ на верхней рабочей частоте.

Для обмоток я обычно использую провод МГТФ-0,5 или более тонкий, если нужное число витков не умещается в отверстии. Заранее рассчитываю нужную длину провода и отрезаю ее некоторым запасом. Провод первичной и вторичной обмоток плотно скручиваю до намотки на сердечник. Если отверстие феррита не заполнено обмотками, лучше продевать витки в подходящие по диаметру термоусаживаемые трубки, отрезанные по длине «бинокля», которые после завершения намотки усаживаются с помощью фена. Плотное прижатие витков обмоток друг к другу расширяет полосу трансформатора и часто позволяет исключить компенсирующий конденсатор.

Следует иметь в виду, что повышающий трансформатор может работать и как понижающий, с тем же коэффициентом трансформации, если его перевернуть. Обмотки, предназначенные для подключения к низкоомным сопротивлениям, нужно выполнять из экранной «плетёнки» или нескольких проводов, соединенных параллельно.

Проверку трансформатора можно проводить с помощью измерителя КСВ, нагрузив его выход на безиндуктивный резистор соответствующего номинала. Границы полосы определяются по допустимому уровню КСВ, например 1,1. Измерить потери, вносимые трансформатором, можно путем измерения ослабления, вносимого двумя одинаковыми трансформаторами, включенными последовательно, так, чтобы вход и выход имели сопротивление 50 Ом. Результат не забудьте поделить на 2.

Несколько труднее оценить мощностные характеристики трансформатора. Для этого потребуется усилитель и эквивалент нагрузки, способный выдерживать необходимую мощность. Используется та же схема с двумя трансформаторами. Измерение проводится на нижней рабочей частоте. Постепенно поднимая мощность CW и поддерживая ее примерно с минуту, определяем рукой температуру феррита. Уровень, при котором феррит за минуту начинает чуть заметно нагреваться, можно считать максимально допустимым для данного трансформатора. Дело в том, что при работе не на эквивалент нагрузки, а на реальную антенну, имеющую реактивную составляющую входного импеданса, трансформатор передает еще и реактивную мощность, которая может насыщать магнитный сердечник и вызывать дополнительный нагрев.

На рисунках показаны примеры практических конструкций. На рис.5 - трансформатор, имеющий два выхода: на 200 и 300 Ом.

Рис.2. Трансформатор 50:110


Рис.3. Трансформатор 50:200


Рис.4. Трансформатор 50:300


Рис.5. Трансформатор 50:200/300


Трансформаторы можно разместить на подходящего размера печатной плате,
защитив ее от осадков любым практическим способом.

Владислав Щербаков, RU3ARJ

info - http://cqmrk.ru


Поделитесь записью в своих социальных сетях!

При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!


Симметрирующие ШПТ и дроссели на ферритовых трубках

Трансформаторы на ферритовых трубках выполняют сразу несколько функций: трансформируют сопротивление, симметрируют токи в плечах антенны и подавляют ток на внешней поверхности оплётки коаксиального фидера. Наилучшим отечественным ферритовым материалом для широкополосных трансформаторов (ШПТ) является феррит марки 600НН, но из него не изготавливали трубчатых магнитопроводов...

Сейчас в продаже появились ферритовые трубки зарубежных фирм с хорошими характеристиками, в частности, FRR-4,5 и FRR-9,5 (рис. 1), имеющие размеры dxDxL 4,5x14x27 и 9,5x17,5x35 мм соответственно. Последние трубки использовались в качестве помехоподавляющих дросселей на кабелях, соединяющих системные блоки компьютеров с мониторами на электроннолучевых трубках. Сейчас их массово заменяют на матричные мониторы, а старые выбрасывают вместе с соединительными кабелями.

Рис. 1. Ферритовые трубки 

 

Четыре ферритовые трубки, сложенные рядом по две, образуют эквивалент "бинокля", на котором можно разместить обмотки трансформаторов, перекрывающих все КВ-диапазоны от 160 до 10 метров. Трубки имеют скруглённые грани, что исключает повреждения изоляции проводов обмоток. Их удобно скрепить вместе, обмотав широким скотчем.

Из различных схем широкополосных трансформаторов я использовал простейшую, с раздельными обмотками, витки которых имеют дополнительную связь за счёт плотной скрутки проводников между собой. Это позволяет уменьшить индуктивность рассеяния и за счёт этого повысить верхнюю границу рабочей полосы частот. Одним витком будем считать провод, продетый через отверстия обеих трубок "бинокля", а "половиной витка" - провод, продетый через отверстие одной трубки "бинокля". В таблице сведены варианты трансформаторов, выполнимых на этих трубках. Здесь N1 - число витков первичной обмотки; N2 - число витков вторичной обмотки; КU - коэффициент трансформации напряжений; KR - коэффициент трансформации сопротивлений; М - соотношение сопротивлений при источнике с выходным сопротивлением 50 Ом.

Таблица

N1

N2

КU

KR

М

1

1

1:1

1:1

50:50

1

1,5

1:1,5

1:2,25

50:112,5

1

2

1:2

1:4

50:200

1

2,5

1:2,5

1:6,25

50:312,5

1

3

1:3

1:9

50:450

1

3,5

1:3,5

1:12,5

50:625

2

1

1:0,5

1:0,25

50:12,5

2

1,5

1:0,75

1:0,56

50:28

2

2

1:1

1:1

50:50

2

2,5

1:1,25

1:1,56

50:78

2

3

1:1,5

1:2,25

50:112,5

2

3,5

1:1,75

1:3

50:150

2

4

1:2

1:4

50:200

2

4,5

1:2,25

1:5

50:250

2

5

1:2,5

1:6,25

50:312,5

2

5,5

1:2,75

1:7,56

50:378

2

6

1:3

1:9

50:450

2

6,5

1:3,25

1:10,56

50:528

2

7

1:3,5

1:12,5

50:625

Как видим, получается весьма широкий выбор соотношения сопротивлений. Трансформатор с коэффициентом 1:1, подобно дросселю, симметрирует токи в плечах антенны и подавляет ток на внешней поверхности оплётки кабеля питания. Прочие трансформаторы в дополнение к этому ещё и трансформируют сопротивления. Чем руководствоваться при выборе числа витков? При прочих равных условиях трансформаторы с одновитковой первичной обмоткой имеют примерно в четыре раза более высокую нижнюю границу полосы пропускания по сравнению с двухвитковой, но и верхняя частота полосы пропускания у них значительно выше. Поэтому для трансформаторов, используемых от диапазонов 160 и 80 метров, лучше использовать двухвитковые варианты, а от 40 метров и выше - одновитковые. Использовать целочисленные значения числа витков предпочтительно, если желательно сохранить симметрию и разнести выводы обмоток на противоположные стороны "бинокля".

