Тюнер

[Янош, UT5DM]

Прошу Вас, подскажите, пожалуйста, какая схема антенного тюнера обеспечивает наибольший КПД на частотах 14...30(50)МГц ? - Т(L-C-L), - T(C-L-C), - T(с делителем С/С на входе), - Т(с делителем С/С на выходе), - Z-тюнер(Z-Match), - П, - Г, - L/C,(парал., послед.), при их применении к транзисторным TRX.
Как мне быть, помня, - "...Qн зависит в первую очередь от отношения импедансов антенны и кабеля...","...выше будет КПД у той схемы...у которой ДЛЯ ДАННОГО ИМПЕДАНСА АНТЕННЫ Za будет минимальная величина индуктивности...абсолютно лучших по КПД схем схем для любого не бывает. Бывают лучшие для данного импеданса Za."

[DL2KQ]

Все достаточно просто. Любое СУ это прежде всего резонансный контур. Который трансформирует импеданс антенны в то, что нам требуется. КПД такого контура:
КПД=100%/(1-Qн/Qхх),
где: Qн - нагруженная добротность контура.
Qхх - холостая добротность контура.
Qн зависит в первую очередь от отношения импедансов антенны и кабеля, и слабо зависит от схемы СУ. Поэтому основное внимание надо уделить Qхх - холостой, конструктивной добротности контура. Причём если Qxx конденсаторов как правило больше 1000 (у воздушных и вакуумных доходит до нескольких тысяч), то Qхх катушки в упомянутом диапазоне лежит в пределах 100 (плохонькая катушка из тонкого провода на каркасе) ...300 (хорошая бескаркасная катушка из толстого провода, трубки или шины). Вот собственно и ответ выше будет КПД у той схемы где катушек меньше, и у той, у которой ДЛЯ ДАННОГО ИМПЕДАНСА АНТЕННЫ Za будет минимальная величина индуктивности. Слова "ДЛЯ ДАННОГО ИМПЕДАНСА АНТЕННЫ" выделены не случайно. Величина L от него зависит изрядно. Поэтому абсолютно лучших по КПД схем схем для любого не бывает. Бывают лучшие для данного импеданса Za. В принципе, самая простая Г-образная цепь (с переключателем, позволяющим перекидывать КПЕ или на выход или на вход) в большинстве практических случаев является оптимумом. Это кстати подтверждается тем фактом, что встроенные автоматические тюнеры большинства трансиверов построены именно по такой схеме.
Не заботьтесь о КПД СУ - в любом случае разница от схемы будет весьма невелика. Заботьтесь о том, что бы СУ имело симметричный выход (для исключения излучения питающей линии) и нормальный переход на несимметричный вход. Подходящий Вам тюнер описан на стр. 150 Беньковского с Липиньским. Или можно собрать тюнер по следующей схеме: ТRХ--коаксиал с КСВ=1-- симметрирующий ферритовый тр-р 1:1 ---симметричный Г-тюнер--двухпроводная линия. Сделать наоборот - то есть тюнер на несимметричном входе, и дальше симметрирующее кольцо нельзя ни в коем разе - ферритовые трансформаторы плохо работают на реактивность. На трансивером входе тюнера реактивности нет (там КСВ=1), поэтому там феррит возможен.

[Андрей, uu4jey]

Имеем Т-тюнер - предположим, симулятор на этом сайте, или реальное устройство. Согласование выхода трансивера с подключенной нагрузкой и в первом, и во втором случае по минимальному КСВ возможно, как правило, не при одном строго определенном сочетании значений индуктивности и двух емкостей, а при разных. А вот какое сочетание величин индуктивности и соответствующих емкостей будет являться оптимальным??? Или, говоря несколько иначе - каков алгоритм работы автоматического Т-тюнера, когда он производит согласование нагрузки с выходом трансивера? Каким образом идет подбор нужных индуктивности и емкостей при этом? Или же все это делатся путем простого перебора всех возможных комбинаций? Кто в курсе, подскажите пожалуйста!

