Сумметричный антенный тюнер

Симметричный антенный тюнер
Хочу предложить конструкцию антенного тюнера, который отлично зарекомендовал
себя при работе на симметричную антенну длинной 25 метров и запитанную
двухпроводной линией .
Конструктивно все три катушки располагаются в ряд на одном каркасе и намотаны
проводом 1,5мм. Катушка связи L1 содержит 4 витка и располагается между двумя
большими катушками L2-1 и L2-2 с отводами для переключения диапазонов. В
качестве каркаса использовалась пластина из изоляционного материала размером
150x80mm и толщиной 2мм, в которой были просверлены два ряда отверстий
диаметром 1,5мм на расстоянии 50мм, шаг 3мм. Провод для всех трёх катушек сначала
наматывается на оправку диаметром 50мм а затем вкручивается на приготовленный
каркас. Затем посередине отделяется 4 витка для катушки связи, провод раскусывается
в двух местах и отгибается в разные стороны так, чтобы отводы катушки связи были с
одной, а больших катушек с другой стороны каркаса. Большие катушки содержат по 16
витков с отводами от 8, 12, 13 и 14 витков. Переменный конденсатор C1 ёмкостью
500пФ от вещательного радиоприёмника. Конденсатор C2 ёмкостью 150пФ должен
быть с зазором между пластинами не менее 2мм для работы мощностью 100-150Вт. На
фото виден вакуумный переменный конденсатор, так как я использовал этот тюнер с
усилителем FL-2100 и конденсатор с расстоянием 3мм между пластинами иногда
прошивал.
По этой же причине был применён трёхсекционный переключатель диапазонов, чтобы
отводы низкочастотных диапазонов коммутировались в разных секциях. Пяти отводов
от катушек оказалось достаточно, чтобы настроить антенну в резонанс на любом диапазоне
от
80
до
10
метров,
включая
WARC.
Желание работать в эфире на всех радиолюбительских диапазонах (включая WARC)
без помех телевидению после ряда экспериментов с антеннами с коаксиальным
кабелем привело к описанному ниже устройству.
Современные антенные тюнеры, хорошо зарекомендовавшие себя в работе с
однопроводными и коаксиальными линиями передачи, имеют ряд недостатков при
использовании с симметричным фидером.
На выходе тюнера для этих целей обычно используют широкополосный
симметрирующий трансформатор с коэффициентом трансформации 1:4,
выполненный па ферритовом кольце.
Иногда такой трансформатор выполняют на диэлектрической трубке. В этом случае
он является узкополосным устройством и имеет коэффициент перекрытия 1:5, так
что В диапазоне частот 1,8 —30 МГц изготавливают три трансформатора с
различными данными в зависимости от рабочей частоты.
С помощью симметрирующего трансформатора невозможно достичь точного
согласования между антенной системой и передающим устройством, т.к. он имеет
фиксированный коэффициент трансформации и может быть использован с очень
ограниченным количеством антенн, у которых входное сопротивление всегда
постоянно на любом из любительских диапазонов.
Однако подавляющее большинство антенн, запитанных двухпроводной линией
передачи, в многодиапазонном варианте не имеет постоянного входного
сопротивления при переходе с диапазона на диапазон. Входное сопротивление
антенны различно и на ВЧ диапазонах может достигать нескольких килоом.
При использовании известных Т-образных схем антенных тюнеров с
симметрирующим трансформатором на выходе, антенны, запитанные симметричным
фидером, будут работать неэффективно. Хотя симметрирование будет произведено,
тем не менее, будет иметь место высокий уровень потерь за счет рассогласования
между таким трансформатором и симметричным фидером. При увеличении мощности
возможно насыщение ферромагнитного материала симметрирующего
трансформатора, что перейдет в проблему TVI и RFI. Температура такого
трансформатора достигает высокого уровня даже если выполнить его
предварительно сложив несколько колец вместе.
Нагрев трансформатора, помехи телевидению, телефонами звукозаписывающей
аппаратуре, высокие потери ВЧ энергии происходят не из-за увеличения мощности
передающего устройства, а в связи с большим рассогласованием между
трансформатором и линией передачи вышеупомянутых антенн. В линии присутствует
большая реактивная составляющая, и чтобы произвести точное согласование между
источником и нагрузкой (передатчиком и антенной системой), устранить реактивную
составляющую, желательно применить такую схему согласующего устройства,
которая не содержит симметрирующего трансформатора любого типа.
Предлагаемая схема антенного тюнера (рис. 1) полностью устраняет недостатки так
называемых Т-образных SPC последовательно — параллельное соединение
конденсаторов) и других coгласующих устройств при работе их с симметричными
(двухпроводными) линиями передачи, так как здесь уже в самой схеме заложен
симметричный выход. Также возможна работа с однопроводной или коаксиальной
линией передачи. Диапазон устройства —3.5 ~ 30 МГц.
Точное согласование достигается с помощью регулирующих элементов антенного
тюнера по минимуму показаний прибора КСВ метра в положении "отраженная
волна", установленного на входе устройства. При использовании данной
конструкции следует отметить значительное улучшение реальной избирательности
приемного устройства, так как связь приемника с антенной индуктивная, а не
емкостная.
