Thiết bị phối hợp: mục đích và nguyên tắc cấu tạo

2024 Tác giả: Henry Conors | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-12 14:32

Trong thực tế nghiệp dư, thường không thể tìm thấy các ăng-ten có trở kháng đầu vào bằng trở kháng sóng của bộ cấp, cũng như trở kháng đầu ra của máy phát. Trong phần lớn các trường hợp, không thể phát hiện được sự tương ứng như vậy, do đó, phải sử dụng các thiết bị đối sánh chuyên dụng. Ăng-ten, bộ nạp và cả đầu ra của máy phát đều được bao gồm trong một hệ thống duy nhất, trong đó năng lượng được truyền đi mà không bị thất thoát.

Cách làm?

Để hoàn thành nhiệm vụ khá phức tạp này, bạn cần sử dụng các thiết bị phù hợp ở hai vị trí chính - đây là điểm ăng-ten kết nối với bộ nạp, và cũng là điểm bộ nạp kết nối với đầu ra của bộ phát. Ngày nay phổ biến nhất là các thiết bị biến đổi chuyên dụng, từ mạch cộng hưởng dao động đến máy biến áp đồng trục, được chế tạo dưới dạng các mảnh riêng biệt của cáp đồng trục có chiều dài cần thiết. Tất cả các bộ so khớp này được sử dụng để phù hợp với trở kháng, cuối cùng giảm thiểu tổn thất đường truyền tổng thể và quan trọng hơn là giảm phát thải ngoài băng tần.

Kháng và các tính năng của nó

Trong hầu hết các trường hợp, trở kháng đầu ra tiêu chuẩn trong các thiết bị phát băng thông rộng hiện đại là 500 m. Điều đáng chú ý là nhiều cáp đồng trục được sử dụng làm bộ cấp nguồn cũng khác nhau về giá trị tiêu chuẩn của trở kháng sóng ở mức 50 hoặc 750 m. Tuy nhiên, nếu xem xét các ăng-ten mà thiết bị phù hợp có thể được sử dụng, thì tùy thuộc vào thiết kế và loại, trở kháng đầu vào của chúng có một loạt các giá trị, từ vài ôm đến hàng trăm và thậm chí nhiều hơn.

Được biết rằng trong các ăng-ten đơn phần tử, trở kháng đầu vào tại tần số cộng hưởng là thực tế hoạt động, trong khi tần số máy phát càng khác với tần số cộng hưởng theo hướng này hay hướng khác, thì thành phần phản kháng của một bản chất cảm ứng hoặc điện dung sẽ xuất hiện trong chính các thiết bị trở kháng đầu vào. Đồng thời, anten nhiều phần tử có trở kháng đầu vào ở tần số cộng hưởng, điều này rất phức tạp do thực tế là các phần tử thụ động khác nhau góp phần hình thành thành phần phản kháng.

Nếu trở kháng đầu vào đang hoạt động, nó có thể được so khớp với trở kháng bằng thiết bị kết hợp ăng-ten chuyên dụng. Cần lưu ý rằng những tổn thất ở đây trên thực tế không đáng kể. Tuy nhiên, ngay sau khi một thành phần phản ứng bắt đầu hình thành trong điện trở đầu vào, quy trình đối sánh sẽ ngày càng trở nênsẽ cần sử dụng kết hợp ăng-ten phức tạp và ngày càng phức tạp hơn, với khả năng bù cho phản ứng không mong muốn và phải được đặt trực tiếp tại điểm cấp dữ liệu. Nếu khả năng phản ứng không được bù đắp, điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến SWR trong bộ nạp, cũng như làm tăng đáng kể tổn thất tổng thể.

Tôi có nên làm điều này không?

