อุปกรณ์ประสานงาน : จุดประสงค์และหลักการก่อสร้าง

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:40

ในทางปฏิบัติ มักเป็นไปไม่ได้ที่จะหาเสาอากาศที่อิมพีแดนซ์อินพุตเท่ากับอิมพีแดนซ์คลื่นของตัวป้อน เช่นเดียวกับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณ ในกรณีส่วนใหญ่ที่ไม่สามารถตรวจจับการโต้ตอบดังกล่าวได้ ดังนั้นจึงต้องใช้อุปกรณ์จับคู่เฉพาะทาง เสาอากาศ ตัวป้อน และเอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณรวมอยู่ในระบบเดียวที่ส่งพลังงานโดยไม่สูญเสียใดๆ

ทำอย่างไร

เพื่อทำงานที่ค่อนข้างซับซ้อนนี้ให้สำเร็จ คุณต้องใช้อุปกรณ์ที่ตรงกันในสองตำแหน่งหลัก - นี่คือจุดที่เสาอากาศเชื่อมต่อกับตัวป้อน และจุดที่ตัวป้อนเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณ ที่แพร่หลายที่สุดในปัจจุบันคืออุปกรณ์เปลี่ยนรูปเฉพาะทาง ตั้งแต่วงจรเรโซแนนซ์เรโซแนนซ์แบบสั่นไปจนถึงหม้อแปลงโคแอกเซียล ซึ่งทำขึ้นในรูปแบบของสายโคแอกเซียลแยกกันที่มีความยาวตามต้องการ ตัวจับคู่ทั้งหมดเหล่านี้ใช้เพื่อจับคู่อิมพีแดนซ์ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะลดการสูญเสียของสายส่งโดยรวม และที่สำคัญกว่านั้นคือลดการปล่อยคลื่นนอกย่านความถี่

ความต้านทานและคุณสมบัติของมัน

ในกรณีส่วนใหญ่ อิมพีแดนซ์เอาต์พุตมาตรฐานในเครื่องส่งสัญญาณบรอดแบนด์สมัยใหม่คือ 500 ม. เป็นที่น่าสังเกตว่าสายโคแอกเซียลจำนวนมากที่ใช้เป็นตัวป้อนก็ต่างกันในค่ามาตรฐานของอิมพีแดนซ์คลื่นที่ระดับ 50 หรือ 750 ม. อย่างไรก็ตาม หากพิจารณาเสาอากาศที่สามารถใช้อุปกรณ์ที่เข้าคู่กันได้ อิมพีแดนซ์อินพุตในเสาอากาศจะมีช่วงค่าที่ค่อนข้างกว้าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบและประเภท

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในเสาอากาศแบบองค์ประกอบเดียว อิมพีแดนซ์อินพุตที่ความถี่เรโซแนนซ์นั้นใช้งานได้จริง ในขณะที่ความถี่ของตัวส่งสัญญาณแตกต่างจากเรโซแนนท์ในทิศทางเดียวมาก ส่วนประกอบปฏิกิริยาของ ลักษณะอุปนัยหรือตัวเก็บประจุจะปรากฏในอุปกรณ์อิมพีแดนซ์อินพุต ในเวลาเดียวกัน เสาอากาศแบบหลายองค์ประกอบมีอิมพีแดนซ์อินพุตที่ความถี่เรโซแนนซ์ ซึ่งซับซ้อนเนื่องจากองค์ประกอบแบบพาสซีฟต่างๆ มีส่วนช่วยในการก่อตัวขององค์ประกอบปฏิกิริยา

