Антенный тюнер

Антенный тюнер, вид спереди, с частично открытой внутренней частью.

Антенный тюнер , согласующая сеть , спичечный коробок , трансмиттер , блок настройки антенны ( ATU ), антенный соединитель и соединитель фидера - все это эквивалентные названия для устройства, подключенного между радиопередатчиком и его антенной , для улучшения передачи мощности между ними путем согласования импеданса нагрузки. радиостанции к объединенному входному сопротивлению фидерной линии и антенны.

Антенные тюнеры особенно важны для использования с передатчиками. Передатчики , как правило , предназначены для подачи мощности в реактивном сопротивлении -Free, резистивные нагрузки от значения удельного: 50  Ом , по современной конвенции. ^[1] Однако сопротивление антенны и фидера может варьироваться в зависимости от частоты и других факторов. Если импеданс передатчика отклоняется от расчетной нагрузки, схемы в современных передатчиках автоматически уменьшают выходную мощность, чтобы защитить оборудование от последствий несоответствия импеданса .

Помимо уменьшения мощности, излучаемой антенной, рассогласование может исказить сигнал, а в передатчиках высокой мощности может привести к перегреву передатчика. Из-за этого ATU являются стандартной частью почти всех радиопередающих систем. Они могут быть схемой, встроенной в сам передатчик, или отдельным оборудованием, подключенным между передатчиком и антенной. В передающих системах с антенной, отделенной от передатчика и соединенной с ним линией передачи ( фидером ), может быть еще одна согласующая сеть (или ATU), где фидер соединяется с антенной, чтобы согласовать полное сопротивление линии передачи с антенной. .

Передатчики в сотовых телефонах и рациях имеют внутри контур ATU, постоянно настроенный на работу с установленной антенной. ^[a] В станциях многочастотной связи, таких как любительские радиостанции , и передатчиках высокой мощности, таких как радиовещательные станции , ATU можно настраивать, чтобы приспособиться к изменениям в передающей системе или ее среде. ^[b] Инструменты, такие как измерители КСВ , антенные анализаторы или мосты импеданса.используются для измерения степени совпадения или несоответствия. Регулировка ATU для согласования передатчика с фидерной линией и антенной является важной процедурой, выполняемой после того, как любое изменение нарушает работу антенной системы или окружающей среды.

Обзор [ править ]

Антенные тюнеры особенно важны для использования с передатчиками. Передатчики предназначены для подачи питания на резистивную нагрузку определенного значения, очень часто 50  Ом . ^[1] Если импеданс, видимый передатчиком, отклоняется от этого расчетного значения из-за неправильной настройки комбинированного фидера и антенны, может произойти перегрев конечного каскада передатчика, искажение или потеря выходной мощности.

Использование в передатчиках [ править ]

Антенные тюнеры используются почти повсеместно с передатчиками. Без ATU, помимо снижения мощности, излучаемой антенной, отраженный ток может перегреть сердечники трансформатора и вызвать искажение сигнала. В передатчиках большой мощности это может привести к перегреву выходного усилителя передатчика. При обнаружении отраженной мощности схемы самозащиты в современных передатчиках автоматически снижают мощность до безопасного уровня, следовательно, еще больше уменьшают мощность сигнала, выходящего из антенны.

Из-за этого ATU являются стандартной частью почти всех радиопередающих систем. Они могут представлять собой схему, встроенную в сам передатчик ^[а], или отдельную часть оборудования, подключенную между передатчиком и антенной. В передающих системах с антенной, отделенной от передатчика и подключенной к нему линией передачи ( фидером ), на антенне может быть другая согласующая сеть (или ATU), которая согласовывает импеданс линии передачи с антенной.

Передатчики высокой мощности, такие как радиовещательные станции, имеют блок согласования, который можно регулировать, чтобы приспособиться к изменениям частоты передачи, блока передачи, антенны или окружающей среды антенны. Регулировка ATU для согласования передатчика с антенной - важная процедура, которая выполняется после любых работ с передатчиком или антенной, или любого резкого изменения погоды, влияющего на антенну (например, изморози или пыльные бури ).

Эффект этой регулировки обычно измеряется с помощью прибора, называемого КСВ-метр , который показывает степень несоответствия между эталонным импедансом (обычно 50 + j 0 Ом ) и комплексным импедансом в точке вставки КСВ-метра . Другие инструменты, такие как антенные анализаторы или мосты импеданса , предоставляют более подробную информацию, такую ​​как отдельные несовпадения резистивной и реактивной частей импеданса на входной и выходной сторонах ATU.

Что на самом деле настраивает "антенный тюнер" [ править ]

Несмотря на название, антенный «тюнер» на самом деле не настраивает антенну. Он сопоставляет резистивный ( реальный ) импеданс передатчика с комплексным импедансом, представленным входным концом питающей линии. Линия передачи будет показывать входное сопротивление, отличное от характеристического сопротивления линии передачи , если полное сопротивление антенны на другом конце линии не соответствует характеристическому сопротивлению линии. Следствием несоответствия является возникновение стоячих волн противофазного напряжения и стоячих волн тока на линии питания, или, что эквивалентно, полное сопротивление линии (отношение напряжения к току и фаза) будет колебаться по длине линии.

Если бы и тюнер, и фидер работали без потерь, настройка на конце передатчика действительно обеспечила бы идеальное совпадение в каждой точке системы передатчик-фидер-антенна. ^[2] Однако в практических системах фидеры с потерями ограничивают способность антенного тюнера изменять резонансную частоту антенны . Если потери мощности в линии, несущей сигнал передатчика к антенне, невелики, тюнер на стороне передатчика может обеспечить достойную степень согласования и настройки для антенны и сети фидерных линий в целом. ^{[3] [4]} Но с потерями и низкоомными фидерами, такими как обычно используемый коаксиальный кабель 50 Ом.максимальная передача мощности происходит только в том случае, если согласование выполняется на антенне вместе с согласованным передатчиком и линией питания, обеспечивая согласование на обоих концах линии.

В любом случае, независимо от его размещения, ATU не изменяет ни усиление, ни эффективность, ни направленность антенны, ни внутреннее комплексное сопротивление антенны.

Эффективность и КСВ [ править ]

Если по-прежнему сохраняется высокий коэффициент стоячей волны (КСВ) в фидерной линии за пределами ATU, любые потери в этой части фидерной линии обычно увеличиваются из-за того, что передаваемые волны отражаются назад и вперед между тюнером и антенной, вызывая резистивные потери в провода и, возможно, изоляция линии передачи. Даже с устройством согласования на обоих концах фидерной линии - ближнее ATU, согласовывающее передатчик с фидерной линией, и удаленное ATU, согласовывающее фидерную линию с антенной, - потери в схемах двух ATU немного уменьшат мощность, подаваемую на антенну.