Nỗ lực bù hoàn toàn cho phản ứng ở đầu dưới của bộ nạp không thành công, vì nó bị giới hạn bởi các đặc tính của chính thiết bị. Bất kỳ sự thay đổi nào về tần số của máy phát trong các phần hẹp của các dải nghiệp dư cuối cùng sẽ không dẫn đến sự xuất hiện của thành phần phản kháng đáng kể, do đó thường không cần bù lại. Cũng cần lưu ý rằng thiết kế đúng của ăng-ten đa phần tử cũng không cung cấp thành phần phản kháng lớn của trở kháng đầu vào có sẵn, do đó không yêu cầu bù của nó.

Trên mạng, bạn thường có thể tìm thấy nhiều tranh chấp khác nhau về vai trò và mục đích của thiết bị phù hợp với ăng-ten (“dây dài” hoặc một loại khác) trong quá trình kết hợp máy phát với nó. Một số hy vọng khá cao vào nó, trong khi những người khác chỉ đơn giản coi nó như một món đồ chơi bình thường. Đó là lý do tại sao bạn cần hiểu chính xác cách một bộ thu sóng ăng ten có thể thực sự giúp ích như thế nào trong thực tế và việc sử dụng nó ở đâu sẽ không cần thiết.

Đây là gì?

Trước hết, bạn cần hiểu một cách chính xác rằng bộ chỉnh là một máy biến áp điện trở tần số cao, nếu cần sẽ có khả năng bù điện trở cảm ứng hoặc điện dung. Hãy xem xét một ví dụ cực kỳ đơn giản:

Bộ rung tách, ở tần số cộng hưởng có trở kháng đầu vào hoạt động là 700 m, đồng thời, nó sử dụng cáp đồng trục với máy phát có trở kháng đầu vào khoảng 500 m. Các bộ chỉnh được lắp đặt ở đầu ra của máy phát và trong tình huống này sẽ dành cho bất kỳ thiết bị ăng-ten nào (bao gồm cả "cáp dài") phù hợp giữa máy phát và bộ nạp, mà không gặp bất kỳ khó khăn nào khi thực hiện nhiệm vụ chính của nó.

Nếu máy phát được điều chỉnh đến tần số khác với tần số cộng hưởng của ăng-ten, thì trong trường hợp này, phản ứng có thể xuất hiện trong điện trở đầu vào của thiết bị, sau đó gần như ngay lập tức bắt đầu xuất hiện ở tần số thấp hơn cuối bộ nạp. Trong trường hợp này, thiết bị phù hợp "P" của bất kỳ sê-ri nào cũng sẽ có thể bù cho thiết bị đó và bộ phát sẽ lại nhận được sự nhất quán với bộ nạp.

Đâu sẽ là đầu ra nơi bộ nạp kết nối với ăng-ten?

Nếu bạn chỉ sử dụng bộ chỉnh ở đầu ra của máy phát, thì trong trường hợp này, nó sẽ không thể bù đầy đủ và các tổn thất khác nhau sẽ bắt đầu xảy ra trong thiết bị, vì sẽ không khớp hoàn toàn. Trong tình huống này, bạn sẽ cần sử dụngmột kết nối giữa ăng-ten và bộ nạp, sẽ khắc phục hoàn toàn tình trạng và cung cấp khả năng bù phản ứng. Trong ví dụ này, bộ nạp hoạt động như một đường truyền phù hợp có độ dài tùy ý.

Một ví dụ khác

Ăng ten vòng, có điện trở đầu vào hoạt động khoảng 1100 m, phải được kết hợp với đường truyền 50 ohm. Đầu ra máy phát trong trường hợp này là 500 m.

Ở đây bạn sẽ cần sử dụng một thiết bị phù hợp cho bộ thu phát hoặc ăng-ten, thiết bị này sẽ được lắp đặt tại điểm mà bộ nạp kết nối với ăng-ten. Trong phần lớn các trường hợp, nhiều người có sở thích thích sử dụng các loại biến áp RF khác nhau được trang bị lõi ferit, nhưng trên thực tế, biến áp đồng trục một phần tư sóng, có thể được làm từ cáp 75 ohm tiêu chuẩn, là một giải pháp tiện lợi hơn.

Cách thực hiện?

