دستگاه های هماهنگ کننده: هدف و اصل ساخت

2024 نویسنده: Henry Conors | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-12 06:32

در تمرین آماتوری، اغلب نمی توان آنتن هایی را یافت که امپدانس ورودی در آنها با امپدانس موج فیدر و همچنین امپدانس خروجی فرستنده برابر باشد. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، تشخیص چنین مکاتباتی امکان پذیر نیست، بنابراین باید از دستگاه های تطبیق تخصصی استفاده شود. آنتن، فیدر و همچنین خروجی فرستنده در یک سیستم واحد قرار دارند که در آن انرژی بدون اتلاف انتقال می‌یابد.

چگونه این کار را انجام دهیم؟

برای انجام این کار نسبتاً پیچیده، باید از دستگاه های تطبیق در دو مکان اصلی استفاده کنید - این نقطه ای است که آنتن به فیدر متصل می شود و همچنین نقطه ای است که فیدر به خروجی فرستنده متصل می شود. امروزه رایج ترین دستگاه های تبدیل تخصصی هستند که از مدارهای تشدید نوسانی گرفته تا ترانسفورماتورهای کواکسیال را شامل می شود که به شکل قطعات جداگانه یک کابل کواکسیال با طول مورد نیاز ساخته می شوند. همه این تطبیق‌ها برای تطبیق امپدانس‌ها استفاده می‌شوند و در نهایت تلفات کلی خط انتقال را به حداقل می‌رسانند و مهم‌تر از آن، انتشارات خارج از باند را کاهش می‌دهند.

مقاومت و ویژگی های آن

در اکثر موارد، امپدانس خروجی استاندارد در فرستنده های باند پهن مدرن 500 متر است. شایان ذکر است که بسیاری از کابل های کواکسیال که به عنوان تغذیه کننده استفاده می شوند نیز در مقدار استاندارد امپدانس موج در سطح 50 یا 750 متر متفاوت هستند. با این حال، اگر آنتن‌هایی را در نظر بگیرید که می‌توان برای آن‌ها از دستگاه‌های منطبق استفاده کرد، بسته به نوع طراحی و نوع، امپدانس ورودی در آنها طیف نسبتاً گسترده‌ای از مقادیر، از چند اهم تا صدها و حتی بیشتر دارد.

مشخص شده است که در آنتن های تک عنصری، امپدانس ورودی در فرکانس تشدید عملاً فعال است، در حالی که هر چه فرکانس فرستنده در یک جهت یا جهت دیگر با رزونانس متفاوت باشد، مولفه راکتیو یک دستگاه بیشتر است. ماهیت القایی یا خازنی در خود دستگاه امپدانس ورودی ظاهر می شود. در عین حال، آنتن‌های چند عنصری دارای یک امپدانس ورودی در فرکانس تشدید هستند که به دلیل این واقعیت که عناصر غیرفعال مختلف در تشکیل مولفه واکنشی نقش دارند، پیچیده است.

اگر امپدانس ورودی فعال است، می توان آن را با استفاده از یک دستگاه تطبیق آنتن تخصصی با امپدانس مطابقت داد. لازم به ذکر است که ضرر و زیان در اینجا عملا ناچیز است. با این حال، بلافاصله پس از شروع یک جزء واکنشی در مقاومت ورودی، روند تطبیق بیشتر و بیشتر خواهد شد.باید از تطبیق آنتن پیچیده‌تر و پیچیده‌تر استفاده شود، با قابلیت جبران واکنش ناخواسته، و باید مستقیماً در نقطه تغذیه قرار گیرد. اگر واکنش پذیری جبران نشود، این امر بر SWR در فیدر تأثیر منفی می گذارد و همچنین تلفات کلی را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

آیا باید این کار را انجام دهم؟

تلاش برای جبران کامل واکنش پذیری در انتهای پایینی فیدر ناموفق است، زیرا توسط ویژگی های خود دستگاه محدود شده است. هر گونه تغییر در فرکانس فرستنده در بخش های باریک باندهای آماتور در نهایت منجر به ظاهر شدن یک جزء واکنشی قابل توجهی نمی شود که در نتیجه اغلب نیازی به جبران آن نیست. همچنین شایان ذکر است که طراحی صحیح آنتن‌های چند عنصری یک جزء واکنشی بزرگ از امپدانس ورودی موجود را نیز فراهم نمی‌کند، که نیازی به جبران آن ندارد.