Чем выше коэффициент трансформации, тем труднее получить широкую полосу пропускания, поскольку возрастает индуктивность рассеяния обмоток. Компенсировать её можно путём включения конденсатора параллельно первичной обмотке, подбирая его ёмкость по минимуму КСВ на верхней рабочей частоте.

Для обмоток я обычно использую провод МГТФ-0,5 или более тонкий, если нужное число витков не умещается в отверстии. Заранее рассчитываю нужную длину провода и отрезаю её с некоторым запасом. Провод первичной и вторичной обмоток плотно скручиваю до намотки на магнитопровод. Если отверстие феррита не заполнено обмотками, лучше продевать витки в подходящие по диаметру термоусаживаемые трубки, отрезанные по длине "бинокля", которые после завершения намотки усаживаются с помощью фена. Плотное прижатие витков обмоток друг к другу расширяет полосу трансформатора и часто позволяет исключить компенсирующий конденсатор.

Следует иметь в виду, что повышающий трансформатор может работать и как понижающий, с тем же коэффициентом трансформации, если его "перевернуть". Обмотки, предназначенные для подключения к низкоомным сопротивлениям, нужно выполнять из экранной "плетёнки" или нескольких проводов, соединённых параллельно.

Проверку трансформатора можно проводить измерителем КСВ, нагрузив его выход на безындукционный резистор соответствующего номинала. Границы полосы определяются по допустимому уровню КСВ (обычно 1,1). Измерить потери, вносимые трансформатором, можно путём измерения ослабления, вносимого двумя одинаковыми трансформаторами, включёнными последовательно так, чтобы вход и выход устройства имели сопротивление 50 Ом. Результат не забудьте поделить на два.

Несколько труднее оценить мощностные характеристики трансформатора. Для этого потребуются усилитель и эквивалент нагрузки, способный выдерживать необходимую мощность. Используется та же схема с двумя трансформаторами. Измерение проводится на нижней рабочей частоте. Постепенно поднимая мощность CW и поддерживая её примерно минуту, определяем рукой температуру феррита. Уровень, при котором феррит за минуту начинает чуть заметно нагреваться, можно считать максимально допустимым для данного трансформатора. Дело в том, что при работе не на эквивалент нагрузки, а на реальную антенну, имеющую некоторую реактивную составляющую входного импеданса, трансформатор передаёт ещё и реактивную мощность, которая может насыщать маг-нитопровод и вызывать дополнительный нагрев.

На рис. 2 показана практическая конструкция трансформатора, имеющего два выхода: на 200 Ом и 300 Ом.

Рис. 2. Практическая конструкция трансформатора, имеющего два выхода

 

Трансформаторы можно разместить на подходящих размеров плате, защитив её от осадков любым практическим способом.

Автор: Владислав Щербаков (RU3ARJ), г. Москва

Ферриты для широкополосных трансформаторов | «ЛЭПКОС», ИЦ «Северо-Западная Лаборатория»
 

Ферриты VII группы используются в качестве сердечников мощных широкополосных согласующих трансформаторов, используемых в радиопередающей аппаратуре. Ферриты данного типа обладают повышенной добротностью в слабых и сильных полях, малыми нелинейными искажениями, более высокой точкой Кюри по сравнению с ферритами для магнитоперестраиваемых контуров мощных радиотехнических устройств.

В широкополосных согласующих трансформаторах нашли применение ферриты марок 300ВНС, 200ВНС, 90ВНС, 50ВНС, которые имеют перетянутую форму петли гистерезиса и обладают малыми значениями тангенса угла магнитных потерь в широком диапазоне частот, нормированными также при высокочастотной индукции (примерно до 0,05 Тл), и малым значением амплитудной нестабильности магнитной проницаемости при высоком значении точки Кюри. Как и высокочастотные термостабильные, ферриты марок 50ВНС, 90ВНС, 200ВНС, 300ВНС имеют необратимые изменения свойств после приложения полей (больше пороговых) и даже при кратковременном приложении полей больше пороговых необратимо переходят в состояние с низкой добротностью.

В табл.1.7.1 приведены основные электромагнитные параметры ферритов для широкополосных трансформаторов, в табл.1.7.2 — вспомогательные (критическая частота, параметры петли гистерезиса, точка Кюри и др.). Относительный температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости в различных интервалах температур дан в табл.1.7.3, а значения магнитной индукции при различных напряженностях постоянного магнитного поля — в табл. 1.7.4. Зависимость относительного тангенса угла магнитных потерь от частоты приведена на рис.1.7.1, а магнитной проницаемости и тангенса угла магнитных потерь от индукции — на рис.1.7.2. Зависимость начальной магнитной проницаемости от температуры показана на рис.1.7.3, а обратимой магнитной проницаемости от напряженности постоянного магнитного поля — на рис.1.7.4.

Основные электромагнитные параметры ферритов VII группы.

Марка феррита μH tgδμ×10³, не более, при
Номинальное значение Предельное отклонение B, Тл f, МГц
0,001 0,02
50ВНС 50 +10
-5
3,3
6,3
6,7
-
8
30
90ВНС 90 ±10 4,4
16,5
7,7
-
8
30
200ВНС 200 ±20 7,7
25,0
12,5
-
3
10
300ВНС 300 ±30 11,3 33,0 3

Вспомогательные параметры ферритов VII группы.

