Schody. Vstupní skupina. Materiály. Dveře. Hrady a zámky Design

V elektronických a elektrických obvodech se používají různé typy transformátorových zařízení, které jsou žádané v mnoha oblastech hospodářské činnosti. Například pulzní transformátory (dále jen IT) jsou důležitým prvkem instalovaným téměř ve všech moderních napájecích zdrojích.

Konstrukce (typy) pulzních transformátorů

V závislosti na tvaru jádra a umístění cívek na něm se IT vyrábí v těchto provedeních:

• jádro;
  
• obrněný;
  
• toroidní (nemá cívky, drát je navinutý na izolovaném jádru);
  
• pancéřová tyč;
  

Čísla ukazují:

• A – magnetický vodičový obvod z transformátorových ocelí vyrobených technologií válcování kovů za studena nebo za tepla (s výjimkou toroidního jádra je vyrobeno z feritu);
• B – cívka z izolačního materiálu
• C – vodiče vytvářející indukční vazbu.

Všimněte si, že elektroocel obsahuje málo křemíkových přísad, protože způsobuje ztrátu výkonu vlivem vířivých proudů na magnetický obvod. V toroidní IT může být jádro vyrobeno z válcované nebo ferimagnetické oceli.

Tloušťka desek pro sadu elektromagnetických jader se volí v závislosti na frekvenci. Jak se tento parametr zvyšuje, je nutné instalovat tenčí desky.

Princip fungování

Hlavním znakem transformátorů pulzního typu (dále jen IT) je, že jsou napájeny unipolárními pulzy s konstantní složkou proudu, a proto je magnetický obvod ve stavu konstantní magnetizace. Níže je schematický diagram připojení takového zařízení.

Schéma: připojení pulzního transformátoru

Jak vidíte, schéma zapojení je téměř totožné s běžnými transformátory, což se o časovém schématu říci nedá.

Primární vinutí přijímá pulzní signály mající obdélníkový tvar e(t), přičemž časový interval mezi nimi je poměrně krátký. To způsobí nárůst indukčnosti během intervalu t u, po kterém je pozorován její pokles v intervalu (T-t u).

Indukční změny nastávají při rychlosti, kterou lze vyjádřit pomocí časové konstanty pomocí vzorce: τ p =L 0 /R n

Koeficient popisující rozdíl induktivního diferenciálu je určen následovně: ∆V=V max – V r

• В max – úroveň maximální hodnoty indukce;
• V r – zbytkový.

Rozdíl v indukci je jasněji znázorněn na obrázku, který znázorňuje posunutí pracovního bodu v obvodu magnetického vodiče IT.

Jak je vidět na časovém diagramu, sekundární cívka má napěťovou úroveň U 2, ve které jsou přítomny zpětné emise. Takto se projevuje energie akumulovaná v magnetickém obvodu, která závisí na magnetizaci (parametr i u).

Proudové impulsy procházející primární cívkou mají lichoběžníkový tvar, protože zátěž a lineární proudy (způsobené magnetizací jádra) jsou kombinovány.

Hladina napětí v rozsahu od 0 do t u zůstává nezměněna, její hodnota e t =U m. Pokud jde o napětí na sekundární cívce, lze jej vypočítat pomocí vzorce:

v tomto případě:

• Ψ – parametr propojení toku;
• S je hodnota, která odráží průřez magnetického jádra.

Vzhledem k tomu, že derivace, která charakterizuje změny proudu procházejícího primární cívkou, je konstantní, dochází k nárůstu indukční úrovně v magnetickém obvodu lineárně. Na základě toho je přípustné místo derivace zadat rozdíl mezi ukazateli převzatými v určitém časovém intervalu, což vám umožní provádět změny ve vzorci:

v tomto případě bude ∆t identifikováno s parametrem t u, který charakterizuje dobu trvání impulsu vstupního napětí.

Pro výpočet plochy pulsu, se kterou se generuje napětí v sekundárním vinutí IT, je nutné vynásobit obě části předchozího vzorce t u. V důsledku toho dojdeme k výrazu, který nám umožňuje získat hlavní parametr IT:

U m x t u =S x W 1 x ∆V

Všimněte si, že velikost oblasti pulzu přímo závisí na parametru ∆B.

Druhou nejdůležitější veličinou charakterizující provoz IT je pokles indukce, který je ovlivněn takovými parametry, jako je průřez a magnetická permeabilita magnetického jádra, stejně jako počet závitů na cívce:

Zde:

• L 0 – indukční rozdíl;
• µ a – magnetická permeabilita jádra;
• W 1 – počet závitů primárního vinutí;
• S - plocha průřezu jádra;
• l cр – délka (obvod) jádra (magnetického jádra)
• V r – hodnota zbytkové indukce;
• In max – úroveň maximální hodnoty indukce.
• H m – Síla magnetického pole (maximální).

Vzhledem k tomu, že parametr indukčnosti IT zcela závisí na magnetické permeabilitě jádra, je při výpočtu nutné vycházet z maximální hodnoty µ a, kterou znázorňuje magnetizační křivka. V souladu s tím by pro materiál, ze kterého je jádro vyrobeno, měla být úroveň parametru Br, který odráží zbytkovou indukci, minimální.

Video: podrobný popis principu činnosti pulzního transformátoru

Na základě toho je páska z transformátorové oceli ideální jako materiál jádra IT. Můžete také použít permalloy, která má minimální koeficient pravoúhlosti.

