Антенный тюнер

Антенный тюнер , спичечный коробок , трансматч , блок настройки антенны ( ATU ), антенный соединитель или фидерный соединитель — это устройство, подключаемое между радиопередатчиком или приемником и его антенной для улучшения передачи мощности между ними путем согласования импеданса . радиоприемника с сопротивлением радиоприемника фидер антенны. Антенные тюнеры особенно важны для использования с передатчиками. Передатчики подают мощность на резистивную нагрузку , очень часто 50 Ом, для которой передатчик оптимально спроектирован с точки зрения выходной мощности, эффективности и низких искажений. ^[1] Если нагрузка, воспринимаемая передатчиком, отклоняется от этого расчетного значения из-за неправильной настройки комбинации антенна/фидерная линия, выходная мощность изменится, могут возникнуть искажения и передатчик может перегреться.

ATU являются стандартной частью почти всех радиопередатчиков; они могут представлять собой схему, включенную внутри самого передатчика, или отдельное оборудование, подключенное между передатчиком и антенной. В передатчиках, в которых антенна установлена отдельно от передатчика и соединена с ним линией передачи ( фидерной линией ), у антенны может находиться второй ATU (или согласующая сеть ) для согласования импеданса антенны с линией передачи. В передатчиках малой мощности с прикрепленными антеннами, таких как сотовые телефоны и рации , ATU фиксируется для работы с антенной. В передатчиках большой мощности, таких как радиостанции , ATU настраивается с учетом изменений в антенне или передатчике, а настройка ATU для согласования передатчика с антенной является важной процедурой, выполняемой после внесения любых изменений в эти компоненты. Эта регулировка выполняется с помощью прибора, называемого КСВ-метром .

В радиоприемниках ATU не так важны, поскольку в низкочастотной части радиоспектра в отношении сигнал /шум (SNR) преобладают атмосферные шумы . Не имеет значения, если импедансы антенны и приемника не совпадают, поэтому часть входящей мощности от антенны отражается и не достигает приемника, поскольку сигнал может быть усилен, чтобы компенсировать это. Однако в высокочастотных приемниках на отношение сигнал/шум приемника влияет шум во входном каскаде приемника , поэтому важно, чтобы приемная антенна была согласована по импедансу с приемником, чтобы обеспечить максимальную амплитуду сигнала на входных каскадах и преодолеть шум.

Обзор

антенны Сопротивление различно на разных частотах. Антенный тюнер согласовывает радиостанцию с фиксированным сопротивлением (обычно 50 Ом для современных трансиверов) с комбинацией фидерной линии и антенны ; полезно, когда импеданс, видимый на входном конце фидерной линии, неизвестен, сложен или иным образом отличается от приемопередатчика. Соединение через ATU позволяет использовать одну антенну в широком диапазоне частот. Однако, несмотря на свое название, антенный « тюнер » на самом деле согласовывает передатчик только по комплексному сопротивлению, отраженному обратно на входной конец фидерной линии. Если бы и тюнер, и линия передачи были без потерь, настройка на стороне передатчика действительно обеспечила бы совпадение в каждой точке системы передатчик-фидерная линия-антенна. ^[2] Однако в практических системах потери в фидерной линии ограничивают способность антенного «тюнера» согласовывать антенну или изменять ее резонансную частоту .

Если потери мощности в линии, по которой сигнал передатчика поступает в антенну, очень малы, тюнер на конце передатчика может обеспечить достойную степень согласования и настройки антенны и питающей сети в целом. ^[3]^[4] В линиях передачи с потерями (например, обычно используемом коаксиальном кабеле с сопротивлением 50 Ом ) максимальная передача мощности происходит только в том случае, если согласование выполняется на обоих концах линии. ^[5]