Марка феррита fкр, МГц, при tgδ Параметры петли гистерезиса в статическом режиме Θ, °С, не менее Конфигурация сердечников
0,1 0,02 μmax H_, A/м,
при
μmax
B, Тл Br, Тл HС, A/м
при H_=800 A/м
50ВНС
90ВНС 200ВНС
300ВНС
80,0
40,0 11,0
8,0
70,0
30,0 5,0
4,0
170
340 650
850
800
640 280
220
0,17
0,28 0,31
0,32
0,020
0,080 0,080
0,130
4,8
152 64,0
80,0
480
400 350
250
Кольцевые, стержневые
Кольцевые, О-образные, стержневые
Кольцевые
Кольцевые, О-образные

Для ферритов VII группы dk = 4,7…4,9, а ρ=104 Ом×м.

Относительный температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости.

Марка феррита αμ×106, 1/°C, в интервале температур, °С
-60…+20 -40…+20 -20…+20 -10…+20 +20…+50
50ВНС +50…+80 +50…+70 +30…+60 +30…+60 +30…+60
90ВНС +20…+50 +20…+40 +10…+20 +5…+10 +5…+10
200ВНС +20…+50 +20…+50 +20…+50 +20…+50 -15…-20
300ВНС +20…+50 +20…+50 +20…+50 +20…+50 -10…-25
Марка феррита αμ×106, 1/°C, в интервале температур, °С
+20…+70 +20…+85 +20…+100 +20…+125 +20…+155
50ВНС +30…+60 +30…+60 +30…+60 +20…+50 +20…+40
90ВНС +5…+10 +5…+10 +5…+10 +5…+10 +5…+10
200ВНС -10…-20 -10…-20 -5…-15 -5…-10 -5…-10
300ВНС -10…-20 -10…-15 -5…-15 -5…-10 -5…-10

Магнитная индукция B, Тл, при различных напряженностях магнитного поля ферритов VII группы.

Марка феррита H_, A/м
40 80 240 800
50ВНС
90ВНС
200ВНС
300ВНС
0,003
0,004
0,012
0,0175
0,005
0,010
0,024
0,036
0,016
0,033
0,184
0,230
0,170
0,280
0,310
0,320

 

ФЕРРИТ-ХОЛДИНГ: Новости

 

21.05 20 

Компания ЛЭПКОС ввела в складскую линию продаж широкую номенклатуру дисковых варисторов TDK серии SIOV B722* с номинальными диаметрами от 5 до 20 мм. Более подробно с информацией о наличии на складе в СПб и ценах можно ознакомиться в нашем интернет-магазине.





29.04 20 

График работы компании «ЛЭПКОС» в период майских праздников.



03.04 20 

Обращаем Ваше внимание, что с 6 апреля склад компании ЛЭПКОС будет осуществлять отгрузку продукции заказчикам, подтвердившим возможность принять продукцию.



26.03 20 

Уважаемые коллеги и партнеры! Обращаем Ваше внимание, что в связи с выходом Указа Президента РФ об объявлении в России нерабочих дней, с 28 марта по 5 апреля отгрузки со склада компании ЛЭПКОС осуществляться не будут. В этот период офис компании будет работать удаленно.



23.01 20 

ВНИМАНИЕ! Новый склад компании ЛЭПКОС находится по адресу: 196626, г. Санкт-Петербург, Московское шоссе, д.101, к.3.



 
Симметрирующие и согласующие устройства ("балуны")

Для приемных антенн согласование с фидером не имеет ключевого значения, а для передающих антенн оно принципиально. Ведь при плохом согласовании кабеля и антенны в фидере образуются стоячие волны (а при асимметрии возникают паразитные токи), что снижает практически все показатели антенно-фидерного устройства (АФУ). Хорошее согласование улучшает не только КПД антенны, но также снижает уровень помех телевидению (TVI).

Для того, чтобы фидер был согласован с антенной, используются согласующие устройства (СУ) – в радиолюбительском сленге, “балун” (BALUN – balanced/unbalanced, т.е. симметричный\несимметричный). Если быть до конца точным, то СУ бывают разных комбинаций “симметричный-несимметричный” (BALUN, BALBAL, UNUN). Несимметричный вход подключается к коаксиальному фидеру или несимметричной антенне (LW, например). Симметричный вход подключается к двухпроводному фидеру или симметричной антенне (например, диполь). Регулируемое согласующее устройство часто называют антенным тюнером (которое иногда выполняет функции преселектора).

Наиболее популярны СУ в виде широкополосных согласующих трансформаторов, обмотки которых образуют длинную линию . Соотношение сопротивлений обмоток вычисляется по формуле: R1=k^2*R2, где к – коэффициент трансформации (отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной).

За рубежом в радиолюбительскую практику вошли широкополосные трансформаторы двух типов: Guanella (по току) и Ruthroff (по напряжению), по фамилиям авторов соответствующих статей:
1. Guanella, G., “Novel Matching Systems for High Frequencies”, Brown-Boveri Review, Vol 31, Sep 1944, pp. 327-329.
2. Ruthroff, C.L., “Some Broad-Band Transformers”, Proc IRE, Vol 47, August 1959, pp. 1337-1342.

В СССР своими публикациями о широкополосных трансформаторах известен В.Д. Кузнецов.

Сейчас популярны широкополосные трансформаторы (ШПТ, “балуны”) на ферритовых кольцах, стержнях или “биноклях”. Но также есть ШПТ без ферритовых сердечников. Ферритовые сердечники, как правило, не работаю как магнитопровод на высоких частотах (на ВЧ работают карбонильные сердечники), а трансформация тока происходит за счет взаимной индукции (магнитной связи) обмоток. В этом случае ферритовый сердечник только увеличивает индуктивность обмоток. Балун с соотношением 1:1 как правило является обычным ВЧ дросселем, хотя есть и симметрирующие СУ.