Jádra vyrobená z feritových slitin jsou ideální pro vysokofrekvenční IT, protože tento materiál má nízké dynamické ztráty. Ale kvůli své nízké indukčnosti se IT musí vyrábět ve velkých velikostech.

Výpočet pulzního transformátoru

Zvažme, jak je nutné vypočítat IT. Všimněte si, že účinnost zařízení přímo souvisí s přesností výpočtů. Jako příklad si vezměme konvenční obvod převodníku, který využívá toroidní IT.

Nejprve musíme vypočítat úroveň výkonu IT, k tomu použijeme vzorec: P = 1,3 x P n.

Hodnota Pn zobrazuje, kolik energie zátěž spotřebuje. Poté vypočítáme celkový výkon (R gb), nesmí být menší než výkon zátěže:

Parametry potřebné pro výpočet:

• S c – zobrazuje plochu průřezu toroidního jádra;
• S 0 – plocha jeho okna (jak se očekává, tato a předchozí hodnota jsou zobrazeny na obrázku);

• B max je maximální vrchol indukce, záleží na použitém feromagnetickém materiálu (referenční hodnota je převzata ze zdrojů popisujících vlastnosti feritových jakostí);
• f je parametr charakterizující frekvenci, se kterou se napětí převádí.

V další fázi se určí počet závitů v primárním vinutí Tr2:

(výsledek je zaokrouhlen nahoru)

Hodnota U I je určena výrazem:

U I =U/2-U e (U je napájecí napětí do měniče; U e je napěťová úroveň přiváděná do emitorů tranzistorových prvků V1 a V2).

Pojďme k výpočtu maximálního proudu procházejícího primárním vinutím IT:

Parametr η je roven 0,8, to je účinnost, se kterou musí náš převodník pracovat.

Průměr drátu použitého ve vinutí se vypočítá podle vzorce:

Pokud máte problémy s určením základních parametrů IT, můžete na internetu najít tematické stránky, které vám umožní vypočítat libovolné pulzní transformátory online.

Když je zakoupený importovaný transceiver spárován se svým starým spolehlivým výkonovým zesilovačem (PA), který majiteli věrně sloužil mnoho let, často nastává situace, kdy dojde k resetu buzení PA. Důvodem je velká vstupní impedance PA, která se liší od výstupní impedance transceiveru.

Například vstupní impedance RA s OS:

dne 3-x žárovky GU-50 asi 85 Ohm; na 4 žárovkách G-811 asi 75 Ohmů;

na GK-13 asi 375 Ohmů;

na GK-71 asi 400 Ohmů;

nadva GK-71 asi 200 Ohm;

na GU-81 asi 200-1000 Ohmů.

(Údaje převzaty z popisů návrhů RA v radioamatérské literatuře).

NANavíc vstupní impedance RA není stejná napříč rozsahy a reaguje na změny v nastavení výstupního obvodu. Takže pro RA na lampě GU-74B jsou uvedeny následující údaje o vstupním odporu: 1,9 MHz - 98 Ohmů;

3,5 MHz – 77 Ohm;

7 MHz – 128 Ohm;

14 MHz – 102 Ohm;

21 MHz – 54 Ohm;

28 MHz – 88 Ohm.

KroměNavíc se vstupní odpor RA se zpětnou vazbou mění během periody HF oscilací z několika desítek a stovek Ohmů na několik kOhmů.

Z uvedených obrázků je zřejmé, že koordinace transceiveru s RA je jednoznačně nezbytná. Typicky se takové přizpůsobení provádí buď pomocí paralelních LC obvodů nebo P-obvodů instalovaných na vstupu lampy. Metoda je jistě dobrá, poskytuje přizpůsobení se SWR ne horším než 1,5, ale vyžaduje 6-9 obvodů a dva spínače.

Alenemohou být vždy umístěny ve stávajícím starém RA: není tam místo a to je vše. Vyhodit starý dobrý RA je škoda, ale vyrobit nový je problém.

V zahraničních vojenských, civilních a amatérských rádiových zařízeních se širokopásmové vysokofrekvenční transformátory již dlouho široce používají, aby odpovídaly 50ohmovým jednotkám. Umožňují koordinovat tyto bloky s jinými obvody s odporem, který se liší od 50 Ohmů a leží v rozsahu 1 - 500 Ohmů. Takové širokopásmové RF přizpůsobovací transformátory lze také použít k přizpůsobení transceiverů PA. Jsou malých rozměrů a v nástavbě (ve sklepě podvozku) starého RA se vždy najde místo, kam je umístit.

Na obr. 1a. schéma VF transformátoru na toroidním feritovém jádru s transformačním poměrem

opozice 1 ׃ │≥ 1…≤ 4 │ , v závislosti na místě připojení výtokového kohoutu.

Obr.1

A na obr. 1b je schéma VF transformátoru s poměrem transformace odporu 1 ׃ │ ≥4…≤9 │ , také v závislosti na místě připojení výtokového kohoutu.

Pro výstupní výkon transceiveru do 100 W lze jako toroidní jádro použít dva feritové kroužky 32 x 16 x 8 s propustností cca 1000 nebo větším průměrem, ale ne s menším průřezem jádra.

Je-li vstupní odpor PA menší než 200 Ohmů, pak je transformátor navinut podle zapojení na obr. 1a a pokud je více než 200 Ohmů, ale méně než 450 Ohmů, pak podle zapojení na obr. 1b.