[DL2KQ]

Первая посылка ложна – точное согласование возможно при единственном сочетании. Другой вопрос, что при кручении тюнера руками можно получить несколько настроек с КСВ 1,1 ... 1,2 (и этим часто довольствуются на практике). Но для КСВ = 1 настройка одна.
Автоматические Т-тюнеры работают по следующему алгоритму:
1. Изменяем С1 на 1 шаг (в любую сторону). Если КСВ упал, то еще на 1 шаг в ту же сторону. А возрос, то идем в другую сторону. Так отыскиваем временный оптимум С1 по КСВ (сначала он не равен 1 ).
2. Повторяем все то же самое для С2. Запоминаем временный оптимум КСВ (он тоже не равен 1, конечно).
3. Изменяем индуктивность на 1 шаг в любую сторону и повторяем пп 1 и 2. Если новый временный оптимум КСВ меньше того, что был в п.2 – повторяем п. 3. А если больше, то повторяем п. 3, но изменяя индуктивность в другую сторону.
Программистки говоря, идет три цикла-поиска оптимума: внешний по индуктивности и в нем два вложенных по конденсаторам.

[Владимир-1]

Здравствуйте Игорь...На форуме
http://webclub.forumsclub.com/t63p75-topic
подвергли сомнению ваше Резюме....относительно эффективности резонансных антенн опубликованное в книге "Антенны КВ и УКВ часть 3 Простые КВ антенны" страница 176 . Книга вышла в 2006 году , за 6 лет не думаю , что резюме могло измениться.

[DL2KQ]

Да, в антеннах за последние 6 лет ничего не изменилось.

Резонансной должна быть вся антенная система в целом: антенна + СУ вверху (если есть) + линия питания + СУ внизу (если есть). А резонанс означает добротность (Q), т.е. умножение токов и напряжений в Q раз. А отсюда вытекают очень жесткие требования по по потерям, к элементам, участвующим в резонансе (находящимся внутри колебательного контура). Грубо говоря, примерно такие же, как к П-контуру РА.

Пример 1. Если все элементы антенной системы имеют малые омические потери, то совершенно всё равно (исключая изменения формы ДН) резонансна ли одна из частей этой системы (сама антенна, СУ или линия) или нет. В любом случае другие элементы системы (тюнер, например) смогут достроить её до резонанса, не внося при этом заметных потерь.

Пример 2. В систему затесался слабый по потерям при работе в LC контуре (или, что то же самое - при высоком КСВ) элемент. Коаксиальный кабель, например. Тогда всё должно быть настроено (т.е. согласовано) ДО этого слабого элемента (считая от эфира). Например: нерезонасная антенна + достраивающее до резонанса СУ + коаксиал. Или резонансная антенна + коаксиал. В данном случае фокус: нерезонасная антенна + коаксиал + достраивающее до резонанса СУ внизу, не пройдёт, кабель в качестве элемента резонирующего контура будет иметь недопустимые потери.

[Сергей]

Здравствуйте Игорь!
На форуме Вам задавали несколько вопросов по использованию антенных тюнеров типа АН-4, АТ-120 и др., в полевых условиях, рекомендации понятны, но очень хочется использовать эту дорогую штучку эффективно с максимальным количеством диапазонов.По всей видимости у Вас к ним интереса нет. Ваши статьи по LW и GP с тюнером дают надежду,что $ были потрачены не зря. Имеется телескопическая мачта из стекловолокна 12 м, пробовал в варианте VP2E четырехдиапазонный LW,естественно строится везде, по поводу эффективности сомнения. Или оставить его в покое и все же резонансный in.v с переключаемыми размерами.

[DL2KQ]

 Антенная система решает две задачи:
1. Сформировать нужную (или хотя бы приемлемую) ДН. То есть перевести мощность электромагнитной волны в электрический ток в антенне (речь о приеме). ДН является функцией расположения проводов и распределения токов в них.
2. Электрический ток в антенне полностью отдать в питающий кабель. Для этого требуется согласование импедансов (из школьной задачи по передаче максимальной мощности из генератора в нагрузку).
   Первая и вторая задача, вообще говоря, не связаны. Хорошую ДН может иметь антенна с каким угодно входным импедансом. Но тогда нужен тюнер. А это и лишняя сложность, и лишние потери. Поэтому, по мере сил делают антенны, сразу дающие 50 Ом. Или, по крайней мере те, импеданс которых может быть трансформирован в 50 Ом простейшим тюнером.
Но если есть хороший тюнер, согласующий всё, что угодно, то его можно использовать с любой антенной, имеющей удобоваримую ДН на данном диапазоне.
    С автотюнером удобно. Он согласует почти что угодно. Но согласование любого импеданса подразумевает и работу с высокой добротностью. То есть, могут быть и высокие напряжения, и большие токи (как в П-контуре лампового РА). Поэтому остро стоит вопрос коммутации. Простые реле такое не выдерживают. Отчего мощность большинства автотюнеров ограничена 100...150 ваттами. На серьезную же мощность автотюнеры очень дорогие.