หากอิมพีแดนซ์อินพุตทำงานอยู่ ก็สามารถจับคู่กับอิมพีแดนซ์ได้โดยใช้อุปกรณ์จับคู่เสาอากาศแบบพิเศษ ควรสังเกตว่าการสูญเสียที่นี่มีน้อยมาก อย่างไรก็ตาม ทันทีหลังจากที่ส่วนประกอบปฏิกิริยาเริ่มก่อตัวในความต้านทานอินพุต ขั้นตอนการจับคู่จะมีมากขึ้นเรื่อยๆต้องใช้การจับคู่เสาอากาศที่ซับซ้อนและซับซ้อนมากขึ้น โดยมีความสามารถในการชดเชยปฏิกิริยาที่ไม่ต้องการ และควรอยู่ที่จุดป้อนโดยตรง หากไม่มีการชดเชยการเกิดปฏิกิริยา จะส่งผลเสียต่อ SWR ในตัวป้อน รวมทั้งเพิ่มความสูญเสียโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ

ฉันควรทำอย่างไร

ความพยายามที่จะชดเชยการเกิดปฏิกิริยาที่ปลายล่างสุดของตัวป้อนไม่สำเร็จ เนื่องจากถูกจำกัดโดยคุณสมบัติของตัวอุปกรณ์เอง การเปลี่ยนแปลงความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณภายในส่วนที่แคบของวงดนตรีสมัครเล่นจะไม่นำไปสู่การปรากฏตัวของส่วนประกอบที่มีปฏิกิริยาที่สำคัญซึ่งมักจะไม่จำเป็นต้องชดเชย นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าการออกแบบเสาอากาศแบบหลายองค์ประกอบที่ถูกต้องนั้นไม่ได้จัดเตรียมส่วนประกอบปฏิกิริยาขนาดใหญ่ของอิมพีแดนซ์อินพุตที่มีอยู่ ซึ่งไม่ต้องการการชดเชย

บนอากาศ คุณมักจะพบข้อโต้แย้งต่างๆ เกี่ยวกับบทบาทและวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์ที่ตรงกันสำหรับเสาอากาศ ("สายยาว" หรือประเภทอื่น) ในกระบวนการจับคู่เครื่องส่งสัญญาณกับเสาอากาศ บางคนมีความหวังค่อนข้างสูงสำหรับเรื่องนี้ ในขณะที่บางคนมองว่ามันเป็นของเล่นธรรมดา นั่นคือเหตุผลที่คุณต้องเข้าใจอย่างถูกต้องว่าเครื่องรับสัญญาณเสาอากาศสามารถช่วยได้อย่างไรในทางปฏิบัติ และการใช้งานจะฟุ่มเฟือยอย่างไร

นี่คืออะไร

ก่อนอื่น คุณต้องเข้าใจอย่างถูกต้องว่าจูนเนอร์เป็นหม้อแปลงความต้านทานความถี่สูง ซึ่งหากจำเป็น จะสามารถชดเชยการเกิดปฏิกิริยาอุปนัยหรือคาปาซิทีฟได้ ลองพิจารณาตัวอย่างง่ายๆ:

Split vibrator ซึ่งที่ความถี่เรโซแนนซ์มีอิมพีแดนซ์อินพุตแบบแอ็คทีฟที่ 700 ม. และในขณะเดียวกันก็ใช้สายโคแอกเชียลกับตัวส่งสัญญาณที่มีอิมพีแดนซ์อินพุตประมาณ 500 ม. ติดตั้งจูนเนอร์ที่เอาต์พุต ของเครื่องส่งสัญญาณ และในสถานการณ์นี้จะใช้สำหรับเสาอากาศใดๆ (รวมถึง "สายยาว") อุปกรณ์จับคู่ระหว่างตัวส่งและตัวป้อน โดยไม่มีปัญหาในการจัดการกับงานหลัก

หากจูนเครื่องส่งต่อไปเป็นความถี่ที่แตกต่างจากความถี่เรโซแนนซ์ของเสาอากาศ ในกรณีนี้ อาจเกิดปฏิกิริยาในความต้านทานอินพุตของอุปกรณ์ ซึ่งต่อมาเกือบจะในทันทีเริ่มปรากฏที่ด้านล่าง ปลายของตัวป้อน ในกรณีนี้ อุปกรณ์จับคู่ "P" ของซีรีส์ใดๆ ก็สามารถชดเชยได้ และผู้ส่งสัญญาณจะได้รับความสอดคล้องอีกครั้งกับตัวป้อน