Pokud je vstupní impedance PA neznámá, měl by být vyroben transformátor podle druhého schématu, který lze v případě špatného přizpůsobení přepnout na první možnost. K tomu budete muset odpojit střední vinutí a připojit vnější vinutí, jako na obr. 1a.

Vinutí transformátoru se vyrábí současně pro první možnost se dvěma a pro druhou - se třemi dráty, mírně zkroucenými, což dělá 8 závitů. V tomto případě se z každého otočení jednoho drátu vytvoří větev ve formě kroužku (zákrutu). Poté je začátek jednoho vinutí připojen ke konci druhého a začátek druhého vinutí je připojen ke konci třetího, který má odbočky. PETV drát o průměru 0,72…0,8 mm. Prsteny (prsten) je nutné nejprve omotat páskou z fluoroplastu nebo lakované látky.

Fotografie č. 1 ukazuje dva VF transformátory vyrobené podle druhé možnosti.

Foto č. 1.

Jeden transformátor je vyroben bez kroucených vodičů (v jedné řadě), připájen s odbočkami na liště spínače, druhý (menší) - s kroucenými dráty, oba transformátory mají 9 odboček (7 z vinutí a plus 2 vnější).

Výsledky testování transformátoru .

1. Transformátor bez kroucení vodičů. Vstupní impedance 50 Ohm. Výstupní odpor se transformuje na následující hodnoty (počínaje místem připojení vinutí 2 a 3) podél odboček 200 Ohm; 220 Ohm; 250 Ohm; 270 Ohm; 300 Ohmů; 330 Ohm; 360 Ohm; 400 Ohm; 450 ohmů. (Čísla jsou přibližné). SWR podle rozsahu (ve všech odbočkách): při 3,5 MHz; 7 MHz; 14 MHz ne více než 1,3; při 21 MHz ne více než 1,5; při 28 MHz - 1,8 (až 300 ohmů) a poté SWR ≥ 2.

Při zapnutí tohoto transformátoru podle první možnosti (s vypnutým středním vinutím) se výstupní odpor transformuje na následující hodnoty: 50,70, 80, 90, 100, 120, 140, 170, 200 (Ohm). SWR na všech pásmech (ve všech odbočkách) není větší než 1,4.

2. Nejlepší výsledky vykazoval transformátor se zkroucenými dráty. Výstupní odpory jsou stejné jako u prvního transformátoru, ale SWR je mnohem nižší: v rozsahu 3,5; 7: 14 MHz ne více než 1,2; při 21 MHz – ne více než 1,4; při 28 MHz – 1,5 - 1,65. Když zapnete transformátor podle prvního schématu, SWR je ještě lepší.

Transformátor je připojen k mezeře mezi vstupním konektorem RA a přechodovým kondenzátorem jdoucím do výbojky (ke katodě). Pokud je to možné, musíte nainstalovat přepínač sušenek. V tomto případě budete muset vybrat 2 - 3 pozice, ve kterých bude dosaženo nejnižšího SWR na všech pásmech. Pokud to není možné, budete muset hledat kompromis, budete muset najít jednu odbočku z vinutí transformátoru s přijatelným SWR na všech rozsazích. Vyberte odbočku a změřte SWR pro RA, aby fungoval v režimu provozního výkonu.

Pro spárování transceiveru s RA můžete použít jednoduchá párovací zařízení na bázi G-filtru podle schématu na obr. 2, ve formě samostatné jednotky připojené mezi transceiver a RA krátkými úseky RF kabelů. (možné s vestavěným měřičem SWR).

Obr.2

Bezrámová cívka – 34 otáček, navinutý na trnu o průměru 22 mm drátem 1,0 mm. Větve od vchodu jsou provedeny přes 2 +,2 + 2 +3 + 3 + 3 + 4 + 4 + 5 a dalších 6 závitů. Cívka je ohnuta do půloblouku a připájena krátkými odbočkami ke kontaktům sušenkového spínače.

V poloze přepínače 1 je cívka zkratována (bypass je zapnutý) a v poloze 11 je připojena celá cívka. Kondenzátor, zdvojený z elektronkových přijímačů. Namísto proměnného kondenzátoru můžete pro každý rozsah vybrat konstanty, které lze přepínat pomocí druhé sušenky. Takový řídicí systém umožňuje sladit transceiver a PA se vstupní impedancí 60 - 300 Ohmů. (Foto č. 2).

Foto č. 2

Ale řídicí systémy ve formě samostatného bloku mají významnou nevýhodu: v režimu příjmu, když je v RA zapnutý „bypass“, výstup řídicího systému se ukáže jako nesoulad s anténou. To však nijak výrazně neovlivňuje úroveň přijímaného signálu, protože Obvykle je odpor nízkoodporové antény zatížen na vyšší odporový, nyní (pro anténu) vstup řídicího systému.

Při nastavení přepínač Bryndáček je nutný pouze při vypnutém zařízení!

Literatura

1. E. Red.Referenční kniha o vysokofrekvenčních obvodech - World. c.10 – 12.

2. S. G. Bunin, L. P. Yaylenko, Příručka krátkovlnného rozhlasového amatéra. – Kyjev, Tekhnika, 1984. s. 146.

3.B.Semichev. VF transformátory na feritových magnetických jádrech. – Rozhlas, 2007, č. 3, s. 68 – 69.

