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
Антенные согласующие устройства. Антенные тюнеры. Схемы

На рис. справа приведена принципиальная схема прибора, включающего в себя КСВ-метр, с помощью которого можно настроить Си-Би антенну, и согласующее устройство, позволяющее привести сопротивление настроенной антенны к Ra = 50 Ом. 

 

Элементы КСВ-метра: Т1 - трансформатор антенного тока, намотанный на ферритовом кольце М50ВЧ2-24 12х5х4 мм. Его обмотка I - продетый в кольцо проводник с антенным током, обмотка II - 20 витков провода в пластиковой изоляции, ее наматывают равномерно по всему кольцу. Конденсаторы С1 и С2 - типа КПК-МН, SA1 - любой тумблер, РА1 - микроамперметр на 100 мкА, например, М4248. 

 

Элементы согласующего устройства: катушка L1 - 12 витков ПЭВ-2 0,8, внутренний диаметр - 6, длина - 18 мм. Конденсатор С7 - типа КПК-МН, С8 -любой керамический или слюдяной, рабочее напряжение не менее 50 В (для передатчиков мощностью не более 10 вт). Переключатель SA2 - ПГ2-5-12П1НВ. 

 

Устройство монтируют, минимизируя паразитные индуктивности и емкости ВЧ проводников. 

 

Для настройки КСВ-метра его выход отключают от согласующего контура (в т. А) и соединяют с 50-омным резистором (два параллельно включенных резистора МЛТ-2 100 Ом), а ко входу подключают Си-Би радиостанцию, работающую на передачу. В режиме измерения прямой волны - в указанном на рис. 12.39 положении SA1 - прибор должен показать 70...100 мкА. (Это для передатчика мощностью 4 Вт. Если он мощнее , то "100" на шкале РА1 выставляют иначе: подбором резистора, шунтирующего РА1 при закороченном резисторе R5.) 

 

Переключив SA1 в другое положение (контроль отраженной волны), регулировкой С2 добиваются нулевых показаний РА1. 

 

Затем вход и выход КСВ-метра меняют местами (КСВ-метр симметричен) и эту процедуру повторяют, устанавливая в "нулевое" положение С1. 

 

На этом настройку КСВ-метра заканчивают, его выход подключают к седьмому витку катушки L1. 

 

КСВ антенного тракта определяют по формуле: КСВ=(А1+А2)/(А1-А2), где А1 - показания РА1 в режиме измерения прямой волны, а А2 - обратной. Хотя вернее было бы говорить здесь не о КСВ, как таковом, а о величине и характере антенного импеданса, приведенного к антенному разъему станции, о его отличии от активного Ra = 50 Ом. 

 

Антенный тракт будет настроен, если изменениями длины вибратора, противовесов, иногда - длины фидера, индуктивности удлиняющей катушки (если она есть) и др. будет получен минимально возможный КСВ. 

 

Некоторая неточность настройки антенны может быть компенсирована расстройкой контура L1C7C8. Это можно сделать конденсатором С7 или изменением индуктивности контура - например, введением в L1 небольшого карбонильного сердечника. 

 

Как показывает опыт настройки и согласования Си-Би антенн самых разных конфигураций и размеров (0,1...3L), под контролем и с помощью этого прибора нетрудно получить КСВ = 1... 1,2 в любом участке этого диапазона. 

 

Радио, 1996, 11

Антенный тюнер - Т-образное согласующее устройство
RA0JW С.Кадыров
ra0jw (at) mail.ru

Эта схема антенного согласующего устройства срисована с фирменного Alinco EDX-1 HF ANTENNA TUNER , который работал с DX -70 и другими трансиверами, результаты отличные.

Детали:
С1 и С2

300 пф. Конденсаторы с воздушным диэлектриком. Шаг пластин 3 мм . Ротор 20 пластин. Статор 19. Но можно применить сдвоенные КПЕ с пластиковым диэлектриком от старых транзисторных приемников или с воздушным диэлектриком 2х12-495 пф. (как на снимке) результаты такие же. Вы спросите : « А не прошьет ?».

Фишка в том, что коаксиальный кабель припаян непосредственно к статору, а это 50 Ом, и где должна проскочить искра при таком низком сопротивлении??? Достаточно от конденсатора протянуть "голым" проводом линию длиной 7-

10 см , как он сгорит синим пламенем.

Для снятия статики конденсаторы можно зашунтировать резистором 15 кОм 2 W. (цитата из Усилители мощности конструкции UA3AIC )

L1

20 витков посеребренного провода Д=2.0 мм,(можно в эмали или голым проводом) бескаркасная Д=20 мм. Отводы, считая от верхнего по схеме конца

28 МГц 5
24 МГц 6
21 МГц 7
18 МГц
8
14 МГц 11
10 МГц 15
7 МГц 20
L2 25 витков, ПЭЛ 1.0, намотана на двух, сложенных вместе ферритовых кольцах, размером Д наруж.=32 мм, Д вн.=20 мм. Толщина одного кольца = 6 мм . (Для 3.5 МГц)
L3 28 витков, а все остальной как у L2 (Для 1.8 МГц)

Но, к сожалению, в то время я не смог найти подходящих колец и поступил так: Выточил из оргстекла кольца и на них намотал провода до заполнения. Соединил их последовательно – это получился эквивалент L2.

На оправке диаметром 18 мм (можно использовать пластиковую гильзу от охотничьего ружья 12 калибра) виток к витку намотал 36 витков – это получился аналог L3.

Детали для изготовления тюнера абсолютно доступные.

На снимке все видно. И КСВ-метр тоже. КСВ метр из описания Тарасова А. UT2FW «КВ-УКВ» № 5 за 2003 год.

Все вопросы направлять: ra0jw (at) mail . ru

Успехов 73! RA0JW С.Кадыров

Согласование антенн и согласующие устройства | RUQRZ.COM

В любительской практике крайне редко используются антенны, входное сопротивление которых равно волновому сопротивлению фидера, и в свою очередь, выходному сопротивлению передатчика (идеальный вариант согласования). Чаще всего такого соответствия нет и приходится применять специальные согласующие устройства. Антенну, фидер и выход передатчика следует рассматривать как единую систему, в которой передача энергии должна осуществляться без потерь.

Реализация этой непростой задачи потребует согласования в двух местах: в точке соединения антенны с фидером и фидера с выходом передатчика. Наиболее популярны различного рода трансформирующие устройства: от резонансных колебательных контуров до коаксиальных трансформаторов в виде отрезков коаксиального кабеля требуемой длины. Все они нужны для согласования сопротивлений, что в конечном итоге и приводит к минимизации потерь в линии передачи. И, самое главное, к снижению внеполосных излучений.

Как правило, стандартное выходное сопротивление современных широкополосных передатчиков (трансиверов) 500м. Большинство применяемых в качестве фидера коаксиальных кабелей также имеют стандартную величину волнового сопротивления 50 или 750м. Антенны в зависимости от типа и конструкции могут иметь входное сопротивление в очень широком интервале величин: от нескольких Ом до сотен Ом и больше.

Известно, что входное сопротивление одноэлементных антенн на резонансной частоте носит практически активный характер. И чем больше частота передатчика отличается от резонансной* частоты антенны в ту или другую сторону, тем больше во входном сопротивлении антенны появляется реактивная составляющая емкостного или индуктивного характера. В многоэлементных антеннах входное сопротивление на резонансной частоте имеет комплексный характер, так как свою лепту в образование реактивной составляющей вносят пассивные элементы.

В том случае, когда входное сопротивление антенны имеет чисто активный характер, согласовать его с сопротивлением фидера несложно с помощью любого из подходящих трансформирующих устройств. При этом потери совсем незначительны. Но, как только во входном сопротивлении образуется реактивная составляющая, то согласование усложняется, и требуется более сложное согласующее устройство, способное скомпенсировать нежелательную реактивность. И это устройство должно находиться в точке питания антенны. Не скомпенсированная реактивность ухудшает КСВ в фидере и увеличивает потери.

Попытка полной компенсации реактивности на нижнем конце фидера (у передатчика) безуспешна, так как ограничена параметрами самого фидера. Перестройка частоты передатчика в пределах узких участков любительских диапазонов не приводит к появлению значительной реактивной составляющей, поэтому в большинстве случаев нет необходимости компенсировать реактивность. Правильно спроектированные многоэлементные антенны также не имеют большой реактивной составляющей входного сопротивления, и обычно ее компенсации не требуется.

В эфире часто возникают споры о роли и назначении антенного согласующего устройства (антенного тюнера) при согласовании передатчика с антенной. Одни возлагают на него большие надежды, другие считают его ненужной игрушкой. Чем же на самом деле (на практике) может и чем не может помочь антенный тюнер?

В первую очередь тюнер — это высокочастотный трансформатор сопротивлений, способный при необходимости скомпенсировать реактивность емкостного или индуктивного характера.

Рассмотрим простой пример:
Разрезной вибратор (диполь), имеющий на резонансной частоте входное сопротивление активного характера около 700м, соединен 75-омным коаксиальным кабелем (фидером) с передатчиком, выходное сопротивление которого 500м. Тюнер установлен на выходе передатчика и в данном случае выполняет роль согласующего узла между фидером и передатчиком, с чем он легко справляется.
Если передатчик перестроить на частоту отличную от резонансной частоты антенны, то во входном сопротивлении антенны возникнет реактивность, которая тут же проявится на нижнем конце фидера. Тюнер также способен ее скомпенсировать, и передатчик опять будет согласован с фидером антенны.

Что будет на выходе фидера, в точке его соединения с антенной?
Используя тюнер только на выходе передатчика, полную компенсацию обеспечить не удастся, и в фидере возникнут потери из-за неточного согласования с антенной. В этом случае понадобится еще один тюнер, который придется подключить между фидером и антенной, тогда он исправит положение и скомпенсирует реактивность. В зтом примере фидер выполняет роль согласованной линии передачи произвольной длины.

Еще один пример:
Рамочную антенну, имеющую входное сопротивление активного характера приблизительно 1100м, необходимо согласовать с 50-омной линией передачи. Выход передатчика 500м. Здесь потребуется согласующее устройство, установленное в точке подключения фиДера к антенне. Обычно многие любители используют ВЧ трансформаторы разных типов с ферритовыми сердечниками, но удобнее изготовить четвертьволновый коаксиальный трансформатор из 75-омного кабеля.
Длина отрезка кабеля А/4 х 0.66, где
Я — длина волны,
0.66 — коэффициент укорочения для большинства известных коаксиальных кабелей.
Коаксиальный трансформатор включается между входом антенны и 50-омным фидером.
Если его свернуть в бухту диаметром 15…20см, то он будет выполнять и функцию симметрирующего устройства. Фидер с передатчиком согласуется автоматически, при равенстве их сопротивлений. В этом случае от услуг антенного тюнера можно вообще отказаться.

Для данного примера возможен еще один способ согласования:
При помощи полуволнового или кратного половине волны коаксиального кабеля вообще с любым волновым сопротивлением (также с учетом коэффициента укорочения). Он включается между антенной и тюнером, находящимся возле передатчика. Входное сопротивление антенны около 110Ом переносится к нижнему концу кабеля и с помощью тюнера трансформируется в сопротивление 500м. В этом случае имеет место полное согласование антенны с передатчиком, а фидер выполняет функцию повторителя.

В более сложных случаях, когда входное сопротивление антенны не соответствует волновому сопротивлению фидера, а сопротивление фидера не соответствует выходному сопротивлению передатчика, необходимы два согласующих устройства. Одно вверху для согласования антенны с фидером, другое внизу — для согласования фидера с передатчиком. И обойтись только одним антенным фидером для согласования всей цепи: антенна — фидер — передатчик не представляется возможным.

Наличие реактивности еще больше осложняет ситуацию. Антенный тюнер в этом случае значительно улучшит согласование передатчика с фидером, облегчив тем самым работу оконечного каскада, но не более того. Из-за рассогласования фидера с антенной будут иметь место потери, и эффективность работы самой антенны будет пониженной. Включенный КСВ-метр между передатчиком и тюнером зафиксирует КСВ=1, а между тюнером и фидером этого не произойдет по причине рассогласоаания фидера с антенной.

Напрашивается вполне справедливый вывод: тюнер полезен тем, что поддерживает нормальный режим передатчика при работе на несогласованную нагрузку, но при этом не способен улучшить эффективность работы антенны при ее рассогласовании с фидером.

П-контур, используемый в выходном каскаде передатчика, также может выполнять роль антенного тюнера, но при условии оперативного изменения индуктивности и обеих емкостей.
Как правило, антенные тюнеры и ручные и автоматические — это резонансные контурные перестраиваемые устройства. Ручные имеют два- три регулирующих элемента и не оперативны в работе. Автоматические — дороги, а для работы на больших мощностях — очень дороги.

Давайте рассмотрим довольно простое широкополосное согласующее устройство (тюнер) на рис 1, удовлетворяющее большинству вариаций при согласовании передатчика с антенной. :

Он очень эффективен при работе с антеннами (рамки, диполи), используемыми на гармониках, когда фидер является полуволновым повторителем. В данном случае входное сопротивление антенны на разных диапазонах различно, но с помощью согласующего устройства легко согласуется с передатчиком. Предлагаемый тюнер может работать при мощностях передатчика до 1,5кВт в полосе частот от 1.5 до 30МГц.
Основные элементы тюнера — ВЧ автотрансформатор на феррито- вом кольце от отклоняющей системы телевизора УНТ-35 и переключатель на 17 положений. Возможно применение конусных колец от телевизоров УНТ-47/59 или других.