در پخش، اغلب می توانید اختلافات مختلفی در مورد نقش و هدف دستگاه تطبیق آنتن ("سیم بلند" یا نوع دیگر) در روند تطبیق فرستنده با آن پیدا کنید. برخی امیدهای نسبتا زیادی به آن دارند، در حالی که برخی دیگر آن را یک اسباب بازی معمولی می دانند. به همین دلیل است که باید به درستی درک کنید که چگونه یک تیونر آنتن واقعاً می تواند در عمل کمک کند و استفاده از آن در کجا اضافی است.

این چیست؟

اول از همه، باید به درستی درک کنید که تیونر یک ترانسفورماتور مقاومت با فرکانس بالا است که در صورت لزوم، می توان واکنش القایی یا خازنی را با آن جبران کرد. یک مثال بسیار ساده را در نظر بگیرید:

ویبراتور اسپلیت که در فرکانس تشدید دارای امپدانس ورودی فعال 700 متر است و در عین حال از کابل کواکسیال با فرستنده با امپدانس ورودی حدود 500 متر استفاده می کند. در خروجی تیونرها نصب می شود. فرستنده، و در این وضعیت برای هر آنتن (از جمله یک "کابل بلند") دستگاه های تطبیق بین فرستنده و تغذیه کننده، بدون هیچ مشکلی در انجام وظیفه اصلی آن خواهد بود.

اگر فرستنده بیشتر روی فرکانسی تنظیم شود که با فرکانس تشدید آنتن متفاوت باشد، در این حالت ممکن است واکنش پذیری در مقاومت ورودی دستگاه ظاهر شود که متعاقباً تقریباً بلافاصله در پایین تر ظاهر می شود. انتهای فیدر در این صورت، دستگاه تطبیق "P" از هر سری نیز قادر به جبران آن خواهد بود و فرستنده مجددا سازگاری با فیدر دریافت می کند.

خروجی جایی که فیدر به آنتن وصل می شود چه خواهد بود؟

اگر از تیونر به طور انحصاری در خروجی فرستنده استفاده کنید، در این صورت امکان جبران کامل وجود نخواهد داشت و تلفات مختلفی در دستگاه شروع می شود، زیرا تطابق ناقص وجود خواهد داشت. در این شرایط، شما باید استفاده کنیدیکی بین آنتن و فیدر متصل می شود که وضعیت را کاملاً اصلاح می کند و جبران واکنش را فراهم می کند. در این مثال، فیدر به عنوان یک خط انتقال منطبق با طول دلخواه عمل می کند.

یک مثال دیگر

آنتن حلقه ای که دارای مقاومت ورودی فعال در حدود 1100 متر است، باید با یک خط انتقال 50 اهم مطابقت داشته باشد. خروجی فرستنده در این حالت 500 متر است.

در اینجا باید از یک دستگاه منطبق برای فرستنده گیرنده یا آنتن استفاده کنید که در نقطه ای که فیدر به آنتن متصل می شود نصب می شود. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، بسیاری از علاقه مندان ترجیح می دهند از انواع مختلف ترانسفورماتورهای RF مجهز به هسته فریت استفاده کنند، اما در واقع ترانسفورماتور کواکسیال موج چهارم که می تواند از کابل استاندارد 75 اهم ساخته شود، راه حل راحت تری است.