4. A. Tarasov. Používáte odpovídající zařízení? – KV a VKV, 2003, č. 4, č. 5.

5 .já S. Lapovok. Stavím KV radiostanici - Moskva, Patriot, 1992. Str. 137, str. 153.

V. Kostychev, UN8CB

Petropavlovsk.

Článek byl napsán na základě vlastních zkušeností autora a analýzy materiálů z domácích i zahraničních zdrojů. Nenárokuje si žádnou novinku a je určen pro krátkovlnné radioamatéry, zejména začátečníky zabývající se konstrukcí širokopásmových koncových zesilovačů. V amatérském rozhlasovém vysílání a na internetu můžete poměrně často slyšet a číst nesprávné a často škodlivé, ale vyslovované velmi přesvědčivým tónem, soudy o špatném výkonu HF transformátorů na feritech s vysokou magnetickou permeabilitou ve výkonových zesilovačích, zařízení pro přizpůsobení antén atd. Zkusme si udělat stručný rozbor činnosti vf transformátorů různých provedení. Nejběžnější typ transformátoru v radioamatérských konstrukcích je na prstencovém magnetickém jádru vyrobeném z feritu nebo práškového železa, tzv. long line transformátory (LLT). Jejich pracovní frekvenční rozsah může být až pět oktáv a jedním z hlavních důvodů spojených s frekvenčním omezením je jeho konstrukce. Typicky jsou vinutí transformátoru vyrobena ze tří drátů stočených dohromady na jednom kroužku. Tento návrh s sebou nese minimálně dva problémy. Prvním je fázový posun při vysokých frekvencích v sekundárních vinutích (pokud jich je více), v závislosti na typu vedení použitého pro vinutí. Fázový nesoulad v sekundárních vinutích vůči sobě má za následek nekoordinovaný provoz parafázové kaskády následující za transformátorem. A druhým problémem je, že transformátory tohoto druhu, zejména v radioamatérském vývoji, mají nedostatečnou magnetickou permeabilitu magnetického obvodu. To vede ke změně vypočteného aktivního odporu ve frekvenčním pásmu (zejména na nízkých frekvencích). Takové transformátory mají zpravidla relativně velký počet závitů, což vede k významné svodové indukčnosti a vzhledu kapacity vinutí. Všechny výše uvedené faktory nemají nejlepší vliv na širokopásmové vlastnosti vf transformátoru. Proto je použití konstrukce, kdy jsou vinutí vyrobena na jednom prstencovém magnetickém jádru u širokopásmových transformátorů, značně problematické. Prstencová magnetická jádra z feritu nebo práškového železa se však dobře osvědčila při výrobě rezonančních (úzkopásmových) obvodů v různých typech filtrů. Dobrou alternativou k TDL je transformátor s objemovým závitem (vyrobený ve formě „sudu“). V takových konstrukcích je kapacita mezi vinutími a parazitní svodová indukčnost minimalizována, protože vinutí jsou navinuta na samostatných feritových magnetických jádrech a umístěna v odděleních vzájemně stíněných a spojení mezi nimi je zajištěno kovovou tyčí (jádrem). Vf transformátory tohoto druhu mají velkou šířku pásma (stovky megahertzů), s dobrou stálostí parametrů ve frekvenčním pásmu. I zde však existují úskalí. Takové transformátory mají omezené použití při přenosu vysoce výkonných signálů, protože tyč z nemagnetického materiálu procházející magnetickými jádry se používá jako spojovací prvek mezi vinutími. Při přenosu výkonného (deseti a více wattového) signálu přes transformátor je na výstupu omezen. A čím větší je přenášený výkon, tím horší je koeficient přenosu. Hlavní energie jde na ohřev transformátoru. Nezavazuji se posuzovat důvody tohoto účinku. Zjevně jsou zde nutné další experimenty s použitím různých materiálů pro transformátory. Při malých výkonech mají takové vf transformátory výborné parametry. Další běžnou konstrukcí RF transformátoru je transformátor s externím vinutím, známý jako "binokulární" transformátor. Vyrábějí se na dvouotvorových (transfluktorových) nebo trubkových feritových magnetických jádrech. Oba lze nahradit sadou prstencových magnetických jader. Ale mezi amatérskými rádiovými konstruktéry stále neexistuje konsensus o způsobu výroby takových transformátorů, a co je nejdůležitější, o volbě magnetické permeability jeho hlavního materiálu - feritu. To však již dávno určují zahraniční firmy specializující se na výrobu radiokomunikací, které ve svých návrzích hojně využívají podobné transformátory - baluny, antény (baluny) s různými transformačními poměry, vstupní a výstupní vf transformátory výkonových zesilovačů a různé dohazovače . Rozsah pracovní frekvence transformátorů této konstrukce při provozu na zátěži s impedancí do 500 Ohmů může dosáhnout deseti oktáv, pokud reaktance vinutí transformátoru při nejnižší pracovní frekvenci není větší než čtvrtina odpovídajících impedancí zátěže. . V opačném případě se sníží nižší pracovní frekvence transformátoru. Zkusme se blíže podívat na proces konstrukce takového vf transformátoru. Takže, aby byla zajištěna nízká svodová indukčnost a kapacita mezi vinutími, měla by se vinutí snažit vyrábět s malým počtem závitů. Ale pak nebude dostatečná indukčnost v nízkofrekvenční části provozního rozsahu!? Lze ji zvýšit použitím feritu s vysokou nebo velmi vysokou magnetickou permeabilitou. Ne 100 nebo 400, jak často můžete slyšet ve vzduchu od „odborníků“, a dokonce ani 1 000, ale ještě vyšší - alespoň 2-5 tisíc. Značkové transformátory pracující ve frekvenčním pásmu 1...500 MHz jsou vyrobeny na feritech s propustností i 10 000 Nevěřte „odborníkům“, kteří tvrdí, že takové ferity „...nefungují na vysokých frekvencích...