Если в фидерной линии за пределами ATU по-прежнему сохраняется высокий КСВ (множественные отражения), любые потери в фидерной линии умножаются в несколько раз за счет отражения передаваемых волн туда и обратно между тюнером и антенной, нагревая провод вместо того, чтобы посылать сигнал. сигнал. Даже при наличии согласующего устройства на обоих концах линии питания – ближнего ATU, согласующего передатчик с линией питания, и удаленного ATU, согласующего линию питания с антенной – потери в схеме двух ATU уменьшат мощность, подаваемую на антенну. Следовательно, эксплуатация антенны вдали от ее расчетной частоты и компенсация с помощью пересогласования между передатчиком и фидерной линией не так эффективны, как использование резонансной антенны с фидерной линией с согласованным импедансом , и не так эффективны, как согласованная фидерная линия от передатчика к удаленному устройству. антенный тюнер крепится непосредственно к антенне.

Методы широкополосного сопоставления

Трансформаторы , автотрансформаторы и симметрирующие устройства иногда включаются в конструкцию узкополосных антенных тюнеров и соединений антенных кабелей. Все они обычно мало влияют на резонансную частоту антенны или цепей узкополосного передатчика, но могут расширить диапазон импедансов, с которыми может согласовываться антенный тюнер, и/или при необходимости преобразовать симметричную и несимметричную кабельную систему.

Ферритовые трансформаторы

В твердотельных усилителях мощности, работающих в диапазоне 1–30 МГц, обычно используются один или несколько широкополосных трансформаторов, намотанных на ферритовые сердечники. МОП-транзисторы и транзисторы с биполярным переходом предназначены для работы в условиях низкого импеданса, поэтому первичная обмотка трансформатора обычно имеет один виток, а вторичная обмотка сопротивлением 50 Ом — от 2 до 4 витков. Преимущество такой конструкции системы питающих линий заключается в уменьшении необходимости перенастройки при изменении рабочей частоты. Подобная конструкция позволяет соединить антенну с линией передачи ; Например, многие телевизионные антенны имеют сопротивление 300 Ом и передают сигнал на телевизор через коаксиальную линию сопротивлением 75 Ом. Небольшой трансформатор с ферритовым сердечником осуществляет широкополосное преобразование импеданса. Этот трансформатор не нуждается и не подлежит регулировке. При использовании телевизора только для приема небольшое изменение КСВ в зависимости от частоты не является серьезной проблемой.

Следует добавить, что многие трансформаторы на основе феррита наряду с изменением импеданса выполняют преобразование из балансного в небалансный. Когда присутствует балансно - несбалансированная функция, эти трансформаторы называются симметрирующими ( в противном случае unun ). Наиболее распространенные балуны 1:1 или 1:4 имеют преобразование импеданса .

Автотрансформаторы

Существует несколько схем согласования импедансов с помощью автотрансформатора , который представляет собой однопроводной трансформатор с разными точками подключения или отводами , расположенными вдоль обмоток. Они отличаются главным образом коэффициентом преобразования импеданса (1:1, 1:4, 1:9 и т. д., квадрат коэффициента обмотки), а также тем, имеют ли входная и выходная стороны общее заземление или они согласованы по схеме кабель, заземленный с одной стороны ( несбалансированный ), к незаземленному (обычно симметричному ) кабелю. Когда автотрансформаторы соединяют симметричные и несимметричные линии, их называют симметрирующими , как и двухобмоточные трансформаторы. Когда необходимо соединить два кабеля или цепи с различным заземлением, но заземления остаются независимыми, вместо этого используется полный двухобмоточный трансформатор с желаемым коэффициентом трансформации.

Принципиальная схема автоматического трансформатора — 1:1, 1:4 и 1:9 Автотрансформатор

Схема, изображенная справа, имеет три одинаковые обмотки, намотанные в одном направлении вокруг «воздушного» сердечника (для очень высоких частот) или ферритового сердечника (для средних или низких частот). Три показанные равные обмотки подключены к общему заземлению, разделяемому двумя несимметричными линиями (поэтому такая конструкция называется unun ), и могут использоваться для согласования импеданса 1:1, 1:4 или 1:9, в зависимости от отвода. выбран. (Одни и те же обмотки можно соединить по-другому, чтобы получить симметрирующий резистор .)

