Суббота, 15 Декабря 2018
Время региона:23.40, UTC:18.40
Вы находитесь в этом разделе сайта >>>
Главная Статьи Согласующие устройства Сравнение разных схем СУ
Навигация
Главная
Карта сайта
Обратная связь
Контакты
Бюллетени СРР
Репитеры
Радиомаяки
Круглый стол
Районы RDA ХМАО
Список членов РО СРР


Полезные ссылки

Сайты:
Сервер радиолюбителей РФ
Союз радиолюбителей России
Технический портал радиолюбителей России
Определить свой QTH-локатор
Российский УКВ портал
Специальные радиосистемы
Социальная сеть Hambook
Russian CW Club
Русский Робинзон-Клуб
RU-QRP — клуб
Подборка радиолюбительских сайтов и форумов

Официальные представители в России:
YAESU
ICOM
KENWOOD

Интернет-магазины радиотехники:
Radioexpert
Юником
Мир радио
База электроники
Группа компаний Т-Хелпер
Вива-телеком
Чип-Дип

Ресурсы on-line:
VOACAP Online
DX News
425 DX Calendar
425 DX News
DX by NG3K (ADXO)
DX Calendar by DH9SB
DX News (Mail Archive)
DX World
DX Новости RUS/ENG
OPDX Bulletin
The Daily DX
DX Cluster
DX Fun
DX Sammit
DXSCAPE
DXWATCH
Ham Radio Deluxe

 
QTH-калькулятор
Широта:
Долгота:
Локатор:
Прохождение

Сравнение разных схем СУ

Все статьи Согласующие устройства

Выбор схемы LC СУ

Для согласования комплексного импеданса антенны с кабелем 50 Ом наиболее часто применяются Г-образные LC согласующие устройства  (СУ). Для большинства импедансов возможны два варианта схемы такого СУ, а для некоторых – даже 4.

 Возникает вопрос о выборе оптимальной схемы согласования в смысле КПД и требований к деталям СУ. Большинство известных мне расчетных программ таких СУ   (например, окно Сервис MMANA-GAL) работают с идеальными элементами и  не выдают ни КПД устройства ни требования (токи, напряжения, мощности) к элементам СУ.

Эта задача решена в окне Утилиты > СУ на LC GAL-ANA. Воспользуемся этим окном для выбора варианта схемы СУ на примере согласования диапазона 160 м, популярного 16,5 метровой вертикала с емкостными нагрузками. С учетом потерь в земле входной импеданс этой антенны на 1,83 МГц составляет 14 – J330 Ом.

Скормив эти данные окну СУ на LC, при входной мощности 1 кВт и холостой добротности катушек QL = 200, а конденсаторов QC = 500 (средние типовые значения), получаем 4 варианта схемы согласования.

Вариант 1:


Рис. 1.

Две катушки. КПД = 89,5%. До антенны доходит 894,57 Вт. Напряжение на антенне Uout = 2,64 кВ.

Данные последовательной катушки (отмечены индексом s, от англ. serial): ток  Is = 7,99 А, напряжение Us = 2,45 кВ, рассеиваемая активная мощность 0,1 кВт (действительная часть от комплексной мощности Ss).

Параллельная катушка (ее данные отмечены индексом p, от англ. parallel): ток  Ip = 6,65 А, напряжение Up = 244 В, рассеиваемая активная мощность 0,01 кВт (действительная часть от комплексной мощности Sp).

Какие выводы можно сделать по этим данным? КПД  89,5% неплох (имея в виду, что антенна укорочена). Токи по катушкам большие, поэтому провод понадобится толщиной от 1,5 мм. Кроме того, на последовательной катушке выделится 100 Вт тепла, поэтому ее каркас должен быть устойчив к нагреву. Также на последовательной катушке большое напряжение, поэтому потребуемся намотка с шагом, чтобы избежать пробой между витками. Выходное напряжение 2,64 кВ потребует реле с зазором между контактами минимум 2 мм.

Вариант 2:


Рис. 2.

Катушка с параллельным входу конденсатором. КПД = 88,5%. До антенны доходит 885,35 Вт. Напряжение на антенне Uout = 2,63 кВ.

Данные последовательной катушки: ток  Is = 7,95 А, напряжение Us = 2,81 кВ, рассеиваемая активная мощность 0,11 кВт (действительная часть от комплексной мощности Ss).

Параллельный конденсатор: ток  Ip = 6,58 А, напряжение Up = 244 В, рассеиваемая активная мощность 0,01 кВт (действительная часть от комплексной мощности Sp), реактивная мощность (мнимая часть от Sp) 1,47 кВАр.

Выводы. КПД  88,5% на 1% ниже, чем у предыдущей схемы. Требования к катушке и выходному реле примерно такие же, как и в предыдущем варианте. Конденсатор может быть не высоковольтным, но вот его допустимая реактивная мощность обязана быть не ниже 1,5 кВАр и он обязан без проблем рассеивать около 10 Вт тепловой активной мощности, т.е. или воздушный, или набранный из большого числа параллельно включенных слюдяных.

Вариант 3:


Рис. 3.

Тоже две катушки, как варианте 1. Но по иному включенные и существенно большей индуктивностью. На первый взгляд, из-за больших катушек должен снизиться КПД. Но на самом деле этого не происходит: КПД = 89,5%. До антенны доходит 894,35 Вт. Напряжение на антенне Uout = 2,64 кВ.