چگونه آن را پیاده سازی کنیم؟

طول بخش کابل مورد استفاده باید با استفاده از فرمول A/40.66 محاسبه شود، که در آن A طول موج و 0.66 ضریب سرعت مورد استفاده برای اکثریت قریب به اتفاق کابل های کواکسیال مدرن است. دستگاه های تطبیق آنتن HF در این حالت بین فیدر 50 اهمی و ورودی آنتن متصل می شوند و اگر در یک محفظه به قطر 15 تا 20 سانتی متر قرار گیرند، در این حالت به عنوان متعادل کننده نیز عمل می کند. دستگاه فیدر به طور کامل به طور خودکار با فرستنده مطابقت داده می شود و همچنینبرابری مقاومت آنها، و در چنین شرایطی می توان به طور کامل از خدمات تیونر آنتن استاندارد خودداری کرد.

گزینه دیگر

برای چنین مثالی، می‌توانیم روش بهینه دیگری برای تطبیق در نظر بگیریم - استفاده از مضرب نیم موج یا کابل کواکسیال نیم موج، در اصل، با هر امپدانس موج. بین تیونر واقع در نزدیکی فرستنده و آنتن قرار دارد. در این حالت امپدانس ورودی آنتن که دارای مقدار 110 اهم است به انتهای پایین کابل منتقل می شود و پس از آن با استفاده از دستگاه تطبیق آنتن به مقاومت 500 متر تبدیل می شود. در مورد، تطابق کامل فرستنده با آنتن ارائه شده است، و تغذیه کننده به عنوان یک تکرار کننده استفاده می شود.

در شرایط شدیدتر، زمانی که امپدانس ورودی آنتن برای امپدانس مشخصه فیدر نامناسب است، که به نوبه خود با امپدانس خروجی فرستنده مطابقت ندارد، به دو دستگاه تطبیق آنتن HF نیاز است.. در این مورد، یکی در بالا برای تطبیق فیدر با آنتن استفاده می شود، در حالی که دیگری برای تطبیق فیدر با فرستنده در پایین استفاده می شود. در عین حال، هیچ راهی برای ساختن چند وسیله مطابق با دستان خود وجود ندارد که بتوان از آن به تنهایی برای مطابقت با کل مدار استفاده کرد.

ظهور واکنش‌پذیری وضعیت را پیچیده‌تر خواهد کرد. در این صورت، دستگاه های تطبیق HF به طور قابل توجهی بهبود خواهند یافتتطبیق فرستنده با فیدر، در نتیجه ساده سازی قابل توجهی در کار مرحله نهایی ارائه می شود، اما شما نباید از آنها انتظار بیشتری داشته باشید. با توجه به عدم تطابق فیدر با آنتن، تلفات ظاهر می شود، بنابراین کارایی خود دستگاه دست کم گرفته می شود. یک متر SWR فعال که بین تیونر و فرستنده نصب شده است، اطمینان حاصل می کند که SWR=1 ثابت است، و این اثر بین فیدر و تیونر قابل دستیابی نیست، زیرا عدم تطابق وجود دارد.

نتیجه گیری

مزیت تیونر این است که به شما امکان می دهد حالت بهینه فرستنده را در فرآیند کار بر روی بار ناسازگار حفظ کنید. اما در عین حال، بهبود راندمان هر آنتنی (از جمله "سیم بلند") را نمی توان تضمین کرد - دستگاه های تطبیق در صورت عدم تطابق با فیدر بی قدرت هستند.

مدار P

که در مرحله خروجی فرستنده استفاده می شود، می تواند به عنوان تیونر آنتن نیز استفاده شود، اما تنها در صورتی که تغییر عملیاتی در اندوکتانس و هر ظرفیت خازنی ایجاد شود. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، تیونرهای دستی و اتوماتیک هر دو دستگاه قابل تنظیم کانتور رزونانسی هستند، صرف نظر از اینکه آیا آنها در کارخانه مونتاژ شده اند یا شخصی تصمیم گرفته است یک دستگاه منطبق برای آنتن با دست خود بسازد. در موارد دستی دو یا سه عنصر تنظیم کننده وجود دارد و خود آنها در حال کار نیستند، در حالی که اتوماتیک گران هستند و برای کار در ظرفیت های جدی هزینه آنها می تواند بسیار بالا باشد.