เอาต์พุตที่ตัวป้อนเชื่อมต่อกับเสาอากาศจะเป็นอย่างไร

หากคุณใช้จูนเนอร์เฉพาะที่เอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณ ในกรณีนี้จะไม่สามารถชดเชยได้ทั้งหมด และความสูญเสียต่างๆ จะเริ่มเกิดขึ้นในอุปกรณ์ เนื่องจากจะมีการจับคู่ที่ไม่สมบูรณ์ ในสถานการณ์นี้ คุณจะต้องใช้หนึ่งเชื่อมต่อระหว่างเสาอากาศและตัวป้อน ซึ่งจะแก้ไขสถานการณ์อย่างสมบูรณ์และให้การชดเชยการเกิดปฏิกิริยา ในตัวอย่างนี้ ตัวป้อนทำหน้าที่เป็นสายส่งที่ตรงกันซึ่งมีความยาวตามอำเภอใจ

ตัวอย่างอื่น

เสาอากาศแบบลูปซึ่งมีความต้านทานอินพุตแบบแอ็คทีฟอยู่ที่ประมาณ 1100 ม. ต้องจับคู่กับสายส่ง 50 โอห์ม เอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณในกรณีนี้คือ 500 ม.

ที่นี่คุณจะต้องใช้อุปกรณ์จับคู่สำหรับตัวรับส่งสัญญาณหรือเสาอากาศ ซึ่งจะถูกติดตั้งที่จุดที่ตัวป้อนเชื่อมต่อกับเสาอากาศ ในกรณีส่วนใหญ่ นักเล่นอดิเรกหลายคนชอบที่จะใช้หม้อแปลง RF ประเภทต่างๆ ที่มีแกนเฟอร์ไรท์ แต่ในความเป็นจริง หม้อแปลงโคแอกเซียลแบบคลื่นสี่คลื่น ซึ่งสามารถทำจากสายเคเบิลมาตรฐาน 75 โอห์ม เป็นวิธีที่สะดวกกว่า

จะใช้งานอย่างไร

ความยาวของส่วนของสายเคเบิลควรคำนวณโดยใช้สูตร A/40.66 โดยที่ A คือความยาวคลื่นและ 0.66 เป็นปัจจัยความเร็วที่ใช้สำหรับสายเคเบิลโคแอกเซียลสมัยใหม่ส่วนใหญ่ อุปกรณ์จับคู่เสาอากาศ HF ในกรณีนี้จะเชื่อมต่อระหว่างตัวป้อน 50 โอห์มและอินพุตเสาอากาศ และหากม้วนเข้าในช่องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 ถึง 20 ซม. ในกรณีนี้ อุปกรณ์จะทำหน้าที่ปรับสมดุล อุปกรณ์. ตัวป้อนจะจับคู่กับตัวส่งสัญญาณโดยอัตโนมัติอย่างเต็มที่ เช่นเดียวกับความเท่าเทียมกันของความต้านทานของพวกเขาและในสถานการณ์เช่นนี้จะเป็นไปได้ที่จะปฏิเสธบริการของจูนเนอร์เสาอากาศมาตรฐานอย่างสมบูรณ์

อีกทางเลือก

สำหรับตัวอย่างดังกล่าว เราสามารถพิจารณาวิธีการจับคู่ที่เหมาะสมที่สุดอีกวิธีหนึ่ง - โดยหลักการแล้วจะใช้สายโคแอกเชียลแบบครึ่งคลื่นหรือครึ่งคลื่นหลายเท่า กับอิมพีแดนซ์คลื่นใดๆ อยู่ระหว่างจูนเนอร์ที่อยู่ใกล้กับเครื่องส่งและเสาอากาศ ในกรณีนี้ อิมพีแดนซ์อินพุตของเสาอากาศซึ่งมีค่า 110 โอห์ม จะถูกถ่ายโอนไปยังด้านล่างสุดของสายเคเบิล หลังจากนั้น จะเปลี่ยนไปใช้อุปกรณ์จับคู่เสาอากาศที่มีความต้านทาน 500 ม. ในกรณีนี้ เคสมีการจับคู่ตัวส่งสัญญาณกับเสาอากาศอย่างสมบูรณ์และตัวป้อนใช้เป็นตัวทำซ้ำ.