Данные последовательной катушки: ток  Is = 4,47 А, напряжение Us = 2,63 кВ, рассеиваемая активная мощность 0,06 кВт (действительная часть от комплексной мощности Ss).

Параллельная катушка: ток  Ip = 3,53 А, напряжение Up = 2,64 кВ, рассеиваемая активная мощность 0,05 кВт (действительная часть от комплексной мощности Sp).

Выводы. КПД  89,5% выходное напряжение Uout = 2,64 кВ такие же как у 1-й схемы. Но токи в катушках почти вдвое ниже (это является причиной относительно низких потерь в этой схеме). Значит из можно мотать более тонким проводом, около 1 мм в диаметре.Но провода потребуется больше, чтобы набрать требуемую индуктивность. Высокие напряжения на обеих катушках требуют намотки с шагом.

Вариант 4:


Рис. 4.

Катушка, параллельная выходу, с последовательным конденсатором. На первый взгляд схема выглядит заманчиво: минимальная индуктивность, вроде бы обещает максимальный КПД. В действительности картина строго обратная: у этого варианта самый низкий КПД = 82,4%. До антенны доходит 823,88 Вт. Напряжение на антенне Uout = 2,53 кВ.

Данные последовательного конденсатора ток  Is = 4,47 А, напряжение Us = 2,52 кВ, рассеиваемая активная мощность 0,15 кВт (действительная часть от комплексной мощности Ss), реактивная мощность (мнимая часть от Ss) 11,3 (!) кВАр.

Параллельная катушка: ток  Ip = 12,1 А (самый большой, это является причиной повышенных потерь этого варианта), напряжение Up = 2,53 кВ, рассеиваемая активная мощность 0,15 кВт (действительная часть от комплексной мощности Sp).

Выводы. Это вариант никуда не годится. Самый низкий КПД = 82,4%. Самые жесткие требования к катушке (ток 12 А потребует провода от 2 мм, а 150 Вт рассеиваемой мощности могут оплавить каркас). Потребуется дорогостоящий ВЧ конденсатор на напряжение не ниже 2,5 кВ и реактивную мощность выше 11,3 кВАр (т.е его придется набирать из нескольких мощных ВЧ конденсаторов).    

Общий результат: первый вариант является оптимальным. Он обеспечивает максимальное КПД при отсутствии дорогостоящих мощных ВЧ конденсаторов и минимальном расходе провода. Но даже в этом варианте требования к последовательной катушке достаточно жестки: провод от 1,5 мм, намотка с шагом.

Собственно говоря, это все было выбрано и описано в статье про исходный вертикал. Однако анализ вариантов с помощью окна СУ на LC GAL-ANA подтвердил правильность выбора и дал конкретные цифры КПД, токов, напряжений и мощностей на элементах схемы.

Конечно, схема варианта 1 оптимальна не всегда, а лишь для данного  (и близких к нему – а это все укороченные антенны) импеданса. Кроме того Все параметры схем зависят от холостой добротности применяемых элементов. Все вышеприведенные расчеты сделаны для холостой добротности катушек 200, а конденсаторов 500 (средние типовые значения). При вводе иных значений результаты будут несколько отличаться. Но не принципиально. Например, подъем добротности конденсаторов QC вплоть до бесконечности (значение Inf в меню установи добротности) увеличивает КПД не более, чем на пару %. Это подтверждение точным расчетом хорошо известного на практике утверждения, что КПД СУ определяется в основном холостой добротностью используемых в нем катушек.

Поэтому при изготовлении СУ главное внимание должно быть уделено добротности катушек. Например, если в рассмотренном выше варианте 1 мы применим катушки с QL = 300, а не 200 как было рассчитано выше, то КПД  вырастет в 89,5% до 92,7%. А это означает что до антенны дойдет на 32,6 Вт больше. А подняв QL до 400 (это вполне реально при проводе толще 2 мм и хорошем каркасе) мы прибавим 49,8 Вт к мощности в антенне.

Окно СУ на LC GAL-ANA позволяет легко делать подобные расчеты и анализ всех видов Г-образных согласующих устройств на LC элементах.

Игорь Гончаренко, DL2KQ - Оригинал статьи

 

11.01.2011, 2253 просмотра.

Мемориал Победа
«Географический центр Советского союза» — координаты: 62*30’с.ш. и 82*30’в.д.
Перейти к журналу работы станции (Online Log)
«Сургут — фронту» — в честь подвига жителей Сургута на фронте и в тылу. RDA: HM-12
Перейти к журналу работы станции (Online Log)
Гавриил Собянин» — памяти Героя Советского Союза Гавриила Епифановича Собянина. RDA: HM-16
Перейти к журналу работы станции (Online Log)
«Югра-фронту» — в честь тружеников тыла Ханты-Мансийского района. RDA: HM-23
Перейти к журналу работы станции (Online Log)

На сайте мемориала «Победа» размещены и доступны для скачивания электронные дипломы участников мемориала.

Новости СРР
RSS
Архив "Новости СРР"
Новости РО СРР
RSS
Архив "Новости РО СРР"
Статьи
RSS
Архив "Все статьи"
На сайт размещаются информационные материалы из открытых официальных и публичных источников, либо с согласия авторов и владельцев авторских прав. Запрещено воспроизведение материалов с данного сайта в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без разрешния их владельцев. При выполнении условий публикации материалов сайта, ссылка на него обязательна.
Host CMS          R9J © 2009—2018         Региональное отделение СРР по ХМАО-ЮГРА         E-mail:

счетчики