Обмотка содержит 12 витков, намотанных в два провода. Начало одной обмотки соединяется с концом другой. В таблице и на схеме нумерация витков сквозная. Сам провод — многожильный во фторопластовой изоляции. Диаметр провода 2,5мм по изоляции. Отводы сделаны от каждого витка, начиная с восьмого от заземленного конца.

Переключатель — керамический, галетного типа на 17 положений.

Автотрансформатор располагается максимально близко к переключателю, а соединительные проводники между ними должны быть минимальной длины. Возможно применение переключателя на 11 положений при сохранении конструкции трансформатора с меньшим количеством отводов, например, с 10 по 20 виток. Но в этом случае уменьшится и интервал трансформации сопротивлений.

Зная входное сопротивление антенны, можно воспользоваться таким трансформатором для согласовании антенны с фидером 50 или 750м, сделав только необходимые отводы. В этом случае он помещается во влагонепроницаемую коробку, заливается парафином и устанавливается в точке питания антенны.

Также это согласующее устройство может быть выполнено как самостоятельная конструкция или входить в состав антенно-коммутационного блока радиостанции.

Для наглядности метка на ручке переключателя (на лицевой панели) указывает на величину сопротивления, соответствующую данному положению. Для компенсации реактивной составляющей индуктивного характера возможно подключение переменного конденсатора С1, рис.2.

Зависимость сопротивления от количества витков приводится в таблице 1. Расчет производился исходя из соотношения сопротивлений, которое находится в квадратичной зависимости от количества витков.

Таблица 1.

Что еще почитать по теме:

Антенное согласующее устройство

Антенное согласующее устройство, принципиальная схема которого показана на рисунке, является достаточно простым и эффективным средством согласования 50-омного выхода трансивера с антеннами типа LW, V-beam, а также с антеннами, имеющими симметричную линию питания. Устройство выполнено по распространенной схеме Т-типа, однако отличительными особенностями предлагаемой схемы являются применение в качестве катушки с переменной индуктивностью шарового вариометра и минимальное количество механических переключателей, которые заменены высокочастотными реле.

Можно использовать шаровой вариометр любого типа, катушки которого не имеют конструктивного соединения между собой, с максимальной индуктивностью при последовательном соединении катушек не более 30 мкГн. Как видно из схемы, при обесточенных обмотках реле К1, К2 постоянного тока обмотки вариометра соединены параллельно. Необходимость последовательного и параллельного включения катушек вариометра L1 и L2 определяется опытным путем, в зависимости от применяемой антенны и диапазона. При работе в диапазоне до 30 МГц может понадобиться включение дополнительной катушки L3, которая подключается к вариометру с помощью реле К3. Таким образом, комбинируя включение катушек L1, L2, L3, можно добиться оптимальной индуктивности, соответствующей выбранному для работы диапазону частот. Переключателем S1 можно при необходимости подключать антенну непосредственно ко входу трансивера в обход антенного согласующего устройства.

Детали и конструкция. В антенном согласующем устройстве применяется шаровой вариометр от радиостанции Р-140. Желательно, чтобы катушки L1 и L2 были намотаны посеребренным проводом на керамических каркасах. Конденсаторы переменной емкости С1, С2 можно взять от старых ламповых радиоприемников в случае, если передаваемая мощность не превышает 100...150 Вт. При большей мощности следует применять конденсаторы с более широким зазором. В качестве реле К1-К4 необходимо использовать малогабаритные высокочастотные реле типа "Торн" или от радиостанции РСБ-5. Катушка L3 содержит 3.4 витка медного посеребренного провода диаметром 2,5.3 мм. Катушка выполнена бескаркасной на оправке диаметром 50 мм. Трансформатор Т1, включаемый реле К4 при использовании симметричной антенны, выполнен на ферритовом кольце с наружным диаметром 60.120 мм и магнитной проницаемостью 400.600. Он содержит две обмотки, выполненные проводом с фторопластовой изоляцией двумя проводами с равномерным размещением на кольце.

Устройство смонтировано в металлическом корпусе. Соединительные провода должны быть минимальной длины, катушки вариометра расположены на расстоянии не менее 20 мм от корпуса. В качестве трансформатора Т2 можно применить любой мощностью 20.30 Вт. Переключатель S1 содержит 4 группы контактов на керамическом основании. Весьма желательно применить вместо него два дополнительных реле, аналогичных реле К1-К3. Разъемы типа СР50. Переключатели S2, S3 - тумблеры типа МТ-1 или аналогичные.

Налаживание. Налаживание устройства не представляет особой трудности. Необходимо практическим путем определить положение переключателей S2, S3 для работы в конкретном диапазоне. В некоторых случаях может понадобиться корректировка индуктивности катушки L3, которая зависит от типа применяемой антенны. Контроль согласования антенны и трансивера осуществляется КСВ-метром по минимальному значению коэффициента стоячей волны.

Автор:  С.Г. Клименко, US4LEB, г. Харьков

Литература:

1. Бунин С.Г., Яйленко Л.П. Справочник радиолюбителя- коротковолновика.- К.: Технка, 1984.- 264 с.

2. Беньковский З., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн.- М.: Радио и связь, 1983.479 с.

3. Григоров И. Согласующие устройства // Радиолюбитель.- КВ и УКВ.- 1997.- №10.- С.32.К

Домашняя страница Игоря Уватенкова RW9JD

Данная статья является продолжением цикла моих статей по обмену опытом и некоторым первичным источником информации для начинающих, тех кто строит антенны своими руками и не хочет наступать на свои и чужие грабли.

Для моего географического положения (западная Сибирь), крайне важно, иметь хороший сетап. Нужны эффективные антенны, особенно на низких диапазонах. Как и все мои коллеги по эфиру мечтают о большем, но реалии «гнут» нас к земле и приходится обходиться тем, что имеем или можем себе позволить. Практический опыт позволяет с каждой следующей моделью антенны, получать лучшие результаты. Сегодня я расскажу о своих «рукодельных» способах постройки согласующего устройства для вертикала, подчеркиваю – это СУ может быть использовано для любого GP.

Я построил несколько вертикалов разной высоты (от 12м до 27м), ориентир был на диапазоны 160-80м. Использовал в конструкции удлиняющие катушки, емкостные нагрузки и т.д. Все публикуемые варианты построения GP и хвалебные отзывы о фантастической работе одиночных вертикальных антенн – полная чушь, вертикал он и в Африке вертикал! Ничего выдающегося вы из него не выдавите, кроме тех характеристик, которые эта антенна может обеспечить. Выводы, которые подтвердились в процессе эксплуатации, известны из классической теории:

  1. Антенна работает лучше, если ее физическая длина близка к длине полуволны (четверти волны) текущего диапазона. Важна кратность, в этом случае настройка существенно упрощается во многодиапазонном варианте.
  2. Чем больше диаметр труб, тем шире полоса. Например, у меня, увеличение диаметра от 40мм до 80мм привело к расширению полосы в среднем на 10-15 Кгц на НЧ диапазонах, мелочь, а приятно!
  3. Размещение минимума радиалов крайне желательно для работы антенны, чем больше тем лучше, но есть предел, при котором дальнейшее их увеличение не приводит к улучшению параметров антенны. Эффективнее работают изолированные резонансные радиалы. Радиалы обязательно располагать симметрично от основания антенны, их количество должно быть кратным 2, в этом случае круговая диаграмма не будет нарушена.

 Собственно, ничего нового. Все укороченные антенны работают хуже полноразмерных, но для низких диапазонов особенно актуальны габариты. Все стремятся найти компромисс между размерами и эффективностью данной антенны, еще и воткнуть данную конструкцию на свой земельный участок или крышу многоквартирного дома. Точно также поступил и я. Поскольку антенну на 160-80м все равно придется удлинять электрически, можно выбрать практически любую длину. Удлинение производиться с помощью катушки на самой антенне или в согласующем устройстве. Я выбрал второе, так как настраивать и управлять проще, не нужно ронять ствол вертикала. А высоту антенны выбрал «серединку» = 21-22м, метод соединения — телескоп, диаметр труб – от 60 мм внизу, до 20 мм наверху. Использую в своей конструкции емкостные нагрузки, которые можно прикинуть в MMANA. У меня два биметалических провода (d=1.8 мм), длиной по 8 м каждый, они же являются частью растяжек. Закреплены нагрузки на высоте 16 м от земли непосредственно к стволу антенны. Угол между проводами составляет около 100 градусов. Уменьшая или увеличивая этот угол, можно «гонять» резонанс антенны в небольших пределах в ту или иную сторону, точно также как длиной нагрузок и местом подключения к антенне (по высоте). Вот файл для творчества: скачать *.maa антенны для участка=3.550 Mhz. 

Согласующее устройство.

Задача сводится к тому, чтобы устройство переключало компоненты СУ на антенный фидер в зависимости от нескольких участков диапазонов. В данном случае я нацелился на 160CW — 160SSB — 80CW — 80SSB – 40CW – 30CW. На 40-ке и 30-ке полоса широкая, нет необходимости делить по участкам, если только вы не крутой «радиогурман». Схема выглядит так:

Нам понадобятся: медный провод диаметром 2-2.5мм для изготовления катушки. Я не нашел эмалированного провода подходящего диаметра, поэтому купил в магазине электротоваров одножильный медный провод (диаметр жилы 2.4 мм), предназначенный для прокладки заземляющего проводника в эл.цепях. Он имеет цветную  виниловую оболочку (маркировка: желтый с зеленым), которую нужно будет снять. То, что не нашел эмалированный провод, оказалось даже преимуществом, нежели недостатком. Не нужно зачищать от лака участки витков катушки при настройке., а «ползать» по виткам придется много и долго! Так что настоятельно рекомендую этот вариант!

Конденсаторы переменной емкости (удобно для плавной настройки), релюшки с большим током коммутации, чтобы не горели контакты и не было неприятностей с переходным сопротивлением контактов. Монтажные провода, желательно одножильные таким же диаметром, как диаметр провода катушки (по крайней мере не меньше!). Наконечники (под болт) для крепления отводов катушки к плате коммутатора и пластиковый корпус, куда разместить всю конструкцию. В конечном итоге после настройки, все это хозяйство окультурить и залить лаком, чтобы не было коррозии и перетекания токов при конденсате. Как бы вы не старались, вакуума в корпусе все равно не достичь, там всегда будет присутствовать влага, вот от нее и защищаемся.

Двусторонний фольгированный текстолит для изготовления платы коммутатора толщиной 1.5-2 мм, с фольгой 70 микрон, если есть 100 мк – будет замечательно! Диоды – любые кремневые на рабочее напряжение реле, конденсаторы на напряжение 250 в – в цепях питания реле (для блокировки ВЧ токов), можно использовать СМД компоненты. Высоковольтные конденсаторы на напряжение 500 В, например тип КСО. Набирая С1 — С3 из нескольких конденсаторов, имейте в виду, что допустимая реактивная мощность одного конденсатора типа КСО 75 Вт (это по паспорту, реально они выдерживают раза в три больше). Безусловно тип К15У-1 предпочтительнее, я выбрал именно их. Компактные, дисковые, с двух сторон имеется болтовое соединение, работают в широком диапазоне температур, имеют практически одинаковую толщину, поэтому набирать их в линейку и крепить одно удовольствие.

 

Итак по порядку.

Как изготовить катушку? Да все очень просто, берем оргстекло для изготовления каркаса толщиной 4мм. Если меньше, то конструкция будет слабенькая и при намотке (утяжке витков) будет деформироваться. Если больше, конечно будет устойчивей, обработка будет происходить дольше. Собственно выбор каждого, по моему оптимум = 4мм, да и купить в магазине проще, размер широко распространен. Для этих целей вполне пригоден радиопрозрачный текстолит.

Я покажу пару-тройку вариантов изготовления каркасов и намотки катушки.

Первый:

Размечаем полосы, ширина = 60-65мм, длина 200мм, посредине паз в половину дины и шириной 4мм (толщина оргстекла). Каркас будет состоять из двух взаимно перпендикулярных половинок, которые вставляются в пазы, навстречу друг другу. Пилим обычной ножовкой с мелким зубом либо лобзиком. После раскройки нужно на гранях нарезать пазы для укладки витков катушки, здесь очень важно выдержать равный шаг между витками (у меня 5мм) и глубину пазов (у меня 2мм). Это делается с помощью трехгранного напильника. Еще один важный момент, когда вы будете делать пазы, необходимо сделать сдвиг пазов смежных граней каркаса на расстояние половинного шага. Это нужно чтобы при укладке витков, соблюдался правильный наклон витков, в противном случае переход с одной грани на другую будет резкий изгиб провода. Поскольку провод достаточно толстый, то может привести к неудобству плавной намотки, и непопаданию провода в паз следующей грани.

  

Для того чтобы каркас можно было закрепить в корпусе, понадобятся еще разнополочные алюминиевые уголки. Они также продаются в отделах фурнитуры мебельных магазинов, сантехники или торгующих метизами. Отрезаем нужный фрагмент и сверлим отверстия, через которые с помощью болтов М3 закрепим их на каркасе. (см фото)

  

Для намотки катушки нужно отмерить кусок провода. Катушка будет содержать около 30 витков, в моих конструкциях GP варировалось от 26 до 33 витков. Если диаметр катушки 60 мм, то длину можете посчитать сами (3.14*0.06*30=5.562, берем 6 м), тем более, катушку нужно намотать с небольшим запасом. Укоротить при настройке всегда проще, а вот нарастить – будет уже неаккуратно и лишние «сопли» с пайкой. Вобще, для достижения максимальной добротности катушки, было бы неплохо намотать с пропорцией (дина/диаметр) 1:2, но т.к. корпус мелковат, я довольствовался текущим диаметром, как описал.  Далее берем пластиковую трубу для прокладки канализации диаметром 45 мм, делаем с торца паз, чтобы закрепить конец провода и методично, не спеша, удерживая натяг, укладываем витки вплотную друг к другу. Как только вы завершили намотку, можно снять с трубы. При этом катушка спружинит и ее диаметр увеличится примерно на 5-7 мм — это нам и нужно, чтобы при намотке на каркас был небольшой натяг и в то же время ее диаметр был меньше, чем размер пропилов на каркасе.

