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

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

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!

ra1ohx.ru

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:

rv9cx.jimdo.com

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

 


26.06 19 

По итогам 2018 года компания «ЛЭПКОС» награждена компанией TDK памятным знаком «Лучший продавец ферритов 2018».



29.04 19 

График работы компании «ЛЭПКОС» в период майских праздников.



18.04 19 

Уважаемые коллеги, обращаем Ваше внимание, что с декабря 2018 года комплектация электролитических конденсаторов фирмы EPCOS изменена.



12.04 19 

Приглашаем посетить посетить наш стенд № A731 в (павильон №3 Зал №13) на выставке Экспоэлектроника-2019 в период с 15 по 17 апреля 2019 года на территории выставочного комплекса Крокус Экспо в г. Москве



25.02 19 

Компания ЛЭПКОС расширила номенклатуру аморфных и нанокристаллических сердечников производства МСТАТОР.



 

ferrite.ru

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

 


26.06 19 

По итогам 2018 года компания «ЛЭПКОС» награждена компанией TDK памятным знаком «Лучший продавец ферритов 2018».



29.04 19 

График работы компании «ЛЭПКОС» в период майских праздников.



18.04 19 

Уважаемые коллеги, обращаем Ваше внимание, что с декабря 2018 года комплектация электролитических конденсаторов фирмы EPCOS изменена.



12.04 19 

Приглашаем посетить посетить наш стенд № A731 в (павильон №3 Зал №13) на выставке Экспоэлектроника-2019 в период с 15 по 17 апреля 2019 года на территории выставочного комплекса Крокус Экспо в г. Москве



25.02 19 

Компания ЛЭПКОС расширила номенклатуру аморфных и нанокристаллических сердечников производства МСТАТОР.



 

ferrite.ru

Широкополосный трансформатор — Справочная информация — Технический раздел — Каталог статей

Пишет мне один радиолюбитель:
«Вопрос у меня конкретный. Задумал я в самодельный трансивер ввести диапазон
144мгц.

Смеситель типовой — трансформаторы на колечках, диоды… Логику — проверил. Вроде
бы все «щелкает”, переключается. Теперь хочу узнать — жизнеспособна ли моя затея?
Вопрос в кольцах. Согласно справочнику 50 ВЧ работают до 30 МГц. 20 ВЧ — немного
более. А, вот на 144 МГц – вопрос! Так вот, на этих кольцах трансформаторы потянут
ли?”

В этих нескольких строчках заключены вопросы, ответы
на которые, казалось бы, очевидны для большинства радиолюбителей. Бери кольцо,
да мотай! Однако, не все так просто в понимании работы широкополосных трансформаторов.
Пришлось собрать в уме все то, чему меня учили,
свой практический опыт и, дать ответ…

По поводу ферритовых колец в смесителе в данном случае, и вобще о широкополосных трансформаторах на длинных линиях (ШПТЛ),
существует множество глубоких и устойчивых заблуждений. Здесь как раз
одно из них! Хотя, если «потянуть ниточку”, то концов в этом «клубочке”
заблуждений окажется очень много.

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 Рис.1

Рис.1

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.

Рис.2

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.

Рис.3

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.

Рис.4

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

Источник: http://rx3akt.narod.ru/shptl.html

hfdx.at.ua

Что такое ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР — Мои статьи — Каталог статей

Почему трансформатор широкополосный?

Почему он на линиях?

Что он трансформирует?

Как проверить действительно ли он симметрирующий?

Пишет мне один радиолюбитель: “Вопрос у меня конкретный. Задумал я в самодельный трансивер ввести диапазон 144мгц. Смеситель типовой — трансформаторы на колечках, диоды… Логику — проверил. Вроде бы все “щелкает”, переключается. Теперь хочу узнать — жизнеспособна ли моя затея? Вопрос в кольцах. Согласно справочнику 50 ВЧ работают до 30 МГц. 20 ВЧ — немного более. А, вот на 144 МГц – вопрос! Так вот, на этих кольцах трансформаторы потянут ли?”

В этих нескольких строчках заключены вопросы, ответы на которые, казалось бы, очевидны для большинства радиолюбителей. Бери кольцо, да мотай! Однако, не все так просто в понимании работы широкополосных трансформаторов. Пришлось собрать в уме все то, чему меня учили, свой практический опыт и, дать ответ…

По поводу ферритовых колец в смесителе в данном случае, и вобще о широкополосных трансформаторах на длинных линиях (ШПТЛ), существует множество глубоких и устойчивых заблуждений. Здесь как раз одно из них! Хотя, если “потянуть ниточку”, то концов в этом “клубочке” заблуждений окажется очень много.

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 (предотвратить прямое прохождение сигнала от конца к концу линии, как по единому проводнику) и в качестве “сборщика” полей рассеивания. Т.е. поглотителя поля, которое 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 Рис.1

Рис.1

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.

Рис.2

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.

Рис.3

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.

Рис.4

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

rx3akt.narod.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о