1. Наиболее эффективное использование мощности передатчика - это использование резонансной антенны, питаемой от фидерной линии с согласованным импедансом ; в любом фиде по-прежнему есть небольшие потери, даже если все импедансы совпадают, но согласование минимизирует потери.
2. Почти так же эффективно подавать питание на удаленный антенный тюнер, подключенный непосредственно к антенне, через фидер, согласованный с передатчиком и фидером ATU; единственные дополнительные потери связаны с схемой тюнера, которые можно сохранить небольшими, если тюнер правильно отрегулирован и линия тщательно проверена на антенне или рядом с ней.
3. Обычно неэффективно эксплуатировать антенну вдали от одной из ее резонансных частот и пытаться выполнить компенсацию с помощью ATU рядом с передатчиком, вдали от антенны; вся фидерная линия от ATU к антенне все еще не согласована, что усугубит нормальные потери в фидерной линии, особенно если это линия с низким импедансом, такая как стандартный коаксиальный кабель 50  Ом .
4. Мере эффективный способом передачи, является подачей нерезонансной антенны через фидер с потерями с не согласованием импеданса в любом месте вдоль линии.

Использование в приемниках [ править ]

ATU не широко используются в коротковолновых приемниках и почти никогда не используются в средневолновых или длинноволновых приемниках. Они, однако, необходимы для приемников , работающих в верхней HF и VHF и выше.

В приемнике, если комплексный импеданс антенны не совпадает с комплексным входным сопротивлением на антенном конце линии передачи, то часть мощности входящего сигнала будет отражаться обратно в антенну и не достигнет приемник. Однако это важно только для частот в средней полосе ВЧ и выше . В радиоприемниках, работающих на частотах ниже 20 МГц, атмосферный радиошум преобладает над отношением сигнал / шум (SNR) входящего радиосигнала, а мощность атмосферного шума, приходящего вместе с сигналом, намного превышает собственный тепловой радиошум.генерируется в собственной схеме приемника. Следовательно, приемник может усилить слабый сигнал, чтобы компенсировать любую неэффективность, вызванную несоответствием импеданса, без заметного увеличения шума на выходе.

Однако на более высоких частотах приемники сталкиваются с очень небольшим атмосферным шумом, и шум, добавляемый собственным входным усилителем приемника, доминирует в отношении сигнал / шум. На частотах выше 20 МГц шум внутренней схемы является фактором, ограничивающим чувствительность приемника для слабых сигналов, и поэтому по мере увеличения частоты становится все более важным, чтобы комплексный импеданс антенны был сопряженно согласован с входным импедансом на конце антенны передачи. линия, чтобы передать максимально доступную мощность от слабого сигнала к первому усилителю, чтобы обеспечить более сильный сигнал, чем его собственный внутренний шум. Таким образом , импеданс-согласующие цепи являются включены в некоторых приемниках для верхней полосы ВЧ , такие , какCB-радио , а также для большинства приемников VHF и более высоких частот, таких как приемники FM-вещания и сканеры для самолетов и радио общественной безопасности .

Методы широкополосного сопоставления [ править ]

Трансформаторы , автотрансформаторы и балуны иногда включаются в конструкцию узкополосных антенных тюнеров и соединений антенных кабелей. Все они обычно мало влияют на резонансную частоту антенны или узкополосных схем передатчика, но могут расширить диапазон импедансов, с которыми антенный тюнер может согласовать, и / или преобразовать между симметричными и несимметричными кабелями, где это необходимо.

Ферритовые трансформаторы [ править ]

Твердотельные усилители мощности, работающие в диапазоне 1–30  МГц, обычно используют один или несколько широкополосных трансформаторов, намотанных на ферритовые сердечники. МОП-транзисторы и биполярные переходные транзисторы, обычно используемые в современных усилителях радиочастоты, рассчитаны на работу с низким импедансом, поэтому первичная обмотка трансформатора обычно имеет один виток, а вторичная обмотка с сопротивлением 50 Ом - от 2 до 4 витков. Такая конструкция системы питающих линий имеет то преимущество, что сокращает необходимость перенастройки при изменении рабочей частоты.

Подобная конструкция может соответствовать антенне и линии передачи : например, многие телевизионные антенны имеют импеданс 300 Ом, но подают сигнал на телевизор через коаксиальную линию 75 Ом. Небольшой трансформатор с ферритовым сердечником обеспечивает широкополосное преобразование импеданса. Этот трансформатор не требует и не может регулироваться. При использовании телевизора только для приема небольшое изменение КСВ в зависимости от частоты не является серьезной проблемой.

Также обратите внимание, что многие ферритовые трансформаторы выполняют преобразование балансного в несимметричный в дополнение к изменению импеданса. Когда бал намический к ООН сбалансирована функции присутствует эти трансформаторы называются балуном ( в противном случае unun ). Наиболее распространенные балуны имеют преобразование импеданса 1: 1 или 1: 4 .

Автотрансформаторы [ править ]

Существует несколько вариантов согласования импеданса с использованием автотрансформатора , который представляет собой простой однопроводной трансформатор с различными точками подключения или отводами, расположенными вдоль обмоток катушки. Они различаются в основном коэффициентом преобразования импеданса ^[c] и тем, имеют ли входная и выходная стороны общее заземление, или они соответствуют кабелю, заземленному с одной стороны ( несимметричный ), и незаземленному (обычно сбалансированному ) кабелю. Когда автотрансформаторы соединить ша АНСЕД и ип сбалансирована линию они называются балун с, так же , как две обмоток трансформаторов. ^[d]

Схема, изображенная справа, имеет три одинаковые обмотки, намотанные в одном направлении либо на «воздушный» сердечник (для очень высоких частот), либо на ферритовый сердечник (для средних частот), либо на сердечник из порошкового железа (для очень низких частот). Показанные три одинаковые обмотки подключены к общей земле, разделяемой двумя несимметричными линиями (так что эта конструкция является несбалансированной ), и могут использоваться для согласования импеданса 1: 1, 1: 4 или 1: 9, в зависимости от выбранного ответвления. . ^[e]

Например, если правая сторона подключена к резистивной нагрузке 10 Ом, пользователь может подключить источник к любой из трех незаземленных клемм на левой стороне автотрансформатора, чтобы получить другое полное сопротивление. Обратите внимание, что на левой стороне линия с большим количеством витков между точкой отвода линии и отводом заземления измеряет больший импеданс для той же нагрузки 10 Ом справа.

Узкополосный дизайн [ править ]

"Узкополосные" методы, описанные ниже, охватывают гораздо меньший диапазон частот по сравнению с широкополосными методами, описанными выше.

Методы согласования антенн, в которых используются трансформаторы, обычно охватывают широкий диапазон частот. Один типичный коммерчески доступный балун может охватывать частоты от 3,5 до 30,0  МГц или почти весь коротковолновый диапазон. Согласование с антенной с использованием отрезанного сегмента линии передачи (описанного ниже), возможно, является наиболее эффективным из всех схем согласования с точки зрения электрической мощности, но обычно оно может охватывать только диапазон шириной около 3,5–3,7  МГц в диапазоне ВЧ - очень действительно небольшой диапазон по сравнению с полосой пропускания 27 МГц хорошо сделанного широкополосного балуна.