ในสถานการณ์ที่รุนแรงมากขึ้น เมื่ออิมพีแดนซ์อินพุตของเสาอากาศไม่เหมาะสมสำหรับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของตัวป้อน ซึ่งในทางกลับกัน ไม่สอดคล้องกับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของตัวส่ง จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์จับคู่เสาอากาศ HF สองตัว. ในกรณีนี้ จะใช้ตัวหนึ่งที่ด้านบนเพื่อจับคู่ตัวป้อนกับเสาอากาศ ในขณะที่อีกตัวหนึ่งใช้เพื่อจับคู่ตัวป้อนกับตัวส่งสัญญาณที่ด้านล่าง ในเวลาเดียวกัน ไม่มีทางที่จะทำอุปกรณ์จับคู่ด้วยมือของคุณเอง ซึ่งสามารถใช้คนเดียวเพื่อให้เข้ากับวงจรทั้งหมดได้

การเกิดปฏิกิริยาจะทำให้สถานการณ์ซับซ้อนยิ่งขึ้น ในกรณีนี้ อุปกรณ์จับคู่ HF จะดีขึ้นอย่างมากจับคู่เครื่องส่งสัญญาณกับตัวป้อน ซึ่งจะทำให้งานในขั้นตอนสุดท้ายง่ายขึ้นอย่างมาก แต่คุณไม่ควรคาดหวังมากกว่านี้ เนื่องจากตัวป้อนจะไม่ตรงกับเสาอากาศ การสูญเสียจะปรากฏขึ้น ดังนั้นประสิทธิภาพของอุปกรณ์เองจะถูกประเมินต่ำเกินไป เครื่องวัด SWR ที่เปิดใช้งานซึ่งติดตั้งไว้ระหว่างเครื่องรับสัญญาณและเครื่องส่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่า SWR=1 ได้รับการแก้ไขแล้ว และเอฟเฟกต์นี้ไม่สามารถทำได้ระหว่างตัวป้อนและจูนเนอร์ เนื่องจากมีความไม่ตรงกัน

สรุป

ประโยชน์ของจูนเนอร์คือช่วยให้คุณรักษาโหมดที่ดีที่สุดของตัวส่งสัญญาณในกระบวนการทำงานบนโหลดที่ไม่สอดคล้องกัน แต่ในขณะเดียวกัน การปรับปรุงประสิทธิภาพของเสาอากาศใดๆ (รวมถึง "สายยาว") ก็ไม่สามารถรับประกันได้ - อุปกรณ์ที่เข้าชุดกันจะไม่ทำงานหากไม่ตรงกับตัวป้อน

P-circuit ซึ่งใช้ในสเตจเอาท์พุตของตัวส่งสัญญาณ ยังสามารถใช้เป็นเครื่องรับเสาอากาศได้ แต่เฉพาะในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงการทำงานในตัวเหนี่ยวนำและความจุแต่ละตัว ในกรณีส่วนใหญ่ จูนเนอร์ทั้งแบบแมนนวลและแบบอัตโนมัติเป็นอุปกรณ์ปรับคอนทัวร์ได้แบบเรโซแนนซ์ ไม่ว่าจะประกอบที่โรงงานหรือมีใครตัดสินใจทำอุปกรณ์จับคู่สำหรับเสาอากาศด้วยมือของพวกเขาเอง มีองค์ประกอบควบคุมสองหรือสามองค์ประกอบในองค์ประกอบแบบแมนนวล และองค์ประกอบเหล่านี้ไม่ได้ใช้งานในขณะที่องค์ประกอบอัตโนมัติมีราคาแพง และสำหรับงานที่มีขีดความสามารถอย่างจริงจัง ค่าใช้จ่ายอาจสูงมาก

