Unter Anpassung versteht man die Gewährleistung der Gleichheit der Wellenimpedanz der Einspeisung mit den Eingangsimpedanzen der Antenne und des Fernsehgeräts. Die Anpassung des Feeders an den Eingang des Fernsehgeräts ist für die Verbesserung der Bildqualität von besonderer Bedeutung.
Haben moderne Fernseher Der Eingang ist unsymmetrisch (75 Ohm). Wenn also ein Koaxialkabel mit einer charakteristischen Impedanz von 75 Ohm als Einspeisung verwendet wird, wird automatisch eine Anpassung am TV-Eingang bereitgestellt. Die Genauigkeit der Anpassung des Feeders an die Antenne spielt hauptsächlich beim Empfang schwacher Signale eine Rolle.
Das Auswuchten ist die Verbindung einer symmetrischen Antenne (was "elektrische" Symmetrie bedeutet) mit einer unsymmetrischen Einspeisung (Koaxialkabel), wodurch der Stromfluss entlang des Außenleiters (Geflechts) der Einspeisung und deren Antenneneffekt eliminiert werden. Antenneneffekt kann in jedem Abzweig auftreten, wenn er falsch an die Antenne angeschlossen ist, was zu einer Verzerrung des Antennenmusters und zum Empfang von Interferenzen führt.
Wenn eine Zuleitung durch ein elektromagnetisches Feld erregt wird, werden beim Empfang von Signalen von einem nahe gelegenen Sender zwei Signale an den TV-Eingang gesendet - von der Antenne und der Zuleitung. Das schwächere Signal, das von der Zuleitung empfangen wird, erreicht zuerst den Eingang. Infolgedessen werden möglicherweise weniger kontrastreiche Bilder auf dem Bildschirm angezeigt, die links vom Hauptbild verschoben sind. Wenn die Verschiebung zwischen Haupt- und Nebenbild gering ist, ist das Hauptbild verschwommen und seine Umrisse sind verdickt. Unter Bedingungen des Fernempfangs führt der Antenneneffekt zu einer Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses am Eingang des Fernsehempfängers.
Der Balun sollte als Verbindungsstelle dienen, über die erdausgeglichene Antennen an einen Single-Ended-Feeder angeschlossen werden können. Das Anpassungsgerät muss die Eingangsimpedanz der Antenne in den Pegel der charakteristischen Impedanz der Einspeisung umwandeln, wodurch das maximale Signal am Eingang des Fernsehgeräts sichergestellt wird.
Ausgleichsbrücke(Abb.10.11) besteht aus zwei Metallrohren (1), die durch Schweißen, Schrauben und andere Verfahren an den Punkten A und B an den Enden des aktiven Vibrators (2) der Antenne befestigt und in einem Abstand von einer Viertelwellenlänge im freien Raum durch eine Metallbrücke kurzgeschlossen werden (3) beliebige Breite. Es ist wichtig, einen guten Kontakt mit den Brückenrohren herzustellen, insbesondere wenn sich die Brücke leicht bewegen kann. Durch leichtes Ändern der Länge M der Brücke mit einem Kurzschlussbrücken können Sie den größten Bildkontrast auf dem Fernsehbildschirm erzielen, insbesondere bei einem schwach empfangenen Signal.
Der Abstand zwischen den Brückenrohren ist nicht kritisch, er wird hauptsächlich durch den Spalt zwischen den Enden des Antennenvibrators bestimmt. Bei Meterwellen können es 50 ... 100 mm sein, bei Dezimeterwellen 10 ... 30 mm. Der Durchmesser der Brückenrohre ist beliebig, muss jedoch für beide Rohre gleich sein. Sie wird normalerweise genauso gewählt wie der Durchmesser der Antennenvibratorröhren. Fast bei Meterwellen beträgt der Durchmesser 10 ... 20 mm und bei Dezimeterwellen 5 ... 10 mm.
Die Einspeisung (4) (Kabel der Marke RK mit einer charakteristischen Impedanz von 75 Ohm) wird in eine der Röhren gezogen - links oder rechts. Wenn das Kabel durch das rechte Rohr gezogen wird, wird auch der Kabelmantel mit Punkt B und der Mittelleiter mit Punkt A und umgekehrt verlötet. Wenn das Kabel nicht durch das Rohr gezogen werden kann, wird es an mehreren Stellen daran befestigt. Wenn das Kabel an den Punkten A und B verlegt wird, darf der Schutzmantel nicht entfernt werden, da die Antenne nicht ausgeglichen ist.
Ausgeglichene Kurzschlussschleife (Abb. 10.12) ist eine Viertelwellenbrücke auf Koaxialkabelabschnitten. Die Rolle der Brückenrohre spielen die Kabelmäntel. Der Feeder-Mantel und der Mittelleiter werden auf die gleiche Weise wie die Brücke mit dem Antennenvibrator verlötet. Das untere Ende der Schlaufe (2) ist über einen starren Metallbrücken (3) mit dem Feeder-Geflecht (4) verbunden, der gleichzeitig den Abstand zwischen den Kabeln festlegt. Für den Jumper können Sie das Schlaufengeflecht verwenden. Die Kabelummantelungen (1) und (2) sind mit schmelzbarem Lot miteinander verlötet, um ein Schmelzen der Isolierung zu vermeiden. Ein Abschnitt der Schleife besteht aus dem Kabel, das für die Herstellung des Feeders verwendet wird.
Beide Enden des Mitteldrahtes des Kabels können bündig geschnitten und offen gelassen oder an die Geflechte gelötet werden, da es nicht an der Schleife teilnimmt. Um die Parallelität der Kabel zu gewährleisten, müssen isolierende Abstandshalter zwischen ihnen installiert werden (5). Stattdessen können Kabel parallel zueinander auf einer Isolierplatte befestigt werden.
Die Abmessungen der oben für Messwellen beschriebenen Geräte sind in der Tabelle angegeben. 10.5 und für Dezimeter - in Tabelle. 10.6. In den oberen Kanälen des UHF-Bereichs sind die Wellenlängen relativ kurz, so dass es schwierig ist, eine 10 ... 15 cm lange Schleife zu installieren. In solchen Fällen kann die Länge der Schleife (Brücke) um eine ungerade Anzahl von Malen erhöht werden. Das Funktionsprinzip dieser Geräte ist das gleiche.