  

Теперь катушку надеваем на каркас, закрепляем конец и с натягом укладываем витки в пропиленные пазы на гранях. Еще раз протягиваем витки и фиксируем второй конец провода на каркасе, лишнее отрезаем. Все, катушка практически готова.

  

Второй вариант:

Выпиливаем заготовки из оргстекла, описанным выше способом, но заготовка будет шире на 10-15 мм. В принципе, можно обойтись одной заготовкой. Вместо пазов на гранях у нас будут отверстия, размечаем и сверлим отверстия сверлом, чуть больше чем диаметр провода (например 2.6 мм), с нужным нам шагом (5 мм). После сверления прямых отверстий, на них нужно сделать фаски с обеих сторон, сверлом диаметром 6-7мм.

  

Далее производим намотку, просто вкручиваем катушку в эти отверстия каркаса, как болт в гайку. Процесс немного трудоемкий и требующий терпения. Конструкция достойная, витки катушки сидят очень плотно, шаг соблюден, расстояние между витками сохраняется. Простота изготовления каркаса подкупила, но с намоткой сложнее, чем в первом варианте. Проделав такую работу, я бы не стал повторять для себя такую конструкцию. Лучше я повожусь с пропилами на гранях, чем с укладкой витков в отверстия каркаса. Это мое личное мнение! Катушка готова, что же получилось, проводим измерения. Индуктивность получилась 21.8 мкГн. Эта примерная индуктивность необходимая для настройки диапазона 160 м.

 

Третий вариант:

Могу порекомендовать еще один способ изготовления катушки. Если вы не захотите возиться с напильником, в качестве каркаса возьмите любую пластиковую трубу подходящего диаметра. Далее намотайте двойным проводом нужное количество витков катушки. Витки должны укладываться очень плотно друг к другу, по окончании намотки, концы первого провода закрепить. Второй провод используется для установки межвиткового расстояния, его нужно снять аккуратно, а витки катушки залить силиконом (например, четыре полоски под 900 вдоль всей длины катушки) . Силикон продается в тюбиках и балонах, в бытовых товарах или сантехники. Возьмите тот тип, который применяется для наружных работ, в этом случае при минусовых температурах он не рассыплется. После высыхания катушка готова. Так как провода всегда дефицит, вместо него можно использовать обычный бельевой шнур подходящего диаметра, тем самым вы этой вкладкой (доп.провод или шнур) между витками катушки, регулируете межвитковое расстояние.

Конденсаторы:

Теперь настала очередь изготовления конденсаторов. Если у вас есть возможность приобрести готовые, можете не париться. Но я радиолюбитель, предпочитаю своими ручками прочувствовать и получить наслаждение от результатов труда. В свое время я переделал множество различных конструкций конденсаторов. В моей юности в магазинах максимум что было, это двухсекционные емкости на 465 пф. Я выдирал пластины, через одну, чтобы увеличить расстояние между ними, чтобы можно было применить в передатчике. Приходилось собирать из нескольких, плюс управлять несколькими одним рычагом… В общем эти мытарства не по мне, уже тогда я решил изготовить свой, нужных габаритов и нужной емкости. Уверяю вас, пластины конденсаторов изготовленные из листового железа (консервного или оцинкованного), работали ни сколько не хуже, чем из фольгированного текстолита или листового дюраля. Сегодня возможности гораздо шире, есть материалы и есть готовые изделия, только отстегивай денежку!

Для изготовления конденсаторов я заказал пластины двух размеров в мастерскую, где на станке лазерной резки мне 100 шт сделали за 10 минут, не успел и кофе допить. Пластины из листового дюраля толщиной 0.8-1 мм. Сегодня это не проблема, заходите в интернет в поисковике набираете «лазерная резка металла» и получаете кучу ссылок на фирмы, делаете эскизы, заказываете и получаете посылку в течении недели-двух на дом, в том случае, если в вашем городе нет такой мастерской или завода. В крайнем случае, вырежьте ножницами свои пластины из подручного материала и просверлите отверстия в нужных местах. Если потребуется пайка — не стесняйтесь, пропаяйте для надежности! На внешний вид кроме вас смотреть никто не будет, а работать они будут не хуже заводских, проверено практикой!

 

Для крепления пластин купил шпильки М4 метровой длины, гайки и шайбы. Из оргстекла 4мм вырезал торцовые стенки конденсатора, лучше использовать для этих целей текстолит, все таки он прочнее. Дальше пошла сборка. Отрезал шпильки необходимой длины и закрепил на передней стенке конденсатора. С помощью шайб устанавливаю расстояние между пластинами. Надеваю пластины и шайбы последовательно. Поскольку шайбы изготовлены методом прессовой резки, толщина их разнится, поэтому важно подбирать толщину пакета для равномерного распределения пластин по шпилькам. Итог мне не понравился, расстояние между пластинами не одинаковое. Как я не старался, все равно не получился нужный интервал. После стяжки пластин, я неоднократно пересобирал статор и ротор, увеличивая или уменьшая расстояние в нужных местах, путем подбора толщины набора шайб. Так что предостерегаю от использования данного метода в своих многопластинчатых конструкциях! Если вы уверены, что толщина шайб близка к идеальной или ваш конденсатор имеет в наборе не более 8-10 пластин, то можно воспользоваться этим способом набора.

 
 

Этот вариант конденсатора я хотел использовать как временный, исключительно для того чтобы определить нужную емкость при настройке СУ каждого диапазона, ну и так, для некритичных экспериментов. Безусловно, такой конденсатор работать будет, но мелкие огрехи мешают спать, если не отнестись серьезно к изготовлению конструкции, то эта конструкция тебя подведет в самый неподходящий момент.

Следующим шагом по совершенствованию конденсатора, у меня было использование втулок вместо шайб. Втулки также продаются в метизных магазинах, но у меня есть друг-токарь, я не стал прыгать по магазинам, просто сообщил ему нужные размеры и результатом был комплект, который с успехом воплотил в мою конструкцию. Втулки можно изготовить из дюралевых трубок малого диаметра 8-10 мм, в этом случае отпиливать их нужно аккуратно, а после промерять штангенциркулем и доводить напильником. Конечно, проще это сделать на токарном станке.

 
 

Конденсаторы становились все красивее. Процесс захватил настолько, что я решил идти до конца и изготовить вполне профессиональные версии. Теперь я знал, расстояние между пластинами в 2.5 мм, емкость пары моих пластин равна около 20 пф, исходя из этого, могу проектировать и собирать любую нужную емкость.

Для СУ мне нужно три конденсатора. Два шт на 80-ку и один на 30-ку. Из фольгированного 3 мм текстолита вытравил торцовые панельки конденсаторов (двусторонний текстолит толщиной 3 мм), из латуни выточил втулочки и запаял их на панельки. Комплекты пластин у меня уже собраны, заменил оргстекло на текстолитовые панельки, к тому же с торца панельки появилась возможность регулировки с помощью натяжного винта натяг и позицию ротора относительно статора. У втулок лицевых пластин внутреннее отверстие гладкое, а у тыловых — я нарезал резьбу М6 для винта регулировки. Места вращения вала и сопряжения движущихся контактов, смазал электропроводной смазкой.

 
 
  

Вот теперь я счастлив, мои емкости ничем не уступают заводским, а в чем-то и превосходят! Что касается стоимости изготовления конденсаторов, то по моим оценкам, мне обошлись дешевле минимум раза в полтора, а может и более, чем покупные. Преимуществом явилось то, что габариты и емкость, я подгонял под свои хотелки — это главное! А приятное — это экземпляры собраные своими руками! Скачать файлы панелек конденсаторов в формате Sprint-Layout: панелька = 60мм, панелька = 80мм.

Примечание: Если вы надумаете изготовить ручной антенный тюнер, поставив его в шеке перед трансивером, то конденсаторы можно изготовить описанным способом. Емкости до 1000-15000 пф не проблема! Собираете обычный П-контур, катушка-вариометр плюс пару таких конденсаторов, уверяю, все существующие у вас антенны будут согласованы, вплоть до ножниц, воткнутых во входной разъем, диапазон волновых сопротивлений согласования ОЧЕНЬ велик!

 

Основные детали в наличии! Теперь нужно развести плату коммутатора, спаять детали и приступить к настройке СУ. В качестве релюшек я выбрал герметичные RT314024. Работают в диапазоне температур от минус 400 до плюс 850 С, 24 вольта постоянного тока, две контактных группы, расстояние между контактами 2.5 мм, ток коммутации 16 А, время срабатывания 3 миллисекунды, габариты 29х12.7х15.7 мм, стоимость в зависимости от производителя и продавца 70-150 руб за шт. В общем класс!!! Для мощности в киловатт есть запас, это вполне достойный вариант.

Есть аналогичные релюхи, высота их чуть больше и время срабатывания до 7-10 миллисекунд, установочные размеры те же: TRA2 D24VDC-S-Z (см.фото). Еще можно использовать Вакуумные реле П1Д-1В, П1Д-3В, П1Д-4В, ток протекающий через контакты от 3 А (П1Д-1В) до 7.5 А (П1Д-3В, П1Д-4В) по паспорту, рабочее напряжение на частоте 30 Мгц = 1.5 Кв. На том, что я перечислил, свет клином не сошелся, можете поискать в интернете подходящий вариант, главный критерий большой ток коммутации, расстояние между контактов не менее 2 мм, герметичность и рабочее напряжение удобное для пульта управления 12, 24 или 27 вольт. Я выбрал 24 в поскольку имеется готовый блок питания. Применение ВЧ-реле или коаксиальных, считаю в данной конструкции нецелесообразным, вот на УКВ без них не обойтись. Любителям QRO можно взять мощные вакуумные (В1В-1В, В1В-1В1, В1В-1Т1, В1В-1Т2), и как следствие изготовить покруче катушку и емкости. Выбирайте друзья, выбирайте!

 

  

Плата коммутатора размером 140 х 100 мм (лицевая сторона и оборотная). К контактам 0-5 подключаются отводы катушки, IN — вход (кабель от трансивера) OUT — выход к клеммам антенны, GND — общий, К1-К6 питание катушек с пульта управления. Плата разведена в том числе с применением СМД компанентов, выглядит так (скачать плату в формате Sprint-Layout):

 

Меня все устраивает, я приступаю к сборке опытного образца СУ. Закрепляю компоненты на пластиковую крышку будущего корпуса. Сверху катушка, ниже плата коммутатора, еще ниже конденсатор. Почему опытный образец, спросите вы? Потому что наступает ответственный момент – предварительная настройка, и на этом этапе я должен определить количество витков катушки, относительно которых будут сделаны отводы по диапазонам, ну и определить емкости для моей конструкции, чтобы настроить резонансы в нужных диапазонных участках. Для проведения этих работ нужно иметь доступ к виткам катушки со всех сторон, позже вам станет ясно почему. После этого, будет более тщательная, тонкая подгонка уже в собранном виде СУ.

  

На фото видно, нижнюю часть антенны. Снизу труба (опора для антенны) диаметром 60 мм и длиной 1 м. Высота выбрана не случайно, при малой высоте нужно ползать на коленках, настраивая СУ. При большой — нужна стремянка, тоже не удобно. Оптимально на уровне 1-1.3 м, на параметры антенны никак не сказывается, точнее это влияние настолько мизерно, что можно пренебречь. Далее текстолитовая вставка (изолятор) и выше сама антенна. К нижней трубе закреплены дюралевые пластины, к ним крепятся изолированные радиалы. На уровне изолятора закреплен согласующий блок с помощью дюралевых пластин, они одновременно служат как держатель корпуса и являются проводниками между СУ и антенной (контакты «OUT» платы коммутатора).

 

 

Настройка

Для настройки необходимы приборы, антенный анализатор или КСВ-метр, чтобы контролировать процесс и видеть в каком участке диапазона резонанс. На фото опытного образца у меня один конденсатор вместо трех. Я умышленно так поступил, во первых: чтобы не мешались, во вторых: одного достаточно, чтобы определить емкость на каждом участке настраиваемых диапазонов, настроил — измерил емкость, запомнил и перешел к следующему. Перед настройкой СУ желательно настроить в резонанс радиалы каждого диапазона и подключить их «кучкой» к заземленной шине СУ (см.схему). Начинаем с диапазона 160м. Пошагово выполняем следующие действия:

  1. Нижний конец катушки временно отключаем от земли и подключаем непосредственно к центральной жиле кабеля.
  2. Подбираем общее количество витков катушки, начиная с верхнего конца таким образом, чтобы появился резонанс на нижнем участке диапазона, значение КСВ при этом может быть неважным. Мы добиваемся, чтобы реактивное сопротивление всей катушки стало равным реактивности антенны.
  3. Возвращаем нижний конец катушки на землю, а кабель к входу платы СУ (отвод [1] по схеме).
  4. Подбором нижнего отвода [1] (см.схему) добиваемся минимума КСВ, затем в пределах одного витка, точной подстройкой индуктивности всей катушки, отвод [5], добиваемся КСВ=1.
  5. Ползаем по виткам катушки буквально по миллиметрам, если КСВ=1 на этом участке установить не удается, нужно повторить несколько раз шаги предыдущего пункта, с уменьшением зоны поиска положения отводов. В итоге КСВ в точке резонанса должен быть равен точно единице.