Цепи антенного соединения или согласования фидера также являются узкополосными для любой отдельной настройки, но их можно перенастроить более удобно. Однако они, пожалуй, наименее эффективны с точки зрения потерь мощности (если не считать полного отсутствия согласования импеданса!).

Методы настройки антенны линии передачи [ править ]

Существует два разных метода согласования импеданса с использованием секций фидерной линии: либо исходная фидерная линия может иметь намеренно несогласованный участок линии, вставленный в нее (так называемое согласование секций ), либо короткий отрезок линии может ответвляться от исходной линии с заглушкой. конец либо закорочен, либо оставлен неподключенным (это называется согласованием заглушек ) В обоих случаях расположение участка дополнительной лески на исходной линии подачи и ее длина требуют тщательного размещения и регулировки.

Соответствие раздела [ править ]

Для согласования основной линии с антенной можно использовать специальный участок линии передачи, если характеристический импеданс этого участка линии отличается от волнового сопротивления основной линии. Этот метод состоит в том, чтобы исправить несоответствие путем создания противоположного несоответствия: отрезок линии с надлежащим импедансом и надлежащей длиной, вставленный на надлежащем расстоянии от антенны, может выполнять сложные эффекты согласования с очень высокой эффективностью. Недостатком является то, что сопоставление с линейными сегментами работает только для очень ограниченного частотного диапазона, для которого подходят длина и положение сегмента. ^[5]

Самый простой пример этого метода - четвертьволновой трансформатор импеданса, образованный отрезком несогласованной линии передачи. Если на четверть длины волны 75 Ом (75  Ом ) коаксиальный кабель соединен с нагрузкой 50 Ом, то КСВ в 75 Ом четверти длины волны линии может быть рассчитана как ^{75 Ω} / _{50 Ω}  = 1,5; четверть длины волны линии преобразует несогласованный импеданс до 112,5 Ом (75 Ом × 1,5 = 112,5 Ом). Таким образом, эта вставленная секция соответствует антенне 112 Ом и основной линии 50 Ом.

¹ / ₆  длины волны коаксиальный трансформатор представляет собой полезный способ соответствует от 50 до 75 Ω , используя тот же общий метод. ^{[6] [7]}

Соответствие корешков [ править ]

Второй распространенный метод - использование заглушки : закороченный или открытый участок линии подключается параллельно основной линии подачи, образуя тупиковую ветвь от основной линии. В случае коаксиального кабеля это делается с помощью Т-образного соединителя. Шлейф длиной менее четверти волны, конец которого закорочен, действует как индуктор ; если его конец оставить неподключенным (открытым), шлейф действует как конденсатор ; для длин от четверти до полуволны реактивное поведение противоположное. ^{[8] [f] [g]}

Длина шлейфа и его расположение выбираются таким образом, чтобы его восприимчивость была равной и противоположной восприимчивости в этой точке на линии, а оставшееся нереактивное сопротивление соответствовало линии под шлейфом, устраняя эффекты комплексного импеданса или КСВ от антенны. ^[8]

J-полюсная антенна и связанные с ним Цеппы антенны являются примерами антенны со встроенным в матче заглушки.

Базовое согласование схем с сосредоточенными параметрами с использованием L-сети[ редактировать ]

L-сеть - это простейшая схема, обеспечивающая желаемое преобразование; для любой данной антенны и частот после того , как схема выбрана из восьми возможных конфигураций (шесть из которых показаны на диаграмме ниже ) только один набор значений компонентов будет соответствовать в импедансе к вне импеданс. Коммерчески доступные автоматические антенные тюнеры чаще всего представляют собой L-сети, поскольку они включают наименьшее количество частей и имеют уникальную настройку, которую должна искать схема регулировки.

Основная схема, необходимая при использовании сосредоточенных емкостей и катушек индуктивности, показана на схеме ниже. Эта схема важна тем, что ее используют многие автоматические антенные тюнеры, а также потому, что более сложные схемы можно анализировать как группы L-сетей.

Эта схема называется L-цепью не потому, что она содержит катушку индуктивности (на самом деле некоторые L-сети состоят из двух конденсаторов), а потому, что на схеме два компонента расположены под прямым углом друг к другу и имеют форму повернутого и иногда перевернутая римская буква «L». Части сети «T» («тройник») и сети « π » («пи») также имеют форму, похожую на латинские и греческие буквы, в честь которых они названы.

Эта базовая сеть может действовать как трансформатор импеданса . Если выход имеет импеданс, состоящий из резистивной части R _{нагрузки} и реактивной части X _{нагрузки} , которые складываются, чтобы получить одно комплексное число ( j ² = -1) . Вход должен быть подключен к источнику, который имеет импеданс, равный сопротивлению _{источника} R и реактивному сопротивлению _{источника} X , затем

${\displaystyle jX_{\text{L}}={\sqrt {{\Big (}R_{\text{source}}+jX_{\text{source}}{\Big )}{\Big (}(R_{\text{source}}+jX_{\text{source}})-(R_{\text{load}}+jX_{\text{load}}){\Big )}}}}$

и

${\displaystyle jX_{\text{C}}=(R_{\text{load}}+jX_{\text{load}}){\sqrt {\frac {(R_{\text{source}}+jX_{\text{source}})}{(R_{\text{load}}+jX_{\text{load}})-(R_{\text{source}}+jX_{\text{source}})}}}}$.

В этой примерной схеме можно поменять местами X _L и X _C. Все схемы ATU ниже создают эту сеть, которая существует между системами с разным импедансом.

Например, если источник имеет резистивное сопротивление 50 Ом, а нагрузка имеет резистивное сопротивление 1000 Ом:

${\displaystyle jX_{\text{L}}={\sqrt {(50)(50-1000)}}={\sqrt {(-47500)}}}$

${\displaystyle X_{\text{L}}=217.94\,{\text{Ohms}}}$

${\displaystyle X_{\text{C}}=1000{\sqrt {\frac {50}{(1000-50)}}}=1000\,\times \,0.2294\,{\text{Ohms}}=229.4\,{\text{Ohms}}}$

Если частота 28 МГц,

В качестве,

${\displaystyle X_{\text{C}}={\frac {1}{2\pi fC}}}$

тогда, ${\displaystyle 2\pi fX_{\text{C}}={\frac {1}{C}}}$

Так, ${\displaystyle {\frac {1}{2\pi fX_{\text{C}}}}=C=24.78\,{\text{pF}}}$

В то время как в, ${\displaystyle X_{\text{L}}=2\pi fL\,}$

тогда, ${\displaystyle L={\frac {X_{\text{L}}}{2\pi f}}=1.239\,{\text{μH}}}$

Теория и практика [ править ]

Параллельная сеть, состоящая из резистивного элемента (1000  Ом ) и реактивного элемента (- j  229,415 Ом ), будет иметь такое же полное  сопротивление и коэффициент мощности, что и последовательная сеть, состоящая из резистивных (50  Ом ) и реактивных элементов (- j  217,94).  Ω ).