По этой же причине показатель дополнительной фильтрации гармоник передатчика
здесь тоже выше, что является положительным фактором.
Детали тюнера:
(С1—200 пф (обычно от старого вещательного лампового приёмника)
С2 — по 100 пФ каждая секция. Обычный двухсекционный конденсатор с зазором
между пластинами не менее 1,5 — 2 мм при 200 Вт полезной мощности, не менее 3,2
мм для мощности 1 кВт (расчетное значение).
Катушки L1, L2, L3A и L3B бескаркасные, выполненные голым медным проводом
диаметром 1,6 мм. Диаметр оправки — 63 мм, расстояние между витками — 1,6 мм.
Провод, соединяющий катушки L3Aи L3B, проходят внутри катушек связи L1 в
L2. L3A - 28 витков, L3B - 28 витков, L1 - 5 витков L2 - 5 витков. Суммарное
количество витков - 66.
Конструктивно это выглядит так:
Берется кусок стеклотекстолита, просверливаются отверстия друг против друга в
соответствии с диаметром провода и самих катушек, затем провод катушки
вкручивается в отверстия. Легче выполнить эту процедуру намотав единую катушку,
а затем разделив её на 4 части в соответствии со схемой. С помощью ВЧ
переключателя S1 в диапазоне 80 и 40 метров катушки связи L1 и L2 включаются
последовательно, а в диапазоне 20,15 и 10 метров — параллельно.
Переключатель ВЧ — типа S2A, S2B — 2 галеты на одной оси. Для
любителей QRO — это галетный переключатель керамического типа или несколько
ВЧ реле, предназначенных работать в цепях с соответствующей колебательной
мощностью. Следует отметить в данном случае существенную нагрузку на элементы
выходкой части антенного тюнера. Отводы от L3A и L3B по диапазонам, считая от
края катушек, соответственно:
3,5 МГц — от 28 витка,
7 МГц — от 16 витка,
14 МГц — от 5 витка,
21 МГц — от 3витка,
28 МГц— от 2 витка.
Возможно, придется незначительно изменить отводы от L3A и L3B в случае
отсутствия КСВ=1 на участке передатчик — антенный тюнер при использовании
конкретного типа антенны.
Двухпроводную линию передачи подключают к выходам антенного тюнера Х-1 и Х2. Отводы С и D от катушек L3A и L3B конструктивно представляют медные зажимы
типа "крокодил". Работающим QRO лучше использовать штыревую систему отводов С
и D. Для этого заднюю стенку антенного тюнера изготавливают из диэлектрика,
катушки располагают в непосредственной близости от нее, устанавливают
определенное количество гнезд для подключения Симметричного фидера, соединяют
гнезда с витками катушек L3A и L3B.
Порядок настройки устройства.
Если в выходном каскаде трансивера используется П-контур с двумя
регулирующими элементами (переменные конденсаторы анодный и связи с
антенной), выходной каскад нагружают на эквивалент антенны 50 Ом и производят
настройку по максимуму ВЧ напряжения на нем. Предварительно следует убедиться,
что номинальное выходное сопротивление П-контура действительно равно 50 Ом.
Затем ВЧ сигнал подают на вход антенного тюнера. Переменные емкости антенного
тюнера С1 и С2 устанавливают в максимальное положение. Подбирая отводы С и D
от катушек L3A и L3B, изменяя емкости С1, С2, производят настройку устройства по
минимуму показаний КСВ- метра.
Первоначально подбор отводов С и D начинают ближе к катушкам связи L1 и L3
Однако наилучшее положение настройки будет все же тогда, когда отводы С и D
будут находиться на одинаково большом удалении от катушек связи L1 и L2. После
получения КСВ-1 увеличивают мощность, например, включают усилитель и, при
необходимости, производят дополнительную подстройку с помощью переменных
емкостей С1 иС2.
При работе на однопроводную линию передачи используют выход антенного
тюнера X-2, а выход Х-1 заземляют.
Отвод С должен быть установлен в среднее положение катушки L3A на данном
диапазоне. Настройка производится подбором отвода D от катушки L3B и
изменением емкостей С1 и С2 на данном диапазоне до получения КСВ-1. При работе
на коаксиальную линию передачи ее подключают к выходу Х-3 антенного тюнера.
Выход Х-2 заземляют, а отвод D от катушки L3B устанавливают в центре на данном
диапазоне. Настройку производят изменяя емкости С1, С2 и подбирая отвод Е от
катушки L3B, начиная вблизи катушки связи L2, до получения КСВ=1.
При изменении рабочей частоты на 80 — 100 кГц возможно потребуется
незначительная подстройка антенного тюнера с помощью переменных емкостей С1
и С2.
Несмотря на то, что на первый взгляд данная схема имеет не совсем удобную
коммутацию после практических работ время, затраченное на настройку
устройства на конкретном диапазоне, сведено к минимуму. Кроме того, подобные
схемы согласующих устройств по многим показателям превосходят Т-образмые и
другие тюнеры.