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 другой импеданс. Обратите внимание, что слева линия с большим количеством витков измеряет больший импеданс для той же нагрузки 10 Ом справа.

Узкополосный дизайн

Описанные ниже «узкополосные» методы охватывают гораздо меньший диапазон частот по сравнению с описанными выше широкополосными методами.

Методы согласования антенн, в которых используются трансформаторы, обычно охватывают широкий диапазон частот. Один типичный коммерчески доступный балун может охватывать частоты 3,5–30,0 МГц или почти весь коротковолновый радиодиапазон. Согласование с антенной с использованием отрезанного сегмента линии передачи (описанное ниже), возможно, является наиболее эффективной из всех схем согласования с точки зрения электрической мощности, но обычно может охватывать только диапазон шириной около 3,5–3,7 МГц — действительно очень небольшой диапазон. по сравнению с широкополосным балуном. Цепи согласования антенны или фидерной линии также являются узкополосными для любой отдельной настройки, но их можно более удобно перенастраивать. Однако они, пожалуй, наименее эффективны с точки зрения потерь мощности (не говоря уже о том, что у них вообще нет согласования импедансов!).

Методы настройки антенны линии передачи

Для согласования основной линии с антенной можно использовать специальный участок линии передачи, волновое сопротивление которого отличается от волнового сопротивления основной линии. Вставленная линия с соответствующим импедансом и подключенная в правильном месте может выполнять сложные эффекты согласования с очень высокой эффективностью, но охватывает очень ограниченный диапазон частот. ^[6]

Простейшим примером этого метода является четвертьволновой трансформатор импеданса, образованный участком несогласованной линии передачи. Если четвертьволновой коаксиальный кабель сопротивлением 75 Ом подключен к нагрузке 50 Ом, КСВ на четвертьволновой линии линии сопротивлением 75 Ом можно рассчитать как 75 Ом / 50 Ом = 1,5; четвертьволновая длина линии преобразует несогласованный импеданс в 112,5 Ом (75 Ом × 1,5 = 112,5 Ом). Таким образом, эта вставленная секция согласует антенну сопротивлением 112 Ом с основной линией сопротивлением 50 Ом.

The 1/6 Коаксиальный трансформатор на . длины волны — полезный способ согласовать сопротивление от 50 до 75 Ом, используя тот же общий метод ^[7] Теоретической основой является обсуждение изобретателя, а более широкое применение метода можно найти здесь: Branham, P. (1959). Удобный трансформатор для согласования коаксиальных линий . Женева: ЦЕРН. ^[8]

Второй распространенный метод — использование шлейфа : закороченный или разомкнутый участок линии подключается параллельно основной линии. В коаксиальном кабеле это делается с помощью Т-образного разъема. Длина шлейфа и его расположение могут быть выбраны таким образом, чтобы создать согласованную линию под шлейфом, независимо от комплексного импеданса или КСВ самой антенны. ^[9] Антенна с J-образным полюсом является примером антенны со встроенным шлейфовым согласованием.

Базовое согласование схем с сосредоточенными параметрами с использованием L-сети

Внутри антенного тюнера, вид сверху — Автоматический АТУ для любительского трансивера

Базовая схема, необходимая при использовании сосредоточенных емкостей и катушек индуктивности, показана 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.

Принципиальная схема базовой согласующей сети — Базовая сеть

Это называется L-сетью не потому, что она содержит индуктор (на самом деле некоторые L-сети состоят из двух конденсаторов), а потому, что два компонента расположены под прямым углом друг к другу и имеют форму повернутой, а иногда и перевернутой английской буквы. 'Л'. Сеть «Т» («Тройник») и сеть π («Пи») также имеют форму, похожую на английские и греческие буквы, в честь которых они названы.

Эта базовая сеть способна действовать как трансформатор импеданса . Если выход имеет полное сопротивление, состоящее из сопротивления R _{нагрузки} и реактивного сопротивления j X _{нагрузки} , а вход должен быть подключен к источнику, сопротивление которого равно R _{сопротивлению источника} и j X _{реактивному сопротивлению} , тогда

X_{\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

X_{\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 этом примере схемы X _L и X _C можно поменять местами. Все приведенные ниже схемы ATU создают эту сеть, которая существует между системами с разными импедансами.