 Последовательно добавив еще один элемент (с реактивным сопротивлением + j 217,94 Ом ), мы получим полное  сопротивление 50  Ом (резистивное).

Типы L-сетей и их использование [ править ]

L-сеть может иметь восемь различных конфигураций, шесть из которых показаны на диаграммах справа . Две пропущенные конфигурации такие же, как в нижнем ряду, но с параллельным элементом (провода вертикально) с правой стороны последовательного элемента (провода горизонтально), а не слева, как показано.

При обсуждении диаграмм , который следует в разъем поступает из передатчика или «источника» на левой стороне ; из разъема идет к антенне или «нагрузке» справа. Общее правило (с некоторыми исключениями, описанными ниже) состоит в том, что горизонтальный элемент L-сети идет последовательно со стороной, имеющей наименьшее сопротивление. ^[9]

Так, например, три схемы в левой колонке и два в нижнем ряде имеют ( по горизонтали) элемент серии на выходе стороне , как правило , используется для шага пинга вверх от входа низкого импеданса (передатчик) к высокому импедансу выход (антенна), аналогичный примеру, проанализированному в разделе выше. Верхние две схемы в правой колонке, с ( по горизонтали) элемента серии на в стороне, как правило , полезны для шага пинг вниз от более высокого входного сигнала на нижний выходной импеданс.

Общее правило применимо только к нагрузкам, в основном резистивным , с очень низким реактивным сопротивлением . В случаях, когда нагрузка очень реактивна - например, антенна питается сигналом, частота которого далека от любого резонанса - может потребоваться противоположная конфигурация. Если они далеки от резонанса, две нижние ступенчатые цепи (с высокого входа на низкий) вместо этого будут использоваться для подключения для повышения (от низкого входа к максимальному, что в основном является реактивным сопротивлением). ^[10]

Версии нижних и верхних частот четырех схем, показанных в двух верхних рядах, используют только одну катушку индуктивности и один конденсатор. Обычно низкочастотный фильтр предпочтительнее с передатчиком, чтобы ослабить гармоники, но конфигурация верхних частот может быть выбрана, если компоненты получить более удобно, или если радиостанция уже содержит внутренний низкочастотный фильтр, или если желательно ослабление низких частот - например, когда местная AM-станция, вещающая на средней частоте, может перегружать высокочастотный приемник.

В нижнем ряду показаны цепи с низким R и высоким C , питающие короткую вертикальную антенну, например, в случае компактной мобильной антенны или иным образом на частотах ниже самой низкой собственной резонансной частоты антенны . Здесь внутренняя емкость короткой антенны со случайным расположением проводов настолько высока, что L-сеть лучше всего реализовать с двумя индукторами , вместо того, чтобы усугублять проблему, используя конденсатор.

Схема с низким R и высоким L питает небольшую рамочную антенну . Ниже резонанса антенна этого типа имеет настолько большую индуктивность, что увеличение индуктивности от добавления катушки может сделать реактивное сопротивление еще хуже. Следовательно, L-сеть состоит из двух конденсаторов.

Несбалансированные линейные тюнеры [ править ]

В отличие от двухэлементных L-схем, все схемы, описанные ниже, состоят из трех или более компонентов и, следовательно, имеют гораздо больше вариантов индуктивности и емкости, которые будут обеспечивать согласование импеданса. Радист должен поэкспериментировать, проверить и применить суждение, чтобы выбрать среди множества регулировок, которые соответствуют одинаковым импедансам. В этом разделе обсуждаются схемы для несимметричных линий; за ним следует раздел, в котором обсуждаются тюнеры для симметричных линий.

Т-сеть высоких частот [ править ]

Эта конфигурация в настоящее время популярна, потому что она способна согласовывать большой диапазон импеданса с конденсаторами обычно доступных размеров. Однако это фильтр верхних частот, и он не будет ослаблять паразитное излучение выше частоты среза почти так же, как другие конструкции (см. Раздел π- сети ниже). Из-за низких потерь и простоты многие домашние и коммерческие ATU с ручной настройкой используют эту схему. Катушка настройки , как правило , также регулируется (не показан).

Теория и практика [ править ]

Если импеданс источника 200 Ом и резистивная нагрузка 1000 Ом подключены (через конденсатор с импедансом - j  200 Ом) к катушке индуктивности преобразователя , векторная математика может преобразовать это в параллельную сеть, состоящую из сопротивления 1040 Ом и конденсатор с проводимостью 1,9231 × 10 ⁻⁴  сименса ( X _C  = 5200 Ом).

Резистивная нагрузка ( R _L ) 1000 Ом включена последовательно с X _C - j  200 Ом.

${\displaystyle Z={\sqrt {R_{L}^{2}\ +\ X_{C}^{2}}}=1020\,\Omega }$

Фазовый угол является

${\displaystyle \theta =\tan ^{-1}\left({\frac {X_{\text{C}}}{R_{\text{L}}}}\right)=11.31^{\circ }}$

Y = ¹ / _Z = 9,8058 × 10 ^-4  S

Чтобы преобразовать в эквивалентную параллельную сеть

${\displaystyle X_{\text{C}}'={\frac {1}{Y\sin \ \theta }}}$

${\displaystyle R_{\text{L}}'={\frac {1}{Y\cos \ \theta }}=1040\ \Omega }$

Если реактивная составляющая игнорируется, необходимо преобразование 1040 Ом в 200 Ом (согласно приведенным выше уравнениям, индуктивность + j  507,32 Ом). Если учесть влияние конденсатора (от параллельной сети), требуется индуктивность + j  462,23 Ом. Затем система может быть математически преобразована в последовательную сеть с сопротивлением 199,9 Ом и  реактивным сопротивлением + j 409,82 Ом.

Конденсатор (- J  409,82) необходим для завершения сети. Шаги показаны здесь. Чтобы увидеть подписи, наведите указатель мыши на каждую схему.

• Схема глазами пользователя; сопротивление частей показано на диаграмме

• После одного преобразования (импеданс немаркированной части составляет -j 5200 Ом)

• После двух преобразований

• После трех преобразований

• После четырех преобразований

Низкочастотная π-сеть [ править ]

Π ( пи ) сети также могут быть использованы. Этот ATU имеет очень хорошее затухание гармоник и был встроен в выходной каскад ламповых «старинных» передатчиков и многих современных ламповых ВЧ усилителей. Однако стандартная π- схема не пользуется популярностью для автономных многодиапазонных антенных тюнеров, поскольку переменные конденсаторы, необходимые для нижних любительских диапазонов, являются неудобно большими и дорогими.

