Конструкции

Согласующее устройство

Описание согласующего устройств

В итоге различных опытов и экспериментов по этой теме привели автора к схеме П-образного “согласователя”. Кстати, схему П-контура используют и некоторые фирмы, выпускающие автоматические тюнеры – та же американская KAT1 Elekraft или голландская Z-11 Zelfboum. Помимо согласования П-контур выполняет ещё и роль фильтра нижних частот (кстати, это нам и нужно!), что весьма неплохо для перегруженных радиолюбительских диапазонов, наверное, вряд ли кто-то откажется от дополнительной фильтрации ненужных гармоник.

 

 

Главный недостаток схемы П-контура – это потребность в КПЕ с достаточно большой максимальной ёмкостью, что меня наводит на мысль, почему и не применяются такие схемы в автоматических тюнерах импортных трансиверов – достаточно лишь поглазеть на стоимости КПЕ с малой и большой ёмкостью. В Т-образных схемах чаще всего используются два КПЕ перестраиваемые моторчиками и понятно, что КПЕ на 300пф (которые потребны для Т-образной схемы) будет намного меньше размером, дешевле и проще, нежели КПЕ на 1000-2000пф.

В нашем СУ применены КПЕ от ламповых приёмников с воздушным зазором 0,3мм, обе секции включены параллельно. В качестве индуктивности применена катушка с отводами, переключаемыми керамическим галетным переключателем. Катушка бескаркасная 35 витков провода 0,9-1,1мм намотана на оправке диаметром 21-22мм, свёрнута в кольцо и своими короткими отводами припаяна к выводам галетного переключателя. Отводы сделаны от 2,4,7,10,14,18,22, 26,31 витков. КСВ-метр изготовлен на ферритовом кольце. Для КВ решающего значения проницаемость кольца в общем-то не имеет – применено кольцо К10 проницаемостью 1000НН. и на неё намотано 14 витков в два провода без скрутки ПЭЛ 0,3, начало одной обмотки, соединённое с концом второй образуют средний вывод. В зависимости от требуемой задачи, точнее, от того какую мощность предполагается пропускать через это СУ и качества излучающих светодиодов, детектирующие диоды D2,D3 можно использовать кремниевые или германиевые.

От германиевых диодов можно получить бОльшие амплитуды и чувствительность. Наилучшие – ГД507. Но так как автор применяет трансивер с выходной мощностью не менее 50Вт, достаточно и обычных кремниевых КД522. Как “ноу хау” в этом СУ применена светодиодная индикация настройки помимо обычной на стрелочном приборе. Для индикации “прямой волны” применён зелёного (синего) цвета светодиод AL1, а для визуального контроля за “обратной волной” – красного цвета AL2. Как показала практика – это решение очень удачно – всегда можно оперативно отреагировать на аварийную ситуацию – если что-то случается во время работы с нагрузкой красный светодиод начинает ярко вспыхивать в такт с передатчиком, что не всегда так заметно по стрелке КСВ-метра. Не будешь же постоянно пялиться на стрелку КСВ-метра во время передачи, а вот яркое свечение красного света хорошо видно даже боковым зрением. Это положительно оценил RU6CK когда у него появилось такое СУ (у Юрия проблема со зрением). Уже достаточное количество лет и сам автор использует в основном только “светодиодную настройку” СУ – т.е. настройка сводится к тому, чтобы погас красный светодиод и ярко полыхал зелёный.

Если уж и захочется более точной настройки – тогда можно по стрелке микроамперметра её “выловить”. Настройка прибора выполняется с использованием эквивалента нагрузки 50Ом, на который рассчитан выходной каскад передатчика. Присоединяем СУ к TRX минимальной (насколько это возможно – т.к. этот кусок в дальнейшем и будет задействован для их соединения) длины коаксиалом с требуемым волновым сопротивлением, на выход СУ без всяких длинных шнурков и коаксиальных кабелей эквивалент нагрузки, выкручиваем все ручки СУ на минимум и выставляем при помощи С1 минимальные показания КСВ-метра при “отражёнке”.