Die Brücke und die Schleife haben dieselben Parameter und Bereichseigenschaften. Die Viertelwellenbrücke ist mechanisch stärker und zuverlässiger, aber etwas schwieriger herzustellen als ein Zug.
Beide Baluns werden in Antennen verwendet, deren Eingangsimpedanz nahe bei 75 Ohm liegt (z. B. ein linearer Halbwellenvibrator). rahmenantennen, Mehrelementantennen vom Typ "Wellenkanal", Breitband usw.). Die Brücke und die Schleife werden häufig verwendet, wenn ein Koaxialkabel mit einer charakteristischen Impedanz von 75 Ohm an Gleichtaktantennen angeschlossen wird, wenn die Summe der Eingangsimpedanzen der einzelnen Antennen nahe bei 75 Ohm liegt.
In diesen Fällen stellen Brücken- und Schleifenbaluns sicher, dass die Antenneneingangsimpedanz an die charakteristische Impedanz eines 75-Ohm-Abzweigs angepasst ist, da es sich um transformatorartige Geräte mit einem Transformationsverhältnis von eins handelt.
Passende Viertelwellentransformatoren Wird häufig in komplexen mehrstöckigen Antennen verwendet sowie wenn der Widerstand der Last transformiert werden muss.
Wenn keine flexiblen Koaxialkabel mit der erforderlichen charakteristischen Impedanz vorhanden sind, kann die erforderliche charakteristische Impedanz erhalten werden, indem mehrere Kabelsegmente gleicher Länge parallel geschaltet werden. Beispielsweise bilden drei parallel geschaltete Kabelstücke mit einer charakteristischen Impedanz von 75 Ohm (oder zwei mit 50 Ohm) eine Leitung mit einer charakteristischen Impedanz von 25 Ohm.
Halbwellen-Balun-Schleife wird verwendet, um einen unsymmetrischen Abzweig an eine Antenne anzuschließen, deren Eingangsimpedanz größer ist als die Wellenimpedanz des Abzweigs (z. B. an einen Schleifenvibrator von "Wellenkanal" -Antennen).
Auswuchten des Schleifenvibrators mit Durch die Verwendung eines Kabels, das die halbe Wellenlänge im Kabel hat, wird eine Phasenverschiebung des Signals um 180 ° erreicht. Daher haben die Spannungen an den Eingangsanschlüssen A und B des Schleifenvibrators relativ zum Punkt des Nullpotentials 0 entgegengesetzte Phasen, wodurch die Symmetrie der Ströme im linken und rechten Teil des Vibrators sichergestellt wird (Abb.10.13). Ströme fließen nicht zur Außenfläche des Kabelgeflechts, da das Geflecht vom Vibrator isoliert ist.
Matching mit einer Halbwellenschleife. Bei gleichen Durchmessern der Röhren des Schleifenvibrators, die auf Resonanz mit dem empfangenen Signal abgestimmt sind, beträgt seine Eingangsimpedanz 292 Ohm. Daher beträgt der Widerstand jeder Hälfte des Schleifenvibrators zwischen einem der Eingangsanschlüsse (A oder B) und dem Nullpotentialpunkt 0 146 Ohm (292: 2). Es ist bekannt, dass der Eingangswiderstand eines Kabels, dessen Länge gleich der halben Wellenlänge (im Kabel) ist, gleich dem Widerstand ist, auf den es geladen wird. Folglich überträgt die Halbwellenschleife einen unveränderten Widerstand von Punkt A zu Punkt B, der in jedem von ihnen 146 Ohm beträgt. Am Punkt B werden zwei parallel geschaltete aktive Widerstände addiert. Der Gesamtwiderstand am Ende des Kabels beträgt 73 Ohm, was eine gute Übereinstimmung zwischen dem Abzweig und dem Schleifenvibrator gewährleistet. Die Ummantelungen der Zuleitungs- und Schleifenkabel müssen miteinander verlötet werden.
Tabelle 10.5, 10.6 zeigen die geometrische Länge der Halbwellen-Matching-Balancing-Schleife der Frequenzkanäle der MB- und UHF-Bereiche unter Berücksichtigung der Verkürzung der Wellenlänge im Kabel.
Idealerweise beträgt die Spannung in einem dreiphasigen Netzwerk zwischen jedem der Leiter 220 V. Wenn jedoch unterschiedliche Verbraucher an die Phasen des Netzwerks angeschlossen werden, die sich in Größe und Art unterscheiden, erscheint dies. Wenn beim Anschließen der Lasten die Gleichheit der Widerstände der Verbraucher gewährleistet wäre, wären die durch sie fließenden Ströme gleich. Aufgrund der Tatsache, dass die Ströme in den Phasen nicht gleich sind, erscheinen im Neutralleiter ein Ausgleichsstrom und eine Vorspannung.
Die Spannungen an den Phasen ändern sich miteinander, und es liegt ein Phasenungleichgewicht vor, das zu einem Anstieg des Verbrauchs elektrischer Energie und einer Funktionsstörung der Verbraucher führt, was zu Ausfällen, Fehlfunktionen und schnellem Verschleiß der Isolierung führt.
Bei dreiphasigen autonomen Energiequellen kann ein Phasenungleichgewicht zu verschiedenen Fehlfunktionen der Mechanismen führen. Infolgedessen kann sich der Kraftstoff- und Ölverbrauch des Antriebsmotors und der Generatorkühlflüssigkeit erhöhen. Diese Störungen führen zu einem Anstieg der Kosten für Strom und Verbrauchsmaterialien.
Gerät und Funktionsprinzip
Der Balun-Transformator ist stationär montiert. Last- und Netzwerkverbindungen befinden sich normalerweise auf der Unterseite. Zum Wickeln der Spulen des Transformators werden nur Kupferdrähte verwendet. Die Wicklungen sind, dh sie sind nicht elektrisch miteinander verbunden. Am Eingang des Geräts wird es installiert, um den Transformator vor Kurzschluss und übermäßiger Belastung zu schützen. Der Transformator verfügt über Anzeigen für das Vorhandensein von Spannung am Ausgang.