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

X_{\text{L}}={\sqrt {(50)(50-1000)}}={\sqrt {(-47500)}}=j\,217.94\ {\text{Ohms}}

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

Если частота 28 МГц,

Как,

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

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

Так, ${\frac {1}{2\pi fX_{\text{C}}}}=C=24.78\ p{\text{F}}$

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

затем, $L={\frac {X_{\text{L}}}{2\pi f}}=1.239\ \mu {\text{H}}$

Теория и практика

Параллельная сеть, состоящая из резистивного элемента (1000 Ом) и реактивного элемента (- j 229,415 Ом), будет иметь тот же импеданс и коэффициент мощности, что и последовательная сеть, состоящая из резистивного (50 Ом) и реактивного элементов (- j 217,94). Ом).

Принципиальные схемы двух согласующих сетей с одинаковым сопротивлением — Две сети в цепи; оба имеют одинаковое сопротивление

При добавлении последовательно еще одного элемента (имеющего реактивное сопротивление + j 217,94 Ом) сопротивление составит 50 Ом (резистивное).

Принципиальные схемы трех согласующих цепей с одинаковым импедансом. — Три сети в цепи, все с одинаковым импедансом.

Виды L-сетей и их использование

L-сеть может иметь восемь различных конфигураций, шесть из которых показаны здесь. Две недостающие конфигурации аналогичны нижнему ряду, но с параллельным элементом (провода вертикальны) на правой стороне последовательного элемента (провода горизонтальны), а не слева, как показано.

При обсуждении следующих схем входной разъем идет от передатчика или «источника»; разъем выходной идет на антенну или «нагрузку».Общее правило (за некоторыми исключениями, описанными ниже) заключается в том, что последовательный элемент L -сети подключается на стороне с наименьшим сопротивлением. ^[10]

Так, например, три цепи в левом столбце и две в нижнем ряду имеют последовательный (горизонтальный) элемент на внешней стороне и обычно используются для перехода импедансом . от входа с низким импедансом (передатчика) к входу с высоким выход (антенна), аналогичный примеру, рассмотренному в разделе выше. Две верхние схемы в правом столбце с последовательным (горизонтальным) элементом на внутренней стороне обычно полезны для от понижения пинга более высокого входного сопротивления к более низкому выходному сопротивлению.

Общее правило применимо только к нагрузкам, которые в основном являются резистивными , с очень небольшим реактивным сопротивлением . В случаях, когда нагрузка имеет высокую реактивность (например, антенна, на которую подаются сигналы, частота которых далека от любого резонанса), может потребоваться противоположная конфигурация. Если они далеки от резонанса, то вместо этого будут использоваться две нижние понижающие цепи (от высокого входа до низкого выхода) для подключения повышающего (от низкого входа до высокого выхода, что в основном представляет собой реактивное сопротивление). ^[11]

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

Показана схема с низким R и высоким C, антенны питающая короткую вертикальную антенну, например, в случае компактной мобильной антенны или иным образом на частотах ниже самой низкой собственной резонансной частоты . Здесь собственная емкость короткой произвольной проволочной антенны настолько велика, что L-цепь лучше всего реализовать с двумя индукторами , вместо того, чтобы усугублять проблему использованием конденсатора.

Low R , High L, Показана цепь питающая небольшую рамочную антенну . Ниже резонанса этот тип антенны имеет настолько большую индуктивность, что увеличение индуктивности за счет добавления катушки еще больше ухудшит реактивное сопротивление. Следовательно, L-цепь состоит из двух конденсаторов.