Отмечу, что пластины С6 нужно немного ввести и ёмкость С6 будет зависеть от длинны коаксиала от TRX до СУ и качества изготовления всех “проводков” в самом СУ, т.е. ёмкостью С6 мы компенсируем реактивность вносимую коаксиалом и проводками в СУ. Нужно несколько раз сбалансировать КСВ-метр конденсатором С1 при минимально возможной ёмкости С6. Следует заметить – выходной сигнал для настройки не должен содержать гармоник (т.е. должен быть фильтрованный), в противном случае минимума не найдётся. Если конструкция будет выполнена правильно – минимум получается в районе минимальной ёмкости С1 и С6. Меняем местами вход-выход прибора и снова проверяем “баланс”. Проверяем настройку на нескольких диапазонах – если всё ОК, тогда настройка на минимум совпадёт в различных положениях.

Если не совпадает или не “балансируется” – ищите более качественное “масло” в голову изобретателя… J Только слёзно прошу – не задавайте автору вопросов по тому как делать или настраивать такое СУ – можете заказать готовое, если не получается сделать самостоятельно. Светодиоды нужно выбрать из современных с максимальной яркостью свечения при максимальном сопротивлении. Мне удалось найти красные светодиоды сопротивлением 1,2кОм и зелёные 2кОм. Главная задача, чтобы он достаточно отчётливо светился в штатном режиме на передачу трансивера. А вот красный в зависимости от целей и предпочтений пользователя можно выбрать от ядовито-малинового до алого. Как правило – это светодиоды диаметром 3-3,5мм. Для более яркого свечения красного применено удвоение напряжения – введён диод D1. Из-за этого точным измерительным прибором наш КСВ-метр уже не назовёшь – он завышает “отражёнку” и если захочется вычислить точное значение КСВ – придётся это учитывать. Если есть потребность именно в измерении точных значений КСВ – нужно применить светодиоды с одинаковым сопротивлением и сделать два плеча КСВ-метра абсолютно одинаковыми – или с удвоением напряжения оба или без него оба. Только в этом случае получим одинаковое значение напряжений, поступающее от плеч Тр до МА. Но скорее, нас более волнует не какой именно имеем КСВ, а то, чтобы цепь TRX-антенна была согласована. Для этого вполне достаточно показаний светодиодов. Это СУ эффективно при применении с антеннами несимметричного питания через коаксиальный кабель. Автором проведены испытания на “стандартные” распространённые антенны “бедных” радиолюбителей – рамку периметром 80м, Инвертед-V совмещённые 80 и 40м, треугольник периметром 40м, пирамиду на 80м.

Константин RN3ZF такое СУ применяет со штырём, Инвертед-V в том числе и на WARC диапазонах, у него FT-840. UR4GG применяет с треугольником на 80м и трансиверами “Волна” и “Дунай”. UY5ID согласовывает ШПУ на КТ956 с многосторонней рамкой периметром 80м с симметричным питанием, использует дополнительный “переход” на симметричную нагрузку. Если при настройке не удаётся погасить красный светодиод – это может говорить о том, что помимо основного сигнала в излучаемом спектре есть ещё составляющие и СУ не в состоянии пропустить их и согласовать одновременно на всех излучаемых частотах. И те гармоники, которые лежат выше основного сигнала по частоте, не проходят через ФНЧ, образуемый элементами СУ отражаются и на обратном пути “поджигают” красный светодиод. О том, что СУ не “справляется” с нагрузкой может говорить лишь только тот факт, что согласование происходит при крайних значениях (не минимальных) параметров КПЕ и катушки – т.е. не хватает ёмкости или индуктивности. Ни у кого из пользователей на перечисленные антенны ни на одном из диапазонов таких случаев не отмечено.

