Еще один способ питания антенны
Странные вещи происходят с идеями. По логике, описываемая конструкция должна была бы появится раньше способа питания антенны через ферритовый трансформатор. Ибо эта конструкция проще и очевиднее. Но реализовалась она парой лет позже, чем питание с ферритом.
Так, что не обессудьте: объяснение будет не от простого к сложному, а наоборот, методом чайника. Этот могучий метод сведения имеющейся задачи, к уже решенной, восходит к следующему анекдоту:
Задача 1. Даны пустой чайник, газовая плита, спички, кран с водой. Как вскипятить чай?
Решение: открыть кран, наполнить чайник водой, зажечь плиту, поставить чайник на огонь и ждать.
Задача 2. Даны чайник, наполненный водой и горящая газовая плита. Как вскипятить чай?
Решение первое (неправильное): поставить чайник на огонь и ждать.
Решение второе (правильное): вылить воду из чайника, и погасить газ. Мы получили задачу 1, которую уже умеем решать.
Итак, мы знаем как запитать диполь через ферритовый трансформатор. Способ удобный, но ферритовый сердечник ограничивает мощность. При доступных размерах ферритовых трубок — сотней-другой ватт.
Значит, чтобы не иметь проблем с мощностью, надо исключить феррит. Но без феррита индуктивности одного маленького витка не хватит для работы трансформатора. Следовательно, надо сделать не один виток, и не маленького диаметра.
Получившийся трансформатор питания без сердечника показан на фото. Это центральная часть полуволнового диполя на 14 МГц.
Делается эта конструкция так:
Берется проволочная антенна, с питанием в пучности тока. Например, полуволновый диполь (просто кусок провода без центрального изолятора).
В том месте, где должна быть точка питания, проводом антенны делается вторичная обмотка трансформатора. Для диапазонов 14 и 18 МГц это 2 витка на диаметре 10 см.
Из конца питающего кабеля (удобнее, если он будет не толстый, что-то вроде RG58A или RG223A) делаем первичную обмотку (для диполя и диапазонов 14 и 18 МГц она так же, как и вторичная будет иметь 2 витка на диаметре 10 см). Конструктив первичной обмотки такой же (за исключением количества витков и их диаметра), как на первом фото в статье о способе питания с ферритом: на конце кабеля оголяется центральная жила (оплетка в конце кабеля никуда не подключена), делается нужное число витков, и центральная жила припаивается к оплетке без нарушения ее целостности (а вот внешнюю изоляцию кабеля придется вскрыть).
Первичная и вторичная обмотка вкладываются друг в друга (как две пружины одна в другую) и скрепляются пластиковыми кабельными стяжками.
Узел питания готов. Осталось лишь небольшой подстройкой размеров антенны получить резонанс на требуемой частоте.
Возникает вопрос: почему понадобилось подстраивать размер антенны? Она же исходно была резонансна. Ведь обычный способ питания (в разрыв) резонанс вибратора не сдвигает.
Так то обычный. А у нас питание через трансформатор. Но что особенного в трансформаторе хоть и без сердечника? То, что трансформатор у нас получился с большой паразитной индуктивностью рассеяния (а что же иного мы хотели, выбросив феррит, и увеличив размеры обмоток?).
В схемотехнике для компенсации паразитной индуктивности обмотки к ней подключают конденсатор, образующий вместе с этой индуктивностью LC-контур на рабочую частоту. В антенной технике вместо конденсатора проще слегка укоротить вибратор. И емкостная составляющая его входного импеданса с успехом сыграет роль компенсирующего конденсатора.
Таким образом, исходный вибратор должен быть удлинен на размер провода, пошедшего на вторичную обмотку, и укорочен так, чтобы его реактивный импеданс компенсировал бы паразитную индуктивность трансформатора.
В моем эксперименте (делал только один, показанный на фото трансформатор и применял его для питания двух полуволновых диполей 14 и 18 МГц, по очереди) получилось «то на то». Исходно полуволновый диполь после сворачивания его центральной части во вторичную обмотку трансформатора мне почти не понадобилось подстраивать. Но двух точек мало для выводов, поэтому в вашем варианте подгонка размеров антенны может оказаться необходимой.
Итак, имеем обычный ВЧ-трансформатор, у которого в качестве вторичной обмотки используется провод антенны. Полоса такого трансформатора не очень велика, (это же не широкополосный трансформатор на феррите), но для пары соседних диапазонов ее вполне хватает.
Кстати, о полосе антенны с таким питанием, в пределах одного диапазона. Она получается шире, чем при обычном питании, в разрыв антенны. Примерно в полтора раза (зависит от исходной антенны). Это эффект расширения полосы при параллельном питании (см. п. 3.5.12.1 во 2-й части «Антенн КВ и УКВ»).
Описанный способ питания может быть применен не только на полуволновый диполь, но и на любую антенну, в точке где она имеет устраивающее нас входное сопротивление (вернее, имела бы, если бы ее в этой точке электрически разорвали). Например, на волновую рамку.
Изменением числа витков первичной и вторичной обмоток можно обеспечить согласование. Например, для волновой рамки вторичная (антенная) обмотка должна содержать 3 витка, а первичная (кабельная) -2.
Как и при питании с ферритом в данной конструкции полностью снимаются проблемы со статикой на антенне, т.к. вибратор получается цельным и гальванически развязанным от кабеля, а первичная обмотка представляет собой замкнутую петлю.
Источник
Еще один способ питания антенны
Перечитывая технические данные современных ферритовых сердечников, обратил внимание на то, что ферритовые трубки подавления помех (те, что надеваются на кабели мониторов и клавиатур) на защищаемых ими проводах дают реактивный импеданс в несколько сотен ом на частотах от единиц мегагерц. Т.е. имеют немалую индуктивность при одном витке.
С другой стороны, из практики известно, что широкополосные трансформаторы (ШПТ) на подобных трубках имеют неплохие частотные характеристики во всем КВ диапазоне.
Остается только совместить два указанных выше свойства.
Возьмем ферритовую трубку от кабеля старого монитора, и сделаем из нее широкополосный трансформатор 1:1. Первая обмотка виток, вторая тоже. Нагрузив, вторичную обмотку резистором 50 Ом любым ВЧ-мостом или анализатором убедимся, что наш трансформатор работает примерно от 10 до 30 МГц (зависит от типа и размеров трубки).
А теперь сделаем следующий логичный шаг: заменим резистор 50 Ом половинками l /2 диполя. Результат показан на следующих двух рисунках (фото в двух проекциях центральной части диполя)
Вид спереди Вид сбоку
Получается очень забавная конструкция: полуволновый диполь (просто кусок провода без центрального изолятора) на середину которого надета ферритовая трубка с витком связи с питающим коаксиальным кабелем.
Идея была опробована на диполях диапазонов 14 – 28 МГц. Везде легко достигался КСВ =1 , при мощности 100 Ватт трубка почти не грелась. В работе антенны никаких чудес не отмечалось — обычный диполь.
Итак, имеем обычный широкополосный ферритовый трансформатор, у которого в качестве вторичной обмотки используется провод антенны. Поскольку обмотки (т.е. антенна с кабелем) связаны только через магнитный поток, то на внешнюю сторону оплетки кабеля ВЧ-ток может затечь лишь через паразитную емкость между обмотками. А последняя мала. Поэтому конструкция заодно выполняет и роль симметрирующего трансформатора.
Для точной подстройки на минимум КСВ трубку можно немного двигать по проводу антенны.
Трубка может быть надета не только на полуволновый диполь, но и на любую антенну, в точке где она имеет устраивающее нас входное сопротивление (вернее, имела бы, если бы ее в этой точке электрически разорвали). Например, на рамку, на волновой диполь со смещенной на четверть волны точкой питания, на l /4 GP, и т.п. Более того, такую трубку можно надеть на какую-то уже имеющуюся проволоку (например, отрезок растяжки), если с помощью ГИРа будет обнаружено, что эта проволока резонирует в нужном диапазоне и с помощью того же прибора (по максимальной связи с у контуром) будет найдено место пучности тока. В последнем случае удобнее использовать защелкивающиеся сердечники. С ними в такой конструкции тоже получены хорошие результаты.
Если входной импеданс антенны в точке расположения сердечника не равен 50 Ом, то трансформатор можно использовать и для согласования. Например, если требуется согласовать волновую рамку, то вторичную обмотку надо выполнить из 2 витков. А если импеданс антенны около 300 Ом (например асимметричный диполь), то вторичная обмотка состоит из 3 витков, как показано на следующем фото.
Сердечник перед установкой на антенну хорошо бы проверить. Для этого первичную обмотку подключают к передатчику, а вторичную (временно сделанную из отрезка толстой проволоки) – к эквиваленту антенны. И проверяют КСВ и нагрев сердечника на нужном (или на нужных) диапазонах. Если что-то не в порядке, то подход точно такой же, как и в обычном ШПТ: менять или увеличивать размеры сердечника (например, использовать не одну, а две. три трубки), или выполнить первичную обмотку в виде трубки (последнее заметно расширяет полосу трансформатора вверх). Кроме очевидного решения: две трубки в линию, можно использовать и более традиционный трансформатор-«бинокль», как показано на двух следующих фото.
Тут уж не должно возникать никаких сомнений как это работает: точно также, как и любой выходной трансформатор транзисторного усилителя мощности. Трансформаторы там выполнены именно так. Единственное отличие в нашем случае: вместо фильтра или кабеля ко вторичной обмотке подключается сразу антенна. Точнее говоря, маленькая часть провода антенны служит вторичной обмоткой.
Как видно из последнего фото, можно использовать не только трубки, но и наборы обычных ферритовых колец (кстати, на этом фото первичная обмотка выполнена не не кабелем, а трубкой, сверху видна перемычка между трубками половинок). В общем, все как в обычных ШПТ.
За исключением первичной обмотки: из соображений лучшего симметрирования (т.е. минимизации затекания тока антенны на внешнюю сторону оплетки кабеля) один виток первичной обмотки лучше выполнить не просто как один проволочный виток, а именно так, как показано на первом фото. Т.е. на конце кабеля оплетка не подключается никуда, а центральная жила конца кабеля, соединяется со внешней стороной оплетки с другого конца трубки. При этом первичная обмотка получается электрически экранированной от вторичной, что заметно снижает паразитную межвитковую емкость трансформатора, по которой, ток антенны затекает на оплетку. Выполнять первичную обмотку из трубок следует лишь в случае когда важнее всего передача большой мощности на частоте намного превышающей допустимую для сердечников.
Описанный способ возбуждения можно использовать и для трубчатых вибраторов. Только потребуются ферритовые сердечники с большим внутренним диаметром, чтобы кроме трубки вибратора туда можно было бы еще и первичную обмотку протиснуть. Если возбуждается симметричный трубчатый диполь на траверсе, то на него надеваются две ферритовые трубки, по обе стороны траверсы. А виток связи с кабелем проходит сначала через одну трубку, затем через другую, и только потом замыкается на оплетку.
Источник
Igor Gontcharenko Igor Гончаренко Игорь Гончаренко
|
|
| |||
|
Digg
Del.icio.us
Technorati
Разместить в ВКонтакте
Разместить в Facebook
Разместить в MySpace
Разместить в Twitter
Разместить в ЖЖ
Разместить в Google
Разместить в Yahoo
Разместить в Яндекс.Закладках
Разместить в Ссылки@Mail.Ru
Reddit!
))
