Симметричный тюнер S-match на основе трансформатора на феррите
Автор: Игорь RZ3DOH
 Все статьи на QRZ.RU Экспорт статей с сервера QRZ.RU Все статьи
категории "Аппаратура глазами пользователя"
|
Некоторые аспекты тюнера на основе трансформатора на феррите типа «бинокль», по схеме Евгения RZ3AE (вариация на тему тюнера S-match от PA0FRI).
Автор тюнера S-match PA0FRI http://pa0fri.home.xs4all.nl/ATU/Smatch/smatcheng.htm
Автор идеи применения в этом тюнере бинокля Евгений RZ3AE
Мои мысли вслух на основе лабораторных работ и практической эксплуатации этого тюнера.
Несмотря на простоту конструкции и минимум комплектующих, существуют «подводные камни», на которые хотелось бы обратить внимание и дать рекомендации, исходя из собственных наработок ,опыта постройки и эксплуатации подобных устройств и тюнера S-match в частности.
Основой этого тюнера является трансформатор на феррите, от качества которого очень существенно зависит КПД и симметрия на выходе тюнера. На практике разместить симметрично все компоненты и сделать симметричный монтаж в корпусе тюнера не всегда возможно. Применение трансформатора на бинокле (в отличие от трансформатора на кольце) практически полностью решает проблему симметрии без применения дополнительных мер симметрирования выхода. Остается только довольно существенный момент, как этот трансформатор сделать правильно.
Сердечник: феррит можно использовать практически любой, с проницаемостью от 400 и выше, чем выше проницаемость – тем лучше, меньше длина трубок. Можно использовать кольца, трубки, сердечники от ферритовых кабельных защелок , в т.ч не обязательно круглые, и т.д. Довольно не плохие результаты получены с отечественными кольцами проницаемостью 2000НМ. Длина трубок трансформатора должна обеспечивать необходимую индуктивность одного витка обмотки для 50 Ом сопротивления и самой низкой предполагаемой рабочей частоты бинокля, индуктивность рассчитывается по формуле из книжки Рэда - 4R2x3.14xFmin, и берется с небольшим запасом.
Для обеспечения симметричности самого трансформатора используемый феррит подбирается по максимально одинаковой проницаемости. Подбор производится при помощи измерителя индуктивности, обеспечивающий возможность измерения как можно меньших значений, путем измерения индуктивности проводника, пропущенного через сердечник. Точность измерения не важна, главное – отобрать сердечники с минимальным разбросом . В этом плане с импортным ферритом проблем, как правило, нет. С отечественным - придется запастись терпением и запасом сердечников.
Необходимо учитывать сечение сердечника, которое напрямую зависит от мощности, которую планируется пропускать через тюнер. Для 100Вт с запасом достаточно диаметра трубок бинокля 16-18 мм , для 450 Вт вполне достаточно 24-26мм. Вполне допустим небольшой нагрев сердечника во время работы.
Вариантов выполнения обмоток трансформатора может быть несколько. Самое простое использовать два отрезка коаксиального кабеля 50 Ом наружным диаметром равным внутреннему диаметру отверстий сердечника. В этом варианте соединенные с одной стороны оплетки образуют первичную обмотку трансформатора, а центральные жилы - вторичные полуобмотки. Первичную обмотку также можно выполнить из трубки, сделанной из медной фольги и т.д., нужно учитывать, что при использовании феррита серии НМ – обмотку нужно изолировать от сердечника. Вторичные полуобмотки можно выполнить из голого медного провода диаметром 1,5-2 мм и при помощи втулок , например из фоторопласта, расположить их по центрам отверстий.
Предварительная проверка готового трансформатора проводится сначала на эквиваленте нагрузки 50 Ом при помощи анализатора, а при его отсутствии - можно использовать трансивер на малой мощности и его встроенный или внешний измеритель КСВ. Вторичные полуобмотки с одной стороны соединяют между собой, к противоположным вывода припаивается безиндукционный резистор 50 Ом, на первичную обмотку подается сигнал с анализатора. Снимается график по КСВ в нужном диапазоне частот. Довольно часто трансформаторы имеют «завал характеристики» начиная с 17-20 мГц и выше по частоте. Для выравнивания характеристики трансформатора можно и нужно применить емкость компенсации, включенную в параллель первичной обмотки. Емкость подбирается экспериментальным путем, обычно она не более 100 пФ. Тип конденсатора должен соответствовать применению в ВЧ цепях, на напряжение не менее удвоенного для планируемой мощности. Нужно так же учитывать, что при проведении подобных измерений все провода и кабели должны быть минимально возможной длины. Нормальным результатом можно считать получение полосы по КСВ не более 1.3 в нужном диапазоне частот (в котором планируется использование тюнера). Получены практические результаты по КСВ 1.2 в полосе от 1.8 до 77 мГц на отечественном феррите проницаемостью 2000НМ и емкостью компенсации около 20 пФ.
Следующим этапом является проверка трансформатора полной планируемой мощностью на эквиваленте нагрузки в планируемом диапазоне частот. Как правило, показания КСВ метра трансивера более «либеральны», в сравнению с показаниями анализатора. Допускается небольшой нагрев трансформатора при непрерывной подаче полной планируемой мощности в течении 3-5минут. Не лишним будет по возможности измерить мощность на эквиваленте нагрузки, чтобы оценить КПД трансформатора. Собственно после всех этих процедур трансформатор можно устанавливать в тюнер.