“. . A nemusí tam pracovat. Jeho hlavním úkolem je zajistit vysokou indukčnost vinutí s minimálním počtem závitů v nich. Ano, v tomto případě jsou také parazitní mezivinutí kapacita a svodová indukčnost, ale tyto veličiny u této konstrukce jsou zanedbatelně malé, zejména kapacita. Je snadné kompenzovat parazitní svodovou indukčnost při zátěžových impedancích až 500...600 Ohmů. K vinutí stačí připojit paralelně stejnou reaktanci, ale s jiným znaménkem - kondenzátor. Parazitní kapacitu můžete kompenzovat připojením stejného kondenzátoru k vinutí, ale v sérii s ním. Pravda, u našeho (amatérského) frekvenčního pásma to není to hlavní - Rin x / R out x Ohm 50/50 50/110 50/200 50/300 50/450 50/600 50/800 Počet otáček primární vinutí 2 2 2 2 2 2 2 Počet závitů sekundárního vinutí 1+1 1,5+1,5 2+2 2,5+2,5 3+3 3,5+3,5 4+4 parazitní reaktance. Proto lze v našem případě obětovat kompenzaci za mezivinutí kapacity. Indukčnost parazitního úniku může být měřena s dostatečnou přesností pomocí měřiče indukčnosti, který ji převádí na reaktanci. Výsledná hodnota reaktivity by měla být nahrazena zápornou hodnotou, tj. kapacitou. Nebo jednoduše vyberte kondenzátor pro minimální SWR. Najít ferity s vysokou magnetickou permeabilitou (několik tisíc) není obtížné. Ve formě trubicových produktů se široce používají ve všech druzích dovážených kabelů na ochranu před rušením a rušením (napájecí kabely pro kancelářské a domácí spotřebiče, propojovací kabely pro digitální fotoaparáty, kabely monitorů a počítačů, prodlužovací kabely USB atd. ). „Trubice“ domácích výrobců se liší svými magnetickými vlastnostmi, nikoli k lepšímu. Vyrábějí však také transformátory poměrně vysoké kvality. Při navíjení transformátoru byste se měli snažit co nejvíce naplnit vnitřní objem „dalekohledu“. Toho je dosaženo použitím drátu velkého průřezu s rovnoměrným vyplněním otvorů nebo vytvořením vinutí s koaxiálním kabelem nebo vedením (například napájecí kabel od páječky). Dobrou možností je použít k navíjení svazek vyrobený z drátů MGTF stočených dohromady. Tabulka ukazuje přibližná data vinutí pro vf transformátory na trubkových feritech s vysokou magnetickou permeabilitou. Jak vidíte, výběr koeficientu transformace odporu je poměrně široký a odpovídá základním hodnotám používaným v radioamatérské praxi. Primární vinutí lze vyrobit z jednoho závitu při zachování proporcí pro sekundární vinutí. Sekundární vinutí je navinuté dvojitým drátem nebo koaxiálním kabelem. Konec jednoho drátu sekundárního vinutí, spojený se začátkem jeho druhého drátu, tvoří střed vinutí. Připojením středu sekundárního vinutí k jedné ze svorek primárního vinutí získáme kromě transformace také symetrii sekundárního vinutí. Autor vyrobil transformátor s použitím feritových trubic ze silových kabelů průmyslové elektroniky, propustnost byla více než 6000. Primární vinutí se skládalo ze dvou závitů montážního drátu o průřezu 3 mm2. Sekundární - ze tří závitů napájecího kabelu z elektrické páječky. Začátek jednoho vodiče šňůry je spojen s koncem druhého vodiče šňůry (3+3 závity sekundárního vinutí). Transformační poměr - 1:9. Celkový výkon transformátoru je dostatečný pro přenos výkonu do 1 kW. Transformátor se zátěží 510 Ohm připojený k sekundárnímu vinutí se vstupním odporem 50 Ohm měl SWR = 1,1 ... 1,2 ve frekvenčním pásmu 1,7 ... 26 MHz. SWR se zvýšil na 1,7 blíže k 38 MHz. Při paralelním zapojení kondenzátoru o kapacitě 52 pF k primárnímu vinutí transformátoru (kompenzace svodové indukčnosti vinutí) došlo k vyrovnání SWR na 1...1,2 ve frekvenčním pásmu od 1,7...42. MHz. Fotografie (obr. 1 - 3) ukazují výsledky měření provedených přístrojem MFJ-269. Na Obr. 4 můžete pozorovat výsledek měření parametrů transformátoru s transformačním poměrem 1:4, rovněž vyrobeného autorem. Sekundární vinutí se skládá ze dvou závitů koaxiálního kabelu, po nichž následuje sériové spojení středového vodiče kabelu a stínění jako poloviny vinutí. Frekvenční rozsah transformátoru bez použití kompenzačních kondenzátorů byl 1,8...29 MHz s SWR = 1,1...1,6. Při připojení na primární vinutí kondenzátoru o kapacitě 43 pF a 10 pF na sekundár byl SWR ve frekvenčním pásmu 3,4...32 MHz roven jedné a v pásmu 1,7. ..47 MHz nepřesáhlo 1,2. Ze všeho výše uvedeného můžeme usoudit, že bychom se neměli bát použít ve svých konstrukcích ferity s vysokou magnetickou permeabilitou. Kromě toho považuje autor doporučení o použití feritů smíšených hodnot permeability (například HF50+1000NN atd.) v „dalekohledech“ za chybná. LITERATURA 1. Bunin S. G., Yaylenko L.P. Příručka krátkovlnných radioamatérů. - Kyjev, Technologie, 1984, str. 146. 2. Red E. T. Obvod rozhlasových přijímačů - M.: Mir, 1989.

Aby byl napáječ sladěn s anténou, používají se přizpůsobovací zařízení (MD) - v amatérském rádiovém slangu „ balun“ (BALUN – vyvážený/nevyvážený, tedy symetrický/asymetrický). Abychom byli úplně přesní, řídicí systémy se dodávají v různých „symetricko-asymetrických“ kombinacích (BALUN, BALBAL, UNUN). Nesymetrický vstup je připojen ke koaxiálnímu napáječi nebo nesymetrické anténě (např. LW). Symetrický vstup je připojen k dvouvodičovému napáječi nebo symetrické anténě (například dipól). Nastavitelné přizpůsobovací zařízení se často nazývá anténní tuner (který někdy funguje jako předvolba).

Nejoblíbenější řídicí systémy jsou ve formě širokopásmových přizpůsobovacích transformátorů, jejichž vinutí tvoří dlouhou řadu. Poměr odporů vinutí se vypočítá podle vzorce: R1=k^2*R2, kde k je transformační poměr (poměr počtu závitů primárního vinutí k počtu závitů sekundárního).

V zahraničí se do radioamatérské praxe dostaly dva typy širokopásmových transformátorů: Guanella (proud) a Ruthroff (napětí), podle jmen autorů příslušných článků:
1. Guanella, G., “Novel Matching Systems for High Frequencies,” Brown-Boveri Review, sv. 31, září 1944, str. 327-329.
2. Ruthroff, C. L., “Some Broad-Band Transformers,” Proc IRE, Vol 47, srpen 1959, str. 1337-1342.

V SSSR je V.D známý svými publikacemi o širokopásmových transformátorech. Kuzněcov.

V současné době jsou populární širokopásmové transformátory (BCT, „baluns“) na feritových kroužcích, tyčích nebo „dalekohledech“. Existují však také SHPT bez feritových jader. Feritová jádra zpravidla nepracují jako magnetický obvod při vysokých frekvencích (karbonylová jádra pracují na HF) a dochází k transformaci proudu v důsledku vzájemné indukce (magnetické vazby) vinutí. V tomto případě feritové jádro pouze zvyšuje indukčnost vinutí. Balun s poměrem 1:1 je obvykle běžná RF tlumivka, i když existují také baluny.

Pokud je nutné kombinovat minimální ztrátový faktor s minimální propustnou kapacitou, doporučuje se použít transformátory s objemovými závity. Relativní šířka pracovního rozsahu je 10-15 (poměr horní frekvence k dolní frekvenci).

Transformátory s objemovými závity (indukční smyčka)

Transformátorový design s objemovým otáčením

Takový transformátor se vyznačuje vysokou symetrií, protože kapacitní vazba mezi jeho vinutími je minimalizována.

Spojení mezi primárním a sekundárním vinutím, umístěným na prstencových feritových jádrech s vysokou magnetickou permeabilitou, se provádí pomocí volumetrické cívky (indukční smyčky) tvořené tělem transformátoru (stíněním) a tyčí - šroubem, který utahuje celou konstrukci.

Nicméně vzhledem k tomu, že Spojení transformátoru mezi primárním a sekundárním vinutím je provedeno pomocí objemového závitu tvořeného kovovou přepážkou, kovovými misky a tyčí, takový transformátor není schopen přenášet významný výkon kvůli Foucaultovým proudům (měděný „objemový závit“ je; vyhřívané vířivými proudy).

Takový transformátor byl použit na radiostanici R-140 jako balunový transformátor pro přijímací V-anténu.

Transformátory s vnějším závitem(u feritových trubic „dalekohledy“) fungují díky vzájemné indukci vinutí. Feritové jádro musí mít v tomto případě vyšší magnetickou permeabilitu, aby se zvýšila indukčnost vinutí. Jádro zde nefunguje jako magnetický obvod.

Bifilární vinutá cívka pro balun 4:1

Ferity mají dvě hlavní vlastnosti: magnetickou permeabilitu a měrný odpor. Čím vyšší je měrný odpor, tím nižší jsou ztráty vířivými proudy, tím méně se jádro zahřívá.

Baluny se „vzduchovým jádrem“ (tj. zcela bez jádra) mají oproti feritovým řadu výhod. Jsou méně náročné na instalaci, snesou větší výkon a jsou jednodušší na výrobu. Ve srovnání s feritovými transformátory však mají užší provozní frekvenční rozsah.

Párování pomocí čtvrtvlnného transformátoru (Q-match – Quarter Wavelength Transformer Matching)

Čtvrtvlnný napáječ je impedanční transformátor a pokud je zde anténa se vstupní impedancí Ra.in a napáječ s charakteristickou impedancí Qph, pak pro přizpůsobení je nutné mezi ně zapojit čtvrtvlnný transformátor s charakteristikou impedance: Qtr = √(Ra.in*Qph).

Teoreticky můžete vytvořit Q-match pro jakýkoli případ, pokud máte možnost vytvořit čtvrtvlnné napájecí vedení jakékoli impedance. V radioamatérské praxi se však Q-match používá jen zřídka, například při přizpůsobení antény Delta Loop (která má vstupní impedanci asi 112 Ohmů) s 50 Ohmovým kabelem. V tomto případě je mezi anténu a napáječ zapojen čtvrtvlnný úsek 75ohmového kabelu. Dalším omezením Q-match je, že je jednopásmový.

2) SHTL musí být na vstupu a výstupu zatížen AKTIVNÍ zátěží rovnou přibližně charakteristické impedanci vedení, ze kterých je vyroben.

Typický příklad: Náš bratr, radioamatér, používá obrovské feritové prstence poblíž plátna k „vyvážení“ antén. Výše popsaný experiment s aktivními zátěžemi však ukazuje, že prsten o průměru 10...20 mm snese výkon 100 W a nezahřívá se! Kde je tedy pravda? Pravdou je, že anténa (dipól nebo smyčka) má nízký činný odpor POUZE na jedné jediné frekvenci, frekvenci první harmonické antény. Vysoké aktivní odpory, které se vyskytují při sudých harmonických, nejsou v praxi použitelné. Nízkoimpedanční rezonance při lichých horních harmonických již nespadají do amatérských rádiových rozsahů. A na jiných frekvencích bude VŽDY výrazná reaktivita. Způsobují velké zahřívání prstence a proto musí mít velkou chladicí plochu, tzn. být VELKÝ. Například importované 100wattové transceivery mají na výstupu PA mikroskopické feritové dalekohledy. A... NIC! Není to proto, že by byly vyrobeny z netradičního materiálu. Jedním z požadavků na výstupní zátěž pro takové transceivery je, aby byly AKTIVNÍ. (Další požadavek je 50 ohmů). Měli byste se mít na pozoru před těmi publikacemi, které doporučují vinutí přesně definovaného počtu závitů pro VF transformátor. To je známkou další „nemoci vědomí“ – kvazi-rezonančního použití SPTL. Zde „rostou nohy legendy o nutnosti používat HF ​​ferity“. Ale... Širokopásmové připojení již neexistuje!

Nyní o zmíněných 1:1 a 1:2... Ve školním kurzu fyziky je transformační poměr poměr závitů primárního a sekundárního vinutí. Tito. poměr vstupního a výstupního napětí. Proč radioamatéři přeměnili tento parametr „standardně“ na koeficient transformace odporu? Ano, protože transformace odporu je v našem prostředí důležitější. Ale člověk by neměl jít do bodu absurdity! Zde je rozhovor zaslechnutý v éteru - dva radioamatéři diskutují o tom, jak vyrobit transformátor od 50 do 75 Ohmů. Jeden navrhuje navinout jej s poměrem závitů 1:1,5. A když proti nim někdo nesměle namítne, jedinou slyšenou odpovědí je obvinění z technické negramotnosti. A to se děje na každém kroku! A jen - PODMÍNKY! Ukazuje se, že pro ně neplatí velký zákon zachování energie a je možné při napětí na vstupním vinutí řekněme 1 Voltu přivést na 50ohmový vstup transformátoru výkon 20 mW. a odstranění 30 mW na výstupu 75 ohmů. Takhle vypadá „perpetum mobile machine“! Zde si stačí zapamatovat, že poměr transformace odporu je kvadratickou funkcí poměru transformace napětí. Jinými slovy, transformátor 1:2 přemění odpor 50 Ohmů na 200 Ohmů a transformátor 5:6 přemění odpor 50 Ohmů na 75 Ohmů. Proč jsem napsal 5:6 a ne 1:1,2? Zde je jeden krok k návrhu. Jak již bylo zmíněno, SHPTL by měl viset s linkou. Linka jsou dva nebo více drátů složených dohromady a mírně zkroucených. Charakteristická impedance takového vedení závisí na průměru drátů, vzdálenosti mezi jejich středy a stoupání zkroucení. Pro transformaci 50 Ohmů na 75 Ohmů musíte použít řadu ŠESTI vodičů a pokud není požadavek na vyvážení, připojte tyto vodiče podle schématu

Jak jste si všimli, obvod je také nakreslen zvláštním způsobem, ne jako běžný transformátor. Tento obrázek lépe odráží podstatu designu. Obvyklé schéma zapojení, obr. 2, a podle toho „tradiční“ konstrukce autotransformátoru s jednovrstvým vinutím a odbočkou 0,83 celkových závitů v praktických testech „na stole“ ukazuje mnohem horší výsledky z hlediska širokopásmového připojení. .

Z konstrukčních a provozních důvodů je nežádoucí provádět SHPTL se zkráceným úsekem jedné z tratí. Obr.3. Nehledě na to, že to usnadňuje vytváření jakýchkoli, dokonce i zlomkových, transformačních koeficientů. Toto řešení vede ke vzniku nehomogenity vedení, v důsledku čehož se širokopásmové připojení zhoršuje.