Когда необходимо сочетать минимальный коэффициент рассеяния с минимальной проходной емкостью рекомендуется применять трансформаторы с объемным витком.  Относительная ширина рабочего диапазона 10-15 (отношение верхней частоты к нижней).

Трансформаторы с  объемным витком (индуктивным шлейфом)

Конструкция трансформатора с объемным короткозамкнутым витком

Конструкция трансформатора с объемным витком

Такому трансформатору свойственна высокая симметрия, так как емкостная связь между его обмотками сведена к минимуму.

Связь между первичной и вторичной обмотками, расположенными на кольцевых ферритовых сердечниках с большой магнитной проницаемостью, осуществляется при помощи объемного витка (индуктивного шлейфа), образованного корпусом (экраном) трансформатора и стержнем – болтом, стягивающим всю конструкцию.

Однако вследствие того, что трансформаторная связь между первичной и вторичной обмотками осуществляется через объемный виток, образованный металлической перегородкой, металлическими стаканами и стрежнем, такой трансформатор не способен передавать значительную мощность из-за токов Фуко (вихревыми токами нагревается медный “объемный виток”).

Такой трансформатор применялся на радиостанции Р-140 как симметрирующий трансформатор приемной V-антенны.

Трансформаторы с внешним витком (на ферритовых трубках “биноклях”) работают за счет взаимной индукции обмоток. Ферритовый сердечник, в данном случае, должен иметь большую магнитную проницаемость для повышения индуктивности обмоток. Как магнитопровод сердечник тут не работает.

Катушка с бифилярной намоткой

Катушка с бифилярной намоткой для балуна 4:1

У ферритов два главных свойства: магнитная проницаемость и удельное сопротивление. Чем выше удельное сопротивление, тем меньше потери на вихревых токах, тем меньше нагревается сердечник.

У балунов с “воздушным сердечником” (т.е. без сердечника вообще) есть ряд преимуществ перед ферритовыми. Они менее требовательны к монтажу, выдерживают большую мощность и проще в изготовлении. Однако по сравнению с ферритовыми трансформаторами они имеют более узкий рабочий диапазон частот.

Согласование с помощью четвертьволнового трансформатора (Q-match – Quarter Wavelength Transformer Matching)

Четвертьволновый фидер является трансформатором сопротивления и если имеется антенна с входным сопротивлением Rа.вх и фидер с волновым сопротивлением Qф, то для согласования необходимо включить между ними четвертьволновый трансформатор, имеющий волновое сопротивление: Qтр=√(Rа.вх*Qф).

Impedance_Matching

Теоретически, можно построить Q-match на любой случай, если иметь возможность создавать фидерные четвертьволновые линии любого волнового сопротивления. Однако в радиолюбительской практике Q-match используется редко, например, при согласовании антенны Delta Loop (которая имеет входное сопротивление около 112 Ом) с 50-омным кабелем. В этом случае между антенной и фидером включается четвертьволновый отрезок 75-омного кабеля. Другим ограничением для Q-match является однодиапазонность.

Поделитесь с друзьями

Антенна с трансформатором 1:9: как сделать своими рками

Антенна с трансформатором 1 9 является наиболее простым способом усилить сигнал. Для того, чтоб правильно установить оборудование потребуется провести верный расчет согласующего трансформатора. ТС 1 к 9 может создать самостоятельно не только опытный мастер, но и новичок для собственных нужд в домашних условиях.

Из чего состоит и как выглядит вч трансформатор 1 9 для антенны

Трансформаторы 1 к 9 используются радиолюбителями для согласования различных приборов. Удобно использовать для проволочных антенн, которые напитаны от конца. Оборудование стандартного вида, то есть широкополосное, позволяет изменить значение сопротивления до 450 Ом от 50 Ом. Оптимально подходит для антенн с небольшой реактивной составляющей, с сопротивление на входных устройствах до 500 Ом.

Схема 1:9

Простейший трансформатор 1:9 имеет миниатюрные размеры, различная форма, но чаще всего выбирают полукольцо или конус. Используется в качестве основного элемента магнитопровод из порошкового железа или феррита. Обмотку следует выполнять осторожно, ведь от этого зависит эффективность изделия. Как правило, используется три обмотки свитого плана между поводами, закрепленными на одном кольце. Возникают проблемы, касаемо смещения фаз на вторичных обмотках при работе на высоких частотах, а также проблемы, которые касаются минимальной магнитной проницаемости устройства. Поэтому используются варианты на ферритовом кольце, позволяющие решить вопрос. Но тут есть другие особенности.

Что представляет собой трансформатор 1 9 на ферритовом кольце

Трансформатор 1: 9 на ферритовым кольце позволяет решить проблему недостающей магнитной проницаемости, а также уменьшить смещение фаз при работе на высоких частотах.

Антенна трансформатора схема

Основная разница такого трансформатора в отличии от оборудования на стержне заключается в том, что получаемое магнитное поле будет разомкнуто. То в свою очередь дает возможность проходить импульсу в открытое пространство. Соотношение витков измеряется по стандартной схеме, важно правильно рассчитывать эту характеристику в зависимости от шага обмотки и толщины провода.

Какой коэффициент трансформации сопротивлений имеет устройство

Коэффициент трансформации для оборудования с сопротивлением 1 к 9 составляет 1:3. Сделанное своими руками устройство должно обладать коэффициентом трансформации напряжения 1 к 3.

Обратить внимание стоит на то, что при изготовлении обязательно используются системы заземления или специальные противовесы для антенн. При этому наибольшее внимание должно уделяться в случае, если входное сопротивление прибора минимальное.

Антенна трансформатора 1:9

Упрощённый расчёт согласующего трансформатора

Расчет согласующего трансформатора может провести новичок. Главное — это верно установить параметры напряжения, сопротивления.

Для начала следует принять во внимание тот факт, что мощность на вторичной обмотке равна первичной мощности. Но вместе с этим есть потери, которые зависят от исходных показателей и материала. По формуле будет: V12 / R1 = V22 / R2, если брать, что Р1 имеет идентичные показатели Р2.

