Dispositivos de coordenação: finalidade e princípio de construção

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Última modificação: 2024-02-12 11:53

Na prática amadora, muitas vezes não é possível encontrar antenas em que a impedância de entrada seja igual à impedância de onda do alimentador, assim como a impedância de saída do transmissor. Na grande maioria dos casos, não é possível detectar tal correspondência, portanto, dispositivos de correspondência especializados devem ser usados. Antena, alimentador e também a saída do transmissor estão incluídos em um único sistema em que a energia é transmitida sem qualquer perda.

Como fazer?

Para realizar esta tarefa bastante complicada, você precisa usar dispositivos correspondentes em dois lugares principais - este é o ponto onde a antena se conecta ao alimentador e também o ponto onde o alimentador se conecta à saída do transmissor. Os mais difundidos hoje são os dispositivos de transformação especializados, que variam de circuitos ressonantes oscilatórios a transformadores coaxiais, feitos na forma de pedaços separados de um cabo coaxial do comprimento necessário. Todos esses casadores são usados para combinar impedâncias, minimizando a perda geral da linha de transmissão e, mais importante, reduzindo as emissões fora de banda.

Resistência e suas características

Na maioria dos casos, a impedância de saída padrão em transmissores de banda larga modernos é de 500 m. Vale ress altar que muitos cabos coaxiais usados como alimentador também diferem no valor padrão da impedância de onda no nível de 50 ou 750 m. Se, no entanto, considerar antenas para as quais dispositivos correspondentes podem ser usados, dependendo do projeto e do tipo, a impedância de entrada nelas tem uma faixa bastante ampla de valores, variando de alguns ohms a centenas e até mais.

Sabe-se que em antenas de elemento único, a impedância de entrada na frequência ressonante é praticamente ativa, enquanto quanto mais a frequência do transmissor difere da ressonante em uma direção ou outra, mais a componente reativa de um natureza indutiva ou capacitiva aparecerá nos próprios dispositivos de impedância de entrada. Ao mesmo tempo, as antenas multielementares possuem uma impedância de entrada na frequência ressonante, que é complexa devido ao fato de que vários elementos passivos contribuem para a formação do componente reativo.

Se a impedância de entrada estiver ativa, ela pode ser combinada com a impedância usando um dispositivo de correspondência de antena especializado. Deve-se notar que as perdas aqui são praticamente insignificantes. No entanto, imediatamente após um componente reativo começar a se formar na resistência de entrada, o procedimento de correspondência se tornará cada vez maiscomplexo, e cada vez mais complexo, a correspondência de antenas precisará ser usada, com a capacidade de compensar a reatividade indesejada, e deve ser localizada diretamente no ponto de alimentação. Se a reatividade não for compensada, isso afetará negativamente a ROE no alimentador, além de aumentar significativamente as perdas totais.

Devo fazer isso?

Uma tentativa de compensar totalmente a reatividade na extremidade inferior do alimentador não é bem-sucedida, pois é limitada pelas características do próprio dispositivo. Quaisquer alterações na frequência do transmissor dentro das seções estreitas das bandas de amador, em última análise, não levarão ao aparecimento de um componente reativo significativo, como resultado do qual muitas vezes não há necessidade de compensá-lo. Também vale a pena notar que o projeto correto de antenas multielementares também não prevê um grande componente reativo da impedância de entrada disponível, o que não requer sua compensação.

No ar, muitas vezes você pode encontrar várias disputas sobre o papel e a finalidade de um dispositivo de correspondência para uma antena (“fio longo” ou outro tipo) no processo de correspondência de um transmissor com ela. Alguns têm grandes esperanças para isso, enquanto outros simplesmente o consideram um brinquedo comum. É por isso que você precisa entender corretamente como um sintonizador de antena pode realmente ajudar na prática e onde seu uso será supérfluo.

O que é isso?