Die Primär- und Sekundärwicklung eines Drehstromtransformators sind an angeschlossen. Sie umfassen eine Hilfsausgleichswicklung, die die primäre Hochspannungswicklung des Transformators umschließt. Diese Wicklung ist so ausgelegt, dass sie dem Dauerlaststrom des Transformators standhält, während sie im Nennmodus an einer Phase arbeitet. Die Hilfsausgleichswicklung ist in der Unterbrechung des Neutralleiters des Transformators enthalten.
Wenn aufgrund einer asymmetrischen Last ein Ausgleichsstrom im Neutralleiter auftritt, werden die Magnetflüsse der Wicklungen im Magnetkreis durch die entgegengesetzten Strömungen der Hilfswicklung kompensiert. Infolgedessen verschwindet das Spannungsungleichgewicht in den Phasen vollständig.
Das Anschlussschema der Wicklungen zur Phasenausrichtung ist in der Abbildung dargestellt.
Durch die Hinzufügung einer Hilfswicklung ändern sich die Energieparameter von Ausgleichstransformatoren praktisch nicht, jedoch werden die Verluste an elektrischer Energie im Netzwerk merklich reduziert. Wenn an den Phasen ein Spannungsungleichgewicht auftritt, werden diese ausgeglichen.
Experimente und Studien von Wissenschaftlern haben gezeigt, dass bei entsprechender Berechnung der Windungszahl der Arbeits- und Hilfswicklung die Spannung an der Hilfswicklung des Transformators beim Nennstrom im Neutralleiter gleich der Phasenspannung wird. In diesem Fall gleicht die Ausgleichswicklung die elektromotorische Kraft auf Null aus.
Der Ausgleichstransformator reduziert den Nullwiderstand des Transformators erheblich. Auf diese Weise können Sie den Kurzschlussstrom in der Phase, der zum Hauptvorteil von Baluns geworden ist, aufgrund der einfachen und zuverlässigen Einstellung des Relaisschutzes und seines Betriebs bei Kurzschluss erheblich erhöhen.
Die zerstörerische Wirkung des erhöhten Kurzschlussstroms, der in einer Phase eines solchen Ausgleichstransformators auftritt, ist im Gegensatz zum Kurzschlussstrom ohne Ausgleichswicklung viel geringer, da dieser zerstörerische asymmetrische Fluss vollständig kompensiert wird.
Wenn wir betrachten, wie ein Ausgleichstransformator funktioniert, wenn eine unsymmetrische Last an eine Phase angeschlossen ist, ist ersichtlich, dass die maximale Last pro Phase einem Drittel der dreiphasigen Leistung der Stromquelle entspricht.
Nach dem Einschalten einer leistungsstarken Last für eine Phase tritt ein Phasenungleichgewicht auf, daher steigt die Ausfallwahrscheinlichkeit der an die Quelle angeschlossenen Lastverbraucher. Wenn sich die Leistung der Verbraucher um ein Drittel der Leistung der Quelle erhöht, fällt der Transformator möglicherweise aus.
Die Abbildung zeigt, dass die maximale Phasenlast gleich der Hälfte der dreiphasigen Leistung der Quelle sein kann. Die Quelle akzeptiert jedoch eine Last, die gleichmäßig über alle Phasen verteilt ist.
Durch die Verwendung eines Ausgleichstransformators kann die Leistung des Generators reduziert werden, während Empfänger mit der gleichen Leistung wie ohne zusätzliche Wicklung daran angeschlossen werden. Für die Stromquelle wird die Last gleichmäßig auf die Phasen verteilt.
Wie wird ein Balun-Transformator verwendet?
Ein solches Gerät ist in verschiedenen Bereichen weit verbreitet:
- In der Arbeit von Wohnen und kommunalen Dienstleistungen.
- In Garten- und Vorstadtgebieten.
- In der industriellen Produktion auf programmierten Maschinen.
- In der Militärtechnik.
Ausgleichstransformatoren befinden sich zwischen den Lastverbrauchern und der elektrischen Energiequelle.
Arten von Schemata
- Ein Balun mit einem 3-Phasen-Transformator hat drei Wicklungen. Die zweite Wicklung ist in einem sequentiellen Schema mit der vierten und die zweite in anderen Magnetkreisen im Zickzack verbunden. Die Gesamtzahl der Windungen der 1. und 3. Wicklung ist dieselbe wie bei der 2. Wicklung. Das effektive Funktionieren des Baluns wird durch Verringern des Widerstands gegen fließende Nullsequenzströme erzeugt. Dies verbessert die Betriebssicherheit im Falle eines Unfalls erheblich. Thyristorschalter (6.7), Widerstand (10) und Zenerdioden (8.9) sind an die Schaltung zwischen dem Nullanschluss von N2 und N1 angeschlossen, um Phasenlasten zu verbinden.
- Diese Schaltung besteht aus:
- Magnetkreis 1, bestehend aus drei Stäben;
- primäre dreiphasige symmetrische Wicklung 2 mit Netzversorgung;
- Sekundärwicklung 3, die durch drei Zickzackstrahlen verbunden ist. Ein Merkmal dieser Schaltung ist das Fehlen eines Nullstromes während eines beliebigen Modus. Der Balun-Transformator ist am zuverlässigsten und am einfachsten zu konstruieren.
Ausgleichsvorrichtungen können Stromverluste reduzieren, indem sie die Schwingungsamplituden verringern und den Widerstand verringern, was die Lebensdauer von Energiequellen in Netzwerken erhöht, in denen Phasenungleichgewichte aufgetreten sind. Solche Vorrichtungen werden verwendet, um die Zuverlässigkeit autonomer Benzingeneratoren und verschiedener Energieverbraucher mit Phasenungleichgewichten zu erhöhen. Solche Geräte ermöglichen den effizienten Einsatz von Kraftwerken mit geringem Stromverbrauch.
Die Erfindung betrifft Antennenspeisungsvorrichtungen und kann in Ultra-Breitband-Antennen verwendet werden, die in den Bereichen Ultrahoch- (UHF), Ultrahoch- (UHF) und extrem hohe (HF) Frequenzen arbeiten, insbesondere in spiralförmigen und logarithmisch periodischen Dipolantennen, bei denen der Überlappungskoeffizient des Betriebsfrequenzbereichs erreicht wird bis zu 50. Der passende Ausgleichstransformator ist eine Mikrostreifenversion eines keilförmigen Transformators, der in eine Metallabschirmung eingelegt und mit zwei Subminiatur-Koaxialkabeln ergänzt wird. Abschnitte des Subminiatur-Koaxialkabels sind durch Abschirmungen galvanisch miteinander und mit der Transformatorabschirmung verbunden und durch ihre zentralen Leiter zwischen den symmetrischen Transformatorausgängen und den ihnen gegenüberliegenden Antennenspeisungspunkten verbunden. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Bildschirms und von Abschnitten eines Subminiatur-Koaxialkabels im passenden Ausgleichstransformator wird das technische Ergebnis erzielt - die Erweiterung des Betriebsfrequenzbereichs von Ultrabreitbandantennen auf den Bereich höherer Frequenzen (Mikrowelle und EHF). 3 krank.