Далее рассчитывают формулу с учетом того, что напряжение на вторичной и первичной обмотках пропорционально числу установленных витков. Приведя формулу к общему виду получается, что N2 / N1 = (R2 / R1)0.5. По формуле высчитываться число витков от необходимого показателя сопротивления. При самостоятельном изготовлении прибора следует витки размещать равномерно, так получится наилучшая характеристика сопротивления.

Антенна трансформатора схематически

Другие показатели согласующего трансформатора, в том числе и сопротивление, частота и индуктивность рассчитываются по формуле L = 4 · R / Fmin. Берите во внимание то, что стандартное значение обычно не превышает 1,25.

Где применяются

Антенна с трансформатором 1 к 9 широко используется радиолюбителями. Дело в том, что собрать ее по пошаговой инструкции может и непрофессионал. Применяется с целью улучшения получаемого сигнала. Это достигается за счет:

  • безопасного использования приборов питания;
  • фиксированного напряжения;
  • фазовой нагрузки, величина которой всегда известна;
  • сохранения энергии.

Безусловно, можно купить трансформатор в интернет-магазинах, который обладает лучшими характеристиками, чем изготовленный своими руками. Но если вы хотите сэкономить, что не составит проблем сделать трансформатор в домашних условиях и улучшить получаемый сигнал.

Антенна трансформатора 9:1

Как намотать трансформатор 1:9 своими руками

Намотать тс может новичок. Главное — точно знать число обмоток (формулы для вычисления указаны выше).

Необходимые инструменты и материалы

Тс различные, но простейшее устройство, алгоритм сборки которого приводится чаще, состоит из дух ферритовых сердечников. Размер не принципиален, но следует помнить, что эксплуатация больших влияет на частоты.

Намотка производится трех проводной линией (6 мм в ширину, 0,5 мм в длину). Телефонные обмотки можно использовать, но они будут жесткими.

Пошаговая инструкция намотки

Сердечник делают безопасным при помощи бумажной или изоляционной ленты. Достаточно будет двух слоев. После этого:

  • обмотку укладывают слоем;
  • закрепляют термоклеем;
  • концы скрепляются;
  • остановится, когда число станет равно числу продевании в сердечнике (обычно 6).

Распайку проводят осторожно, так как ошибка приводит к выходу устройства из строя.

Пошаговая инструкция обмотки

Проверка исправности работы

Для фиксации используются прокладки из пенопласта, герметизацию. Проверка состоит из подключения к клеммам резистора 450 Ом. При стабильной распайке тс работает сразу. Если прибор греется — сделайте больше обмоток.

Узнать потери можно, сделав два идентичных образца. Они соединяются высокоомными выходами, сопротивление при это составит 50 Ом.

широкополосный ферритовый комбинатор - трансформаторы
  1. 19A129563G1
  2. COM6 Output Combiner

    Добавить в корзину

    COM6 Выход Combiner Размер ядра: 0.55 х 1,17, номинальная мощность: 2800 Вт

  3. COM5 Output Combiner

    Добавить в корзину

    COM5 Output Combiner Размер ядра: 0.25 х 1,2, Номинальная мощность: 1150 Вт

  4. COM4 Output Combiner, 900 watts

    Добавить в корзину

    COM4 Выход Combiner, 900 Вт Выход, Размер ядра: 0.5 х 0,8, номинальная мощность: 900 Вт

  5. COM20 Combiner
  6. COM2 Combiner
.

балунов, дросселей и т. Д.

Print page button

Мой сайт использует JavaScript для меню и т. Д. В настоящее время он отключен в вашем браузере! Пожалуйста (повторно) включите его для полной функциональности.

© 1999-2018 F. Dörenberg, если не указано иное. Все права защищены по всему миру. Никакая часть этой публикации не может быть использована без разрешения автора.

Последнее обновление страницы: 10 ноября 2018 г.


ВВЕДЕНИЕ

« BalUn » - это двунаправленный адаптер между устройством бал и сбалансированным устройством и .Линии питания и диполи с двумя выводами «сбалансированы» (два сигнальных проводника с равным, но противоположным током: симметричный). Коаксиальные кабели, и порт антенны типичного приемопередатчика с проданным состоянием "несбалансирован": один сигнальный проводник, который привязан к земле (a.k.a. "односторонний"). Балуны, отличные от тех, которые имеют коэффициент трансформации 1: 1, также действуют как трансформатор импеданса.

Существует два основных типа: балансировки напряжения и балансировки тока:

  • Балуны напряжения содержат трансформатор по меньшей мере с двумя наборами обмоток; они могут быть взаимосвязаны, как автотрансформатор.Если входной и выходной раздел трансформатора имеет одинаковое количество оборотов (отношение = 1), чем балун имеет то же напряжение и полное сопротивление на своем входе и выходе. Коэффициент преобразования импеданса является квадратом соотношение оборотов.
  • Токовые балуны обычно состоят из ферритовых шариков на участке 2-проводной линии передачи, например коаксиального кабеля, или наоборот, коаксиальный кабель многократно намотан через ферритовое кольцо или плотно намотанную катушку коаксиального кабеля. обороты (воздушный сердечник).Его цель - обеспечить высокое сопротивление синфазному току на линии передачи: он «дросселирует» этот ток. Преобразование импеданса отсутствует. При помещении между симметричным устройством, таким как симметричная антенна (игнорируя паразитные емкости и т. Д. От окружающих объектов, которые могут фактически сделать антенну асимметричным), и коаксиальным кабелем (несбалансированная линия передачи), текущий симметрирующий элемент отклоняет синфазный режим и проходит дифференциальное напряжение.

Как следует из названия, « UnUn » является двунаправленным адаптером между двумя и сбалансированными устройствами.

Я не эксперт (настоящий или помазанный) балунов, трансформаторов импеданса, линии электропередачи, линии электропередач, трансформаторы и т. д. Далеко от этого. Таким образом, вместо того, чтобы писать здесь, что мой толкование того, что они есть, как они работают, как создать хороший и т. д., я имею в виду Обширный список литературы.


БАЛУНСКИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ 1: 1 И 4: 1, КОТОРЫЕ Я ИСПОЛЬЗУЮ

Мои балуны 1: 1 и 4: 1 - это наборы BL1 и BL2 от Elecraft (ссылка 2I / J). BL1 использует ферритовый сердечник с двумя отверстиями «бинокулярный» (a.К.А. «Свинья нос») типа BN43-7051, и имеет два набора обмоток провода термостата. Он может быть подключен как 1: 1 или 4: 1. Балун рассчитан на 150 Вт (при подключении к нагрузке 200 Ом). BL2 использует два сложенных ферритовых сердечника одного типа для увеличения мощности мощность обработки (250 Вт). Включает ползунковый переключатель DPDT для изменения от 1: 1 до 4: 1.


My BL1 4: 1 balun и схема (включая реконфигурацию от 1: 1 до 4: 1)

Этот тип ферритового сердечника имеет преимущество по сравнению с эквивалентное ферритовое кольцо с «одним отверстием» (тороид) или ферритовый стержень: около половины обмотки провода находится внутри «туннелей» через ферритовый блок.Это уменьшает беспризорность емкость и требуемая длина провода (= сопротивление потерь). широкополосный трансформаторы в каскадах питания передатчика часто используют такие сердечники или два цилиндрические сердечники бок о бок.

Существует множество различных смесей ферритовых материалов. В трансформаторах чаще всего используются смеси Amidon / Fair-Rite / Micro Metals nr. 31, 43 и 61 (или эквиваленты от другого производителя). Важные параметры из паспортов (см. 6) «Начальная проницаемость и коэффициент потерь по сравнению сКривые частоты "и" потери в сердечнике в зависимости от плотности потока переменного тока ". Обратите внимание, что проницаемость ферритов зависит от уровня магнитного потока. Следовательно, индуктивность катушки или трансформатора, изготовленного из такого материала, будет изменяться в зависимости от уровня мощности. Мощность, ограниченная сердечником потери. Эти потери в сердечнике (в первую очередь потери гистерезиса и потери на вихревые токи) примерно увеличиваются с квадратом плотности потока в сердечнике на любой частоте. РЧ-ферритовые трансформаторы должны работать при уровне плотности потока в сердечнике, который соизмерим с объем и площадь поперечного сечения феррита.И наоборот, размеры сердечника должны соответствовать уровню мощности.

Максимальный уровень потока определяется тангенсом потерь (коэффициентом потерь гистерезиса рассеяния) ферритовой смеси. Если этот предел плотности потока превышен, эффект разгона приводит к очень быстрому и в конечном итоге повышению температуры активной зоны. (и, возможно, насильственно) уничтожить ядро! Обратите внимание, что смесь 61 имеет температуру Кюри (выше которой ферритовые свойства разрушены), которая намного выше, чем у типа 43: 350 ° C (660 ° F) по сравнению с150 ° C (300 ° F).

Ядра могут быть сложены, чтобы увеличить способность обработки мощности. Однако укладка сердечников также увеличивает общую индуктивность трансформатора. Кроме того, большее ядро ​​также приводит к большей индуктивности, по сравнению с меньшим ядром из того же материала. Проницаемость ферритового материала значительно изменяется при увеличении флюса. Это может привести к непредсказуемому поведению, когда задействованы более высокие уровни мощности, и наступает насыщение (что происходит на гораздо более низких уровнях, чем в сердечниках из железной пыли, но проницаемость которых намного ниже).Это также может объяснить наблюдаемые различия в поведении при возбуждении цепи антенным анализатором, который выдает не более нескольких мВт, по сравнению с полной мощностью передатчика.

Примечание : балун 1: 1 также можно использовать как 1.1 Un-Un. Например, на точка питания антенны и сбалансированная линия питания.

Я также попробовал 4: 1 балун, который состоит из двух 1: 1 в стиле W2DU синусоидальные токовые воздушные заслонки:


Два дросселя W2DU 1: 1, настроенные как VE2CV 4: 1 токовый симулятор

(ферритовые шарики на коаксиале 93-100 Ом - показаны не все шарики; используйте не менее 24 на Дроссель W2DU)

Примечание : для получения 50 Ом на несбалансированной (параллельной) стороне с 200 Ом на сбалансированной стороне, конфигурация VE2CV требует, чтобы два дросселя W2DU были изготовлены с частями коаксиального кабеля 100 Ом! Ближайший доступный coax-Z 0 - 93 Ом; 100 Ом обычно доступно только как твинакс.Не имея возможности найти какое-либо значение, я использовал обычный коаксиальный кабель на 50 Ом. Очевидно, это влияет на результаты измерений! Поскольку два токовых дросселя последовательно соединены на симметричном выходе, VE2CV также может рассматриваться как токовый симулятор; выходной сигнал является плавающим, что не относится к балансу напряжения.


Тестовая конфигурация с балунами VE2CV и BL1 вплотную (1: 4 + 4: 1 = 1: 1)


График режима передачи (вносимые потери) вышеуказанной тестовой конфигурации

(с учетом потери в коаксиальных и BNC разъемах)

Конфигурация "спина к спине" показывает потери при передаче от близкого к 0 дБ при 1.8 МГц, чтобы закрыть до 1,8 дБ при 30 МГц.

  • Для BL1 с нагрузкой 200 Ом анализатор видит плоскость 50 Ом и КСВ лучше 1,1 (1,8–30 МГц).
  • Для моего VE2CV-балуна (но с бусами на 50 коаксиалов), заканчивающегося 200 Ом, анализатор видит Rs 50 Ом около 1,8 МГц и постепенно снижается до 37 Ом при 30 МГц; КСВ увеличивается от лучше, чем 1,1 на 1,8 МГц до почти 1,8 на 30 МГц.

Обратите внимание, что VNA, такие как тот, который я использовал («miniVNA»), это , а не для профессиональной VNA. и имеет значительные ограничения (исх.5)! Я калибрую это, до такой степени, возможно ...


Тестовые конфигурации для симулятора BL1 4: 1, симулятора VE2CV 4: 1 и согласующего резистора 50 Ом


Графики анализатора для BL1 с нагрузкой 200 Ом (слева) и VE2CV с 200 Ом


ОБЩИЙ РЕЖИМ, ЧТО Я ИСПОЛЬЗУЮ

Один из моих синфазных дросселей 1: 1 - это балун типа W2DU. Это просто количество ферритовых бусин (чем больше, тем лучше) на участке коаксиального кабеля:


W2DU ферритовый шариковый дроссель

Примечание : коаксиал пропускается через бусины только один раз ! То есть: один ходЭффективность ферритового сердечника увеличивается с квадратом количество оборотов. Так как количество оборотов (фиксированное на единицу), это очень сложно увеличить способность подавления синфазного сигнала этого типа воздушной заслонки. Единственный переменные в основном количество шариков и ферритового материала ...

Я использую (только) 24 ферритовых шарика (в то время у меня были только шарики из ферритового материала № 77). Они плотно прилегают к примерно 30 см (1 фут) коаксиального кабеля RG-400.


Мой синфазный токовый дроссель в стиле W2DU

Я провел некоторые измерения дросселей W2DU, чтобы попытаться получить хорошее чувство для затухания сигнала (требуется потеря 0 дБ) и синфазного затухания (желательна высокая дБ потеря).Настройки тестовой конфигурации показаны ниже.

Тестовые конфигурации токового дросселя W2DU

Графики анализатора под ним показывают что-то близкое к 0 дБ вносимых потерь (после с учетом потерь «черного» коаксиального и BNC-разъемов) и синфазного затухания около 20 дБ на экране (1–30 МГц). Последнее не плохо, но и не отлично. Хорошо бы минимум 25-30 дБ. Я поставил два из этих дросселей последовательно (2 х 24 шарика): потеря передачи 1.1-1,3 дБ (несколько разъемов больше последовательно, чем в изображенной конфигурации с одним дросселем) и синфазное затухание на экране 25-34 дБ (1,8-30 МГц). Так-то лучше! Обратите внимание, что полученный дроссель не так компактен, как дроссель типа коаксиальный на тороид, описанный ниже (в котором используется другой ферритовый материал).

Графики анализатора (слева направо): вносимые потери, синфазное затухание

Я также оценил другую форму дросселя тока: 6 обмоток коаксиального кабеля на тройной пачке ферритовых колец из ферритового материала № 43.Я использовал ядра Amidon FT-140-43. Использование коаксиального кабеля RG-58A / U (довольно тонкий), на эти тороиды трудно установить более 6 обмоток. Обмотки равномерно распределены вокруг сердечников. Те же самые тороиды могут использоваться для подавления проблем TVI / RFI (например, путем наматывания нескольких витков проводной пары от стереосистемы к динамикам). Вот почему у меня было восемь на складе, на всякий случай. Я сложил три из них с помощью пары стяжек.

Настройки тестовой конфигурации показаны ниже.Соответствующие графики анализатора показывают КСВ лучше, чем 1,1, около 1,3 дБ, вносимые потери (на самом деле я использовал конфигурацию с большим количеством разъемов, чем показано на диаграммах; по крайней мере, несколько десятых дБ) и между 28 и 38 дБ затухания синфазного сигнала на щите. Это приличный широкополосный токовый дроссель для 1,8-30 МГц!


Графики анализатора (слева направо): вносимые потери и синфазное затухание

Позже я установил этот воздушный балун в прочную 50-мм наружную оболочку из ПВХ:

Дроссель + наружный диаметр 50 мм из ПВХ с внутренней резьбой с внутренней резьбой + заглушки из ПВХ 50 мм с гнездами BNC

Я использую аналогичный тип воздушной заслонки на коаксиальном кабеле RG8 между моим автоматическим антенным тюнером (установленным в точке подачи моей дипольной антенны) и моим трансивером.Здесь я использую очень большой ферритовый зажим («разъемная кабельная сборка»): большие ферритовые кольца недостаточно велики, чтобы через них проходить разъем PL-259 коаксиального кабеля несколько раз, и я не чувствовал необходимости пайки и повторной пайки разъема коаксиального кабеля. Этот феррит изготовлен из материала типа # 31. Имеет лучшие характеристики ниже 5-10 МГц, чем материал № 43. Я еще не измерил производительность этого удушение.

Большой ферритовый зажим на коаксиале моего ATU, FT-140-43 на контроле кабель

Еще один способ обмотки коаксиального кабеля через ферритовое кольцо - это метод разделенной обмотки. показано ниже.Некоторые люди утверждают, что этот метод намотки лучше, по сравнению с непрерывным. Однако это не обязательно так (ссылка 7). когда У меня снова будет время, я сравню его производительность с Метод "непрерывной намотки", использованный выше. Метод разделенной намотки имеет один Бесспорное механическое преимущество: входной и выходной конец коаксиального кабеля не является прямо рядом друг с другом, но в линию, через ферритовое кольцо.

XXX

Для измерения вносимых потерь и затухания перекрестных помех (изоляции) коаксиального переключателя с анализатором miniVNA (или аналогичным) см. эта страница.


ССЫЛКИ

Примечание : данные статьи защищены авторским правом; применяются все связанные ограничения в отношении доступа и использования.