На этом этапе телеграфный участок 160 м настроен, переходим к настройке телефонного участка. Здесь все проще, ничего не меняем с подключениями: нижний конец катушки [0] – на земле, отвод [1] – на центральной жиле кабеля.

Подбираем положение отвода [4]. Его положение вниз в пределах 1-3х витков от верхнего [5] конца катушки, при этом должен быть КСВ=1, как и в предыдущем случае.

Следующим шаг – настройка диапазона 40 м. Все действия как на предыдущем этапе, по методике описанной для 160 м диапазона. Здесь участвует верхняя часть катушки, витки от отвода [2] до отвода [5].

  1. Ищем положение отвода [2] на катушке: отвод [0] на земле, дополнительный заземленный провод перемещаем по виткам катушки (примерно от середины вверх, закорачивая, тем самым нижнюю часть катушки), находим резонанс, КСВ – не важно как и в предыдущем случае.
  2. Найденное положение отвода [2] фиксируем и заземляем. Добиваемся КСВ=1 поиском положения отвода [3]. При резонансе на 40-ке, количество витков от заземленного [2], будет составлять в пределах 2-3 витка.
  3. Повторяя несколько раз пункт 2 добиваемся точной установки КСВ=1.

Настройка диапазонов 80 м и 30 м сводится к подбору емкостей на нужных участках, просто крутим ротор конденсатора и запоминаем номинал.

 
 

Вот и вся предварительная настройка! Величины, которые получились такие:

      1. Всего витков катушки — 26.75 витков

      2. Отвод [1] — 3.6 витка

      3. Отвод [2] — 15.25 витков

      4. Отвод [3] — 16.6 витков

      5. Отвод [4] — 23.75 витка

      6. Емкость С1 — 57 пф

      7. Емкость С2 — 407 пф

      8. Емкость С3 — 390 пф

Теперь, когда все величины известны и положения отводов определены, пакую все детали в корпус. После сборки СУ и подключения к антенне, резонансы немного сдвинулись. Так и должно быть, взаиморасположение элементов конструкции оказывает влияние на настройку СУ. Вот теперь займемся тонкой настройкой, нужно тщательно подобрать положения отводов катушки и окончательно их зафиксировать пайкой.

Лепестки для отводов я вырезал из консервного железа, облудил их и припаял торцом в витку катушки в месте, определенном на этапе настройки. Не стал непосредственно припаивать плату к виткам на случай удобства монтажа/демонтажа. Прикручиваю отводы к проводникам платы с помощью болтов М3. Хотя правильным решением считаю, все же непосредственную пайку. Также необходимо подкорректировать величину емкости конденсаторов, слегка вращая ротор и подгоняя резонанс в нужный участок диапазона. 

 

Результатом творчества стала вот такая конструкция (см.ниже), корпус немного великоват, впрочим, не таскать же его! После сборки СУ, если вы уверены, что не будете ничего менять, можно покрыть защитным лаком для печатных плат и эл.компонентов в балончиках (очень удобно). Лак продается в отделах радиотоваров. Лучше если он буден не прозрачным, а с цветным оттенком, его видно на плате и деталях. Я довольствовался прозрачным, покрыл все открытые участки пакйки, контактов и витки катушки.

На провода цепи управления реле, сделал три витка на ферритовом кольце непосредственно у платы, скрутив в жгут эти проводники, а концы припаял к разъему управления. Кабель управления — обычный многожильный, можно использовать «витую пару» для внешней прокладки, лучше если такой кабель будет экранирован. Радиалы, после растяжки и настройки, закопал в землю на глубину 5-8 см, чтобы не запинаться о них, да и лужайка приличней выглядит. На работу антенны это никак не сказалось. 

 

Если вы предполагаете проводить эксперименты в будущем, оставьте переменные конденсаторы в корпусе. В противном случае рекомендую заменить их на постоянные, предварительно замерив их значения, при этом конструкция будет намного легче, компактнее и проще. Я так и сделал (см.фото), для конкретной антенны – конкретная конструкция СУ. В качестве пульта управления вы можете использовать простой блок питания для релюшек и коммутировать с помощью галетного переключателя. Более изящный вариант — автоматический антенный коммутатор, в котором имеется возможность на одном диапазоне настраивать отдельные участки и снимать управляющее напряжение на независимые выходы. Можно собрать собственную «цифровую балалайку», которая также будет управлять нашими релюшками.

 

Еще раз хочу напомнить: После установки компонентов в корпус СУ, необходима тонкая подстройка на всех участках настраиваемых диапазонов. В этом легко убедиться, посмотрев на фото показаний анализатора (см.выше) и графиков посте окончательной подгонки, КСВ отличается в лучшую сторону. Не пренебрегайте финальным этапом настройки системы! Для наглядности приведу графики КСВ на настроенных участках. Показания снимал в шеке с помощью антенного анализатора RigExpert 520 и компьютерной программы которая идет в комплекте с прибором. Длина кабеля RG-213 от шека до антенны составляет около 25 м. По пути кабеля в шек, имеется антенный коммутатор и газоразрядник Cushcraft LAC-4H. Он позволяет эффективно защитить приемный тракт радиостанции от высоковольтных импульсов которые могут возникать в антенной системе при грозах и снегопадах. Коаксиальное исполнение с волновым сопротивлением 50 Ом, работает до 500 МГц, КСВ не более 1,1, потери на затухание менее 0.2 дБ, выдерживает мощность передатчика до 2000 Ватт. 

Все элементы вносят свои мелкие погрешности в конечный результат, тем не менее, что мне удалось выжать в моих условиях смотрите на графиках. Идеала я не достиг, но результатами доволен, вполне приличные. Графики сверху вниз:

  1. 160CW КСВ=1.07;

  2. 160SSB КСВ=1.15;

  3. 80CW КСВ=1.11;

  4. 80SSB КСВ=1.07;

  5. 40CW КСВ=1.07;

  6. 30CW КСВ=1.73.

Поскольку я предпочитаю CW, поэтому резонансы (40 м и 30 м) сместил в телеграфные участки, вы вольны руководствоваться своими предпочтениями. Посмотрите, на 80-ке полоса широкая, если вас не пугает КСВ=2.5 на краях диапазона, можно обойтись одним конденсатором и настроить СУ на середину диапазона.

В этой статье я не описывал подробно конструктивные особенности антенны и настройку радиалов, поскольку цель другая – согласующее устройство. Ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов эти пункты, ведь под конкретную конструкцию мы изготавливаем СУ. Перед реализацией вашего антенного проекта, необходимо все посчитать смоделировать и выбрать подходящий, оптимальный вариант GP. В данном случае мы настраиваем антенную систему, а не отдельный элемент, здесь важно ВСЁ! 

Вы можете настроить антенну в идеальных условиях, например, в чистом поле, но когда перенесете эту антену к себе на участок, то волосы «встанут дыбом», антенная система — не рабочая (!), нужно всю настройку повторить для нового местоположения. Все существующие объективные факторы, влияющие на настройку системы необходимо учитывать для реальных условий установки антенны. Данные которые я приводил могут отличаться от ваших, не бойтесь, это нормально, так и должно быть. Все окружающие антенну предметы, деревья, строения, ЛЭП газовые магистрали, телефонные линии, грунт и его поверхность, также как и крыша многоэтажки … и т.д., все это так или иначе скажется на работе вашей антенны. Минимизировать это влияние и призвано согласующее устройство. Настройка радиалов – отдельная тема, в интернете много статей, о своем опыте расскажу в следующей статье.

***** Прошло много времени *****

Вот и первая неприятность: На чемпмонате РФ CW 2016 перестало строить СУ на 80м и 160м. КСВ полез за пределы... Первый тур провален, немного поработал на 40-ке и плюнул. На следующий день снял коробку с антенны и что я вижу? Двухмиллиметровая плата выгорела между дорожками. 

Версии были такие:

  • Разряд молнии
  • Накопившийся конденсат
  • Слабый контакт контактной пары реле

Так до сих пор не понял что произошло. Дорожки толщиной 70 мк и шириной 3.2 мм - выдерживают ток в 14 А, а если учесть, что дорожки дублируются, получается внушительное значение и проблемм здесь быть не должно. Если молния, то последствия должны быть серьезнее. Если слабый контакт, то контакты должны грется значительно и как следствие расплавить пайку, но пробить лак, а тем более выжечь текстолит, как то не верится. На всякий случай выпаял релюху и разобрал. С виду контакты нормальные, только у основания видны следы наргева пластин. К тому же подвижная часть(пластмасска-толкатель), залипла... То ли это заводской брак, то ли следствие нагрева контактной группы, возможно здесь кроется причина. Прожечь текстолит нужно какое-то время, это произошло не мгновенно. Больше склоняюсь к версии конденсата, после зимы, да весенняя переменчивая погода, могли сделать свое дело, но до конца не уверен. 

   

Так или иначе заменил реле, края платы в месте прожога, опилил надфилем. Все запаял и залил лаком.

 

Простые согласующие устройства

При работе в полевых условиях, на даче или в экспедиции не всегда возможно использование резонансных антенн для каждого диапазона. Выбор их конструкции при этом зависит от месторасположения радиостанции и от наличия опор под установку антенны.
Во многих случаях возможно использование только нерезонансных проволочных антенн или затруднена настройка антенн в резонанс из-за отсутствия необходимых приборов и времени для этого. Для успешной работы с нерезонансными антеннами необходимо использовать согласующие устройства (СУ).

СУ, используемые в QRP-экспедициях, имеют свои особенности. Они должны быть малыми по весу, иметь высокий КПД и выдерживать мощность до 50 ватт. Большинство известных согласующих устройств имеют в своем составе переменную индуктивность.

Трудно создать малогабаритное СУ, используя переменные индуктивности, которые для эффективной работы СУ должны иметь достаточно большие габариты.

Поэтому и были изготовлены два согласующих устройства с использованием только переменных конденсаторов для их настройки. Одно было выполнено для работы в диапазоне частот 1,8-14 МГц, другое - для диапазона 18-30 МГц.

Схема СУ для 1,8-14 МГц показана на рис.1, а для 18-30 МГц - на рис.2. При работе низкочастотного СУ на 160 метров параллельно С1 включается дополнительный конденсатор С2 емкостью 560 пФ.

При работе на 40, 30 и 20 метров используется часть катушки L2. С1 и С4 (рис. 1) - переменные, сдвоенные с воздушным диэлектриком максимальной емкостью 495 пФ. Секции этих конденсаторов включены последовательно для увеличения рабочего напряжения.

В СУ для работы на высокочастотных диапазонах используются переменные конденсаторы типа КПВ с максимальной емкостью 100 пФ. В каждом СУ имеется ВЧ-амперметр в цепи антенны. Трансформатор, используемый в нем, содержит 20 витков вторичной обмотки. Первичная обмотка - продетый сквозь кольцо антенный провод.

Для токового трансформатора можно использовать ферритовое кольцо внешним диаметром от 7 до 15 миллиметров и проницаемостью 400-600. Можно использовать и высокочастотные ферриты с проницаемостью 50-100, в этом случае легче получить линейную АЧХ измерителя тока антенны.

Для линеаризации АЧХ измерителя тока необходимо использовать шунтирующий резистор R1 как можно меньшего значения. Но чем он меньше, тем ниже чувствительность измерителя тока антенны. Компромиссный номинал этого резистора - 200 Ом. При этом чувствительность амперметра составляет 50 мА.

Желательно с помощью стандартных приборов проконтролировать правильность показаний амперметра при работе на разных диапазонах. С помощью резистора R2 можно пропорционально уменьшить показания прибора. Это дает возможность измерять ток как высокоомных, так и низкоомных антенн.

Ток высокоомных антенн лежит в пределах 50-100 мА при подводимой к ним мощности 10-50 Вт.

Детали

Индуктивности для СУ на рис.1 наматываются на каркасе диаметром 30 мм, L1 - 5 витков ПЭЛ 1,0 в нижней части L2, длина намотки 12 мм, L2 - 27 витков ПЭЛ 1,0 с отводом от 10 витка считая от заземленного конца, длина намотки 55 мм. Индуктивности для СУ на рис.2 - на каркасе диаметром 20 мм, L1 - 3 витка ПЭВ 2,0, длина намотки 20 мм, L2 -14,5 витков ПЭВ 2,0 с длиной намотки 60 мм.

Настройка

Пользуются СУ следующим образом. Подключают его к трансиверу, “земле” и антенне. Конденсатор связи С4 (рис.1) или СЗ (рис.2) выводят на минимум. При помощи С1 настраивают контур в резонанс по максимальному свечению неонки VL1. Затем, увеличивая емкость конденсатора связи и уменьшая при этом емкость контурного конденсатора С1, добиваются максимальной отдачи тока в антенну. Согласующие устройства (рис. 1, рис.2) обеспечивают согласование нагрузки, имеющей сопротивление от 15 Ом до нескольких килоом.

СУ для низкочастотных диапазонов было выполнено в корпусе из фольгированного стеклотекстолита размерами 280*170*90 мм, СУ для высокочастотных диапазонов - в таком же корпусе размерами 170*70*70 мм.

