Справа, ймовірно, в тому, що раніше в СРСР практично всі використовували саморобну лампову апаратуру, вихідний каскад якої можна було узгодити практично з чим завгодно.
Транзисторні РА видають набагато більше гармонік, чим лампові. І часто низкодобротный П-контур на виході транзисторного РА не справляється з їх фільтрацією. До того ж, треба врахувати, що кількість телеканалів у порівнянні з тим, що було ще кілька років тому, зросло у багато разів!
Призначення узгоджувального пристрою
СУ забезпечує трансформацію вихідного опору передавача опір антени. Використовувати СУ з ламповим підсилювачем потужності, мають П-контур з усіма трьома плавно перебудовуваними елементами, нераціонально, так як П-контур забезпечує узгодження в широкому діапазоні вихідних опорів. Тільки у випадках, коли елементи П-контура виключать підстроювання, використання СУ приносить користь.
У будь-якому випадку СУ помітно знижує рівень гармонік, і його використання як фільтра цілком виправдано.
При наявності хороших налаштованих резонансних антен і хорошого РА немає необхідності використовувати згода пристрій. Але коли і антена одна працює на декількох діапазонах, і РА не завжди видає те що треба, використання СУ дає хороші результати.
Принципи побудови узгоджувального пристрою
Класичне СУ має вигляд, показаний на рис. 1. Як видно, воно складається з ланцюга узгодження (ЦС), яка виконана за однією з відомих схем (власне ЦС часто і носить назву "згода пристрій", "ATU"), вимірювача КСВ, ВЧ мосту, що показує ступінь неузгодженості антени, еквівалента антени R 1 і контрольних навантажень R2, R3. Без усього цього "оточення" СУ є лише ланцюгом погодження, не більше того.
Рис.1
Розглянемо принцип роботи пристрою. У положенні S 1 "Обхід" вихід передавача підключений до S2, що дає можливість або безпосередньо підключити антену, або включити на вихід один із еквівалентів навантаження (R2 та R3) і перевірити можливість узгодження передавача з ним. У положенні "Налаштування" передавач працює на узгоджену навантаження. Також через опір R4 включається ВЧ міст. По балансу цього мосту ланцюгом узгодження і відбувається налаштування антени. Резистори R2 і R3 дають можливість перевірити, чи можлива настройка ланцюга узгодження на них. Налаштувавши ЦС, включають режим "Робота". У цьому режимі ще трохи підлаштовують ланцюг узгодження по мінімуму показань КСВ-метра.
Нижче розглянемо використовувані на практиці основні ЦС.
Ланцюг узгодження на паралельному контурі
Одна з найбільш ефективних і просто здійсненних ЦС показана на рис.2. Передавач підключається через котушку L1 і конденсатор С1. L1 становить від чверті до шостої частини від кількості витків L2 і намотується в нижній її частині. L1 повинна бути відокремлена від L2 якісної ізоляцією.
Рис.2
В даній схемі передавач пов'язаний з ЦС тільки магнітним потоком, і тут автоматично вирішене питання грозозахисту вихідного каскаду. Конденсатор С1 для роботи на 1,8 МГц. повинен мати максимальну місткість - 1500 пФ, а для роботи на 28 МГц - 500 пФ. С2 і С1 повинні мати максимально можливий зазор між пластинами. Діапазон опорів навантаження - від 10 Ом до декількох килоом. Робота з високим ККД забезпечується у двох суміжних діапазонах, наприклад 1,8 і 3,5 МГц. Для ефективної роботи в декількох діапазонах необхідно перемикати L1 і L2. При невеликих потужностях (до 100 Вт) найбільш ефективно і просто виготовити комплект змінних котушок і проводити їх установку з допомогою цокольних панелей від старих радіоламп. Будь-які експерименти, пов'язані з підключенням паралельно L1 і L2 котушок для зменшення їх індуктивності для роботи на ВЧ діапазонах, підключенням до відведень цих котушок "хитре" паралельне включення котушок значно знижують ефективність роботи цієї ЦС на ВЧ. Дані котушок для схеми рис.2 приведені в табл.1.
Табл.1
Діапазон, МГц
1,9
3,5 3,8...
7
10
14
18
21
24
27...30
Діаметр котушки, мм
50
30
25
25
25
25
25
25
25
Довжина намотування, мм
50
30
40
40
40
40
30
30
30
Кількість витків
100
30
20
15
11,5
10
8,5
7,5
6,5
Хоча в даний час симетричні антени використовуються рідко, варто розглянути можливість роботи цієї ЦС на симетричну навантаження (рис.3).