L-сеть — это простейшая схема, позволяющая добиться желаемого преобразования; для любой заданной антенны и частоты, как только схема выбрана из восьми возможных конфигураций (шесть из которых показаны выше), только один набор значений компонентов будет соответствовать входному импедансу и выходному сопротивлению. Напротив, все схемы, описанные ниже, состоят из трех или более компонентов и, следовательно, имеют гораздо больше вариантов выбора индуктивности и емкости, которые обеспечивают согласование импедансов. Радист должен экспериментировать, тестировать и принимать решения, чтобы выбрать среди множества регулировок, которые обеспечивают одинаковое согласование импеданса.

Потери антенной системы

Потери в антенных тюнерах

Любой способ согласования импеданса приводит к некоторой потере мощности. Она будет варьироваться от нескольких процентов для трансформатора с ферритовым сердечником до 50% и более для сложного АТУ, неправильно настроенного или работающего в пределах диапазона настройки. ^[12]

При использовании узкополосных тюнеров L-сеть имеет наименьшие потери, отчасти потому, что в ней наименьшее количество компонентов, но главным образом потому, что она обязательно работает на минимальном уровне. $Q$ возможно для данного преобразования импеданса. С L-сетью загруженный $Q$ не регулируется, а фиксируется посередине между импедансами источника и нагрузки. Поскольку большая часть потерь в практических тюнерах будет приходиться на катушку, выбор схемы нижних или верхних частот может несколько уменьшить потери.

L-цепь, в которой используются только конденсаторы, будет иметь наименьшие потери, но эта сеть работает только там, где импеданс нагрузки очень индуктивен, что делает ее хорошим выбором для небольшой рамочной антенны . Индуктивный импеданс также возникает при использовании антенн с прямым проводом, используемых на частотах немного выше резонансной частоты , когда антенна слишком длинная - например, от четверти до половины длины волны на рабочей частоте. Однако проблемные прямые антенны обычно слишком коротки для используемой частоты.

При использовании Т-образной схемы верхних частот потери в тюнере могут варьироваться от нескольких процентов (при настройке на минимальные потери) до более 50%, если тюнер не настроен должным образом. Использование максимально доступной емкости даст меньшие потери, чем если просто настраивать по совпадению без учета настроек. ^[13] Это связано с тем, что использование большей емкости означает использование меньшего количества витков дросселя, а потери в основном происходят в дросселе.

При использовании тюнера SPC потери будут несколько выше, чем при Т-образной схеме, поскольку добавленная емкость на дросселе будет шунтировать некоторый реактивный ток на землю, который должен быть нейтрализован дополнительным током в дросселе. ^[14] Компромисс заключается в том, что эффективная индуктивность катушки увеличивается, что позволяет работать на более низких частотах, чем это было бы возможно в противном случае.

Если требуется дополнительная фильтрация, дроссель можно намеренно установить на более высокие значения, обеспечивая тем самым частичный эффект полосового пропускания. ^[15] Таким образом можно настроить либо Т верхних частот, либо π нижних частот, либо тюнер SPC. Дополнительное затухание на частотах гармоник можно значительно увеличить лишь при небольшом проценте дополнительных потерь на настроенной частоте.

При настройке на минимальные потери тюнер SPC будет иметь лучшее подавление гармоник, чем высокочастотный T, благодаря своей внутренней цепи резервуара. Любой тип способен хорошо подавлять гармоники, если допустимы небольшие дополнительные потери. Низкочастотный фильтр π имеет исключительное затухание гармоник при любых настройках, включая наименьшие потери.

Местоположение АТО

ATU будет вставлен где-то вдоль линии, соединяющей или радиопередатчик приемник с антенной. ^[16] Точка питания антенны обычно находится высоко в воздухе (например, дипольная антенна ) или далеко (например, проволочная антенна с концевым питанием ). Линия передачи или фидерная линия должна передавать сигнал между передатчиком и антенной. ATU можно разместить в любом месте фидерной линии: у передатчика, у антенны или где-то между ними.

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 компоненты, длина волны которых составляет значительную долю электрической длины линии питания, произойдет искажение передаваемой информации, если на линии присутствуют стоячие волны. Аналогичное воздействие оказывается на аналоговое ТВ и FM-стереовещание. Для этих режимов требуется согласование на антенне.