Zajímavá otázka: "Jaké jsou maximální transformační poměry, které lze získat v SHPTL?" Zvláště zajímavé je najít odpověď na tuto otázku pro ty, kteří jsou „nemocní“ myšlenkou vyrobit širokopásmový aperiodický elektronkový výkonový zesilovač, kde je potřeba transformovat odpor řádově 1..2 KOhm na straně lampy do odporu 50 Ohmů. Experiment „na stole“ dává poměrně zajímavý výsledek. Opět vše závisí na konstrukci vinutí. Pokud například vyrobíte „tradiční“ transformátor nebo autotransformátor s transformačním poměrem řekněme 1:10, zatížíte jej na požadovaný aktivní odpor 5 KOhm a změříte SWR na straně padesáti ohmů, pak výsledek může ať vám vstávají vlasy na hlavě! A když navíc odeberete frekvenční charakteristiku, bude jasné, že z širokopásmového připojení nic nezbylo. Existuje jedna zřejmá, poměrně ostrá rezonance způsobená indukčností.

Toto bolavé téma by se dalo dále rozvíjet do nekonečna, ale... Vše zastínil návrh širokopásmového balunového transformátoru na transfluxoru (dvouotvorové feritové jádro) obr. 4, který se mi podařilo „odhalit“ v dovezené anténě pro televizor typu „knír“. Obrázek na obrázku je samozřejmě schematický - ve skutečnosti se vinutí skládají z několika (3...5) závitů. Dlouho jsem se na jeho design díval se zmatkem a snažil se pochopit systém navíjení. Nakonec se mi podařilo nakreslit umístění „vinutí“. Toto je příklad použití skutečně dlouhých čar!

Kdybych nevěděl, že to jsou řádky, myslel bych si, že jsem blázen! Zejména toto červené vinutí nakrátko... Proč se ale nedivíme v případě, kdy např. u kabelového U-kolena je potřeba v jednom bodě spojit oplet ze dvou konců koaxiálního kabelu. Také proto, že je to ČÁRA! V experimentu s ekvivalentním zatížením na stolním počítači tento mikrotransformátor, navržený pro provoz na frekvencích v řádu stovek megahertzů, ukázal vynikající výsledky při výrazně nižších frekvencích, až do dosahu 40 m a při plném výkonu transceiveru.

Cestou se budeme zabývat legendami o symetrii a symetrii. Pojďme zjistit, jak velmi jednoduše určit, zda to či ono SHTL symetrizuje, nebo zda autoři tuto vlastnost pouze deklarují, ale po symetrii tam není ani stopa. Zde nám opět pomohou „Jeho Veličenstvo – Experiment“ a „Jeho Výsost – Teoretická analýza výsledků experimentu“. Nejprve si ujasněme, co je symetrický výstup a jak se liší od asymetrického. Ukazuje se, že vše závisí na konstrukci transformátoru. Zde je například nejjednodušší případ - SHPTL s transformačním poměrem 1:1. Jakékoli skutečné nebo imaginární SHPTL (takové existují! A není to neobvyklé!) lze snadno zkontrolovat pomocí vašeho domácího transceiveru. Na výstup transformátoru stačí připojit aktivní zátěž (ekvivalent) s odporem odpovídajícím transformaci a zkontrolovat SWR na 50ohm vstupu při maximálním výkonu vysílače (maximální přesnost měřiče SWR) v daném kmitočtovém rozsahu. . Pokud je SPTL skutečný, pak by se SWR měla blížit ideálu, tzn. 1.0 a ve WIDEBAND (proto je to WIDEBAND transformátor!) Je vhodné mít transceiver otevřený pro vysílání s nepřetržitým přesahem a za žádných okolností nezapínat interní anténní tuner. Vlastnost symetrie se kontroluje při příjmu pomocí PRSTU (ne 21.! I když, můžete ho použít!). Symetrie je podstatou ROVNOSTI obou zátěžových svorek vůči zemi (tělesu vysílače a přijímače). Při příjmu jakékoli stanice (možná vysílací stanice, je to pohodlnější...) když se prstem nebo šroubovákem dotknete konců zátěže připojené k SYMETRICKÉMU výstupu SHPTLE, mělo by být vše stejné podle odečtených hodnot. S-metr a podle ucha. Ale úroveň signálu by měla být o jeden bod (-6 dB nebo dvakrát U) nižší na každém výstupu s jedním zakončením. (to je v případě transformace 1:1). Jako zátěž je vhodné krátkodobě použít rezistor 51 Ohm MLT-2 i pro 100W přenos. V tomto případě je pozorován zajímavý efekt - při příjmu signálu přes balun, když podržíte Prst nad tělem tohoto rezistoru, bude z jedné hrany slyšet radiostanice, ve středu rezistoru nebude slyšel a z druhého okraje to bude slyšet stejně jako z prvního . Pouze za takových podmínek lze transformátor považovat za balun. Vyzkoušejte různé návrhy SPTL, které jsou publikovány v literatuře a na internetu. Výsledky vás možná překvapí...

Stručně řečeno! Vyrobte si mixér na libovolném prstenci s nízkofrekvenčním feritem. Pokud vyzkoušíte, napište! Odvážně experimentujte!

Sergej Makarkin, RX3AKT