دستگاه تطبیق پهنای باند

این تیونر اکثریت قریب به اتفاق تغییراتی را برآورده می کند که در آن لازم است از تطابق آنتن با فرستنده اطمینان حاصل شود. چنین تجهیزاتی در فرآیند کار با آنتن های مورد استفاده در هارمونیک ها کاملاً مؤثر است، اگر فیدر یک تکرار کننده نیمه موج باشد. در این شرایط، امپدانس ورودی آنتن در باندهای مختلف متفاوت است، اما تیونر امکان تطبیق آسان با فرستنده را فراهم می کند. دستگاه پیشنهادی می تواند به راحتی با توان فرستنده تا 1.5 کیلووات در باند فرکانسی 1.5 تا 30 مگاهرتز کار کند. شما حتی می توانید چنین وسیله ای را با دستان خود بسازید.

عناصر اصلی تیونر یک اتوترانسفورماتور RF روی یک حلقه فریت از سیستم انحراف تلویزیون UNT-35 و همچنین یک سوئیچ طراحی شده برای 17 موقعیت است. امکان استفاده از حلقه های مخروطی از مدل های UNT-47/59 یا هر مدل دیگری وجود دارد. 12 چرخش در سیم پیچ وجود دارد که به دو سیم پیچ می شود، در حالی که ابتدای یکی با انتهای دوم ترکیب می شود. در نمودار و در جدول، شماره‌گذاری پیچ‌ها مشخص شده است، در حالی که خود سیم در یک عایق فلوروپلاستیک قرار گرفته است. برای عایق، قطر سیم 2.5 میلی متر است، از هر پیچ، از هشتم شروع می شود، اگر از انتهای زمین حساب شود.

اتوترانسفورماتور تا حد امکان نزدیک به کلید نصب می شود، در حالی که هادی های اتصال بین آنها باید حداقل داشته باشند.طول اگر طراحی ترانسفورماتور با تعداد ضربه های نه چندان زیاد مثلاً از 10 تا 20 دور ذخیره شود، می توان از کلید با 11 موقعیت استفاده کرد، اما در چنین شرایطی فاصله تبدیل مقاومت نیز کاهش می یابد..

با دانستن مقدار دقیق امپدانس ورودی آنتن، می‌توانید از چنین ترانسفورماتوری برای تطبیق آنتن با یک فیدر 50 یا 750 متری استفاده کنید، تنها با استفاده از ضروری‌ترین ضربه‌ها. در چنین شرایطی، آن را در یک جعبه مخصوص ضد رطوبت قرار می دهند و پس از آن با پارافین پر می شود و مستقیماً در نقطه تغذیه آنتن قرار می گیرد. خود دستگاه تطبیق می تواند به عنوان یک طراحی مستقل انجام شود یا در یک واحد سوئیچینگ آنتن ویژه برخی از ایستگاه های رادیویی گنجانده شود.

برای وضوح، برچسب نصب شده روی دسته سوئیچ مقدار مقاومت مربوط به این موقعیت را نشان می دهد. برای اطمینان از جبران کامل مولفه القایی راکتیو، می توان متعاقباً یک خازن متغیر وصل کرد.

جدول زیر به وضوح نشان می دهد که چگونه مقاومت به تعداد دورهایی که انجام داده اید بستگی دارد. در این مورد، محاسبه بر اساس نسبت مقاومت‌ها انجام شد که در وابستگی درجه دوم به تعداد کل چرخش‌های انجام شده است.