  • исх. 1: Общая информация
  • исх. 1A: «Балуны: что они делают и как они это делают», Рой Льюаллен (W7EL), С. 157-164 в ARRL Антенный сборник, том 1, 1985 [pdf]
  • исх. 1Б: "Балун информация" [сборник], Джо Рейзерт (W1JR) [pdf]
  • исх.1С: "Балуны и ферриты", Жак Одет (VE2AZX), ноябрь 2006 [pdf]
  • исх. 1D: "Балунс", Боб ван Донселар (ON9CVD), январь 2002 года [pdf]
  • исх. 1E: "Ферриты в приложениях HF ", Боб ван Донселар (ON9CVD), в "Электрон", Nr. 1 января 2002 г. [pdf]
  • исх. 1F: «Конструкция широкополосных трансформаторов напряжения Ruthroff», Мартин Эренфрид (G8JNJ) [pdf]
  • исх.1G: "Экономичные ферритовые дроссели и балуны", Ян Уайт (GM3SEK) [pdf]
  • исх. 1H: «Руководство Хэма по радиопомехам, ферриту, балунам и аудиоинтерфейсу», Джим Браун (K9YC), Rev 5a, 2010, 66 с. [Pdf]
  • исх. 1I: «Понимание, создание и использование балунов и унун», Джерри Севик (W2FMI)
  • исх. 1J: «Некоторые аспекты проблемы балунов», Уолтер Максвелл (W2DU / "8KHK), глава 21," Размышления ", 2 и изд.Май 2001 [pdf]
  • исх. 1K: «Двойной ферритовый шарик 4: 1 HF Balun: некоторые предварительные измерения», Л.Б. Cebik (W4RNL, SK) [pdf]
  • исх. 1L: «Справочник по трансформаторам линий электропередачи Амидона - 48 улучшенных конструкций», Джерри Севик (W2FMI), август 1997 г., 61 с. [Pdf]
  • исх. 1M: "UnUn эксперименты", Стив Хант (G3TXQ) [pdf]
  • исх. 1N: "Измерение производительности HF Balun", Рон Скелтон (W6WO), в "QEX", ноябрь / декабрь 2010, стр.39-41 [pdf]
  • исх. 2: Синфазное подавление 1: 1, токовые дроссели
  • исх. 2A: "Синфазные дроссели", Стив Хант (G3TXQ) [pdf]
  • исх. 2B: "Синфазные дроссели", советник Чака (W1HIS) [pdf]
  • исх. 2C: «Больше о балуне 1: 1», Джерри Севик (W2FMI) [pdf]
  • исх. 2D: "Коаксиальные передающие дроссели", Джим Браун (K9YC) [pdf]
  • исх.2E: "Как возник Балун из ферритового шарика W2DU", Уолтер Максвелл (W2DU) [pdf]
  • исх. 2F: «Балун текущего типа QRP 1: 1 (стиль W2DU) для портативного использования», Том Хаммонд (NØSS, SK) [pdf]
  • исх. 2G: "Коаксиальный балун", Билл, (W6SAI), в "CQ Magazine", ноябрь 1993, с. 60-62, 64, 65 [pdf]
  • исх. 2H: «Легкий путь», Джон Херл (WB5IIR, SK) [pdf]
  • исх.2I: "BL1 Руководство по набору (1: 1) "и" (4: 1) " [бинокулярный ферритовый сердечник BN43-7051], Elecraft, Rev. B, ноябрь 2006 г. [pdf]
  • исх. 2J: "BL2 руководство по набору (переключаемый 1: 1 и 4: 1) "[2x бинокулярный ферритовый сердечник BN43-7051], Elecraft, Rev. B, октябрь 2008 г. [pdf]
  • исх. 3: балунов в сочетании с антенным тюнером
  • исх. 3A: «Соединение балуна и тюнера», Кевин Шмидт (W9CF), Сентябрь 1998 г., 18 с.[pdf]
  • исх. 3B: «В поисках идеального антенного тюнера», Джек Белроз (VE2CV), в "QST", октябрь 2004 г., стр. 35-39 [pdf]
  • исх. 3C: "Балуны и тюнеры", Мартин Эренфрид (G8JNJ) [pdf]
  • исх. 3D: «Оценка антенных тюнеров и балунов», Фрэнк Витт (AI1H), в "QEX", сентябрь / октябрь 2003, стр. 3-14 [pdf]
  • исх. 3E: "Лучший антенный тюнер Balun", Эндрю Роос (ZS1AN), в "QEX", сентябрь / октябрь 2005, стр.29-34 [pdf]
  • исх. 3F: "Антенны и линии питания", Альфред Лорона (W6WQC) [pdf]
  • исх. 3G: Насколько важен низкий КСВ? », Стэн Гибилиско (W1GV), в« Ham Radio Magazine », август 1981 г., стр. 33-37 [pdf]
  • исх. 3H: "Тюнер Балун: 4: 1 или 1: 1? ", Стив Хант (G3TXQ) [pdf]
  • исх. 4: статей на немецком языке / Deutsch
  • исх. 4А: "Спаннунгс, Стром или Гибрид-Балун?", Ханс-Йоахим Брандт (DJ1ZB), в "CQ-DL", 4/5-2009
  • исх.4B: "Baluns richtig verstehen", Вольфганг Випперманн (DG0SA), в "CQ-DL", 5 / 6-2009
  • исх. 4C: "1: 1-Balun nach Guanella", Карстен Эпперт (DK4AS), в "CQ-DL", 3-2009
  • исх. 4D: "Versuche mit Baluns - Gestaltwandel einer FD4 / FD4 durch Trimmung optimiert", Фреди Зибур, в "CQ-DL", 8 / 9-2009
  • исх. 4E: "Einfacher Aufbau von Sperrkreisen mit Ringkernen", Мартин Штайер (DK7ZB), Funkamateur, 8/2009, с.866-867
  • исх. 5: «Сравнение векторного сетевого анализатора» [miniVNA, MFJ259B, AIM, HP, TenTec], Руди Севернс (N6LF) [pdf]
  • исх. 6: "ЯРМАРКА Листы данных для материалов №. 31 -98 ", Fair-Rite Products Corp; ядро Потеря против плотности потока переменного тока - тип 61 Материал; Начальная проницаемость и коэффициент потерь в зависимости от частоты материала типа 43 ".
  • исх. 7: "Обмотка тороид балун", Том Раух (W8JI) [pdf]

Последняя проверка внешних ссылок: октябрь 2015





,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о