Модифицированная π-сеть Дрейка [ править ]

Модифицированная версия π- сети более практична, поскольку в ней используется фиксированный входной конденсатор, который может составлять несколько тысяч пикофарад, что позволяет уменьшить два переменных конденсатора. Переключатель диапазона выбирает входной конденсатор и катушку индуктивности. ^[11] Эта схема использовалась в тюнерах с диапазоном частот 1,8–30 МГц производства RL Drake Company .

Тюнер SPC [ править ]

Последовательный параллельный конденсатор или тюнер SPC использует полосовую схему, которая может служить как антенным соединителем, так и преселектором . Ниже приводится упрощенное описание схемы SPC: ^[h] На схеме верхний конденсатор справа соответствует импедансу антенны, а одиночный конденсатор слева соответствует импедансу передатчика. Катушка и нижний правый конденсатор образуют контур резервуара, который стекает на землю для расстроенных сигналов. Катушка обычно также регулируется (не показана), чтобы расширить или сузить полосу пропускания и гарантировать, что объединенные правые конденсаторы смогут согласовываться с антенной инастроиться на рабочую частоту трансивера без ущерба для того или другого. ^[12]

Ultimate Transmatch [ править ]

Первоначально Ultimate Transmatch продвигался как способ сделать компоненты более управляемыми на самых низких частотах, представляющих интерес, а также получить некоторое ослабление гармоник. Версия сети McCoy's Ultimate Transmatch показана на рисунке справа. ^[13]

Сейчас он считается устаревшим; Цели проектирования были лучше реализованы с использованием идентичных частей в сети последовательно-параллельных конденсаторов (SPC) , показанной выше , которая была разработана после того, как уже использовалось название Ultimate . ^[12]

Тюнеры сбалансированной линии [ править ]

Для симметричных (разомкнутых) линий передачи требуется тюнер с двумя «горячими» выходными клеммами, а не с одной «горячей» клеммой и одной «холодной» (заземленной). Поскольку все современные передатчики имеют несимметричный (коаксиальный) выход - почти всегда 50 Ом - наиболее эффективная система имеет тюнер, обеспечивающий симметричное (сбалансированное / несбалансированное) преобразование, а также согласование импеданса. Тюнер обычно включает в себя катушку , и катушка может принимать или производить балансный или несимметричный вход или выход, в зависимости от того, где на катушке расположены точки отвода.

Сбалансированные версии несимметричных схем тюнера [ править ]

Все несимметричные схемы тюнера, описанные в предыдущем основном разделе, могут быть преобразованы в эквивалентную симметричную схему следующим образом:

1. На стандартных схематических чертежах, на которых заземление показано в виде линии внизу, можно просто нарисовать перевернутую копию той же цепи под оригиналом, с линией заземления, проходящей вверху, и с компонентами в той же схеме. ориентация слева направо.
2. На втором этапе обе линии заземления стираются, и нисходящие заземляющие соединения исходной схемы подключаются к соответствующим восходящим заземляющим соединениям в новой перевернутой цепи.
3. Соединенные таким образом компоненты либо заменяются их комбинированным эквивалентом, либо, при необходимости, их разветвление может быть подключено к ВЧ земле. ^[i] Там, где остаются парные компоненты, они «объединяются» механически, так что одна регулировка приводит к одинаковым изменениям для обоих.
4. На последнем этапе несбалансированное питание от передатчика подается на два входа сдвоенной схемы через симметрирующий элемент. Сдвоенные выходные линии служат двумя "горячими" источниками для симметричной антенны.

Имеющиеся в продаже «изначально сбалансированные» тюнеры представляют собой сбалансированные версии L-, T- и π- схем. Их недостатком является то, что компоненты, используемые для верхней и нижней линий, должны быть тщательно согласованы и присоединены парами, так что их настройка вызывает идентичное изменение настройки на обеих «горячих» сторонах схемы. Следовательно, большинство «сбалансированных по своей природе» тюнеров более чем в два раза дороже несимметричных.

Балансные схемы с настроенным трансформатором [ править ]

Для тюнеров использовались следующие типы симметричных схем, показанные на диаграмме ниже. Все они основаны на схемах настроенного трансформатора; ни одна из них не является сбалансированной версией рассмотренной выше несимметричной схемы.

Дополнительные и обязательные заземляющие соединения [ править ]

На всех схемах показано заземление (треугольник, направленный вниз) на стороне антенны (правая сторона). Заземление антенны справа не является обязательным; при использовании он эффективно сопоставляет сбалансированное напряжение с землей на двух выходных клеммах. ^[i] Треугольник слева представляет собой обязательное заземление и подключается к сигнальной линии, подключенной к передатчику. ^{[j] [k]}

Фиксированная ссылка с тапами [ править ]

Фиксированная связь с отводами (вверху слева на диаграмме) является самой основной цепью. Фактор будет почти постоянным и задается числом относительных поворотов на линии ввода. Соответствие достигается путем настройки конденсатора и выбора ответвлений на основной катушке, что может быть выполнено переключателем, имеющим доступ к различным ответвлениям, или путем физического перемещения зажимов от поворота к повороту. Если витки на основной катушке изменяются для перехода на более высокую или более низкую частоту, витки перемычки также должны измениться. Q {\displaystyle Q}

Тюнер шпильки [ править ]

Тюнер « шпилька» (вверху справа) имеет ту же схему, но использует индуктор «шпильки» (линия передачи с отводом, закороченная на дальнем конце). ^[14] Перемещение отводов вдоль шпильки позволяет непрерывно регулировать преобразование импеданса, что затруднительно для соленоидной катушки. Это полезно для очень коротких длин волн от примерно 10 метров до 70 см (частоты примерно от 30 МГц до 430 МГц ), где у индуктора соленоида будет слишком мало витков, чтобы обеспечить точную настройку. Эти тюнеры обычно работают в частотном диапазоне не более 2: 1.

Заглушка серии с кранами [ править ]

На рисунке показаны две версии по существу одной и той же схеме: серии колпачок с заходами и альтернативной конфигурации для низкого Z линий . Последовательный колпачок с ответвлениями (средний, левый) добавляет последовательный конденсатор на входную сторону фиксированной связи с ответвителями . Входной конденсатор позволяет выполнять точную настройку с меньшим количеством нажатий на главную катушку. Альтернативное соединение (посередине, справа) для последовательной цепи конденсатора полезно только для низкого импеданса, но позволяет избежать ответвлений ( для линий с низким Z на иллюстрации).

Качающаяся ссылка с нажатиями [ править ]

Качающаяся ссылка с кранами (внизу слева). Поворотное звено, вставленное в фиксированное звено с метчиками, также позволяет производить точную регулировку с меньшим количеством нажатий на катушку. Ссылка качается является формой переменного трансформатора, который перемещает входную катушка в и из пространства между витками в основной катушке , чтобы изменить их взаимную индуктивность. Переменная индуктивность делает эти тюнеры более гибкими, чем базовая схема, но за счет некоторой сложности.