อุปกรณ์จับคู่บรอดแบนด์

จูนเนอร์นี้ตอบสนองความหลากหลายของรูปแบบที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการจับคู่ของเสาอากาศกับเครื่องส่งสัญญาณ อุปกรณ์ดังกล่าวค่อนข้างมีประสิทธิภาพในกระบวนการทำงานกับเสาอากาศที่ใช้กับฮาร์โมนิก หากตัวป้อนเป็นแบบทวนสัญญาณครึ่งคลื่น ในสถานการณ์นี้ อิมพีแดนซ์อินพุตของเสาอากาศจะแตกต่างกันไปตามย่านความถี่ต่างๆ แต่จูนเนอร์ช่วยให้จับคู่กับเครื่องส่งสัญญาณได้ง่าย อุปกรณ์ที่นำเสนอนี้สามารถทำงานได้อย่างง่ายดายที่กำลังส่งสูงถึง 1.5 กิโลวัตต์ในย่านความถี่ตั้งแต่ 1.5 ถึง 30 MHz คุณยังสามารถทำอุปกรณ์ดังกล่าวด้วยมือของคุณเอง

องค์ประกอบหลักของจูนเนอร์คือตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติ RF บนวงแหวนเฟอร์ไรต์จาก TV UNT-35 ระบบเบี่ยง รวมทั้งสวิตช์ที่ออกแบบมาสำหรับ 17 ตำแหน่ง สามารถใช้วงแหวนรูปกรวยจากรุ่น UNT-47/59 หรือรุ่นอื่นๆ ได้ ขดลวดมี 12 รอบซึ่งพันเป็นสองสายในขณะที่จุดเริ่มต้นของหนึ่งรวมกับจุดสิ้นสุดของวินาที ในแผนภาพและในตาราง การนับจำนวนรอบจะผ่านไป ในขณะที่ตัวลวดเองนั้นพันเกลียวและหุ้มด้วยฉนวนฟลูออโรเรซิ่น สำหรับฉนวน เส้นผ่านศูนย์กลางลวด 2.5 มม. ให้ก๊อกจากแต่ละตา เริ่มจากแปด ถ้านับจากปลายสายดิน

ตัวแปลงอัตโนมัติถูกติดตั้งใกล้กับสวิตช์มากที่สุดในขณะที่ตัวนำเชื่อมต่อระหว่างพวกมันต้องมีขั้นต่ำความยาว. คุณสามารถใช้สวิตช์ที่มี 11 ตำแหน่งได้หากการออกแบบของหม้อแปลงที่มีก๊อกไม่มากนักเช่น 10 ถึง 20 รอบ แต่ในสถานการณ์เช่นนี้ช่วงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานจะลดลง.

เมื่อทราบค่าอิมพีแดนซ์อินพุตที่แน่นอนของเสาอากาศแล้ว คุณสามารถใช้หม้อแปลงดังกล่าวเพื่อจับคู่เสาอากาศกับตัวป้อน 50 หรือ 750 ม. โดยใช้ก๊อกที่จำเป็นที่สุดเท่านั้น ในสถานการณ์เช่นนี้ มันถูกวางไว้ในกล่องป้องกันความชื้นพิเศษ จากนั้นจึงเติมพาราฟินและวางไว้ตรงจุดป้อนของเสาอากาศ อุปกรณ์ที่เข้าชุดกันสามารถออกแบบโดยอิสระหรือรวมอยู่ในหน่วยเปลี่ยนเสาอากาศพิเศษของสถานีวิทยุบางแห่ง

เพื่อความชัดเจน ฉลากที่ติดตั้งบนที่จับสวิตช์จะแสดงค่าความต้านทานที่สอดคล้องกับตำแหน่งนี้ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการชดเชยอย่างเต็มที่สำหรับส่วนประกอบอุปนัยแบบรีแอกทีฟ จึงสามารถเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบแปรผันได้ในภายหลัง

ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นชัดเจนว่าความต้านทานขึ้นอยู่กับจำนวนรอบที่คุณทำ ในกรณีนี้ การคำนวณได้ดำเนินการตามอัตราส่วนของแนวต้าน ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนรอบทั้งหมดที่ทำในยกกำลังสอง