Antes de tudo, você precisa entender corretamente que o sintonizador é um transformador de resistência de alta frequência, com o qual, se necessário, será possível compensar a reatividade indutiva ou capacitiva. Considere um exemplo extremamente simples:

Vibrador split, que na frequência de ressonância tem uma impedância de entrada ativa de 700 m, e ao mesmo tempo usa um cabo coaxial com um transmissor com uma impedância de entrada de cerca de 500 m. Os sintonizadores são instalados na saída do transmissor, e nesta situação será para qualquer antena (incluindo um "cabo longo") dispositivos correspondentes entre o transmissor e o alimentador, sem dificuldades em lidar com sua tarefa principal.

Se o transmissor estiver sintonizado em uma frequência diferente da frequência de ressonância da antena, nesse caso, a reatividade pode aparecer na resistência de entrada do dispositivo, que subsequentemente quase imediatamente começa a aparecer na parte inferior extremidade do alimentador. Nesse caso, o dispositivo correspondente "P" de qualquer série também poderá compensá-lo, e o transmissor receberá novamente consistência com o alimentador.

Qual será a saída onde o alimentador se conecta à antena?

Se você usar o sintonizador exclusivamente na saída do transmissor, nesse caso não será possível fornecer compensação total e várias perdas começarão a ocorrer no dispositivo, pois haverá correspondência incompleta. Nesta situação, você precisará usarum conectado entre a antena e o alimentador, que corrigirá completamente a situação e fornecerá compensação de reatividade. Neste exemplo, o alimentador atua como uma linha de transmissão combinada de comprimento arbitrário.

Outro exemplo

A antena loop, que tem uma resistência de entrada ativa de cerca de 1100 m, deve ser combinada com uma linha de transmissão de 50 ohms. A saída do transmissor neste caso é de 500 m.

Aqui você precisará usar um dispositivo correspondente para o transceptor ou antena, que será instalado no ponto onde o alimentador se conecta à antena. Na grande maioria dos casos, muitos amadores preferem usar vários tipos de transformadores de RF equipados com núcleos de ferrite, mas, na verdade, um transformador coaxial de quarto de onda, que pode ser feito de um cabo padrão de 75 ohms, é uma solução mais conveniente.

Como implementar?

O comprimento da seção do cabo usado deve ser calculado usando a fórmula A/40,66, onde A é o comprimento de onda e 0,66 é o fator de velocidade usado para a grande maioria dos cabos coaxiais modernos. Os dispositivos de correspondência de antena HF neste caso serão conectados entre o alimentador de 50 ohms e a entrada da antena e, se forem enrolados em um compartimento com um diâmetro de 15 a 20 cm, nesse caso também atuará como balanceador dispositivo. O alimentador será totalmente adaptado ao transmissor, bem comoigualdade de suas resistências, e em tal situação será possível recusar completamente os serviços de um sintonizador de antena padrão.

Outra opção

Para tal exemplo, podemos considerar outro método ideal de correspondência - usando um múltiplo de meia onda ou um cabo coaxial de meia onda, em princípio, com qualquer impedância de onda. Está incluído entre o sintonizador localizado próximo ao transmissor e a antena. Neste caso, a impedância de entrada da antena, que tem um valor de 110 ohms, é transferida para a extremidade inferior do cabo, após o que, usando um dispositivo de correspondência de antenas, é transformada em uma resistência de 500 m. No caso, a correspondência completa do transmissor com a antena é fornecida e o alimentador é usado como repetidor.

Em situações mais severas, quando a impedância de entrada da antena é inadequada para a impedância característica do alimentador, que, por sua vez, não corresponde à impedância de saída do transmissor, são necessários dois dispositivos de correspondência de antena HF. Neste caso, um é usado na parte superior para combinar o alimentador com a antena, enquanto o outro é usado para combinar o alimentador com o transmissor na parte inferior. Ao mesmo tempo, não há como fazer algum dispositivo correspondente com suas próprias mãos, que pode ser usado sozinho para combinar todo o circuito.