Die Erfindung betrifft Antennenspeisungsvorrichtungen und kann in Ultra-Breitband-Antennen verwendet werden, die in den Bereichen Ultrahoch- (UHF), Ultrahoch- (UHF) und extrem hohe (EHF) Frequenzen arbeiten.
Das wichtigste Element jeder Antenne ist die Stromversorgung - eine Schaltung, die die Strahlungselemente mit einem Standard-Feeder verbindet. Leistungsgeräte müssen ein minimales Stehwellenverhältnis (VSWR) über den gesamten Betriebsfrequenzbereich und den Übergang von nicht bereitstellen symmetrische Linie bei Bedarf symmetrisch liefern. In Antennen mit symmetrischen Strahlungsstrukturen und symmetrischen Einspeisepunkten werden passende Ausgleichstransformatoren verschiedener Bauart verwendet. In den Bereichen UHF und UHF wird häufig eine Auswuchtvorrichtung in Form eines reibungslosen Übergangs von einer Koaxialleitung zu einer Zweidrahtleitung verwendet - einem schräg geschnittenen oder keilförmigen Transformator (V. Ramzey. Frequenzunabhängige Antennen. Verlag "Mir", Moskau, 1968, S. 20, 21. Ultrabreitbandantennen. Herausgegeben von LS Benenson. Verlag "Mir", Moskau, 1964, S. 386).
Der Nachteil dieser Vorrichtung ist die Strahlung im oberen Teil des Betriebsfrequenzbereichs aufgrund der Anregung höherer Wellentypen (AB Goroshchenya. Entwurf von Breitbandantennen. Lehrbuch. Omsk, 1989, S. 83).
Bekannt und verwendet ist eine Mikrostreifenversion eines keilförmigen Transformators (Karl Rothammel. Antennen. Band 1, OMO "Unsere Stadt", 2001, S. 140). Wenn es jedoch in Ultra-Breitband-Antennen verwendet wird, beginnt der Antenneneffekt der Stromleitung mit zunehmender Frequenz zu wirken, was zu einer Verzerrung der Antennenstrahlungsmuster führt.
Thorsten W. Herber und Glenn S. Smith, "Analyse und Entwurf von zweiarmigen konischen Spiralantennen" (IEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPABILITY, BAND 44, N 0.1, FEBRUAR 2002, S. 29), liefern eine schematische Zeichnung einer konischen Erregungsvorrichtung. Spiralantenne. Das Gerät besteht aus einem Ausgleichstransformator und einer Stromleitung, die über zwei elektrisch angeschlossene Kabel mit ihm verbunden ist. Der Artikel enthält jedoch keine Informationen über den Einfluss einer solchen Stromleitung auf die Antenneneigenschaften und die Möglichkeit, den Betriebsfrequenzbereich zu erweitern.
Ziel der Erfindung ist es, einen passenden Ausgleichstransformator zu entwickeln, der den Betriebsfrequenzbereich von Ultra-Breitbandantennen auf höhere Frequenzen (Mikrowelle und HFH) erweitern kann.
Dieses Ziel wird durch die Tatsache erreicht, dass ein passender Ausgleichstransformator in Form einer Mikrostreifenversion eines keilförmigen Transformators in eine Metallabschirmung eingebracht und durch zwei Subminiatur-Koaxialkabel ergänzt wird, die durch ihre Abschirmungen miteinander und mit der Abschirmung des Transformators verbunden und durch ihre zentralen Leiter zwischen den symmetrischen Transformatorausgängen verbunden sind und Antenneneinspeisungspunkte.
Abbildung 1 zeigt den Aufbau des Transformators, wobei 1 die Antennenspeisungspunkte sind, 2 Teile eines Subminiatur-Koaxialkabels sind, 3 eine Metallabschirmung ist und 4 eine Mikrostreifenversion eines keilförmigen Transformators ist.
Der Balun ist eine Mikrostreifenversion eines keilförmigen Transformators, der in einer Metallabschirmung eingeschlossen und mit zwei Längen eines Subminiatur-Koaxialkabels ergänzt ist. Abschnitte des Subminiatur-Koaxialkabels sind durch Abschirmungen galvanisch miteinander und mit der Transformatorabschirmung verbunden und durch ihre zentralen Leiter zwischen den symmetrischen Transformatorausgängen und den ihnen gegenüberliegenden Antennenspeisungspunkten verbunden.
Die Verbesserung des Betriebs von Antennen im oberen Teil des Betriebsfrequenzbereichs beruht auf der Tatsache, dass der passende Ausgleichstransformator in Form einer Zweidrahtleitung zu den Erregungspunkten der Antennen passt, in der jeder der Leiter in einer Metallabschirmung eingeschlossen ist und die offenen Bereiche der zentralen Leiter eine minimale Länge haben. Dies schließt die Wechselwirkung von Strömen in den Strahlungselementen mit den Strömen des Transformators aus und verringert den Antenneneffekt der Stromleitung.
Der Einfluss der Metallabschirmung und zusätzlicher Abschnitte des Subminiatur-Koaxialkabels ist in den Fig. 2 und 3 der Antennenrichtungsmuster dargestellt, die bei derselben oberen Frequenz des Betriebsbereichs (EHF-Bereich) gemessen werden.
Abbildung 2 zeigt die Richtungsmuster einer Antenne mit einem passenden Ausgleichstransformator ohne zusätzliche Teile eines Subminiatur-Koaxialkabels und eines Bildschirms. Es ist ersichtlich, dass die Antenne unregelmäßige Strahlungsmuster von unbefriedigender Form aufweist.