И. Григоров RK3ZK
http://ra1ohx.ru/publ/skhemy_radioljubitelju/soglasujushhie_ustrojstva_antennye_tjunery/prostye_soglasujushhie_ustrojstva/19-1-0-179

Согласующее устройство | ut2fw

Согласующее устройство

Опыт многочисленных контактов и общения с пользователями транзисторной техники, говорит о том, что редко какой радиолюбитель, не занимающийся постоянно конструированием, делает попытки разобраться в вопросах согласования трансивера с нагрузкой. Мысли о согласовании в таких головах начинают возникать только после случившейся аварии в аппаратуре. Ничего не поделать – реалии сегодняшнего таковы… Экзамены при получении категорий до сих пор не стали популярны, в лучшем случае – это сдача телеграфной азбуки. Хотя для современных условий на мой взгляд более целесообразно проверять именно техническую грамотность – поменьше было бы «групповух для работы на даль» и «рассусоливаний» по поводу преимуществ UW3DI перед «всякими Айкомами и Кенвудами»… Хотелось бы акцентировать внимание счастливых пользователей буржуинской техники без антенных тюнеров, да и самодеятельных конструкторов тоже, на этом очень важном вопросе.

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

Выбор зависит от применяемых на станции антенн. Если входные сопротивления излучающих систем не опускаются ниже 50Ом, можно обойтись примитивным согласующим устройством Г-образного типа, Рис.1

 

т.к. оно работает только в сторону повышения сопротивления. Для того чтобы это же устройство «понижало» сопротивление, его нужно будет включить наоборот, поменять местами вход и выход. Автоматические антенные тюнеры почти всех импортных трансиверов выполнены по схеме Рис.2.

 

Антенные тюнеры в виде отдельных устройств фирмы изготавливают чаще по схеме, Рис.3

С помощью двух последних схем можно обеспечить КСВ=1 практически на любой кусок провода. Не нужно забывать, что КСВ=1 говорит о том, что передатчик имеет оптимальную нагрузку, но это ни в коей мере не характеризует эффективную работу антенны. С помощью СУ по схеме Рис.2 можно согласовать щуп от тестера в качестве антенны с КСВ=1, но кроме ближайших соседей эффективность работы такой "антенны" никто не оценит. В качестве СУ можно использовать и обычный П-контур,  Рис.4

его преимущество - не нужно изолировать конденсаторы от корпуса, недостаток - при большой выходной мощности трудно найти переменные конденсаторы с требуемым зазором. По СУ Рис.3 есть информация в [1] стр.237. Во всех фирменных СУ в этой схеме есть дополнительная катушка L2, она бескаркасная, провод диаметром 1,2-1,5мм, 3 витка, оправка диаметром 25мм, длина намотки 38мм. При применении на станции более-менее диапазонных антенн и если не предполагается работа на 160м, индуктивность катушки может не превышать 10-20мкГн. Очень важен момент получения индуктивностей малых значений, до 1-3 мкГн. Шаровые вариометры для этих целей обычно не подходят, т.к. индуктивность перестраивается в меньших пределах, чем у катушек с "бегунком". В фирменных антенных тюнерах применяются катушки с "бегунком" у которых первые витки намотаны с увеличенным шагом - это сделано для получения малых индуктивностей с максимальной добротностью и минимальной межвитковой связью. Достаточно качественное согласование можно получать при применении "вариометра бедного радиолюбителя". Это две последовательно включенные катушки с переключением отводов, Рис.5.

Катушки бескаркасные, намотаны на оправке диаметром 20мм, провод диаметром 0,9-1,2мм (в зависимости от предполагаемой мощности), по 35 витков. Затем катушки сворачиваются в кольцо и своими отводами припаиваются на выводы обычных керамических переключателей на 11 положений. Отводы у одной катушки следует сделать от чётных витков, у другой от нечётных, например - от 1,3,5,7,9,11,15,19,23,27-го витков и от 2,4,6,8,10,14,18,22,28,30-го витков. Включив две такие катушки последовательно, можно переключателями подобрать требуемое количество витков, тем более что для СУ не особенно важна точность подбора индуктивности. С главной задачей - получением малых индуктивностей, "вариометр бедного радиолюбителя" справляется успешно. Кстати, в тюнере такого дорогого ТRХ как TS-940 применяется всего лишь 7 отводов, а автоматических антенных тюнерах AT-130 от ICOM - 12 отводов, АТ-50 от Kenwood - 7 отводов - поэтому не подумайте, что описываемый здесь вариант – «примитив, который не заслуживает Вашего внимания». В нашем случае имеем даже более «крутой» вариант – соответственно более точную настройку – 20 отводов. Зазоры между пластинами в КПЕ должны выдерживать предполагаемое напряжение. Если применяются низкоомные нагрузки, можно обойтись КПЕ от старых типов РПУ, при выходной мощности до 200-300Вт. Если высокоомные - придётся подобрать КПЕ от радиостанций с требуемыми зазорами. Расчёт простой - 1мм выдерживает 1000В, предполагаемое напряжение можно найти из формулы Р=U`(в квадрате) /R, где Р - мощность, R - сопротивление нагрузки, U - напряжение. Обязательно на радиостанции должен быть переключатель, при помощи которого трансивер отключается от антенны в случае грозы или нерабочем состоянии, т.к. более 50% случаев выхода из строя транзисторов связаны с наводкой статического электричества. Его можно ввести или в щиток переключение антенн или в СУ.

Описание согласующего устройства.

Как итог различных опытов и экспериментов по этой теме привели автора к схеме П-образного «согласователя».

Конечно, сложно избавиться от «комплекса схемы буржуинских тюнеров» (Рис.2) - эта схема имеет важное преимущество – антенна (по крайней мере, центральная жила кабеля) гальванически развязана от входа трансивера через зазоры между пластинами КПЕ. Но безрезультатные поиски подходящих КПЕ для этой схемы вынудили отказаться от неё. Кстати, схему П-контура используют и некоторые фирмы, выпускающие автоматические тюнеры – та же американская KAT1 Elekraft или голландская Z-11 Zelfboum. Помимо согласования П-контур выполняет ещё и роль фильтра нижних частот, что весьма неплохо для перегруженных радиолюбительских диапазонов, наверное, вряд ли кто-то откажется от дополнительной фильтрации ненужных гармоник. Главный недостаток схемы П-контура – это потребность в КПЕ с достаточно большой максимальной ёмкостью, что меня наводит на мысль, почему и не применяются такие схемы в автоматических тюнерах импортных трансиверов. В Т-образных схемах чаще всего используются два КПЕ перестраиваемые моторчиками и понятно, что КПЕ на 300пф будет намного меньше размером, дешевле и проще, нежели КПЕ на 1000пф. В СУ применены КПЕ от ламповых приёмников с воздушным зазором 0,3мм, обе секции включены параллельно. В качестве индуктивности применена катушка с отводами, переключаемыми керамическим галетным переключателем. Катушка бескаркасная 35 витков провода 0,9-1,1мм намотана на оправке диаметром 21-22мм, свёрнута в кольцо и своими короткими отводами припаяна к выводам галетного переключателя. Отводы сделаны от 2,4,7,10,14,18,22, 26,31 витков. КСВ-метр изготовлен на ферритовом кольце. Для КВ решающего значения проницаемость кольца в общем-то не имеет – применено кольцо К10 проницаемостью 1000НН. Оно обмотано тонкой лакотканью и на неё намотано 14 витков в два провода без скрутки ПЭЛ 0,3, начало одной обмотки, соединённое с концом второй образуют средний вывод. В зависимости от требуемой задачи, точнее от того какую мощность предполагается пропускать через это СУ и качества излучающих светодиодов, детектирующие диоды D2,D3 можно использовать кремниевые или германиевые. От германиевых диодов можно получить бОльшие амплитуды и чувствительность. Наилучшие – ГД507. Но так как автор применяет трансивер с выходной мощностью не менее 50Вт, достаточно и обычных кремниевых КД522. Как «ноу хау» в этом СУ применена светодиодная индикация настройки помимо обычной на стрелочном приборе. Для индикации «прямой волны» применён зелёного цвета светодиод AL1, а для визуального контроля за «обратной волной» - красного цвета AL2. Как показала практика – это решение очень удачно – всегда можно оперативно отреагировать на аварийную ситуацию – если что-то случается во время работы с нагрузкой красный светодиод начинает ярко вспыхивать в такт с передатчиком, что не всегда так заметно по стрелке КСВ-метра. Не будешь же постоянно пялиться на стрелку КСВ-метра во время передачи, а вот яркое свечение красного света хорошо видно даже боковым зрением. Это положительно оценил RU6CK когда у него появилось такое СУ (к тому же у Юрия плохое зрение). Уже более года и сам автор использует в основном только «светодиодную настройку» СУ – т.е. настройка сводится к тому, чтобы погас красный светодиод и ярко полыхал зелёный. Если уж и захочется более точной настройки – можно по стрелке микроамперметра её «выловить». Настройка прибора выполняется с использованием эквивалента нагрузки на который рассчитан выходной каскад передатчика. Присоединяем СУ к TRX минимальной (насколько это возможно – т.к. этот кусок в дальнейшем и будет задействован для их соединения) длины коаксиалом с требуемым волновым сопротивлением, на выход СУ без всяких длинных шнурков и коаксиальных кабелей эквивалент, выкручиваем все ручки СУ на минимум и выставляем при помощи С1 минимальные показания КСВ-метра при «отражёнке». Следует заметить – выходной сигнал для настройки не должен содержать гармоник (т.е. должен быть фильтрованный), в противном случае минимума не найдётся. Если конструкция будет выполнена правильно – минимум получается в районе минимальной ёмкости С1. Меняем местами вход-выход прибора и снова проверяем «баланс». Проверяем настройку на нескольких диапазонах – если всё ОК, тогда настройка на минимум совпадёт в различных положениях. Если не совпадает или не «балансируется» - ищите более качественное «масло» в голову изобретателя… Только слёзно прошу – не задавайте автору вопросов по теме как делать или настраивать такое СУ – можете заказать готовое, если не получается сделать самостоятельно. Светодиоды нужно выбрать из современных с максимальной яркостью свечения при максимальном сопротивлении. Мне удалось найти красные светодиоды сопротивлением 1,2кОм и зелёные 2кОм. Обычно зелёные светятся слабо – но это и неплохо – ёлочную гирлянду не делаем. Главная задача, чтобы он достаточно отчётливо светился в штатном режиме на передачу трансивера. А вот красный в зависимости от целей и предпочтений пользователя можно выбрать от ядовито-малинового до алого. Как правило – это светодиоды диаметром 3-3,5мм. Для более яркого свечения красного применено удвоение напряжения – введён диод D1. Из-за этого точным измерительным прибором наш КСВ-метр уже не назовёшь – он завышает «отражёнку» и если захочется вычислить точное значение КСВ – придётся это учитывать. Если есть потребность именно в измерении точных значений КСВ – нужно применить светодиоды с одинаковым сопротивлением и сделать два плеча КСВ-метра абсолютно одинаковыми – или с удвоением напряжения оба или без него оба. Только в этом случае получим одинаковое значение напряжений, поступающее от плеч Тр до МА. Но скорее нас более волнует не какой именно имеем КСВ, а то, чтобы цепь TRX-антенна была согласована. Для этого вполне достаточно показаний светодиодов. Это СУ эффективно при применении с антеннами несимметричного питания через коаксиальный кабель. Автором проведены испытания на «стандартные» распространённые антенны «ленивых» радиолюбителей – рамку периметром 80м, Инвертед-V совмещённые 80 и 40м, треугольник периметром 40м, пирамиду на 80м. Константин RN3ZF такое СУ применяет со штырём, Инвертед-V в том числе и на WARC диапазонах, у него FT-840. UR4GG применяет с треугольником на 80м и трансиверами «Волна» и «Дунай». UY5ID согласовывает ШПУ на КТ956 с многосторонней рамкой периметром 80м с симметричным питанием, использует дополнительный «переход» на симметричную нагрузку. Если при настройке не удаётся погасить красный светодиод (достичь минимальных показаний прибора) это может говорить о том, что помимо основного сигнала в излучаемом спектре есть ещё составляющие и СУ не в состоянии пропустить их и согласовать одновременно на всех излучаемых частотах. И те гармоники, которые лежат выше основного сигнала по частоте, не проходят через ФНЧ, образуемый элементами СУ отражаются и на обратном пути «поджигают» красный светодиод. О том, что СУ не «справляется» с нагрузкой может говорить лишь только тот факт, что согласование происходит при крайних значениях (не минимальных) параметров КПЕ и катушки – т.е. не хватает ёмкости или индуктивности. Ни у кого из пользователей на перечисленные антенны ни на одном из диапазонов таких случаев не отмечено. Испытано применение СУ с «верёвкой» - проводом длиной 41м. Не следует забывать, что КСВ-метр является измерительным прибором только в случае обеспечения с обеих его сторон нагрузки при которой он балансировался. При настройке на «верёвку» светятся оба светодиода и за точку отсчёта можно взять максимально яркое свечение зелёного при минимально возможном красного. Можно предположить, что это будет наиболее верная настройка – на максимум отдачи в нагрузку. Ещё хотелось бы отметить – ни в коем случае нельзя переключать отводы катушки при излучении максимальной мощности. В момент переключения происходит разрывание цепи (хотя и на доли секунды) – резко меняется индуктивность – соответственно подгорают контакты галетного переключателя и резко меняется нагрузка трансиверу. Переключение галетного переключателя нужно производить при переводе трансивера на RX. В качестве микроамперметра применён прибор М68501 с током полного отклонения 200мка. Можно применить и М4762 - их применяли в магнитофонах «Нота», «Юпитер». Понятно, что С1 должен выдерживать напряжение выдаваемое трансивером в нагрузке. Информация для дотошных и «требовательных» читателей – автор осознаёт, что такого типа КСВ-метр не является прецизионным высокоточным измерительным прибором. Но изготовления такого устройства и не ставилось. Основная задача была – обеспечить трансиверу с широкополосными транзисторными каскадами оптимальную согласованную нагрузку, ещё раз повторю – как передатчику, так и приёмнику. Приёмник в той же полной мере нуждается в качественном согласовании с антенной, как и мощный ШПУ! Кстати, если в вашем «радиве» оптимальные настройки для приёмника и передатчика не совпадают – это говорит о том, что настройка или вообще толком не производилась, а если и производилась – то, скорее всего только передатчика и полосовые фильтры приёмника имеют оптимальные параметры при других значениях нагрузок, нежели это было отлажено на передатчике. Задача нашего КСВ-метра – показать, что кручением ручек СУ мы добились тех параметров нагрузки, которую присоединяли к выходу ANTENNA во время настройки. И можем спокойно работать в эфире, зная, что теперь трансивер не «пыжится и молит о пощаде», а имеет почти ту же нагрузку, на которую его и настраивали. Это, конечно, не говорит о том, что ваша антенна от этого СУ стала работать лучше, не нужно забывать об этом! Для страждущих о прецизионном КСВ-метре могу рекомендовать его изготовить по схемам, приведённым во многих зарубежных серьёзных изданиях или купить готовый прибор. Но придётся раскошелиться – действительно приборы от известных фирм стоят от 50$ и выше, СВ-ишные польско-турецко-итальянские не беру во внимание.

