П-контур - не лучший вариант согласования для коротких антенн

Повышение квалификации

Я решил провести несколько экспериментов, чтобы увидеть, как разные значения индуктивности и емкости в параллельной согласующей цепи LC-контура повлияют на величину выходного радиочастотного сигнала.

Для своего первого теста я хотел использовать только индуктивность без параллельной емкости, поскольку, согласно предыдущей теории, она должна давать наибольшую излучаемую мощность. У меня была в наличии переменная индуктивность с диапазоном регулировки 40–120 мкГн, чего было бы недостаточно для согласования с антенной на частоте 1000 кГц. Итак, я пробовал разные катушки индуктивности с фиксированным значением последовательно с переменной индуктивностью, пока индуктивность не была достаточной для настройки антенны на резонанс.

Благодаря такому расположению я смог достичь пика антенны без дополнительной параллельной емкости, и поэтому весь циркулирующий ток в резервуаре протекает через антенну. Это должно обеспечить наиболее эффективное соединение с антенной.

Я установил передатчик, как показано на схеме выше, используя фиксированную индуктивность 330мкГн, последовательно с переменной индуктивностью 40–120 мкГн, и разместил пассивный измеритель мощности сигнала на фиксированном расстоянии от антенны. Для первого теста индуктивность была отрегулирована на пиковый выход, который имел место, когда общая индуктивность составляла 446 мкГн. (Это отличается от более ранних расчетов, которые предсказывали требуемую индуктивность в 1054 мкГн, но это объясняется дополнительной паразитной емкостью антенны.) Затем была зафиксирована мощность сигнала на измерителе.

Для следующего теста я удалил дроссель серии 330мкГн, чтобы в цепи была только переменная дроссель. К этому времени я подсчитал, что емкость антенны составляет примерно 50 пФ, поэтому для достижения пика антенны с переменной индуктивностью, установленной около ее максимальной индуктивности, потребуются дополнительные 220 пФ параллельной емкости. Я подключил конденсатор 220 пФ параллельно переменной индуктивности, а затем настроил антенну, снова записав силу сигнала.

Я повторил эксперимент с различными конденсаторами фиксированной емкости и записал мощность сигнала с помощью переменной индуктивности, настроенной на лучший пик. Результаты представлены в таблице ниже:




L - это фактическое измеренное значение индуктивности, когда цепь находилась в резонансе.

C-net - это рассчитанная общая емкость резервуара на основе измеренной индуктивности с использованием стандартной формулы резонанса LC на частоте 1000 кГц.

C-parallel - это измеренное значение параллельного конденсатора фиксированной емкости, который был добавлен в схему (номинальные значения были 220, 270, 330 и 560 пФ соответственно).

C-антенна - это емкость антенны, рассчитанная путем вычитания C-параллели из C-net. Среднее значение составляет 52 пФ. Таким образом, считается, что емкость антенны составляет 52 пФ.

Уровень записанного сигнала определяется измерителем мощности сигнала, имеющим шкалу от 0 до 10. Я понятия не имею, должна ли эта шкала от 0 до 10 быть линейной. Я подозреваю, что нет. Итак, хотя мы можем сказать, что 7 определенно лучше 3,5, мы не можем сказать, что значение 7 вдвое лучше, чем значение 3,5. (Он может быть более чем в два раза лучше, а может быть и не вдвое лучше.)

Видно, что экспериментальные результаты подтверждают теорию. Максимальный уровень сигнала был самым высоким, когда использовалась только индуктивность, заставляющая весь резонансный ток проходить через антенну. Также, как и предполагалось, при добавлении параллельной емкости для усиления антенны наименьшая емкость давала наибольшую мощность выходного сигнала.

После выполнения этих тестов мне было любопытно, как ранее упомянутій П-контур будет сравниваться с параллельной сетью согласования LC.

Итак, я повторил эксперимент еще раз, используя П-контур. В этом случае переменный конденсатор на правой стороне П-цепи был опущен, потому что он будет эффективно работать параллельно с емкостью антенны и приведет к той же проблеме разделения тока, которая возникает с добавленным конденсатором в параллельной цепи LC.

При настройке П-цепи на максимальный выходной сигнал уровень сигнала составил всего 1,4 - худшее из всех экспериментальных устройств. Хотя, как упоминалось ранее, П-контур будет лучшим выбором для минимизации гармоник сигнала.



Заключительные примечания

Простейшая и наиболее эффективная согласующая сеть для электрически малой антенны вещательного диапазона - это не что иное, как вариометр надлежащего размера или параллельный индуктор / конденсаторный бак с минимально возможной емкостью.

Было указано, что из-за чрезвычайно низкой радиационной стойкости антенны другие потери должны быть ниже того же порядка величины, чтобы получить любое разумное количество радиочастотного излучения.

Никакого упоминания о резистивной составляющей согласующей катушки индуктивности L1 не было. Конечно, он должен быть как можно ниже, потому что в конечном итоге он идет последовательно с другими потерями. Для имеющихся в продаже катушек индуктивности будет указано их сопротивление постоянному току. Сопротивление переменному току зависит от частоты, но значения Q будут указаны. При прочих равных следует выбирать индукторы с наибольшей добротностью.

Для самой антенны следует выбирать проводник наибольшего практического диаметра, чтобы минимизировать резистивные потери антенны. Медь - лучший проводящий материал из-за ее низкого удельного сопротивления.

http://electronbunker.ca/eb/AntennaMatch.html

 


 Информационный партнер:  Мариупольский радиоклуб Маррад