Abbildung 3 zeigt die Richtungsmuster einer Antenne mit einem passenden Ausgleichstransformator, ergänzt durch zwei Teile eines Subminiatur-Koaxialkabels und eine Abschirmung. Richtungsmuster weisen praktisch keine Unregelmäßigkeiten auf, ihre Form ist eintönig und ziemlich zufriedenstellend. Dies bedeutet, dass die Antenne mit den eingeführten Änderungen in dem Betriebsbereich betriebsbereit ist, der auf den Bereich höherer Frequenzen (Mikrowelle und EHF) ausgedehnt ist.
Die Verwendung eines zusätzlichen Schirms und von Abschnitten eines Subminiatur-Koaxialkabels in dem passenden Ausgleichstransformator bietet somit eine Erweiterung des Betriebsfrequenzbereichs von Ultrabreitbandantennen auf den Bereich höherer Frequenzen (Mikrowelle und EHF).
Der vorgeschlagene passende Ausgleichstransformator wurde erfolgreich in spiralförmigen und logarithmisch periodischen Dipolantennen eingesetzt, während der Überlappungsfaktor des Betriebsfrequenzbereichs 50 erreichte.
Ein passender Ausgleichstransformator, der einen keilförmigen Mikrostreifen-Transformator enthält, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der keilförmige Mikrostreifen-Transformator in einer Metallabschirmung angeordnet ist, die durch zwei Teile eines Subminiatur-Koaxialkabels ergänzt ist, die durch ihre Abschirmungen miteinander und mit der Abschirmung des Transformators verbunden und durch ihre zentralen Leiter zwischen den symmetrischen Ausgängen des Transformators und den Antennenleistungspunkten verbunden sind ...
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In der Amateurpraxis ist es nicht so üblich, Antennen zu finden, bei denen die Eingangsimpedanz gleich der Einspeisung ist, sowie die Ausgangsimpedanz des Senders. In den allermeisten Fällen ist es nicht möglich, eine solche Übereinstimmung zu erkennen, weshalb spezielle Übereinstimmungsgeräte verwendet werden müssen. Antenne, Feeder und Senderausgang bilden ein einziges System, in dem Energie verlustfrei übertragen wird.
Wie kann man es machen?
Um diese recht komplexe Aufgabe zu erfüllen, müssen Sie an zwei Hauptstellen passende Geräte verwenden - dies ist der Punkt, an dem die Antenne mit dem Abzweig verbunden ist, und auch der Punkt, an dem der Abzweig mit dem Ausgang des Senders verbunden ist. Am weitesten verbreitet sind heute spezialisierte Transformationsvorrichtungen, die von Schwingungsresonanzkreisen bis hin zu Koaxialtransformatoren reichen und in Form separater Koaxialkabelstücke der erforderlichen Länge hergestellt werden. Alle diese Matcher werden verwendet, um Impedanzen anzupassen, wodurch letztendlich der Gesamtverlust der Übertragungsleitung minimiert und vor allem die Außerbandemissionen reduziert werden.
Widerstand und seine Eigenschaften
In den meisten Fällen beträgt die Ausgangsimpedanz bei modernen Breitbandsendern standardmäßig 500 m. Es ist zu beachten, dass sich viele als Abzweig verwendete Koaxialkabel auch im Standardwert der charakteristischen Impedanz auf dem Niveau von 50 oder 750 m unterscheiden. Wenn wir Antennen in Betracht ziehen, für die Es können passende Geräte verwendet werden. Je nach Design und Typ hat die Eingangsimpedanz einen ziemlich großen Wertebereich, der von einigen Ohm bis zu Hunderten oder sogar mehr reicht.
Es ist bekannt, dass bei Einzelelementantennen die Eingangsimpedanz bei der Resonanzfrequenz praktisch aktiv ist und je mehr sich die Sendefrequenz in der einen oder anderen Richtung von der Resonanz unterscheidet, desto stärker erscheint die reaktive Komponente induktiver oder kapazitiver Natur in der Eingangsimpedanz der Vorrichtung selbst. Gleichzeitig haben Mehrelementantennen eine Eingangsimpedanz bei der Resonanzfrequenz, die von Natur aus komplex ist, da verschiedene passive Elemente zur Bildung der reaktiven Komponente beitragen.
Wenn die Eingangsimpedanz aktiv ist, kann sie mit einem speziellen Antennenanpassungsgerät an die Impedanz angepasst werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die Verluste hier praktisch unbedeutend sind. Unmittelbar nachdem sich die reaktive Komponente in der Eingangsimpedanz zu bilden beginnt, wird das Anpassungsverfahren jedoch immer komplexer, und es wird erforderlich sein, ein zunehmend komplexes Antennenanpassungsgerät zu verwenden, dessen Fähigkeiten eine Kompensation für unerwünschte Reaktivität bieten, und es sollte direkt am Punkt angeordnet sein Ernährung. Wenn die Reaktivität nicht kompensiert wird, wirkt sich dies negativ auf das VSWR im Feeder aus und erhöht die Gesamtverluste erheblich.
Muss ich das machen
Ein Versuch, die Reaktivität am unteren Ende des Feeders vollständig zu kompensieren, ist erfolglos, da er durch die Eigenschaften des Geräts selbst begrenzt ist. Eine Abstimmung der Senderfrequenz innerhalb der engen Bereiche der Amateurbänder führt letztendlich nicht zum Auftreten einer signifikanten reaktiven Komponente, weshalb häufig keine Kompensation erforderlich ist. Es ist auch erwähnenswert, dass das korrekte Design von Mehrelementantennen auch keine große reaktive Komponente der verfügbaren Eingangsimpedanz vorsieht, die keine Kompensation erfordert.
In der Luft finden Sie häufig verschiedene Streitigkeiten über die Rolle und den Zweck des Anpassungsgeräts für die Antenne ("langer Draht" oder ein anderer Typ), wenn der Sender mit diesem abgestimmt wird. Einige haben große Hoffnungen darauf, während andere es einfach für ein gewöhnliches Spielzeug halten. Deshalb müssen Sie richtig verstehen, was der Antennentuner in der Praxis wirklich helfen kann und wo seine Verwendung überflüssig ist.
Was ist das?
Zunächst müssen Sie richtig verstehen, dass der Tuner ein Hochfrequenz-Widerstandstransformator ist, mit dessen Hilfe bei Bedarf die induktive oder kapazitive Reaktivität kompensiert werden kann. Sie können ein äußerst einfaches Beispiel betrachten:
Ein geteilter Vibrator, der bei der Resonanzfrequenz eine aktive Eingangsimpedanz von 700 m hat und gleichzeitig mit einem Sender mit einer Eingangsimpedanz von etwa 500 m verwendet wird. Am Ausgang des Senders sind Tuner installiert, die in dieser Situation für jede Antenne stehen (einschließlich des "langen Kabels") passende Geräte zwischen Sender und Abzweig, ohne Schwierigkeiten bei der Bewältigung ihrer Hauptaufgabe.
Wenn der Sender in Zukunft auf eine Frequenz neu eingestellt wird, die von der Resonanzfrequenz der Antenne abweicht, kann in diesem Fall eine Reaktivität in der Eingangsimpedanz des Geräts auftreten, die sich anschließend fast augenblicklich am unteren Ende des Feeders manifestiert. In diesem Fall kann das passende Gerät "P" einer beliebigen Serie dies ebenfalls kompensieren, und der Sender wird erneut mit dem Abzweig koordiniert.
Was passiert am Ausgang, an dem der Feeder an die Antenne angeschlossen ist?
Wenn Sie den Tuner ausschließlich am Ausgang des Senders verwenden, ist es in diesem Fall nicht möglich, eine vollständige Kompensation bereitzustellen, und es treten verschiedene Verluste im Gerät auf, da keine genaue Übereinstimmung vorliegt. In einer solchen Situation muss eine andere verwendet werden, die eine Verbindung zwischen der Antenne und dem Abzweig herstellt, wodurch die Situation vollständig korrigiert und die Reaktivität kompensiert wird. In diesem Beispiel fungiert der Abzweig als angepasste Übertragungsleitung beliebiger Länge.
Noch ein Beispiel
Eine Rahmenantenne mit einer aktiven Eingangsimpedanz von ca. 1100 m muss an eine 50-Ohm-Übertragungsleitung angepasst werden. Der Senderausgang hat in diesem Fall einen Wert von 500 m.
Hier müssen Sie ein passendes Gerät für den Transceiver oder die Antenne verwenden, das an der Stelle installiert wird, an der der Feeder mit der Antenne verbunden ist. In den allermeisten Fällen bevorzugen viele Amateure die Verwendung verschiedener Arten von HF-Transformatoren, die mit Ferritkernen ausgestattet sind. Eine bequemere Lösung wäre jedoch die Herstellung eines Viertelwellen-Koaxialtransformators, der aus einem Standardkabel mit 75 Ohm hergestellt werden kann.
Wie implementiere ich das?
Die Länge der verwendeten Kabellänge sollte nach der Formel A / 4 * 0,66 berechnet werden, wobei A die Wellenlänge und 0,66 der Verkürzungsfaktor ist, der für die meisten modernen Koaxialkabel verwendet wird. In diesem Fall werden die HF-Antennenanpassungsgeräte zwischen dem 50-Ohm-Abzweig und dem Antenneneingang angeschlossen. Wenn sie in einen Schacht mit einem Durchmesser von 15 bis 20 cm gerollt werden, fungieren sie in diesem Fall auch als Balun. Die Einspeisung wird vollautomatisch an den Sender angepasst, und wenn ihre Widerstände gleich sind, und in einer solchen Situation ist es möglich, die Dienste eines Standard-Antennentuners vollständig aufzugeben.
Eine andere Variante
Für ein solches Beispiel können wir eine andere optimale Anpassungsmethode in Betracht ziehen - im Prinzip die Verwendung eines Vielfachen einer halben Welle oder eines Halbwellen-Koaxialkabels mit jeder charakteristischen Impedanz. Es wird zwischen dem Tuner in der Nähe des Senders und der Antenne eingeschaltet. In diesem Fall wird die Eingangsimpedanz der Antenne, die einen Wert von 110 Ohm hat, an das untere Ende des Kabels übertragen, wonach sie unter Verwendung eines Antennenanpassungsgeräts in einen Widerstand von 500 m umgewandelt wird. In diesem Fall wird eine vollständige Anpassung des Senders an die Antenne bereitgestellt und der Abzweig wird als Repeater verwendet ...
In schwereren Situationen, in denen die Eingangsimpedanz der Antenne für die charakteristische Impedanz der Einspeisung ungeeignet ist, die wiederum nicht der Ausgangsimpedanz des Senders entspricht, sind zwei HF-Antennenanpassungsvorrichtungen erforderlich. In diesem Fall wird einer oben verwendet, um die Einspeisung an die Antenne anzupassen, während der andere verwendet wird, um die Einspeisung an den Sender unten anzupassen. In diesem Fall gibt es keine Möglichkeit, mit Ihren eigenen Händen ein passendes Gerät herzustellen, das allein zur Anpassung der gesamten Schaltung verwendet werden kann.
Das Auftreten von Reaktivität wird die Situation noch schwieriger machen. In diesem Fall verbessern die HF-Entfernungsanpassungsgeräte die Anpassung des Senders an die Einspeisung erheblich und sorgen so für eine erhebliche Erleichterung bei der Arbeit der Endstufe, aber Sie sollten nicht mehr von ihnen erwarten. Aufgrund der Tatsache, dass der Feeder nicht mit der Antenne übereinstimmt, treten Verluste auf, sodass die Effizienz des Geräts selbst unterschätzt wird. Ein aktiviertes SWR-Messgerät, das zwischen dem Tuner und dem Sender installiert ist, behebt das SWR \u003d 1, und dieser Effekt kann zwischen dem Feeder und dem Tuner nicht erzielt werden, da eine Nichtübereinstimmung vorliegt.
Ausgabe
Der Vorteil des Tuners liegt in der Tatsache, dass Sie den optimalen Modus des Senders beibehalten können, während Sie mit einer nicht übereinstimmenden Last arbeiten. Gleichzeitig kann jedoch keine Verbesserung der Effizienz einer Antenne (einschließlich des "langen Kabels") sichergestellt werden - die passenden Geräte sind machtlos, wenn sie nicht mit dem Abzweig übereinstimmen.