Фиксированная связь с дифференциальными конденсаторами [ править ]

Фиксированная связь с дифференциальными конденсаторами (справа внизу). Схема с дифференциальными конденсаторами была разработана для хорошо зарекомендовавших себя тюнеров Johnson Matchbox (JMB).

Четыре секции выходных конденсаторов (C2) представляют собой конденсатор с двойным дифференциалом: оси четырех секций механически соединены, а их пластины выровнены так, что по мере увеличения значения верхней и нижней секций конденсатора значение двух средних секций уменьшается , и наоборот. наоборот. Это обеспечивает плавное изменение нагрузки, электрически эквивалентное перемещению отводов на главной катушке. В спичечном коробке Джонсона использовался переключатель диапазонов для изменения числа оборотов главной индуктивности для каждой из пяти полос частот, доступных радиолюбителям в 1950-х годах. Позже аналогичные конструкции также переключали ответвления на промежуточной (входной) индуктивности.

Конструкция JMB подверглась критике, поскольку два конденсатора средней секции в C2 не являются строго необходимыми для получения соответствия; однако средние секции удобно ограничивают нарушение настройки C1, вызванное изменениями в C2.

Z совпадение [ править ]

Z-Match - это ATU, широко используемое для маломощных любительских радиостанций, которое обычно используется как в качестве несимметричного, так и в качестве балансного тюнера. ^{[15] [16]} Z-совпадение имеет три настроечных конденсатора, два из которых соединены с отдельными соединениями с первичной обмоткой трансформатора, создавая две различные резонансные частоты, которые позволяют ему покрывать широкий диапазон частот без переключения катушки индуктивности. Поскольку на выходе используется трансформатор, его можно использовать как с симметричными, так и с несимметричными линиями передачи без каких-либо изменений в схеме тюнера. Все конденсаторы должны быть изолированы от земли.

Конструкция Z-match ограничена по выходной мощности сердечником, используемым для выходного трансформатора. Порошкообразный железный или ферритовый сердечник диаметром около 1,6 дюйма должен выдерживать мощность 100 Вт. Тюнер, созданный для использования с низким энергопотреблением ( «QRP» - обычно 5 Вт или меньше), может использовать ядро ​​меньшего размера.

Несбалансированный тюнер и балун [ править ]

Другой подход к питанию симметричных линий - использование несимметричного тюнера с симметрирующим устройством либо на входе (передатчик), либо на выходе (антенна) тюнера. Чаще всего используется популярная высокочастотная Т-схема, описанная выше, либо с симметрирующим устройством 1: 1 на входной стороне несимметричного тюнера, либо с симметрирующим устройством (обычно 4: 1) на выходной стороне. Этим можно управлять, но сделать это эффективно и безопасно - непросто.

Балун между антенной и ATU [ править ]

Любой балун, размещенный на выходной (антенной) стороне тюнера, должен быть сконструирован так, чтобы выдерживать высокое напряжение и ток, поскольку он должен выдерживать широкий диапазон импедансов. ^[17]

Для широкого диапазона частот и импедансов может оказаться невозможным построить надежный балун, который был бы достаточно эффективным. Для узкого диапазона частот использование шлейфов или секций линий передачи для преобразования импеданса (описанных выше) может быть более целесообразным и, безусловно, более эффективным.

Балун между передатчиком и ATU [ править ]

Требования, предъявляемые к балуну, будут скромнее, если балун будет помещен на входной конец тюнера - между тюнером и передатчиком. Размещенный на этом конце, он всегда работает с постоянным сопротивлением 50  Ом от передатчика с одной стороны и имеет согласующую цепь для защиты от резких колебаний импеданса фидерной линии с другой стороны. Все к лучшему. К сожалению, балансировка входа передатчика создает проблемы, которые необходимо устранить.

Если несимметричный тюнер питается по симметричной линии от балуна, а не напрямую от передатчика, то его обычное антенное соединение - центральный провод выходного коаксиального кабеля - передает сигнал, как обычно, на одну сторону антенны. Однако сторона заземления того же выходного соединения теперь должна подавать равный и противоположный ток на другую сторону антенны.

«Истинное» внешнее напряжение заземления на антенне и передатчике должно находиться на полпути между двумя «горячими» источниками питания, одним из которых является внутреннее заземление: внутри ATU «ложный» уровень заземления согласующей схемы в равной степени отличается от «истинного». «уровень земли либо на антенне, либо на передатчике, как у исходного« горячего »провода (но с противоположной полярностью). Либо «горячий» выходной провод, либо «земля» согласующей цепи вызовут у вас точно такой же удар, если вы дотронетесь до него.

Схема тюнера должна « плавать » выше или ниже уровня внешнего заземления, чтобы заземление схемы ATU (или общая сторона ) питало второй горячий провод, который ранее был подключен к заземляющему проводу выходного кабеля: плавающее заземление схемы должно обеспечивать разность напряжений, достаточная для пропускания тока через выходную клемму, чтобы сделать второй выход «горячим». ^[18]

Высокое напряжение является нормальным явлением для любой эффективной схемы согласования импеданса, устраняющей большое рассогласование. Если несовместимые заземления тщательно отделены друг от друга, высокое напряжение между этим внутренним плавающим заземлением и заземлением внешнего передатчика и антенны может привести к искрению, коронному разряду, емкостным токам заземления и поражению электрическим током.

Разделяем несовпадающие участки [ править ]

Чтобы уменьшить потери мощности и защитить оператора и оборудование, шасси тюнера должно быть двухуровневым: внешнее шасси и внутреннее шасси. Внешнее шасси должно охватывать и изолировать схему настройки и ее плавающее заземление снаружи, оставаясь при этом на уровне внешнего заземления. Благодаря защитному внешнему шасси внутреннее шасси может поддерживать свой собственный несовместимый уровень «плавающей земли», надежно изолированный.

Внутреннее шасси может быть уменьшено до не более чем монтажной платформы внутри внешнего шасси, приподнятой на изоляторах для сохранения безопасного расстояния между «плавающим заземлением» и «истинной» линией (линиями) электрического заземления, подключенными к внешнему шасси. Металлическое монтажное шасси внутренней схемы настройки и, в частности, металлические стержни, подключенные к регулировочным ручкам на внешнем шасси, должны быть отделены от поверхности, которой касается оператор, и от прямого электрического контакта с землей передатчика на его соединительном кабеле ("верно " земля).

Изоляция органов управления обычно выполняется путем замены по крайней мере части металлических соединительных стержней между ручками на внешней поверхности и регулируемыми частями на внутренней платформе изолированным стержнем, изготовленным либо из прочной керамики, либо из пластика, выдерживающего высокие температуры. Кроме того, металлические внутренняя и внешняя части должны находиться на достаточном расстоянии, чтобы предотвратить утечку тока через емкостную связь, когда внутренние напряжения высокие. Наконец, все эти устройства должны быть закреплены с большей осторожностью, чем обычно, чтобы гарантировать, что толчки, давление или тепловое расширение не могут создать контакт между внутренним и внешним основанием.