[Игорь 2]

Игорь, во- первых, не понял, как на Вашем форуме цитировать (выделил нужное, нажал кнопку "цитировать", вместо нужного вывалился весь пост, работаю с W7+ IE10), а во- вторых, что самое главное, Вы не совсем правы, когда утверждаете, что настройка у Т- тюнера одна- уже, минимум, 20 лет назад, я доказал, что у Т- тюнера при фиксированной индуктивности могут быть две настройки при КСВ по входу равном единице- одна классическая, когда к бОльшему сопротивлению идёт меньшая ёмкость, а вторая- инверсная, где условие обратное. Причём, расчёт как классического варианта, так и инверсии, успешно проводят написанные мною пресеты под Маткад, которые я так же неоднократно выкладывал в Интернет. Вот такое небольшое дополнение, есть ещё нюансы по КПД, о них завтра напишу- сейчас спать охота...

[Игорь 2]

А по поводу КПД Т- тюнера, в сущности, всё написано правильно, единственное, что хотелось бы добавить по поводу алгоритма автоматической настройки, так это то, что его простыми путями не найти. Понятно, что при неизменной добротности катушки, и классическом использовании (на бОльшее сопротивление меньшая ёмкость) максимальный КПД будет с минимально возможной индуктивностью, при которой возможно согласование входа, однако, на практике следует учитывать тот факт, что при снижении индуктивности добротность катушки нередко падает, поэтому, встаёт вопрос о поиске золотой середины. Поэтому, лично я, контролирую ни только КСВ по входу, но и выходное напряжение тюнера, и, как несложно догадаться, именно его максимума при единичном КСВ по входу, и добиваюсь.

[DL2KQ]

Игорь, во- первых, не понял, как на Вашем форуме цитировать (выделил нужное, нажал кнопку "цитировать", вместо нужного вывалился весь пост, работаю с W7+ IE10)

Это свойство текущего движка. Или по кнопке "Цитировать"  и руками лишнее из цитаты удалять, либо в окне сообщения использовать тег цитаты и руками же вставлять нужный фрагмент.

Вы не совсем правы, когда утверждаете, что настройка у Т- тюнера одна...

Да их даже и не две. У простого LC-тюнера, как правило, возможны 4 варианта на один и тот же импеданс.
GAL-tools их показывает:

[Игорь 2]

Да нет, их, максимум, две при заданной индуктивности и неизменном импедансе нагрузке.  Я же про Т- тюнер писал, а не про Г- звенья- гляньте внимательно.

[DL2KQ]

по поводу алгоритма автоматической настройки, так это то, что его простыми путями не найти.

Ну, при разумных допущениях и с достаточной для инженерной практики точностью – вполне находится. Крайние случаи (вроде низкодобротных катушек и четвертой значащей цифры) меня не очень интересуют.

[Игорь 2]

Нюансы начнутся тогда, когда КСВ антенны, или настраиваемой тюнером системы, будет весьма высок. И, вот именно тогда, когда, фактически, КПД будет прямо пропорционален добротности катушки, и возникнет неоднозначность настройки, когда Т- тюнер с выведенной на минимум индуктивностью, будет иметь заметно меньший КПД, чем тот же тюнер с большей индуктивностью за счёт того, что добротность катушки во втором случае будет выше. Понятно, что рассматриваемый мною случай достаточно экзотичен, но забывать про нюансы, на мой взгляд, не стОит...

[Игорь 2]

А вот ещё глюк Вашего форума- несколько раз после отправки сообщения, вылетал из темы на общий форум.  Сообщение, тем не менее, в нужную тему отправлялось. Кстати, сейчас заинтересован найти хороший движок для форума, если у Вас получится исправить глюки, будет интересно посмотреть, что получилось.