Когда это возможно, автоматический тюнер или тюнер с дистанционным управлением в защищенном от атмосферных воздействий корпусе возле антенны удобен и обеспечивает эффективную систему. С помощью такого тюнера можно согласовать широкий спектр антенн. ^[17] (включая стелс-антенны). ^[18]^[19]

Когда для удобной настройки ATU необходимо расположить рядом с радиостанцией, любой значительный КСВ приведет к увеличению потерь в фидерной линии. По этой причине при использовании ATU на передатчике большим преимуществом является линия питания с низкими потерями и высоким импедансом (например, линия с открытым проводом). Короткая длина коаксиальной линии с низкими потерями приемлема, но при использовании более длинных линий с потерями дополнительные потери из-за КСВ становятся очень высокими. ^[20]

Очень важно помнить, что при согласовании передатчика с линией, как это происходит, когда АТУ находится рядом с передатчиком, изменения КСВ в фидерной линии не происходит. Токи обратного хода, отраженные от антенны, отражаются ATU обратно (обычно несколько раз между ними) и поэтому невидимы на стороне передатчика ATU. Результатом множественных отражений являются сложные потери, более высокое напряжение или более высокие токи, а также сужение полосы пропускания, ни одно из которых не может быть исправлено ATU.

Коэффициент стоячей волны

Это распространенное заблуждение, что высокий коэффициент стоячей волны (КСВ) сам по себе приводит к потерям. ^[3] Хорошо отрегулированное 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 (например, 4:1). ^[21] ATU, расположенный рядом с передатчиком, просто повторно отражает энергию, отраженную от антенны («обратный ток»), обратно по фидерной линии к антенне («обратное отражение»). ^[3] Высокие потери возникают из-за ВЧ-сопротивления в фидере и антенне, а множественные отражения из-за высокого КСВ приводят к усугублению потерь в фидере.

Использование фидерной линии с низкими потерями и высоким импедансом вместе с ATU приводит к очень небольшим потерям даже при множественных отражениях. Однако, если комбинация фидер-антенна является «потерянной», то такой же высокий КСВ может привести к потере значительной части выходной мощности передатчика. Линии с высоким импедансом, такие как большинство параллельных линий, передают мощность в основном в виде высокого напряжения, а не сильного тока, и только ток определяет мощность, теряемую на сопротивление линии. Таким образом, несмотря на высокий КСВ, в линии с высоким импедансом теряется очень мало мощности по сравнению с линией с низким импедансом – например, в типичном коаксиальном кабеле. По этой причине радисты могут более осторожно использовать тюнеры с высокоомной фидерной линией.

Без ATU КСВ от несогласованных антенны и линии питания может создать неправильную нагрузку на передатчик, вызывая искажения и потерю мощности или эффективности из-за нагрева и/или возгорания компонентов выходного каскада. Современные полупроводниковые передатчики автоматически снижают мощность при обнаружении высокого КСВ, поэтому некоторые полупроводниковые силовые каскады выдают слабые сигналы только в том случае, если КСВ поднимается выше 1,5 до 1. Если бы не эта проблема, даже потери от КСВ 2: 1 можно было бы допустить, поскольку только 11 процентов передаваемой мощности будет отражаться, а 89 процентов передаваться через антенну. Таким образом, основная потеря выходной мощности при высоком КСВ происходит из-за того, что передатчик «отключает» свой выходной сигнал при воздействии обратного тока.

Ламповые передатчики и усилители обычно имеют регулируемую выходную сеть, которая может без проблем питать несогласованные нагрузки с КСВ, возможно, до 3:1. По сути, встроенная π -сеть выходного каскада передатчика действует как ATU. Кроме того, поскольку лампы электрически прочны (хотя и механически хрупки), схемы на основе ламп могут выдерживать очень высокий ток обратной реакции без повреждений.