Резюме [ править ]

Использование несимметричной схемы для сбалансированного тюнера ставит сложные ограничения на конструкцию тюнера и предъявляет высокие требования к мастерству изготовителя. Преимущество такой конструкции состоит в том, что для ее внутренней несимметричной согласующей схемы всегда требуется только один компонент, тогда как для сбалансированной версии той же схемы часто требуется два. Следовательно, ему не требуются идентичные пары компонентов для двух «горячих» концов цепи (ей), чтобы обеспечить баланс между заземлением внутри ATU, а его выход по своей сути сбалансирован относительно внешнего «истинного» заземления, даже хотя внутренняя цепь несимметрична относительно внутреннего "ложного" заземления.

Потери в антенной системе [ править ]

Местоположение ATU [ править ]

АТП может быть вставлен в любом месте вдоль линии , соединяющей радио передатчик или приемник к антенне. ^[19] Точка питания антенны обычно находится высоко в воздухе (например, горизонтальная дипольная антенна ) или далеко (например, монопольная антенна , установленная на земле.используется как для приема, так и для передачи). Линия передачи или фидерная линия должна передавать сигнал между передатчиком и антенной. ATU можно разместить в любом месте фидерной линии - на выходе передатчика, на входе антенны или в любом месте между ними - и, при желании, два или более ATU могут быть размещены в разных местах между антенной и передатчиком (обычно в двух точках). концы фидерной линии) и настроены таким образом, чтобы они создавали согласование импеданса по всей антенной системе.

Настройку антенны лучше всего выполнять как можно ближе к антенне, чтобы минимизировать потери, увеличить полосу пропускания и снизить напряжение и ток в линии передачи. Кроме того, когда передаваемая информация имеет частотные составляющие, длина волны которых составляет значительную часть электрической длины фидерной линии, искажение передаваемой информации будет происходить, если на линии есть стоячие волны. Это влияет на аналоговое ТВ и стереовещание FM; для этих режимов размещение согласующего блока на антенне или очень близко к ней является обязательным.

По возможности, автоматический тюнер или тюнер с дистанционным управлением в защищенном от непогоды корпусе на антенне или рядом с ней удобен и делает систему эффективной. С таким тюнером можно согласовать широкий спектр антенн в широком диапазоне частот ^[20] (включая скрытые антенны). ^{[21] [22]}

Фидер с высоким сопротивлением [ править ]

Когда ATU необходимо расположить рядом с радиостанцией для удобной регулировки, любой значительный КСВ увеличит потери в фидерной линии. По этой причине при использовании ATU на передатчике большим преимуществом является фидер с низким уровнем потерь и высоким сопротивлением (например, линия с разомкнутым проводом). Короткая длина коаксиальной линии с низкими потерями приемлема, но с более длинными коаксиальными линиями большие потери, усугубленные КСВ, становятся очень высокими. ^[23]

Важно помнить, что когда ATU размещается рядом с передатчиком и вдали от антенны, даже если ATU сопоставляет передатчик с линией, линия за ATU не меняется. Обратные токи, отраженные от антенны, отражаются ATU в обратном направлении и поэтому невидимы на стороне передатчика ATU. Отдельные волны обычно несколько раз отражаются между антенной и ATU; Результатом множественных отражений являются общие потери, более высокое напряжение и / или более высокие токи в линии и в ATU, а также суженная полоса пропускания. Ничто из этого не может быть исправлено устройством ATU, установленным рядом с передатчиком.

Потеря антенных тюнеров [ править ]

Любое средство согласования импеданса приведет к некоторой потере мощности. Это значение будет варьироваться от нескольких процентов для трансформатора с ферритовым сердечником до 50% или более для сложного ATU, которое неправильно отрегулировано или работает в пределах своего диапазона настройки. ^[24]

Среди узкополосных схем тюнера L-сеть имеет самые низкие потери, отчасти потому, что она имеет наименьшее количество компонентов, но главным образом потому, что она может соответствовать только при одной настройке, и эта настройка обязательно является наименьшей возможной добротностью для данного преобразования импеданса. . ^[l]

L-сеть, в которой используются только конденсаторы, будет иметь самые низкие потери, но эта сеть работает только там, где сопротивление нагрузки очень индуктивно, что делает ее хорошим выбором для небольшой рамочной антенны . Индуктивный импеданс также возникает у антенн с прямыми проводами, используемых на частотах, немного превышающих резонансную частоту , где антенна слишком длинная - например, между четвертью и полуволнами на рабочей частоте - следовательно, можно сознательно построить антенну, которая слишком длинный для всех проектных частот, чтобы настраивать его только с помощью конденсаторов, подобных рамочной антенне. К сожалению, типичная проблема, возникающая в ВЧ диапазоне, заключается в том, что антенны слишком короткие для используемой частоты, и для их настройки требуется индуктивное реактивное сопротивление.

В Т-сети верхних частот потери в тюнере могут варьироваться от нескольких процентов - если настроены на самые низкие потери - до более 50%, если тюнер настроен неправильно. Использование максимально доступной емкости приведет к меньшим потерям, чем при простой настройке на совпадение без учета настроек. ^[25] Это связано с тем, что использование большей емкости означает использование меньшего количества витков катушки индуктивности, а потери в основном связаны с катушкой индуктивности.

С тюнером SPC потери будут несколько выше, чем с Т-образной схемой, поскольку добавленная емкость через индуктор будет шунтировать некоторый реактивный ток на землю, который должен быть нейтрализован дополнительным током в индукторе. ^[26] Компромисс заключается в том, что эффективная индуктивность катушки увеличивается, что позволяет работать на более низких частотах, чем это было бы возможно.

Жертвовать эффективностью в обмен на подавление гармоник [ править ]

Если требуется дополнительная фильтрация, индуктор в любой из трехэлементных конструкций может быть намеренно установлен на большие значения, повышая добротность цепи и тем самым обеспечивая эффект частичной полосы пропускания . ^[27] Таким образом можно отрегулировать либо T верхних частот, либо π нижних частот  ; тюнер SPC обеспечивает эффект полной полосы пропускания при аналогичной настройке. Дополнительное затухание на частотах гармоник может быть значительно увеличено с помощью лишь небольшого процента дополнительных потерь на настроенной частоте.

При настройке на минимальные потери, тюнер SPC всегда будет иметь лучшее подавление гармоник, чем высокочастотный T, поскольку конструкция SPC является полосовой. Любой из этих типов обеспечивает хорошее подавление гармоник, если допустимы небольшие дополнительные потери. Низкочастотный  π имеет исключительное затухание гармоник при любых настройках, включая самые низкие потери.