Следует помнить, что при практически любом качестве этого трансформатора, при работе в составе тюнера, может быть получено при согласовании с реальным АФУ или его эквивалентом, КСВ 1 по входу тюнера. Но КПД тюнера в целом при этом может оказаться очень низким, соответственно все потери мощности будут рассеяны в виде тепла на сердечнике трансформатора. КСВ 1 это не показатель КПД тюнера, а всего лишь показатель степени согласования.
Вторая, немаловажная деталь этого тюнера – индуктивность. Собственно требование стандартное – более менее приличная добротность и перекрытие нужного диапазона индуктивности. Исходя из многочисленных экспериментов и полуторагодичной эксплуатации этого тюнера, лучший вариант - это плавное изменение индуктивности, что сам по себе подразумевает применение вариометра. Проблема в том, что на ВЧ диапазонах и относительно низких импендансах нагрузки требуются довольно низкие значения индуктивности, 0.3-0.4 мкГн в диапазоне 28 мгц, 0.5-0.8 мкГн для диапазона 21 мГц, которые не обеспечивает без переделки ни один из побывавших у меня шаровых вариометров от отечественного военпрома. Большой диаметр катушек и излишне большая максимальная индуктивность роликовых вариометров от РСБ и Р-130 так же не позволяют их использовать в перечисленных выше случаях. Поэтому тут однозначных рекомендаций, по применению чего либо конкретного, быть не может. На мой взгляд, после установки АФУ сделать СУ на макете, дабы определиться с возможной применяемой индуктивностью (для вседиапазонного варианта может понадобится коммутировать два разных вариометра). Вариантов решения этого вопроса много, однозначного «рецепта» быть не может.
В моем понимании иметь тюнер на столе и не иметь КСВ1 по его входу – это нонсенс!
Тем не менее, если КСВ по входу отличное от 1 вас не смущает, можно применить вариант Евгения RZ3AE – дискретно переключаемая индуктивность на тороиде Т-200-2 или аналогичном, с добавлением последовательно небольшой индуктивности, которая будет работать на 24-28 мГц при закороченной основной катушке. На КПД тюнера несколько повышенный КСВ по входу заметного влияния не оказывает.
Третий элемент этого тюнера – переменный конденсатор. Собственно требования к нему самые простые, обеспечить нужное перекрытие по емкости. Требование к зазору между пластинами, в отличие от многих тюнеров симметричного типа , довольно низкое. При зазоре в этом конденсаторе 0.5мм и мощности 450Вт проблем не было ни разу. При 100 Вт мощности подойдет практически любой переменный конденсатор. В целях улучшения симметрии самого устройства и обеспечения перекрытия по емкости, конденсатор лучше использовать 2 или 4-х секционный, ротор которого подключить к корпусу тюнера, а статоры (в 4- секционном по две секции в паралель) подключить согласно схемы. Но в этом включении тоже есть недостаток: симметрия самого тюнера это конечно хорошо, но обеспечить симметрию самого АФУ на НЧ диапазонах не так просто, а в реальности не всегда возможно. В этом случае соединенная с корпусом СУ средняя точка конденсатора по отношению к несимметричной нагрузке таковой являться не будет, соответственно на корпусе су появится некое напряжение и соотвествено ток ассиметрии «потечет» в систему заземления. А при большой длине провода заземления, он начнет излучать. Ток этом легко можно проконтролировать с помощью простейшего пробника на основе пары витков любого провода на ферритовой защелке, диода и микроамперметра.
Уменьшить это ток можно, «оторвав» корпус конденсатора от корпуса тюнера. Средняя точка станет виртуальной и изолированной от корпуса. Соответственно ось ручки настройки конденсатора должна быть при этом из изоляционного материала. Ток в систему заземления снизиться, но не исчезнет полностью, так как еще остается межвитковая е связь между обмотками трансформатора. Поэтому корпус тюнера лучше не заземлять, а на соединительный коаксиальный кабель , как один из вариантов, надеть несколько штук ферритовых защелок .
Так как АФУ полностью гальванически оторвано от земли, с каждой клеммы подключения симметричной лини на корпус тюнера должен быть включен резистор для стекания статики, номинал не критичен, 2 Вт, 50-150 кОм. Антенны замкнутого типа «искрят» так же очень прилично.
Еще один очень немаловажный момент в работе этого тюнера, подавление гармоник передатчика. Среднезаявленные производителями трансиверов -50 дб подавления явно недостаточно при эфирном ТВ и даже при 100 Вт мощности возникают проблемы на некоторых диапазонах. Какого либо существенного подавления гармоник этим СУ в ходе лабораторных работ не обнаружено, а полоса пропускания этого СУ довольно широкая, выше 100 мГц. Поэтому , при возникновении проблем, очень желательно на его вход поставить ФНЧ 5 порядка со срезом в районе 32 мГц, или , в идеале – диапазонные ФНЧ. Не следует это расценивать как недостаток этого тюнера, если аналогичным образом исследовать классический и очень широкораспространенный тюнер Т-типа – ситуация в нем не лучше. Главное ведь в Су – согласование сопротивлений, остальное вторично.
Измеренные потери в тюнере по напряжению , на эквиваленте нагрузки 200 Ом, составляют около 1.5-2%, ассиметрия на выходе не более 0.5% в диапазоне 28 мГц. На мой взгляд – результат довольно приличный.
Хотелось бы поблагодарить Евгения RZ3AE за идею применения бинокля в данной конструкции.
И.В.Тредит (RZ3DOH)
| Просмотров всего 28,835, сегодня 4 |
Обновлено 04.11.2023 11:59:16 Статью прислал - |
| Все статьи Экспорт статей с сервера QRZ.RU |
Рейтинг читателей этой статьи |
12184