В виде готового изделия это СУ может выглядеть таким образом - 

 

                                                                                        

 

Tuning Your Antenna - Полезная информация для настройки Ham Ham Antennas!

Самая современная ветчина радиопередатчики очень эффективны и очень похожи по характеристикам как при получении, так и при передаче. На самом деле, различия между современное оборудование настолько минимально, что насколько хорошо работает ваша станция почти полностью зависит от антенны и питающей линии. Так что вы должны заплатить пристальное внимание на то, насколько хорошо работает ваша антенная система.

Насколько хорошо работает антенная система, зависит на много переменных. Радиосигналы зависят от эффективности антенны, близлежащие объекты, местность, погода, эффективность подачи и Больше. Редко, когда мы можем контролировать все факторы, поэтому мы пытаемся принять команду что мы можем контролировать: антенная система, состоящая из антенны и фидер.

Самый распространенный образец испытательного оборудования для настройки и тестирования антенных систем используется КСВ-метр.Это удобное устройство может дать вам много информации об антенне. Это может сказать вам, если это слишком долго или слишком коротко. Это может сказать вам резонанс антенны частота. Это может помочь вам отрегулировать сопротивление антенны. Нестабильные показания КСВ обычно являются признаком проблем в вашей линии питания или антенне.

КСВ в А Ореховая скорлупа

КСВ или коэффициент стоячей волны является измерение эффективности антенны.

При передаче вы отправляете радио Частота энергии вдоль вашей линии питания (обычно коаксиальная) к вашей антенне. Затем антенна преобразует эту радиочастотную энергию в электромагнитную энергию, которая излучается в космос. Если антенна и линия питания не работают в пике Эффективность часть этой энергии отражается обратно на ваш передатчик вдоль Фидлайн. Потому что отраженная сила ничего не дает вашему передаваемый сигнал это по сути пустая трата энергии.

КСВ ПОТЕРЯ ERP
1,0: 1 0,0% 100,0%
1,1: 1 0,2% 99.8%
1,2: 1 0,8% 99,2%
1,3: 1 1,7% 98,3%
1,4: 1 2,8% 97,2%
1.5: 1 4,0% 96,0%
1,6: 1 5,3% 94,7%
1,7: 1 6,7% 93,3%
1,8: 1 8.2% 91,8%
2,0: 1 11,1% 88,9%
2,2: 1 14,1% 85,9%
2,4: 1 17,0% 83.0%
2,6: 1 19,8% 80,2%
3,0: 1 25,0% 75,0%
4,0: 1 36,0% 64,0%
5.0: 1 44,4% 55,6%
6,0: 1 51,0% 49,0%
7,0: 1 56,3% 43,8%
8,0: 1 60.5% 39,5%
9,0: 1 64,0% 36,0%
10,0: 1 66,9% 33,1%

Разница между передаваемым или «Прямая» энергия и неизлученная или «отраженная» энергия могут быть измерены и выражается как соотношение.Это соотношение можно рассчитать вручную как:

КСВ = Вперед + Отражено / Вперед - Отражено

Большинство КСВ-метров предварительно масштабируются, чтобы Вы читаете это соотношение прямо с их лиц. На одном игольном счетчике соотношение считывается непосредственно после калибровки для прямой энергии. На двойной измеритель иглы КСВ считывается из маркировки на пересечении двух иглы.

Таблица справа показывает потери в излучаемой энергии ЭМ с увеличением отношения КСВ.Конечно цель всегда 1: 1 КСВ, что означает, что ваша антенна эффективно RF энергия в воздух. В большинстве случаев считается КСВ до 1,5: 1. приемлемый. Я обычно стремлюсь к 1,2: 1 или меньше в моем эксперименте работай.

По мере увеличения КСВ вы не только начинаете чтобы заметить снижение производительности, уровень стоячих волн на вашем увеличение коаксиального сигнала, которое может способствовать возникновению проблем "RF in the shack" и помехи с другой электроникой в ​​вашем районе.На самом деле, когда Устранение проблем RFI в прошлом, я заметил, что станции больше всего склонны создавать помехи для телевизоров, телефонов и т. д. те, которые высокие значения КСВ от их антенных систем.

В тяжелых случаях передатчики имеют на самом деле был поврежден высоким КСВ. Твердотельные передатчики гораздо больше склонен к отказу при высоком уровне возвращаемой энергии, чем ламповые передатчики когда-либо были. В то время как большинство радиостанций среднего и высокого класса включают в себя встроенная защита от КСВ, большинство начального уровня и многие старые радиостанции не.Вот почему большинство КСВ-счетчиков имеют красную маркировку от 3: 1 и выше. Он предупреждает вас, что ваш передатчик может быть небезопасен. на что угодно, кроме минимальной мощности.

Feedline Выпуски

Коаксиальный кабель, самая распространенная линия питания, подает энергию на антенну в неравном или «несбалансированном» состоянии. РФ энергия подается на антенну вдоль центрального провода. В идеальном В системе с КСВ 1: 1 ток не будет течь по коаксиальному экрану вообще.Вся радиочастотная энергия от вашего передатчика излучается антенна. Тем не менее, антенны редко бывают идеальными и довольно часто ток течет по экрану коаксиала.

Худшее из них условия возникают при питании сбалансированной антенны, такой как диполь или петля антенна с коаксиальным кабелем. Это естественное несоответствие в способах кормления - сбалансировано антенна: несбалансированная линия питания - это просто напрашивается на проблемы.

Иллюстрация справа показывает конец части коаксиального кабеля, где он подключается к дипольной антенне. Стрелки представлять момент во времени.

Синие стрелки представляют антенну Токи. Если антенна не может избавиться от всего тока энергии RF будет течь на внутренней стороне коаксиального щита. Это нормально и в этом при условии, что токи полностью содержатся в коаксиальном кабеле.

Однако при несоответствии балансировки происходит, вполне возможно, что ток течет снаружи коаксиальный щит, как показано красной стрелкой.Это нежелательное течение не содержится внутри коаксиального кабеля и может излучаться от коаксиальной линии питания, попасть в соседнюю электронику очень нежелательными способами. Это называется ток "синфазного режима", поскольку он фактически находится в фазе с центральным выводом коаксиала

Это также может случиться с несбалансированным антенны также. Это чаще всего происходит, когда антенна или ее поддержка структура не заземлена или когда «заземление» антенны меньше адекватны.

Если у вас синфазный ток проблемы вы заметите, что КСВ вашей антенной системы меняется во время ливень или когда коаксиал перемещается или касается. В тяжелых случаях прикосновения Ваше радиооборудование может повлиять на КСВ вашей антенны. Очень простой способ проверить на токи синфазного режима, чтобы отстранить ваш коаксиальный кабель от опорные конструкции антенны, взять показание, а затем посмотреть, если КСВ меняется, когда вы помещаете его против опорных структур.

К счастью, есть относительно легко исправляет эту проблему ...

Если вы используете сбалансированную антенну такие как диполь или петля, вы всегда должны использовать балун, предназначенный для диапазон используемых частот. Балун - это трансформирующий механизм, который естественно неравный сигнал от коаксиального кабеля и превращает его в сбалансированный 2 проводной сигнал, доставляющий равные, но противоположные энергии по обе стороны от антенна.Таким образом, вы подаете сбалансированную антенну со сбалансированным сигналом который должен держать и линию питания и антенну счастливыми.

Если вы используете несимметричную антенну такие как мобильный штырь, наземная или коллинеарная антенна, вы можете добавить синфазный дроссель. Это часто может быть так просто, как несколько витков коаксиал расположен рядом с антенной. Дроссель образует индуктор с вне коаксиального экрана, что делает его непривлекательным местом для тока течь.(Внутренние сигналы не должны быть затронуты) Размер катушки и число витков лучше всего определяется экспериментально; использовать только достаточно устранить проблему.

Отличный статья о конструкции синфазных дросселей, также называемая Гадкий Балунс , можно найти во Вселенной Ветчина веб-сайт. Несмотря на их большие размеры на ВЧ, ОВЧ и УВЧ версии на самом деле довольно компактны.Как видно на фото слева, для некоторые из моих проектов 2-метровой антенны, я просто намотайте 5 витков коаксиального кабеля RG-8x прямо вокруг мачтовой трубы и антенна установлена ​​прямо в.

Хорошая идея - использовать общий режим удушья или балуны на всех ваших проектах. Хотя не обязательно в Во всех случаях это простая мера предосторожности, которая ничего не вредит, если не нужна.

Начало Готов

По возможности вы хотите отрегулировать Антенна на месте на ее монтажной конструкции.Таким образом, вы принимаете структура и другие неизбежные локальные объекты во внимание.

Из-за сильно изменяющихся условий, мобильные антенны обязательно должны быть настроены на транспортном средстве. Вы следует припарковать транспортное средство как можно дальше от любых зданий, световых столбов или металлических объекты, как это возможно. Всегда проводите измерения со всеми дверями или люки закрыты.

Переносные антенны необходимо настроить "в прозрачный », подвешенный на непроводящем шнуре или стоящий на непроводящее крепление с таким количеством свободного места вокруг, которое вы можете получить.Те, у кого есть складные стойки, должны быть настроены на их монтажную конструкцию, моделирование реальных условий.

Всенаправленные антенны базовой станции которые не могут быть настроены на месте, должны быть установлены на временной структуре, настолько далеко от близлежащих объектов, насколько это удобно.

Направленные антенны должны быть направлены прямо с отражателями как можно выше над землей.

Всегда держи себя, своих детей, свой домашние животные и другие хорошо отошли от антенн во время тюнинга. Помимо риска РЧ горит, есть дело, что их емкость тела расстроит ваш чтения. Лучше всего протянуть линию фидера к антенне и настроить испытательная станция, где вы снимаете показания с длиной волны не менее 1/4 прочь.

Безопасность прежде всего: НИКОГДА не активируйте передатчик, когда кто-то или что-то касается антенны!

Тюнинг Голы

Основная цель настройки антенны чтобы сделать его пригодным для использования во всех группах, для которых он предназначен.

Антенны являются резонансными устройствами. То есть сказать, что они работают лучше всего на одной частоте. Как вы двигаетесь выше или ниже эта частота снижает их эффективность, создавая стоячие волны. В Для того, чтобы достичь цели юзабилити, вам нужно будет настроить антенну для равных значений КСВ на каждом конце полосы. Ниже приведен сюжет КСВ для теоретически хорошо настроенной антенны.

Вы хотите получить равный КСВ показания на каждом конце группы, для которой вы настраиваете.До тех пор, пока конструкция антенны в основном звуковая, естественно, самый низкий КСВ будет внутри полосы, на резонансной частоте антенны.

Нет, я не пропустил середину, когда рисование линии. Большинство антенн ведут себя немного иначе резонанс, чем выше, и редко, что вы получите самое низкое значение точно в центре полосы. Важной целью является равенство на края полосы. Это гарантирует, что антенна может использоваться во всей полосе.

Подключение Метр

Ваш КСВ-метр должен быть подключен в коаксиальный кабель между вашим радио и антенной. Для этого вам понадобится ваш метр и короткая перемычка коаксиала с правильными разъемами на нем (обычно PL-259).

Подключите один конец перемычка на задней панели вашего радио. Теперь подключите другой конец к Разъем «передатчик» на КСВ-метре.Коаксиальный кабель антенны теперь подключается к розетка "Антенна" на счетчике.

Убедитесь, что все разъемы хорошо установлены и сделано уютно.

Большинство КСВ-метров не будут повреждены, если вы получаете их задом наперед (я делал это чаще, чем хочу признаться), но они не будут давать вам точные показания, как вперед и отражено функции будут изменены

Работа КСВ-метров немного меняется от модели к модели, поэтому обязательно прочитайте инструкцию к вашему счетчику тщательно, прежде чем продолжить.

Тестирование и Регулировка

Для снижения риска помех другие радиолюбители или близлежащее оборудование, вы всегда должны использовать передатчик настройка минимальной мощности при настройке КСВ.