Рис.3
Єдина її відмінність від схеми рис.2 в тому, що напруга для навантаження знімається симетрично. L1 повинна бути розташована симетрично відносно L2. Конденсатори З 1 і С2 повинні знаходитися на одній осі. Необхідно вжити заходів щодо зменшення впливу ємнісного ефекту на L2, тобто вона повинна знаходитися досить далеко від металевих стінок. Дані L2 для схеми рис.3 приведені в табл.2.
Табл.2
Діапазон, МГц
1,9
3,5 3,8...
7
10
14
18
21
24
27...30
Діаметр котушки, мм
50
40
25
25
25
25
25
25
25
Довжина намотування, мм
60
40
40
50
40
40
40
40
35
Кількість витків
130
35
28
20
15
11,5
11
9,5
8,5
Зустрічаються і конструкції спрощеного варіанту цієї ЦС.
Рис.4
На рис.4 наведена несиметрична ланцюг, на рис.5 - симетрична. Але, на жаль, як показує досвід, ці схеми не можуть дати такого ретельного узгодження, як у випадку використання конденсаторів С3 (рис.2) або С3.1, С3.2 (рис.3).
Рис.5
Особливо ретельно потрібно підходити до будівництва багатодіапазонних ЦС, що працюють на такому принципі (рис.6). За рахунок зниження добротності котушки і великої ємності відводів "на землю" ККД такої системи на ВЧ діапазонах низький, але використання такої системи в діапазонах 1,8...7 МГц цілком допустимо.
Рис.6
Налаштовують ЦС, зображену на рис.2, просто. Конденсатор С1 ставлять у максимальне положення, С2 і C3 - мінімальне, потім з допомогою С2 налаштовують контур у резонанс, і потім, збільшуючи зв'язок з антеною з допомогою С3, домагаються максимальної віддачі потужності в антену, при цьому весь час підлаштовуючи С2 і, по можливості, С1. Слід прагнути до того, щоб після установки ЦС C3 мав максимальну ємність.
Т-подібна ланцюг узгодження
Ця схема (рис.7) отримала широке поширення при роботі з несиметричними антенами.
Рис.7
Для нормальної роботи цієї ЦС необхідна плавне регулювання індуктивності. Іноді навіть половина витка має вирішальне значення для погодження. Це обмежує використання індуктивності з відводами або потребує індивідуального підбору кількості витків для конкретної антени. Необхідно, щоб ємність С1 і С2 на "землю" була не більше 25 пФ, в іншому випадку можливе зниження ККД на 24...28 МГц. Необхідно, щоб "холодний" кінець котушки L1 був ретельно заземлений. Дана ЦС володіє хорошими параметрами: ККД - до 80% при трансформації 75 Ом в 750 Ом, можливість узгодження навантаження від 10 Ом до декількох килоом. За допомогою тільки однієї змінної індуктивності 30 мкГн можна перекрити весь діапазон від 3,5 до 30 МГц, а паралельно підключивши C1, C2 постійні конденсатори по 200 пФ, можна працювати і на 1,8 МГц.
На жаль, змінна індуктивність дорога і складна конструктивно. W3TS запропонував переключаемую "цифрову індуктивність" (рис.8). Використовуючи таку індуктивність, за допомогою перемикачів можна наочно виставити потрібне її значення.
Рис.8
Ще одну спробу спростити конструктивне виконання зробила фірма АЄА, виконавши згода пристрій за схемою, наведеною на рис.9. Дійсно, схеми на рис.7 і рис.9 рівнозначні. Але конструктивно набагато простіше використовувати один заземлений високоякісний конденсатор замість двох ізольованих, а дорогу змінну індуктивність замінити на дешеві постійні котушки індуктивності з відводами. Ця ЦС добре працювала від 1,8 до 30 МГц, трансформуючи 75 Ом в 750 Ом і в 15 Ом. Але при роботі з реальними антенами іноді позначалась дискретність перемикання індуктивності. При наявності 18, а краще 22 позиційних перемикачів цю ЦС можна рекомендувати до практичного виконання. При цьому необхідно до мінімуму зменшити довжину відводів котушки до перемикача. Перемикачі на 11 АЄА АТ-30 TUNER L1-L2-25 Витків, діам. котушки 45 мм крок намотування 4 мм відводи від кожного витка по довжині 10 витків потім через 2 витка положень дають можливість зробити ЦС тільки для роботи на частину аматорських діапазонів - від 1,8 до 7 або від 10 до 28 МГц.