Chiều dài của đoạn cáp được sử dụng nên được tính theo công thức A / 40,66, trong đó A là bước sóng và 0,66 là hệ số vận tốc được sử dụng cho phần lớn các loại cáp đồng trục hiện đại. Các thiết bị phù hợp với ăng-ten HF trong trường hợp này sẽ được kết nối giữa bộ nạp 50 ohm và đầu vào ăng-ten, và nếu chúng được cuộn vào một khoang có đường kính từ 15 đến 20 cm, thì trong trường hợp này, nó cũng sẽ hoạt động như một bộ cân bằng thiết bị. Bộ nạp sẽ được khớp hoàn toàn tự động với bộ phát, cũng nhưbằng nhau về điện trở của chúng và trong tình huống như vậy, có thể hoàn toàn từ chối các dịch vụ của bộ thu sóng ăng ten tiêu chuẩn.

Lựa chọn khác

Đối với một ví dụ như vậy, chúng ta có thể xem xét một phương pháp kết hợp tối ưu khác - sử dụng bội số của cáp đồng trục nửa sóng hoặc nửa sóng, về nguyên tắc, với bất kỳ trở kháng sóng nào. Nó được bao gồm giữa bộ thu sóng nằm gần máy phát và ăng-ten. Trong trường hợp này, trở kháng đầu vào của ăng-ten, có giá trị 110 ôm, được chuyển đến đầu dưới của cáp, sau đó, sử dụng thiết bị kết hợp ăng-ten, trở kháng đầu vào của ăng-ten, nó được chuyển thành điện trở 500 m. trường hợp, khớp hoàn toàn của máy phát với ăng-ten được cung cấp và bộ nạp được sử dụng như một bộ lặp.

Trong các tình huống nghiêm trọng hơn, khi trở kháng đầu vào của ăng-ten không phù hợp với trở kháng đặc trưng của bộ nạp, do đó, không tương ứng với trở kháng đầu ra của máy phát, cần phải có hai thiết bị phù hợp ăng-ten HF. Trong trường hợp này, một cái được sử dụng ở trên cùng để khớp bộ cấp nguồn với ăng-ten, trong khi cái kia được sử dụng để khớp bộ cấp với bộ phát ở phía dưới. Đồng thời, không có cách nào để tạo ra một số thiết bị phù hợp bằng tay của chính bạn, có thể được sử dụng một mình để khớp toàn bộ mạch.

Sự xuất hiện của phản ứng sẽ làm cho tình hình càng trở nên phức tạp hơn. Trong trường hợp này, các thiết bị phù hợp với HF sẽ cải thiện đáng kểkhớp bộ phát với bộ nạp, do đó cung cấp một sự đơn giản hóa đáng kể công việc của giai đoạn cuối cùng, nhưng bạn không nên mong đợi nhiều hơn từ chúng. Do thực tế là bộ nạp sẽ không khớp với ăng-ten, các tổn thất sẽ xuất hiện, do đó, hiệu quả của bản thân thiết bị sẽ bị đánh giá thấp. Một đồng hồ SWR được kích hoạt được lắp đặt giữa bộ chỉnh và bộ phát sẽ đảm bảo rằng SWR=1 được cố định và không thể đạt được hiệu ứng này giữa bộ nạp và bộ chỉnh, vì có sự không khớp.

Kết

Lợi ích của bộ chỉnh là nó cho phép bạn duy trì chế độ tối ưu của máy phát trong quá trình làm việc với tải không phù hợp. Nhưng đồng thời, không thể đảm bảo sự cải thiện về hiệu quả của bất kỳ ăng-ten nào (bao gồm cả "dây dài") - các thiết bị phù hợp sẽ không hoạt động nếu nó không khớp với bộ nạp.