Фактические корректировки, которые вы внесете полностью зависит от типа антенны, которую вы настраиваете. Те с устройства согласования импеданса более сложны, чем устройства с простым верхом кнуты.Многодиапазонные антенны вводят совершенно новый уровень сложности. Но это все выполнимо.

Общая процедура измерения всегда одно и то же ...

Установите радио в режим CW или FM (не SSB).

Настройтесь на нижний край полосы, которую вы корректируются для.

Передайте и откалибруйте ваш КСВ метр 1

Передача и получение показаний КСВ и запиши это.

Настройтесь на верхний край группы, которую вы корректируются для.

Передайте и откалибруйте ваш КСВ метр 1

Передача и получение КСВ для чтения и записи это вниз.
( 1 одноигольных счетчиков только)
Эти показания скажут вам, если антенна слишком длинная или слишком короткая:

Если нижний край имеет нижний КСВ, антенна слишком долго

Если высокий край читает ниже антенна слишком короткая.
Корректировки, которые вы делаете на основе эта информация будет зависеть от типа антенны, которую вы настраиваете:

Кнуты, мобильные и наземные самолеты

Эти типы антенн регулируются изменение длины излучающего элемента (ов). Обычно есть положение для вставки и снятия элемента (ов) для настройки. Если антенна читает слишком долго, отрегулируйте элемент короче.Если это читает слишком коротко, сделайте это дольше.

Проволочные антенны, диполи и Петли

Проводные антенны всегда должны быть намеренно режется слишком долго в начале. Единственная корректировка у вас здесь это обрезать немного с конца. Будьте осторожны, чтобы сохранить стороны диполи одинаковой длины и убедитесь, что точки подачи петель остаются по центру. Режьте аккуратно и небольшими порциями. Если вы слишком коротки, сделать их длиннее будет огромным мероприятием, которое вполне может приведет к выходу антенны из строя, когда погода достигнет ваших стыков.

Антенны с гаммой, Y или T Совпадения

Для этих антенн требуется несколько Корректировки. Лучший план здесь состоит в том, чтобы установить все на производителя рекомендуемые начальные точки, затем немного переместите стержни соответствующего устройства немного, протестируйте снова и посмотрите, правильно ли вы пошли. Как только вы знаете правильное направление, отрегулируйте согласующее устройство для самого низкого КСВ. Затем, как только вы найдете самый низкий КСВ, попробуйте отрегулировать длину ведомый элемент, чтобы получить КСВ, равный по краям полосы.Это может отправить Вы вернулись к повторной настройке соответствующего устройства. С терпением, каждый цикл приведет к меньшим движениям, когда вы сосредоточитесь на идеальном Настройки.

Антенны в стиле J-Pole
Это тоже антенны с соответствующими устройства. К счастью, их намного легче настроить, чем луч. Вот ты переместите коаксиальный кабель вверх и вниз по соответствующей заглушке, чтобы найти самый низкий КСВ. Если антенна читает слишком долго или слишком коротко после регулировки заглушки, вы можете попробуйте немного отрегулировать длину длинного излучающего элемента немного.

Кольцевые антенны

Эти антенны используют скользящий контакт на кольцевое устройство. Общая процедура состоит в том, чтобы установить излучающий элемент в рекомендуемая производителем длина, затем отрегулируйте скользящий контакт для самый низкий КСВ. Если антенна читает слишком долго или слишком коротко, вы можете, как правило, отрегулируйте длину излучающего элемента, чтобы выровнять Концы группы.

Dual / Multi Band Антенны

Эти антенны неплохие сложнее настроить.Здесь вы регулируете длину самого короткого участка для самой высокой полосы частот. Затем перейдите к следующему разделу вдоль антенна для следующей нижней полосы и т. д., переход к более длинным участкам для более низкие частоты, пока вы не сопоставите все разделы. Вам может понадобиться пойти взад и вперед несколько раз, чтобы все работало правильно. Также обратите внимание, что многодиапазонные антенны используют катушки и дроссели вдоль их длины, поэтому они корректировки могут быть довольно чувствительными.
Окружающая среда

Как только у вас есть антенна Все настроено, не забывайте о погодоустойчивости.В любое место, куда вода может попасть вызовет проблемы. Используйте ленту на разъемах, наденьте защитные колпачки трубки, нанесите жидкую резину на открытые радиочастотные соединения и т. д. После установки на вершина вашей новой 30-метровой башни, у вас не будет много шансов встать и высушить вещи или растопить лед вне.

В сумме

КСВ метр является важным инструментом для каждой ветчины. Пока настройка антенн иногда является утомительной задачей, хорошая новость заключается в том, что после при правильной настройке и защите от атмосферных воздействий антенна КСВ редко меняется на это свое.
Тщательно настроенная антенна всегда превосходить плохо настроенного.

Антенна, согласованная в корпусе

Разработка беспроводного продукта может быть сложной задачей. Есть много подводных камней, ловушек и распространенных ошибок, с которыми люди попадают во время проектирования и разработки. Очень часто можно сохранить реализацию антенны для «последнего». Дело в том, что антенна делает ваш продукт беспроводным. Это самый важный компонент, который запускает ваш сигнал в космос. Часто мало внимания уделяется расположению антенны и тому, как близкий объект может повлиять на нее.Это может иметь разрушительные последствия не только для производительности продукта, но также для графика и стоимости.

Дизайн антенны и факторы окружающей среды

Антенна является функцией окружающей среды. Будь то на столе, на доске разработки производителя или в продукте, все три сценария приводят к разной производительности. В отличие от большинства компонентов в конструкции, которые могут быть вставлены с ожидаемым воздействием на схему, на антенну влияет все вокруг нее. Излучаемые электромагнитные поля от антенны взаимодействуют с близлежащими материалами и могут изменять частоту работы.Антенна должна быть помещена в свое окончательное окружение, и сопротивление должно быть согласовано так, чтобы она работала в желаемой полосе частот. Плохо согласованная антенна может ухудшить ваш бюджет канала на 10-30 дБ и серьезно сократить диапазон. Все антенны, будь то стандартные или разработанные в лаборатории, могут потребовать согласования.

Чтобы понять, почему на антенну воздействуют объекты, находящиеся рядом с ней, необходимо проанализировать, как она излучает. Во-первых, забудьте о том, что происходит с антенной или что находится рядом. Что важно, так это входное сопротивление антенны.Рассматривая диполь на рисунке 1, когда на антенные входы подается потенциал, на концах наблюдается противоположное накопление заряда. По существу, концы диполей можно рассматривать как открытые цепи с высоким напряжением и без тока. Из-за накопления заряда на обоих концах диполя ток начинает течь. При перемещении от конца диполя внутрь к точке подачи напряжение падает, а ток возрастает. В точке подачи ток достигает своего пика вместе с некоторым теперь уменьшенным напряжением.Соотношение между напряжением и током в точке питания является входным сопротивлением антенны. Это сопротивление, которое определяет характеристики антенны. Кроме того, поскольку на антенне протекает ток, электромагнитные поля излучают.

RF antenna design

Рисунок 1: Дипольная диаграмма

Импеданс антенны действует как импеданс нагрузки для линии передачи, которая передает сигнал на антенну. Полное сопротивление антенны определяет напряжение и ток вдоль линии передачи, а также их фазовое соотношение.На линии передачи имеется коэффициент стоячей волны (также известный как КСВН). Это соотношение измеряет количество стоячей волны и бегущей волны. Грубо говоря, VSWR = 1 означает чистую бегущую волну, а VSWR = ∞ - чистую стоячую волну. Очень низкий VSWR желателен, потому что он указывает, что большая часть энергии передается на антенну. Высокий КСВН означает, что большая часть энергии отражается обратно на линию передачи и не излучается. При согласовании антенны на клеммах линии передачи наблюдается низкий КСВН.Энергия, которая не доставляется и вместо этого отражается обратно на вход антенны, может влиять на радиочастотную схему, поскольку она должна рассеиваться в другом месте.

Рисунок 2: Величина тока и напряжения на разомкнутой линии электропередачи

Полное сопротивление антенны изменяется с частотой, поскольку распределение тока напрямую связано с длиной волны. Ток и напряжение на диполе образуют синусоидальное распределение, так как расстояние от конца диполя до точки подачи изменяется на доли длины волны, равно как и сопротивление.

RF antenna design formula

Полное сопротивление антенны должно быть как можно ближе к сопротивлению линии трассировки, питающей ее. В большинстве систем на антенну идет трасса 50 Ом. Поскольку импеданс антенны изменяется с частотой, существует только ограниченный диапазон, который может быть согласован с линией трассы для эффективной передачи мощности. Процесс согласования вашей антенны в диапазоне частот с линией трассы называется «настройкой» или «согласованием» антенны. Качество согласования характеризуется VSWR, причем полоса пропускания относится к диапазону частот, в которых сопротивление антенны близко к 50 Ом для данного VSWR.

Когда антенна помещена в корпус, электромагнитные поля взаимодействуют с окружающими материалами. В результате этого поля развиваются иначе, чем в свободном пространстве. Это взаимодействие в конечном итоге изменяет распределение тока на антенне и, следовательно, ее полное сопротивление. Вот почему антенна должна быть настроена в своем окончательном корпусе. Сопротивление антенны будет изменяться в зависимости от близости, электрических свойств и размеров окружающих материалов.Конструкция антенны может быть разрушена, если она не настроена должным образом во время реализации.

RF Антенна Тюнинг

Антенны можно настроить одним из двух способов. Либо путем настройки размеров, либо с помощью соответствующей сети, обычно состоящей из отдельных компонентов. Обычно изменение физических размеров не вариант, поэтому дискретная сеть располагается непосредственно перед входом антенны. Проблема с настройкой антенны заключается в том, что на ее сопротивление влияют находящиеся поблизости материалы. Если вы настроите антенну на 2.4 ГГц на вашем стенде, а затем поместите его в корпус, настроенная частота сместится. Рисунок 3 ниже демонстрирует этот эффект. Красная линия - это антенна в свободном пространстве, не имеющая себе равных. Зеленая линия обозначает ту же антенну, которая теперь согласована в свободном пространстве. А синяя линия - это окончательный ответ антенны, размещенный в корпусе. Поскольку антенна не была настроена в корпусе, импеданс не согласован с линией трассы печатной платы 50 Ом на интересующей частоте. Антенна должна быть настроена в корпусе, чтобы можно было учитывать изменения в сопротивлении.Это верно для всех антенн, включая чиповые и другие предварительно упакованные антенны.

Antenna matching

Рисунок 3: Смещение частоты антенны из-за несовпадения

При выборе места расположения антенны в вашем продукте учтите следующие вопросы:

  1. Из чего сделан корпус?
  2. Что будет возле антенны?
  3. Есть ли поблизости металл?
  4. Как будет использоваться устройство?

Материал, из которого сделан ваш корпус, сильно повлияет на его настройку.Металл крайне вреден для работы антенны, потому что он проводящий. Даже краски с очень низким процентным содержанием металла окажут значительное влияние. Держите все металлические предметы (включая печатные платы) как можно дальше от антенны. Электромагнитные поля создают токи на металлических предметах, что превращает их в маленькие излучатели. Это не только ухудшает согласование, но и значительно уменьшает диаграмму усиления антенны. Кроме того, окончательное использование продукта также должны быть рассмотрены.Антенна будет закрыта рукой? Будет ли изделие монтироваться на металлическую стену? Все это может повлиять на тюнинг.

Когда дело доходит до настройки антенны для ее корпуса, есть много соображений. Процесс настройки антенны сложен и занимает много времени. Во многих случаях поблизости находятся другие печатные платы, материалы корпуса, батареи, экраны дисплея, металлические кронштейны и различные другие вредные объекты. Все это влияет на настройку и должно присутствовать. Расположение антенны должно быть одним из первых факторов, учитываемых при разработке нового продукта; но это часто последний компонент, который будет завершен.

Wireless RF antenna

Рисунок 4: Антенна, интегрированная в продукт, разработанная в CST Microwave Studio в Laird Connectivity

Наиболее эффективный способ предвидеть проблемы с настройкой антенны и излучением - это использовать программное обеспечение для моделирования и оценки воздействия корпуса. Разработчик антенны должен определить материалы в продукте, определить их электрические свойства и понять, как антенна будет взаимодействовать с ними. Хорошо спроектированная и смоделированная антенна обычно не требует согласованной сети; однако он будет настроен только для того продукта, для которого он был разработан.

Выбор и установка антенны

Выбор и размещение антенны может быть сложной задачей, и проблемы с внедрением антенны не заканчиваются, когда она размещена на плате. Как обсуждалось ранее в статье, корпус влияет на согласование антенны. Процесс согласования антенны может быть очень сложным процессом. Требуется не только глубокое знание принципов и компонентов радиочастот, но и правильная техника и понимание свойств антенны.Любая ошибка, вносимая в измерение при согласовании антенны, в конечном итоге снижает эффективность антенны и ее производительность. По этой причине при настройке ваших измерений следует уделять столько же внимания, сколько и самому действительному процессу сопоставления.

Наиболее важными факторами в настройке антенны являются правильное подключение к печатной плате, калибровка и расширение порта сетевого анализатора, а также знание взаимосвязи антенны с заземлением. Эти три фактора должны быть приняты во внимание при попытке настройки антенны для корпуса и будут рассмотрены в этом документе.Настроить антенну не так просто, как просто подключить ее к сетевому анализатору и отследить полное сопротивление вокруг диаграммы Смита. Без правильных маленьких шагов легко внести ошибку в измерение и неправильно подобрать антенну.

Перед началом сопоставления необходимо установить правильное соединение с печатной платой. Обычно есть два способа подключения к плате для согласования с антенной. Первый использует разъем U.FL. Это включает в себя поиск области, достаточно большой, чтобы разместить разъем, и области, которая обеспечивает хорошее заземление.Часто бывает трудно найти достаточно места возле следа антенны для этого метода; Кроме того, необходимо позаботиться о том, чтобы не допустить появления дополнительных паразитарных эффектов. U.FL обычно эффективен только для настройки, если печатная плата была разработана с использованием специальных компонентных площадок для размещения U.FL. Второй, более распространенный метод - это зачистить тонкий коаксиальный кабель и припаять его непосредственно к линии трассировки. Это требует меньше места на печатной плате и является более гибким, чем размещение U.FL на плате.

При пайке коаксиального кабеля на печатной плате внутренний проводник должен быть припаян к началу трассы, а внешний экран хорошо припаян к земле. Иногда невозможно припаять к началу следа (см. Рисунок 5). Это даст неточное измерение импеданса антенны. РЧ-сигнал распространяется по обоим концам трассы одновременно. Сигнал достигнет конца заглушки, отразится назад и помешает в точке пайки, чтобы получить ложные показания импеданса.Чтобы устранить эту проблему, след за точкой пайки был обрезан. РЧ-сигнал теперь будет распространяться вниз по кабелю и только к антенне. Точно так же, как показано на третьем рисунке на рисунке 5, убедитесь, что нет никаких дополнительных длин линии трассировки после точки пайки. Это приведет к той же проблеме отражений.

Рисунок 5. Пайка кабеля к трассе подачи антенны


Небольшие печатные платы могут быть особенно трудными для настройки из-за размера их заземления.Это общая проблема с чиповыми антеннами, потому что они размещены на очень маленьких платах. При небольшой плоскости заземления внешний проводник коаксиального кабеля может действовать как заземление антенны. Это заставляет токи течь на внешнем проводнике кабеля. В результате кабель фактически становится частью антенны и излучает. Простой способ проверить это - прикоснуться к коаксиальному кабелю, если измерение S11 на сетевом анализаторе значительно изменяется, это указывает на проблему. Это можно исправить, убедившись, что кабель хорошо подключен к земле.Если это все еще не решает проблему, другие методы, включая добавление феррита или прокладку коаксиального кабеля, могут помочь.

F antenna tracing

Рисунок 6: Антенна трассировки F


После того, как кабель правильно подключен к трассе антенны, сетевой анализатор необходимо откалибровать. Антенна на рисунках 5 и 6 - это трасса F. Этот тип предназначен для настройки без согласования компонентов. F был преднамеренно создан слишком долго, и, следовательно, настроен слишком низко по частоте.Преимущество этого состоит в том, что инженер может медленно подрезать конец антенны и увеличить резонансную частоту. Этот метод может быть использован для настройки следовой антенны в ее окончательном корпусе. В приведенной ниже таблице 1 приведены сведения об обрезке и настройке антенны F выше. Желаемая полоса частот составляет 2,4 ГГц. Это представляет собой самую основную форму настройки антенны. Размеры физически изменяются, что приводит к изменению импеданса антенны и, следовательно, нагрузки, наблюдаемой линией передачи, передающей РЧ-сигнал.

Этот пример следа F антенны был разработан в Laird Connectivity. Габаритные размеры для ширины подачи, ширины следа, высоты и местоположения подачи были определены посредством моделирования. Последний этап настройки путем подрезания общей длины может быть выполнен на стенде, но опытный разработчик антенны должен оптимизировать размеры антенны для полосы пропускания и обратных потерь.

Trace antenna tuning

Рисунок 7: Настройка трассировки антенны

В то время как предыдущий пример основывался на измерении S11 на сетевом анализаторе, чаще всего инженеру приходится подбирать антенну через дискретную сеть индукторов и конденсаторов.Антенны, которые приобретаются «с полки», требуют согласования, размеры антенны не могут быть изменены, как в примере F выше. Чтобы согласовать антенну с компонентами, необходимо глубокое знание диаграммы Смита, чтобы правильно определить соответствующую сеть.

При использовании соответствующих компонентов коаксиальный кабель для измерений должен быть припаян перед соответствующей сетью. В примере с F-антенной, поскольку она настраивалась без компонентов, коаксиальный кабель должен был быть напрямую подключен к источнику питания.Как показано ниже на рисунке 8 и рисунке 9, кабель теперь расположен перед соответствующей сетью. Помимо правильного размещения кабеля, необходима функция расширения порта сетевого анализатора. Поскольку диаграмма Смита будет использоваться для определения сопротивления антенны, опорная плоскость для измерения должна быть правильно установлена. Поскольку кабель припаивается непосредственно к плате, вы не можете откалибровать его до конца. Расширение порта должно применяться для учета изменения фазы дополнительной длины кабеля, не включенного в калибровку.Это существенно сместит калибровочную плоскость за кабель и до конца трассы. Если этого не сделать, измерения импеданса на диаграмме Смита не будут правильными.

RF antenna soldering

Рисунок 8: Вид соответствующих прокладок и кабеля под микроскопом

При правильно установленном расширении порта необходимо измерить импеданс антенны, чтобы можно было спроектировать соответствующую сеть. Короткое замыкание на ВЧ должно использоваться для преодоления разрыва в линиях трассировки. Тем не менее, какой бы компонент не использовался для преодоления разрыва, он по своей природе добавляет к измерению некоторую собственную емкость или индуктивность.На частотах ниже 1 ГГц в качестве короткого замыкания может использоваться перемычка 0 Ом. Однако на более высоких частотах перемычка 0 Ом становится индуктивной и вносит ошибку в измерение. Это особенно верно для всего, что выше 1 ГГц. Лучшее, что можно использовать для преодоления разрыва, - это конденсатор, резонансный вблизи вашей частоты работы. Это устранит большинство его индуктивных или емкостных качеств. Например, конденсатор Murata GRM 0402 емкостью 8,2 пФ является резонансным с частотой приблизительно 2,4 ГГц. Хотя это не идеальное короткое замыкание, оно намного лучше, чем перемычка на 0 Ом или шар припоя.Обе более поздние альтернативы будут индуктивными на более высоких частотах. Также резонансная частота конденсатора будет варьироваться в зависимости от производителя. Конденсатор Johanson 0402 L-серии 10 пФ - это хорошее короткое замыкание на частоте 2,4 ГГц. Убедитесь, что у вас есть полное понимание используемых компонентов.

Puck antenna board

Рисунок 9: Антенная плата шайбы

Другим ключевым компонентом, который существенно влияет на настройку и также излучаемую производительность антенны, является заземление. Многие антенны, особенно следы и микросхемы, зависят от формы и размера заземляющей плоскости ПК B.Микросхема (или трасса) - это только половина антенны, другая половина - это заземление. Вспоминая дипольную диаграмму и распределение тока, описанные ранее в статье, на антенне наблюдается накопление положительного и отрицательного заряда. Это накопление заряда, в конечном счете, вызывает ток. Аналогичным образом заряд накапливается на следовой антенне и на соответствующей заземляющей плоскости. Из-за этого заряда на антенну протекает ток, но поскольку заземляющая плоскость теперь частично отвечает за накопление заряда, это также будет напрямую влиять на распределение тока и, в конечном итоге, полное сопротивление и излучение антенны.

Производители чиповых антенн обычно предоставляют рекомендованные согласующие схемы, но они действительны только в том случае, если размер платы соответствует размеру, указанному производителем. Кроме того, тестирование на заводе-изготовителе было бы проведено в свободном пространстве, с использованием микросхемы антенны внутри корпуса, которая вынуждает его перестраиваться. По сути, рекомендуемая схема согласования не подходит для большинства реализаций, и антенна должна быть перенастроена. Кроме того, ориентация чиповой антенны относительно заземляющей плоскости будет влиять на настройку и производительность.Лист данных для чиповой антенны будет отображать ориентацию и зону, в которой он не должен находиться. Это должно следовать как можно ближе!

Ключом к успешному согласованию антенны является поддержание точности измерений. Очень важно хорошее заземление коаксиального экрана, правильное расположение припоя на линии подачи и знание вашего компонента. Небольшие неточности могут легко привести к тому, что инженер спроектирует неправильную сеть согласования для антенны. В этой статье были рассмотрены некоторые распространенные ошибки, но в целом хорошее понимание принципов RF является лучшим инструментом для согласования антенны.

,

согласование антенн - определение - английский

Примеры предложений с «согласованием антенн», память переводов

патент-wipoДиплексер / мультиплексор линии передачи включает в себя множество отдельных микрополосковых / полосковых элементов, которые имеют характеристическое сопротивление и выбранную длину так что диплексер / мультиплексор линии передачи автоматически обеспечивает согласованную траекторию полного сопротивления между данным антенным элементом и портом ввода / вывода, когда частота согласования антенны принимается данным антенным элементом или когда частота согласования антенны применяется к входу / выходной порт. патент-wipoВ вариантах осуществления с переменной линейностью согласования антенны беспроводное устройство включает в себя первый приемопередатчик и второй приемопередатчик, антенну, через которую принимаются сигналы, и контроллер линейности, который изменяет линейность схемы согласования антенны, связанной с антенной. патент-wipo В варианте осуществления переменное согласование антенны снабжено управляющим сигналом для выбора предпочтительной настройки согласования антенны. патент-wipo - схема согласования антенны, модуль согласования антенны, антенное устройство и устройство радиосвязи. патент-wipoProvided - это способ и многополосный мобильный терминал для улучшения характеристик согласования антенны многополосного мобильного терминала, относящиеся к области мобильной связи и изобретен для улучшения характеристик согласования антенн многополосного мобильного терминала, совместно использующего одну антенну. Патенты-wipoIn реализация, мобильная станция принимает информацию управления мощностью, включая информацию для управления мощностью передачи мобильной станции, генерирует информацию управления сопоставлением для согласования полного сопротивления антенны на основе принятой информации управления мощностью и выполняет согласование полного сопротивления антенны в зависимости от сгенерированного соответствие контрольной информации. патент-wipo - устройство согласования антенны, антенное устройство и терминал мобильной связи - патент-wipo - схема согласования антенны, антенное устройство и способ проектирования антенного устройства. это позволяет настраивать антенну на проектную частоту независимо от выбранной точки заземления в транспортном средстве, так что достигается большая степень свободы при проектировании схемы согласования антенны. oj4 Антенный согласующий блок (при необходимости) в непосредственной близости от антенны патент-wipoВ ответ на генерацию сигналов управления настройкой логика ODAT запускает распространение сигналов управления настройкой в ​​схему согласования и управления антенной, чтобы обеспечить соответствующую антенну настройка. патент-wipo Модем определяет соответствующие состояния настройки для каждой схемы согласования и настройки антенны (AMTC), связанной с соответствующим антенным элементом. патент-wipoСистема согласования антенн содержит проводник (B), соединенный между антенным элементом (A) и первым концом фидерного проводника (1) коаксиального кабеля (C). патент-wipoИспользование отдельного низкочастотного антенного элемента облегчает согласование частотно-зависимой антенны и, следовательно, улучшает общие характеристики многодиапазонной антенны. патент-wipo Рабочая полоса антенны одновременно охватывает только часть частотного диапазона, используемого одной или двумя радиосистемами, и в этом случае согласование антенны легче организовать, чем реальной широкополосной антенны. патент-wipo Настоящее изобретение может улучшить характеристики согласования антенн многополосного мобильного терминала, совместно использующего одну антенну. патент-wipo Изобретение относится к схеме согласования антенн, в которой, по меньшей мере, два тракта сигнала связаны с антенным соединением. wipo.В чрезвычайно тонкой встроенной антенне для бронетехники используется дипольный элемент, приводимый внутрь броневой пластины, и дипольный элемент с паразитным приводом на верхней части броневой пластины, причем паразитный элемент обеспечивает соответствующее прямое усиление и характеристики согласования антенны, так что для питания антенны не должно быть отверстий в броневой пластине. патент-wipoProvided - это устройство согласования антенн, которое может быть уменьшено в размерах и в котором может быть легко разработан символ импеданса, а также устройство антенны и терминал мобильной связи, которые можно использовать в широком диапазоне частот. патент-wipoСхема согласования антенн патент-wipo для проведения согласования импедансов таким образом, чтобы потери при передаче были меньше или равны заданному значению для полос частот сигналов связи, содержащихся в широкой полосе частот, устройства согласования антенн (10) снабжен терминалом на стороне антенны (PANT), подключенным к антенне (101), и терминалом на радиочастотной (RF) стороне (PRF), подключенным к радиочастотной цепи (102). патент-wipo Кроме того, может существовать относительно сильная связь между основным (220) и паразитным (230) элементами без ухудшения согласования антенны в верхней рабочей полосе, в этом случае паразитный элемент становится меньше по сравнению с известным методом и его неблагоприятное соединение с другими проводящими частями радиоустройства уменьшается. запатентованное wipoБеспроводное устройство связи, настраивающее схему согласования антенн, чтобы повысить эффективность полосы приема по сравнению с эффективностью полосы передачи в состоянии захвата. atents-wipoDynamic калибровка в режиме реального времени для согласования антенн в радиочастотной приемной системе

Показаны страницы 1. Найдено 590 предложений, соответствующих фразе "согласование антенн" .Найдено за 11 мс. Найдено за 0 мс.Накопители переводов создаются человеком, но выравниваются с помощью компьютера, что может вызвать ошибки. Они приходят из многих источников и не проверяются. Имейте в виду.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о