Приложения для вещания

Передатчики AM-вещания

Одно из старейших применений антенных тюнеров - передатчики АМ и коротковолнового вещания. В передатчиках AM обычно используется вертикальная антенна (башня), длина которой может составлять от 0,20 до 0,68 длины волны. В основании башни используется ATU для согласования антенны с линией передачи 50 Ом от передатчика. Наиболее часто используемой схемой является Т-образная схема, в которой используются два последовательных индуктора с шунтирующим конденсатором между ними. При использовании нескольких башен сеть ATU может также обеспечивать регулировку фазы, чтобы токи в каждой башне можно было фазировать относительно других для создания желаемой диаграммы направленности. Законодательство часто требует, чтобы эти шаблоны включали нули в направлениях, которые могут создавать помехи, а также усиливать сигнал в целевой области. Настройка ATU в многобашенном массиве — сложный и трудоемкий процесс, требующий значительного опыта.

Мощные коротковолновые передатчики

Для международного коротковолнового диапазона (50 кВт и выше) частая настройка антенны выполняется в рамках изменения частоты, которое может потребоваться на сезонной или даже ежедневной основе. Современные коротковолновые передатчики обычно включают в себя встроенную схему согласования импеданса для КСВ до 2:1 и могут регулировать выходное сопротивление в течение 15 секунд.

Сети согласования в передатчиках иногда включают в себя симметрирующий резистор, или на передатчике может быть установлен внешний, чтобы питать симметричную линию. Сбалансированные линии передачи сопротивлением 300 Ом и более в прошлом были более или менее стандартными для всех коротковолновых передатчиков и антенн, даже для любителей. Большинство коротковолновых вещателей продолжали использовать каналы с высоким импедансом даже до появления автоматического согласования импеданса.

Наиболее часто используемые коротковолновые антенны для международного вещания — это Антенна HRS (занавесная решетка), охватывающая диапазон частот от 2 до 1, и логопериодическая антенна , охватывающая диапазон частот до 8: 1. В пределах этого диапазона КСВ будет варьироваться, но обычно поддерживается в диапазоне от 1,7 до 1 – в пределах диапазона КСВ, который можно настроить с помощью согласования антенн, встроенного во многие современные передатчики. Следовательно, при питании этих антенн современный передатчик сможет настраиваться по мере необходимости для согласования на любой частоте.

См. также

Ссылки

^ https://www.microwaves101.com/encyclepedias/load-pull-for-power-devices
^ Стайлз, Дж. Сопоставление с сосредоточенными элементами
^ Jump up to: ^а ^б ^с Максвелл, WM W2DU (1990). Размышления: Линии передачи и антенны , 1-е изд. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 0-87259-299-5 .
^ Мур, Сесил. (9 января 2014 г.). Сказки старого XYL на радиолюбительстве.
^ Общество радиолюбителей Предгорий.
^ Сильвер, Х. Уорд [Ред] (2011). Книга по антеннам ARRL , с. 22–24. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-0-87259-694-8
^ Кэти, Т. (9 мая 2009 г.). Как согласовать коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом с коаксиальным кабелем сопротивлением 75 Ом, Yagi на 35 Ом и т. д. Форум AM .
^ Бранхам, П. (1959). Удобный трансформатор для согласования коаксиальных линий . Женева: ЦЕРН . соответствие с 1 / 6 -волновые коаксиальные линии.
^ Сторли, Мартин. (13 мая 2017 г.). Калькулятор совпадений с одним заглушкой.
^ Сильвер, HL (Ред.) (2011). Справочник ARRL по радиосвязи , 88-е изд. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи.
^ Смит, Филип Х. (1969). Электронные приложения диаграммы Смита , с. 121. Такер, Джорджия: Нобелевское издательство. ISBN 1-884932-39-8
^ Халлас, Джоэл Р. (2010). Руководство ARRL по антенным тюнерам , стр. 4-3. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-0-87259-098-4 .
^ Сильвер, HW (2014). Справочник ARRL , изд. 2015 г., стр. 20-16. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-1-62595-019-2 .
^ Кевин Шмидт, W9CF. Оценка потерь Т-сети на 80 и 160 метрах .
^ Стэнли, Дж. (2015-09). Техническая переписка: Антенные тюнеры как преселекторы. QST , сентябрь 2015 г., стр. 61.
^ Дэйв Миллер. (1995-08). «Назад к основам». QST , август 1995 г.
^ SGC World: Руководство пользователя HF
^ SGC World: Комплект скрытности.
^ SGC World: Умные тюнеры для антенн-невидимок.
^ Халлас, Джоэл Р. (2010). Руководство ARRL по антенным тюнерам , стр. 7-4. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи, ISBN 978-0-87259-098-4
^ Холл, Джерри (Ред.). (1988). Книга по антеннам ARRL , с. 25–18 и далее. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-0-87259-206-3

Дальнейшее чтение

Райт, ХК (1987). Введение в теорию антенн (BP198) . Лондон: Бернард Бабани.
Радиообщество Великобритании (1976). Справочник по радиосвязи (5-е изд.). Бедфорд, Великобритания: RSGB. ISBN 0-900612-58-4 .
Роде, Ульрих Л. (1974). «Согласование коротких стержневых антенн с коротковолновыми передатчиками». Функшау (на немецком языке) (7).
Роде, Ульрих Л. (13 сентября 1975 г.). «Подберите любую антенну в диапазоне от 1,5 до 30 МГц, используя всего два регулируемых элемента». Электронный дизайн . 19 .

Внешние ссылки

[1] ttps://www.microwaves101.com/encyclepedias/load-pull-for-power-devices

[2] Стайлз, Дж. Сопоставление с сосредоточенными элементами

[W2DU_Reflections-3] Jump up to: ^а ^б ^с Максвелл, WM W2DU (1990). Размышления: Линии передачи и антенны , 1-е изд. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 0-87259-299-5 .

[4] Мур, Сесил. (9 января 2014 г.). Сказки старого XYL на радиолюбительстве.

[5] Общество радиолюбителей Предгорий.

[6] Сильвер, Х. Уорд [Ред] (2011). Книга по антеннам ARRL , с. 22–24. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-0-87259-694-8

[7] Кэти, Т. (9 мая 2009 г.). Как согласовать коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом с коаксиальным кабелем сопротивлением 75 Ом, Yagi на 35 Ом и т. д. Форум AM .

[8] Бранхам, П. (1959). Удобный трансформатор для согласования коаксиальных линий . Женева: ЦЕРН . соответствие с 1 / 6 -волновые коаксиальные линии.

[9] Сторли, Мартин. (13 мая 2017 г.). Калькулятор совпадений с одним заглушкой.

[10] Сильвер, HL (Ред.) (2011). Справочник ARRL по радиосвязи , 88-е изд. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи.

[11] Смит, Филип Х. (1969). Электронные приложения диаграммы Смита , с. 121. Такер, Джорджия: Нобелевское издательство. ISBN 1-884932-39-8

[12] Халлас, Джоэл Р. (2010). Руководство ARRL по антенным тюнерам , стр. 4-3. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-0-87259-098-4 .

[13] Сильвер, HW (2014). Справочник ARRL , изд. 2015 г., стр. 20-16. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-1-62595-019-2 .

[14] Кевин Шмидт, W9CF. Оценка потерь Т-сети на 80 и 160 метрах .

[15] Стэнли, Дж. (2015-09). Техническая переписка: Антенные тюнеры как преселекторы. QST , сентябрь 2015 г., стр. 61.

[16] Дэйв Миллер. (1995-08). «Назад к основам». QST , август 1995 г.

[17] SGC World: Руководство пользователя HF

[18] SGC World: Комплект скрытности.

[19] SGC World: Умные тюнеры для антенн-невидимок.

[20] Халлас, Джоэл Р. (2010). Руководство ARRL по антенным тюнерам , стр. 7-4. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи, ISBN 978-0-87259-098-4

[21] Холл, Джерри (Ред.). (1988). Книга по антеннам ARRL , с. 25–18 и далее. Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-0-87259-206-3

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]