Mạch P, được sử dụng trong giai đoạn đầu ra của máy phát, cũng có thể được sử dụng như một bộ thu sóng anten, nhưng chỉ khi có sự thay đổi hoạt động trong độ tự cảm và từng điện dung. Trong đại đa số các trường hợp, cả bộ điều chỉnh thủ công và tự động đều là các thiết bị có thể điều chỉnh đường viền cộng hưởng, bất kể chúng được lắp ráp tại nhà máy hay ai đó đã quyết định tự tay chế tạo một thiết bị phù hợp cho ăng-ten. Có hai hoặc ba phần tử điều chỉnh trong các phần tử thủ công và bản thân chúng không hoạt động, trong khi các bộ phận tự động đắt tiền và đối với công việc ở công suất lớn, chi phí của chúng có thể cực kỳ cao.

Thiết bị kết hợp băng thông rộng

Bộ thu sóng này đáp ứng được phần lớn các biến thể trong đó cần đảm bảo sự phù hợp của ăng-ten với máy phát. Thiết bị như vậy khá hiệu quả trong quá trình làm việc với các ăng ten được sử dụng trên sóng hài, nếu bộ cấp là bộ lặp nửa sóng. Trong tình huống này, trở kháng đầu vào của ăng-ten khác nhau trên các băng tần khác nhau, nhưng bộ điều chỉnh cho phép kết hợp dễ dàng với máy phát. Thiết bị được đề xuất có thể dễ dàng hoạt động ở công suất máy phát lên đến 1,5 kW trong dải tần từ 1,5 đến 30 MHz. Bạn thậm chí có thể tạo ra một thiết bị như vậy bằng chính tay của mình.

Các thành phần chính của bộ chỉnh là một bộ biến đổi tự động RF trên vòng ferit từ hệ thống làm lệch hướng TV UNT-35, cũng như một công tắc được thiết kế cho 17 vị trí. Có thể sử dụng các vòng hình nón từ các mẫu UNT-47/59 hoặc bất kỳ loại nào khác. Cuộn dây có 12 vòng dây được quấn thành hai dây, đầu dây một nối với đầu dây thứ hai. Trong sơ đồ và trong bảng, đánh số của các vòng dây được thông qua, trong khi bản thân dây dẫn được bện và được bao bọc trong lớp cách điện bằng nhựa dẻo. Đối với cách điện, đường kính dây là 2,5 mm, cung cấp các vòi từ mỗi lượt, bắt đầu từ vòng thứ tám, nếu tính từ đầu nối đất.

Bộ biến áp tự động được lắp đặt càng gần công tắc càng tốt, trong khi dây dẫn kết nối giữa chúng phải có kích thước tối thiểuchiều dài. Có thể sử dụng công tắc có 11 vị trí, nếu thiết kế máy biến áp có số lượng vòi không quá lớn, ví dụ từ 10 đến 20 vòng, nhưng trong tình huống như vậy, khoảng biến đổi điện trở cũng sẽ giảm..

Biết được giá trị chính xác của trở kháng đầu vào của ăng-ten, bạn có thể sử dụng một biến áp như vậy để kết hợp ăng-ten với bộ trung chuyển 50 hoặc 750 m, chỉ sử dụng các vòi cần thiết nhất. Trong tình huống như vậy, nó được đặt trong một hộp chống ẩm đặc biệt, sau đó nó được đổ đầy parafin và đặt trực tiếp tại điểm cấp liệu của ăng-ten. Bản thân thiết bị phù hợp có thể được thực hiện như một thiết kế độc lập hoặc được bao gồm trong bộ chuyển mạch ăng-ten đặc biệt của một số đài radio.

Để rõ ràng, nhãn gắn trên tay cầm của công tắc hiển thị giá trị điện trở tương ứng với vị trí này. Để đảm bảo bù đầy đủ thành phần cảm ứng phản kháng, sau đó có thể kết nối một tụ điện thay đổi được.

Bảng dưới đây cho thấy rõ mức độ kháng phụ thuộc vào số lượt bạn đã thực hiện như thế nào. Trong trường hợp này, phép tính được thực hiện dựa trên tỷ lệ điện trở phụ thuộc bậc hai vào tổng số lượt được thực hiện.