Испытано применение СУ с “верёвкой” – проводом длиной 41м. Не следует забывать, что КСВ-метр является измерительным прибором только в случае обеспечения с обеих его сторон нагрузки при которой он балансировался. При настройке на “верёвку” светятся оба светодиода и за точку отсчёта можно взять максимально яркое свечение зелёного (синего), при минимально возможном красного. Можно предположить, что это будет наиболее верная настройка – на максимум отдачи в нагрузку. Если же вы постоянно работаете на “верёвку” то вспомните о том, что для её эффективной работы следует создать второй “полюс”, т.е. ЗЕМЛЮ! Землёй может служить, в крайнем случае, батарея отопления, в лучшем – настроенный противовес. Когда подключите к СУ второй “полюс” – землю – то показания светодиодов и прибора станут более “осмысленными”.

Ещё хотелось бы отметить – ни в коем случае нельзя переключать отводы катушки при излучении максимальной мощности. В момент переключения происходит разрывание цепи (хотя и на доли секунды) – резко меняется индуктивность – соответственно подгорают контакты галетного переключателя и резко меняется нагрузка трансиверу. Переключение галетного переключателя нужно производить только при переводе трансивера на RX. В качестве микроамперметра применён прибор с током полного отклонения 200мка. Понятно, что С1 должен выдерживать напряжение выдаваемое трансивером в нагрузке.

Информация для дотошных и “требовательных” читателей – автор осознаёт, что такого типа КСВ-метр не является прецизионным высокоточным измерительным прибором. Но, задачи изготовления такого устройства и не ставилось! Основная задача была – обеспечить трансиверу с широкополосными транзисторными каскадами оптимальную согласованную нагрузку, ещё раз повторю – как передатчику, так и приёмнику. Приёмник в той же полной мере нуждается в качественном согласовании с антенной, как и мощный ШПУ! Кстати, если в вашем “радиве” оптимальные настройки для приёмника и передатчика не совпадают – это говорит о том, что настройка трансивера или вообще толком не производилась, а если и производилась – то, скорее всего, только передатчика. И полосовые фильтры приёмника имеют оптимальные параметры при других значениях нагрузок, нежели это было отлажено на передатчике.

Задача нашего КСВ-метра – показать, что кручением ручек СУ мы добились тех параметров нагрузки, которую присоединяли к выходу ANTENNA во время настройки. И можем спокойно работать в эфире, зная, что теперь трансивер не “пыжится и молит о пощаде”, а имеет почти ту же нагрузку, на которую его и настраивали. Это, конечно, не говорит о том, что ваша антенна от применения этого СУ стала работать лучше, не нужно забывать об этом! Для страждущих о прецизионном КСВ-метре могу рекомендовать его изготовить по схемам, приведённым во многих зарубежных серьёзных изданиях или купить готовый прибор. Но придётся раскошелиться – действительно приборы только КСВ-метры (!) от известных фирм стоят от 50$ и выше, СВ-ишные польско-турецко-итальянские не беру во внимание.

Хорошая и полная статья по изготовлению КСВ-метра была в журнале Радио №6 1978, автор М. Левит (UA3DB).В случае если покажется что какой-то из светодиодов AL1 или AL2 слишком ярко “светит в глаз” – нужно последовательно с ним ввести и подобрать по яркости свечения токоограничивающий резистор. Только, после этого изменения в схеме, потребуется заново проверить настройку СУ. Т.к. плечи КСВ-метра нагружены в основном сопротивлением светодиодов и с их изменением, скорее всего балансировка КВС-метра нарушится.

Соединяем TRX и СУ (разъём к трансиверу находится на против конденсатора TRANSMITTER, разъём антенны на против конденсатора ANTENNA, естественно на задней стороне СУ) коаксиальным кабелем минимально возможной длины, у меня это качественный советский коаксиал толщиной 9мм с плотной медной оплёткой длиной 75см. На обоих концах кабеля штатные вояцкие разъёмы. Кстати, с таким куском кабеля и настраивалось СУ. В зависимости от включенного диапазона переводим ручки СУ в положения указанные ниже в табличке. В таблице приведены примерные положения ручек управления СУ с расчётом на то, что СУ будет согласовывать и одновременно служить в качестве ФНЧ. В случае присоединения нагрузки к СУ с неизвестным волновым сопротивлением – положение ручки Antenna может не  совпадать с указанными значениями.                                                                                         

На более высокочастотных диапазонах катушка в 1-3 положении и ёмкости конденсаторов в положениях 1-4. На диапазоне 10м катушка в положении 1-2 и ёмкости в самом малом начальном положении. В табличке дал значения, которые чаще всего у меня получались с антеннами – рамка периметром 80м и Инвертед-V два полотна на 40 и 80м включенные параллельно. Следует заметить, что по положению конденсатора Antenna грубо можно оценить входное сопротивление вашей антенны. Чем меньше ёмкость этого конденсатора (минимальнее цифирки лимба) – тем выше сопротивление антенны. Не забывайте, что в TRX используется фильтр пятого порядка с частотой среза 32МГц и требуется дополнительная фильтрация гармоник выходного сигнала, особенно на низкочастотных диапазонах. Для чего и было создано это СУ. А высококачественным фильтром наше СУ будет служить только тогда, когда мы его настроим именно как П-образный фильтр. Т.е. – используем тот же принцип П-контура, как и в любом ламповом усилителе. И для такой задачи нужно найти положение ручек в максимальных значениях по лимбам градуировки при минимальном показании стрелки КСВ-метра. Т.е. мы должны СУ сконфигурировать и использовать именно как П-фильтр, а не просто компенсировать реактивность нагрузки. Практически всегда (при использовании более-менее настроенной антенны) можно найти такие положения ручек СУ в минимальных значениях, когда стрелка КСВ-метра покажет нам минимальный КСВ. Но это не будет верное использование нашего СУ!

Дипапазон м Ручка Transmitter Ручка Inductanse Ручка Antenna
160 Максимально Максимально Максимально
80 6-8 7-8 4-10
40 4-5 4-5 4-6
20 2-4 2-3 2-4

Точнее, полное его применение и предназначение. Многие фирменные автоматические СУ при настройке конфигурируются как Г-фильтры и этого достаточно – главное, при настройке только найти в какую сторону включить катушку, а в какую ёмкость (к антенне либо к трансиверу). Если и мы будем использовать только для такой цели СУ – важного преимущества – фильтрации гармоник, мы уже не получим от такого согласователя. Посему, при настройке СУ ищите минимума КСВ при максимально возможных ёмкостях конденсаторов и индуктивности катушки! Только в этом случае вы реальнее сконфигурируете СУ в виде П-контура.

Если же какой-либо из конденсаторов стремится к минимальной ёмкости – это должно навести вас на мысль об изготовлении действительно антенны, а не того “непонятного устройства”, которое подключено к СУ. Помните, что со стороны трансивера ёмкость конденсатора СУ (при правильной настройке!) не может быть ниже 90-100пф, т.к. реактивное сопротивление конденсатора должно быть 50Ом, а 100пф на 30МГц как раз и является 50Омами “реактивности”. Посему если у вас конденсатор в СУ “TRANSMITTER” при минимальном значении КСВ стремится к нулю – проверьте, что же за качество того куска коаксиала, который вы впёрли между трансивером и СУ. Возможно, что погонная ёмкость этого куска коаксиального кабеля имеет неизвестно большое значение. Если же ёмкость конденсатора “ANTENNA” в СУ стремится к нулевой отметке – это говорит о том, что вы подсоединили нагрузку к СУ неизвестно высокого реактивного сопротивления. Проще говоря, создали “обрыв” на выходе СУ. Ещё и ещё раз напоминаю – КСВ=1, который вам удалось достичь кручением ручек СУ, не говорит о том, что ваша антенна стала работать лучше. Вам только удалось трансформировать неизвестное сопротивление, которое имеется на зажиме коаксиального кабеля, тянущегося от антенны до шека, в требуемое сопротивление 50Ом нагрузки трансиверу.

Оставить комментарий

Почта (не публикуется) Обязательные поля помечены *

*

Вы можете использовать эти HTML теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>