Die P-Schleife, die in der Ausgangsstufe des Senders verwendet wird, kann auch als Antennentuner verwendet werden, jedoch nur, wenn sich die Induktivität und jede Kapazität sofort ändern. In den allermeisten Fällen sind sowohl manuelle als auch automatische Tuner resonant konturabstimmbare Geräte, unabhängig davon, ob sie im Werk zusammengebaut werden oder ob jemand beschlossen hat, mit eigenen Händen ein passendes Gerät für die Antenne herzustellen. Manuelle Elemente enthalten zwei oder drei Regelelemente, die selbst nicht in Betrieb sind, während automatische Elemente teuer sind. Bei Arbeiten mit schwerwiegenden Kapazitäten können ihre Kosten extrem hoch sein.
Breitbandanpassungsgerät
Ein solcher Tuner erfüllt die überwiegende Mehrheit der Variationen, bei denen es notwendig ist, die Anpassung der Antenne an den Sender sicherzustellen. Solche Geräte sind sehr effektiv, wenn es sich um Oberschwingungsantennen handelt, wenn die Einspeisung ein Halbwellen-Repeater ist. In einer solchen Situation unterscheidet sich die Antenneneingangsimpedanz zwischen den Bändern, aber der Tuner ermöglicht eine einfache Anpassung an den Sender. Das vorgeschlagene Gerät kann problemlos mit Sendeleistungen von bis zu 1,5 kW im Frequenzband von 1,5 bis 30 MHz betrieben werden. Sie können ein solches Gerät sogar mit Ihren eigenen Händen herstellen.
Die Hauptelemente des Tuners sind der HF-Spartransformator am UNT-35-Fernseher aus dem Ablenksystem sowie ein Schalter für 17 Positionen. Die Möglichkeit der Verwendung von Kegelringen der Modelle CNT-47/59 oder anderer Modelle ist vorgesehen. Es gibt 12 Windungen in der Wicklung, die in zwei Drähten gewickelt sind, während der Anfang von einer mit dem Ende der zweiten kombiniert wird. In der Abbildung und in der Tabelle ist die Nummerierung der Windungen durch, während der Draht selbst verseilt und in einer fluoroplastischen Isolierung eingeschlossen ist. In Bezug auf die Isolierung beträgt der Drahtdurchmesser 2,5 mm und bietet Abgriffe aus jeder Umdrehung ab dem achten, wenn Sie vom geerdeten Ende aus zählen.
Der Spartransformator wird so nahe wie möglich am Schalter installiert, während die Verbindungsleiter zwischen ihnen eine Mindestlänge haben müssen. Es ist möglich, einen Schalter mit 11 Positionen zu verwenden, wenn das Design des Transformators mit nicht so vielen Abgriffen, beispielsweise von 10 bis 20 Windungen, beibehalten wird, aber in einer solchen Situation verringert sich auch das Widerstandstransformationsintervall.
Wenn Sie den genauen Wert der Antenneneingangsimpedanz kennen, können Sie einen solchen Transformator verwenden, um die Antenne mit einem 50- oder 750-m-Feeder abzustimmen, wobei nur die am meisten erforderlichen Abgriffe verwendet werden. In einer solchen Situation wird es in eine spezielle feuchtigkeitsbeständige Box gegeben, wonach es mit Paraffin gegossen und direkt am Antennenspeisepunkt platziert wird. Das passende Gerät selbst kann als eigenständiges Design hergestellt oder in einer speziellen Antennenschalteinheit eines Radiosenders enthalten sein.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigt die Markierung am Schalterknopf den Widerstandswert an, der einer bestimmten Position entspricht. Um eine vollständige Kompensation der reaktiven induktiven Komponente sicherzustellen, ist die Möglichkeit des nachfolgenden Anschlusses eines variablen Kondensators vorgesehen.
Die folgende Tabelle zeigt deutlich, wie der Widerstand von der Anzahl der Umdrehungen abhängt, die Sie ausführen. In diesem Fall wurde das Berechnungsprodukt auf der Grundlage des Widerstandsverhältnisses durchgeführt, das in quadratischer Abhängigkeit von der Gesamtzahl der durchgeführten Windungen steht.
Ein Transformator ist ein Gerät, dessen Aufgabe es ist, die Wechselspannung um zu ändern wechselstrom andere Spannung. Solche Wandler sind integrale Elemente verschiedener elektrischer Systeme wie:
- schweißer;
- heizgeräte;
- gleichrichter.
Dieser Artikel konzentriert sich auf eine Vielzahl von Konvertierungsgeräten wie einen passenden Transformator.
Essenz und Wirkprinzip
Der Anpassungstransformator (im Folgenden als Stromwandler bezeichnet) verwendet die Anpassung der Impedanzen verschiedener Teile des Stromkreises während der Transformation und Übertragung elektrischer Signale. Transformatorgeräte passen die Quelle des eingehenden Signals an die Eingangsimpedanz der Stufe in Verstärkern mit niedrigen Frequenzen (ULF) an.
Niederfrequenzverstärker sind Geräte, die die Frequenz elektrischer Wellen auf den vom Menschen hörbaren Frequenzbereich (20 Hz - 20 kHz) erhöhen. Solche Verstärker werden als separate Vorrichtung oder als Teil einer komplexeren Vorrichtung verwendet.
Beispiele für Geräte mit Verstärker:
- mikrofon;
- fernsehgerät;
- radio usw.
Das Wesen des ST ist wie folgt: Die Vorrichtung enthält ein Substrat aus einem dielektrischen Material und eine Ferritplatte, die bei Betriebsfrequenzen eine dispergierte magnetische Permeabilität aufweist. Von der der Platte zugewandten Seite des Substrats gibt es den 1., 2., 3. Leiter mit einer U-Form. Auf der Rückseite des Substrats wird eine Metallisierung angewendet, die zwei Lücken in Form von "P" aufweist.
ST besteht aus:
1. dielektrische Substrate; 2-4. Dirigenten; 5. Streifenleiter; 6. Metallisierung; 7. Schlitzkontur; 8. Ferritplatten; 9. Metallisierung; 10-11. Freigaben; 12-13. Zusätzliche geschlitzte Bereiche.
Zahl: 1 Zeichnung des angepassten Transformators
Das Funktionsprinzip ist:
- Die Primärwicklung 4 empfängt ein Eingangssignal. Platte 8 und Metallisierung 6 spielen die Rolle eines Verbindungsglieds zwischen den Leitern 2-4.
- Dann werden neue Elemente eingeführt:
- auf einer Seite einen Leiter 4 des dielektrischen Substrats;
- umkehrmetallisierung.