Рис.9
Котушку конструктивно зручно виконати як показано на рис.10. Каркас її являє собою планку з двостороннього склотекстоліти з пропилами під витки котушки. На цій планці встановлений перемикач (наприклад 11П1Н). Відводи від котушки йдуть до перемикача по обидва боки стеклотекстолитовой планки.
Рис.10
При роботі з симетричними антенами спільно з Т-подібним узгоджувальних пристроєм використовують сімметрірующій трансформатор 1:4 або 1:6 на виході ЦС. Таке рішення не можна визнати ефективним, оскільки багато симетричні антени мають велику реактивну складову, а трансформатори на фериті дуже погано працюють при реактивної навантаження. У цьому випадку необхідно застосовувати заходи по компенсації реактивної складової або використовувати ЦС (рис.3).
П-образна схема узгодження
П-образна ЦС (або П-контур), схема якої подана на рис. 11, широко використовується в радіоаматорський практиці.
Рис.11
У реальних умовах, коли вихід передавача становить 50...75 Ом, і узгодження необхідно виробляти в широкому діапазоні опору навантаження, параметри П-контура змінюються в десятки разів. Наприклад на 3,5 МГц при Rвх=Rн=75 Ом індуктивність L1 становить приблизно 2 мкГн, a C1, C2 - 2000 пФ, а при Rвх=75 Ом і RH у кілька килоом індуктивність L1 становить приблизно 20 мкГн, ємність C1 - близько 2000 пФ, а C2 - десятки пікофарад. Такі великі розбіжності у величинах використовуваних елементів і обмежують використання П-контура як ЦС.
Бажано використовувати змінну індуктивність. Конденсатор Cl може мати невеликий зазор, а C2 повинен мати зазор не менше 2 мм на кожні 200 Вт потужності.
Підвищення ефективності роботи узгоджувального пристрою
Збільшити ефективність роботи передавача, особливо при використанні випадкових антен, допомагає пристрій, зване "штучна земля". Ефективно це пристрій при використанні саме випадкових антен і при поганому радіотехнічному заземленні. Це пристрій доводить до резонансного стану систему заземлення радіостанції (у найпростішому випадку - шматок дроту). Так як параметри землі входять до параметрів антенної системи, поліпшення ефективності заземлення покращує роботу антени.
Висновок
Згода пристрій слід використовувати не частіше, ніж воно дійсно потрібно. Слід вибрати той тип СУ, який вам необхідний. Наприклад, немає сенсу виготовляти широкосмугове пристрій для роботи в діапазоні 1,8...30 МГц, якщо реально у вас не "будуються" антени на 1...2 діапазону, або на цих діапазонах використовуються сурогатні антени. Тут набагато ефективніше виконати на кожен діапазон своє окреме СУ. Але звичайно, якщо ви використовуєте трансивер з неподстраиваемым виходом, а більшість ваших антен - сурогатні, то тут необхідно вседиапазонное СУ.
Все вищезазначене відноситься і до пристрою "штучна земля".
Рис.12
Література
1. Підгорний В. (EW1MM). ВЧ-заземлення/ Радіоаматор KB і УКВ. - 1995. - №9.
2. Григоров В. (RK3ZK). Згода пристрій на коаксіальному кабелі/ Радіоаматор. - 1995. - №7.
3. Підгорний В. (UC2AGL). Антенний тюнер/ Радіоаматор. -1994.-№2.
4. Підгорний В. (UC2AGL). Антенний тюнер/ Радіоаматор. -1991.-№1.
5. Григоров В. (UZ3ZK). Універсальне згода пристрій// Радіоаматор. - 1993. - №11.
6. Падалко С. (RA6LEW). Антенне комутаційно-згода пристрій/ Радіоаматор. - 1991. - №12.
7. Орлов Ст. (UT5JAM). Вседиапазонное згода пристрій до LW/ Радіоаматор. -1992. - №10.
8. Виллемань П. (F9HY). Згода пристрій для антен типу LEVY/ /Радіоаматор. - 1992. - №10.
9. Підгорний В. (EW1MM). Універсальне антенне згода пристрій/ Радіоаматор. - 1994. - №8.
Автор: І. Григоров (RK32ZK), р. Білгород; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru