Записки программиста

После написания статьи Согласование импеданса с помощью LC-схем меня заинтересовал вот какой вопрос. В чем смысл делать антенный тюнер по T-образной схеме? Ведь любое входное сопротивление антенны может быть преобразовано в 50 Ом с помощью более простой LC-схемы. Так как существенная часть стоимости тюнера приходится на КПЕ, LC-тюнер выйдет дешевле, ведь ему нужен только один КПЕ. Также LC-схема в среднем по больнице имеет меньшие потери, чем T-образная. В общем, было решено попробовать переделать тюнер, и посмотреть, что из этого выйдет.

Принципиальная схема тюнера следующая (нарисовано в KiCad):

SW1 нужен для переключения тюнера между high pass step up и high pass step down схемами. Теоретически, при удачно подобранных С1 и L1, таким тюнером можно согласовывать широкий диапазон сопротивлений. Емкость С1 меняется в широком интервале, от 22 до 360 пФ. По прошлым опытам мы знаем, что L1 с максимальной индуктивностью 14 мкГн будет работать неплохо.

Корпус тюнера и каркас катушки были напечатаны на 3D-принтере:

Катушка намотана медным проводом без изоляции диаметром 1 мм. К каркасу он крепится с помощью лака. Диаметр катушки и шаг намотки были подобраны при помощи онлайн-калькулятора Coil32 так, чтобы катушка имела 25 витков и общую индуктивность около 14 мкГн (в реальности вышло 13.4 мкГн). Катушка имеет 24 отвода, которые переключаются галетным переключателем на соответствующее число положений, плюс один отвод на землю. Все соединения в тюнере были сделаны с помощью провода МГТФ площадью сечения 1 кв.мм.

При попытке настроить антенну delta loop этим тюнером сразу выяснилось существенное ограничение. Например, так выглядит график КСВ в диапазоне 40 метров:

Казалось бы, антенна согласована нормально. Вот только резонанс не представляется возможным передвинуть с SSB-участка диапазона на CW-участок, как это позволяет сделать тюнер, выполненный по T-образной схеме. Решить эту проблему можно несколькими способами. Можно уменьшить индуктивность катушки, и/или увеличить число отводов, и/или запастись различными внешними трансформаторами. Или же необходимо ввести дополнительную степень свободы, например, размеры антенны.

В итоге я ограничился проведением ровно одной тестовой радиосвязи в SSB. Используя мощность 5 ватт я ответил на общий вызов радиолюбителя из города Орск (~1500 км). Для полноты картины отмечу, что на других диапазонах антенна тоже настраивается. Резонанс на этих диапазонах также не двигается. Тюнер выдерживает мощность до 100 Вт, нигде ничего не пробивает.

Несмотря на то, что ожидался несколько иной результат, я все же доволен. Как минимум, мне удалось узнать кое-что новое о тюнерах. Возможно, устройство удастся применить в каких-то будущих проектах, требующих LC-согласования. Однако если вы хотите сделать универсальный ручной тюнер, стоит воспользоваться T-образной схемой.

Исходники 3D-моделей для OpenSCAD, а также файлы STL вы найдете здесь.

Дополнение: Вас также могут заинтересовать посты Анализ антенного тюнера при помощи Python и КСВ/ваттметр по схеме Стоктона на бинокле BN61-202.

Метки: Беспроводная связь, Любительское радио.