Die Schaltleiter 2-4 sorgen für eine zweifache Frequenzreduzierung. Diese Variante der CT-Konfiguration wird einfacher, es besteht kein Kontakt zwischen den Schichten. Die Anpassungsvorrichtung kann als Teil einer Leiterplatte einer komplizierteren Schaltung ausgeführt werden.
Design
Geräte dieses Typs verwenden in ihren Konfigurationen eine Reihe grundlegender Elemente wie:
- magnetischer Leiter;
- fall für Kurven;
- die Wicklungen selbst;
- andere Hilfselemente (Befestigungselemente, Transformatorschutzmittel).
Stromwandler bestehen aus hochwertigen Magnetleitern. Es gibt kleine und große Sorten.
- Konstruktionsmerkmale kleiner CT:
- kernplatten benötigen keine zusätzliche Isolierung;
- jede Platte hat einen Oxidfilm, der die Isolierung bildet.
- Große CT:
- die Kernplatten werden isoliert, indem eine Seite mit Isolierlack beschichtet wird.
- geräte dieser Konfiguration werden bei Spannungen pro Umdrehung in der Größenordnung von weniger als Zehntel Volt oder höher verwendet.
Abb. 2. Passender Transformator
Die Wicklungen um den Magnetkern sind in der Regel aus kupferisoliertem Runddraht gewickelt. Bei Verwendung eines großen Querschnitts von etwa 5 bis 10 mm² wird ein rechteckiger Leiter verwendet.
Der Körper eines solchen Transformators ist oft zylindrisch. Diese Konstruktion ist einfacher herzustellen und hat eine geringere Streuinduktivität.
Der Kern wird nach 2 Kriterien ausgewählt:
- die Niederfrequenz-Entwurfskonstante, die den Frequenzgang des Geräts bei niedrigen Frequenzen bestimmt;
- strukturkonstante der magnetischen Induktion, die die Amplitude der Komponente der magnetischen Induktion bei der niedrigsten Frequenz bestimmt.
Die Größe des Kerns wird unter Berücksichtigung der Strukturkonstante der unteren Frequenzen sowie des konstanten Wertes der magnetischen Induktion im Kern ausgewählt.
Das Kernmaterial wird basierend auf dem Transformatortyp unter Berücksichtigung seiner Betriebsumgebung, des Verschleißgrades sowie der strukturellen Merkmale und der wirtschaftlichen Kosten ausgewählt.
Signalanpassungstransformatortypen
Es gibt viele Arten von elektrischen Wandlern, abhängig vom Anwendungsbereich, externen Faktoren und Geräteanforderungen. Betrachten Sie Beispiele für die Modelle TOT, TOL und TWT.
Transformatorgeräte TOT-Typ
Erklärung der Abkürzung:
T- "Transformator";
O - "Terminal";
T- "Transistor".
Entwickelt für den Betrieb unter kalten klimatischen Bedingungen bei Temperaturen (-60 ... +90 ° C) mit einer hohen Verschleißwahrscheinlichkeit und relativen Luftfeuchtigkeit von ~ 93 - 96%.
Zahl: 3 Typ von TOT-Transformatoren
Zahl: 3. demonstriert die technischen Merkmale des Geräts unter Angabe der wichtigsten Konstruktionsparameter.
Die Strukturabmessungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Bei der Herstellung dieser Arten von Transformatorvorrichtungen wird moderne Produktionstechnologie auf Leiterplatten mit Gießen verwendet. Durch die Verwendung von Lack können Sie außerdem Witterungseinflüssen und mechanischen Einflüssen widerstehen.
Tabelle 1. Strukturabmessungen von Wandlern vom Typ TOT.
Transformatorgeräte vom Typ TOL
Erklärung der Abkürzung:
T- "Transformator";
O - "Terminal";
L- "Rohr".
Geräte dieses Typs eignen sich für den Betrieb in relativ kalten tropischen Klimazonen mit einer hohen Verschleißwahrscheinlichkeit bei Temperaturen (-50 ... +130 ° C) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von ~ 96 - 100%.
Zahl: 4 Typ von TOL-Transformatoren
In Abb. 4. Darstellungen des Geräts aus verschiedenen Typen und Bezeichnungen der wichtigsten Konstruktionsparameter.
Tabelle 2. Zulässige Werte von Umrichtern vom Typ TOL.
Herstellung von TOL-Geräten - Gewährleistet den Betrieb ohne Beschädigung der Wicklungen und schließt auch das Auftreten von Korrosion an Stahlteilen aus. Darüber hinaus sind solche Geräte sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen, mechanische Beanspruchungen und eine lange Lebensdauer.
Transformatorgeräte vom Typ TVT
Erklärung der Abkürzung:
T- "Transformator";
B - "Eingabe";
T- "Transistor".
Solche Stromwandler werden in kleinen Größen hergestellt und in mäßig kalten Klimazonen eingesetzt. Die Arbeitstemperatur schwankt (-60 ... + 85 ° C), die Luftfeuchtigkeit beträgt weniger als 95%. Bei solchen Temperaturschwankungen besteht die Möglichkeit eines teilweisen Verschleißes des Transformators.
Zahl: 5 Typ von TVT-Transformatoren
Tabelle 3. Strukturabmessungen von TVT-Wandlern
Ein strukturelles Merkmal des Rahmens sorgt für zusätzliche Steifigkeit durch Befestigungsstifte. Es wird empfohlen, den Bereich zwischen den Gewindebohrern auf etwa 2,5 bis 3,0 mm zu beschränken. Bei der Herstellung werden Magnetleiter in Form von Stäben mit hoher magnetischer Permeabilität (Stahlsorten - 79NMA und 50N) sowie einer hohen technischen Sättigungsinduktion verwendet.
Am Ende ist zu beachten, dass Geräte mit einem passenden Transformator vor Inbetriebnahme die erforderlichen Prüfungen bestehen und für die weitere Wartung garantiert werden müssen. Voraussetzung für die Gewährleistung eines angemessenen Zuverlässigkeitsgrades ist die Umsetzung von Überspannungsbeschränkungen, da dieser während des Betriebs des Stromwandlers stärkeren Belastungen ausgesetzt sein und eine höhere Verschleißwahrscheinlichkeit aufweisen kann als bei Vorversuchen.
Passendes Transformatorvideo