Коэффициент стоячей волны [ править ]

Распространено заблуждение, что высокий коэффициент стоячей волны (КСВ) сам по себе вызывает потери, или что антенна должна быть резонансной для хорошей передачи; ни то, ни другое не верно. ^{[3] [4] [28]} Хорошо настроенное устройство ATU, питающее антенну через линию с низкими потерями, может иметь лишь небольшой процент дополнительных потерь по сравнению с внутренне согласованной антенной, даже с высоким КСВ (4: 1, для пример). ^[28] ATU, установленный рядом с передатчиком, просто повторно отражает энергию, отраженную от антенны («ток люфта»), обратно по фидерной линии к антенне («обратное отражение»). ^[3] Высокие потери возникают из-за ВЧ-сопротивления в фиде и антенне, а эти многократные отражения из-за высокого КСВ приводят к увеличению потерь в фидере.

Использование фидерной линии с низким уровнем потерь и высоким сопротивлением с ATU приводит к очень небольшим потерям даже при множественных отражениях. Однако, если комбинация фидер-антенна имеет «потери», то при таком же высоком КСВ может быть потеряна значительная часть выходной мощности передатчика. Линии с высоким импедансом, такие как большинство параллельных проводов, переносят мощность в основном в виде высокого напряжения, а не большого тока, и только ток определяет мощность, потерянную на сопротивлении линии. Таким образом, при том же количестве ватт, подаваемых на антенну, несмотря на высокий КСВ, в линии с высоким импедансом теряется очень мало мощности по сравнению с потерями в линии с низким импедансом, как в обычном коаксиальном кабеле. По этой причине радисты, использующие фидер с высоким сопротивлением, могут более небрежно использовать тюнеры.

Без ATU КСВ от несоответствующей антенны и фидерной линии может представлять ненадлежащую нагрузку на передатчик, вызывая искажения и потерю мощности или эффективности с нагревом и / или сгоранием компонентов выходного каскада. Современные твердотельные передатчики спроектированы так, чтобы автоматически защищать себя за счет снижения мощности при возникновении тока люфта. Следовательно, некоторые твердотельные силовые каскады производят слабые сигналы только в том случае, если КСВ поднимается выше 1,5 до 1. Если бы не эта проблема, можно было бы допустить даже потери от КСВ 2: 1, поскольку только 11 процентов передаваемой мощности были бы допустимы. быть отраженными и 89 процентов отправленных через антенну. Таким образом, основная потеря мощности при высоком КСВ происходит из-за того, что передатчик «снижает» выходную мощность передатчика, когда ему мешает высокий КСВ.

Ламповые передатчики и усилители обычно имеют регулируемую выходную сеть, которая может без проблем подавать несогласованные нагрузки до КСВ 3: 1. Фактически π- сеть выходного каскада передатчика действует как встроенный ATU. Кроме того, лампы являются электрически прочными (хотя и хрупкими с механической точки зрения), поэтому схемам на основе ламп нет необходимости «уменьшать» свою выходную мощность, поскольку они могут безнаказанно отводить очень высокий ток люфта.

Приложения для вещания [ править ]

Радиопередатчики AM [ править ]

Одно из старейших применений антенных тюнеров - передатчики AM-радиовещания на средних и коротких волнах . В передатчиках AM диапазона обычно используется вертикальная антенна (мачта), длина волны которой обычно составляет от 0,20 до 0,68 длины волны. В основании башни (в «кабине сопряжения») ^[29] используется устройство ATU для согласования антенны с линией передачи 50 Ом от передатчика. Наиболее часто используемой схемой является Т-образная цепь нижних частот с двумя последовательными катушками индуктивности и шунтирующим конденсатором между ними.

Когда используется несколько вышек, сеть ATU может также обеспечивать регулировку фазы, чтобы токи в каждой вышке могли быть фазированы относительно других для получения сигнала в желаемом направлении. По условиям лицензии на эксплуатацию станции часто требуются для предотвращения передачи сигналов в направлениях, которые могут создавать помехи другим станциям. Передающая станция также получает выгоду от того, что большая часть мощности сигнала станции, оплаченная в счетах за электроэнергию, попадает в назначенную целевую зону, на которой основывается ее доход от рекламы. Настройка ATU в многонаправленном массиве - сложный, трудоемкий процесс, требующий значительного опыта.

Мощные коротковолновые передатчики [ править ]

Мощные (50 кВт и выше) международные коротковолновые радиовещательные станции изменяют частоты сезонно - даже ежедневно - для адаптации к условиям распространения в ионосфере, чтобы их сигналы могли достигать предполагаемой аудитории. Частые изменения частоты передачи требуют частой настройки схемы согласования антенны и фазирования. Современные коротковолновые передатчики обычно включают встроенную схему согласования импеданса для КСВ до 2: 1, которая может настраиваться на новую частоту и, следовательно, на новое выходное сопротивление в течение 15 секунд.

Согласующие цепи в передатчиках иногда включают в себя симметрирующий трансформатор, или внешний датчик может быть установлен на передатчике для питания симметричной линии. Вплоть до 1950-х годов сбалансированные линии передачи с сопротивлением 300 Ом и более были более или менее стандартом для всех коротковолновых передатчиков и антенн, даже для любителей. Большинство коротковолновых радиовещательных компаний продолжают использовать источники с высоким импедансом даже после того, как автоматическое согласование импедансов стало широко доступным.

Наиболее часто используемые коротковолновые антенны для международного вещания - это антенна HRS (занавесная решетка), которая покрывает частотный диапазон 2: 1, и логопериодическая антенна , которая может покрывать частотный диапазон до 8: 1. В пределах проектного диапазона КСВ антенны будет варьироваться, но эти конструкции обычно поддерживают КСВ ниже 1,7 до 1 - легко в пределах диапазона КСВ, который можно настроить с помощью встроенного автоматического согласования антенн во многих современных передатчиках. Таким образом, при подаче питания на правильно подобранные антенны современный передатчик сможет настраиваться по мере необходимости, чтобы соответствовать антенне на любой частоте.

См. Также [ править ]

• Американская радиорелейная лига
• Электрическая длина
• Мостовое сопротивление
• Катушка загрузки
• Преселектор
• Диаграмма Смита

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Райт, ХК (1987). Введение в теорию антенн . Лондон: Бернард Бабани. BP198.
• Радио общество Великобритании (1976). Справочник по радиосвязи (5-е изд.). Бедфорд, Великобритания: Радио-общество Великобритании. ISBN 0-900612-58-4.
• Роде, Ульрих Л. (1974). "Die Anpassung von kurzen Stabantennen für KW-Sender" [Согласование коротких стержневых антенн для коротковолновых передатчиков]. Funkschau (на немецком языке) (7).
• Роде, Ульрих Л. (13 сентября 1975 г.). «Подберите любую антенну в диапазоне от 1,5 до 30 МГц с помощью всего двух регулируемых элементов». Электронный дизайн . Vol. 19.

Внешние ссылки [ править ]

• "Сайт Американской радиорелейной лиги" .
• «Чем занимаются тюнеры и заглянем внутрь» .