Ю.Балтин, YL2DX

Последовательные
кабельные трансформаторы

Series-Section Impedance Transformers by YL2DX

    Одним из наиболее простых и удобных способов согласования импедансов фидера Z0 и антенны ZA является последовательное включение в фидер небольшого отрезка линии с другим волновым сопротивлением ZS (включение неоднородности в линию). Длина согласующей секции (до четверти длины волны) и место её включения в фидер зависят от требуемого коэффициента трансформации сопротивлений и от того, насколько её волновое сопротивление отличается от волнового сопротивления фидера. [1]

    Волновое сопротивление согласующей секции ZS может находиться в пределах Z0 > ZS > (Z х ZA)1/2 , если ZA < Z0 или Z0 < ZS < (Z х ZA)1/2 , если ZA > Z0.

    Практически, при использовании фидера с Z0=75 Ом, для трансформации сопротивлений антенн от 8,33 до 75 Ом можно использовать секцию из двух параллельно соединенных кабелей по 50 Ом (с результирующим ZS = 25 Ом). Если ZA не ниже 33,3 Ом, то согласующая секция может иметь волновое сопротивление 50 Ом. Секция из двух включенных параллельно отрезков 75-омного кабеля (ZS = 37,5 Ом) обеспечивает согласование 75-омного фидера с любыми из встречающихся на практике импедансами многоэлементных антенн Yagi и Quad.

    Если ZS = (Z0 х ZA)1/2, длина секции становится равной 1/4 длины волны, а расстояние от нагрузки, на котором секция должна быть включена в фидер, равно нулю. Это - предельный случай последовательного трансформатора, широко известный под названием "четвертьволновый трансформатор".

    Еще один частный случай - когда ZS = ZA. Тогда и длина секции, и её расстояние от нагрузки равны приблизительно 1/12 длины волны. [3] В другом предельном случае, когда Z близко к  Z 0 , длина вставки ZS стремится к нулю в точке фидера, находящейся на расстоянии 1/8 длины волны от нагрузки (этот случай не представляет практического интереса, так как означает, что трансформация сопротивлений не требуется).

    Для оперативного расчета согласующей цепи антенны, настроенной в резонанс А= 0), можно пользоваться графиками 1-5. Размеры указаны в долях средней рабочей длины волны, а физические длины отрезков кабелей должны быть вычислены с учетом коэффициента укорочения, который далеко не всегда равен 0,66 - его нужно измерять у каждого кабеля индивидуально.

    График 1: фидер 75 Ом, согласующая секция 50 Ом;

    График 2: фидер 75 Ом, согласующая секция 37,5 Ом;

    График 3: фидер 75 Ом, согласующая секция 25 Ом;

    График 4: фидер 50 Ом, согласующая секция 25 Ом;

    График 5: фидер 50 Ом, согласующая секция 75 Ом.

    Такого рода трансформатор позволяет согласовывать не только резонансные антенны. Для примера на графиках 6 и 7 показано, как должны быть изменены длина 37,5-омной секции и ее место включения в 75-омный фидер в зависимости от величины реактивной компоненты (XA) импеданса антенны при двух постоянных значениях активной составляющей RA = 22 Ом и 45 Ом.

    График 6:  при RA = 22 Ом;

    График 7:  при RA = 45 Ом.

    К сожалению, представить на графиках или в виде таблиц всё множество возможных сочетаний комплексных импедансов и их трансформации не представляется возможным. Эти расчеты можно сделать самостоятельно, пользуясь литературой [1] или [2], либо моей программой "SSTDX" (файл для Microsoft Excel-97).
 
 

Литература:

1. Айзенберг Г.З, Белоусов С.П., Журбенко Э.М. и др. Коротковолновые антенны. Радио и связь, Москва, 1985
2. The ARRL Handbook for Radio Amateurs. American Radio Relay League,Newington, CT, USA, 1992, p.16-5
3. Emerson D. Try a Twelfth-Wave Transformer. QST June 1997, pp. 43-44.

=========================================================
All rights reserved © Yuri Baltin, 2001

    > К началу
    > На первую страницу