O surgimento da reatividade tornará a situação ainda mais complicada. Neste caso, os dispositivos de correspondência de HF melhorarão significativamentecombinando o transmissor com o alimentador, proporcionando assim uma simplificação significativa do trabalho da etapa final, mas você não deve esperar mais deles. Devido ao fato de o alimentador ser incompatível com a antena, as perdas aparecerão, de modo que a eficiência do próprio dispositivo será subestimada. Um medidor de SWR ativado instalado entre o sintonizador e o transmissor garantirá que o SWR=1 seja fixo, e esse efeito não pode ser alcançado entre o alimentador e o sintonizador, pois há uma incompatibilidade.

Conclusão

O benefício do sintonizador é que ele permite que você mantenha o modo ideal do transmissor no processo de trabalho em uma carga inconsistente. Mas, ao mesmo tempo, uma melhoria na eficiência de qualquer antena (incluindo o “fio longo”) não pode ser garantida - os dispositivos correspondentes são impotentes se forem incompatíveis com o alimentador.

P-circuito, que é usado no estágio de saída do transmissor, também pode ser usado como sintonizador de antena, mas somente se houver uma mudança operacional na indutância e em cada capacitância. Na grande maioria dos casos, tanto os sintonizadores manuais quanto os automáticos são dispositivos ressonantes sintonizáveis de contorno, independentemente de serem montados na fábrica ou de alguém decidir fazer um dispositivo correspondente para a antena com suas próprias mãos. Existem dois ou três elementos reguladores nos manuais, e eles mesmos não são operacionais em operação, enquanto os automáticos são caros e para trabalhos em capacidades sérias, seu custo pode ser extremamente alto.

Dispositivo de correspondência de banda larga

Este sintonizador atende a grande maioria das variações em que é necessário garantir a correspondência da antena com o transmissor. Tal equipamento é bastante eficaz no processo de trabalho com antenas usadas em harmônicos, se o alimentador for um repetidor de meia onda. Nesta situação, a impedância de entrada da antena difere em diferentes bandas, mas o sintonizador permite uma fácil correspondência com o transmissor. O dispositivo proposto pode operar facilmente em potências de transmissor de até 1,5 kW na faixa de frequência de 1,5 a 30 MHz. Você pode até mesmo fazer tal dispositivo com suas próprias mãos.

Os principais elementos do sintonizador são um autotransformador de RF em um anel de ferrite do sistema defletor TV UNT-35, bem como um interruptor projetado para 17 posições. É possível utilizar anéis cônicos dos modelos UNT-47/59 ou qualquer outro. Existem 12 voltas no enrolamento, que são enroladas em dois fios, enquanto o início de um é combinado com o final do segundo. No diagrama e na tabela, a numeração das voltas é completa, enquanto o próprio fio é trançado e envolto em isolamento fluoroplástico. Para isolação, o diâmetro do fio é de 2,5 mm, fornecendo derivações de cada volta, a partir da oitava, contando a partir da extremidade aterrada.

O autotransformador é instalado o mais próximo possível da chave, enquanto os condutores de conexão entre eles devem ter um mínimocomprimento. É possível usar uma chave com 11 posições, se o projeto do transformador com um número não tão grande de derivações for salvo, por exemplo, de 10 a 20 voltas, mas em tal situação, o intervalo de transformação da resistência também diminuirá.

Sabendo o valor exato da impedância de entrada da antena, você pode usar um transformador para combinar a antena com um alimentador de 50 ou 750 m, usando apenas os taps mais necessários. Em tal situação, ele é colocado em uma caixa especial à prova de umidade, após o que é preenchido com parafina e colocado diretamente no ponto de alimentação da antena. O próprio dispositivo de correspondência pode ser executado como um projeto independente ou incluído em uma unidade especial de comutação de antena de alguma estação de rádio.

Para maior clareza, a etiqueta montada no manípulo do interruptor mostra o valor da resistência que corresponde a esta posição. Para garantir a compensação total do componente indutivo reativo, é possível conectar posteriormente um capacitor variável.

A tabela abaixo mostra claramente como a resistência depende do número de voltas que você fez. Neste caso, o cálculo foi realizado com base na relação de resistências, que está em dependência quadrática do número total de voltas realizadas.