Что нужно знать, применяя антенные тюнеры

2 3638
+2

Что нужно знать, применяя антенные тюнеры 

Материал - вдогонку к свежему описанию на Московском УКВ портале антенного тюнера/КСВ-метра от MFJ. Бесспорно, уважаемый в непрофессиональной среде бренд, но… есть тут в случае с любым  антенным тюнером свои «подводные камни».

Собственно, будут изложены всего лишь азы практической радиотехники, которые прекрасно знакомы военным КВ-радистам (нашим и «не нашим»), а также «дедам» радиолюбительской связи, на которых нынешнее поколение, избалованное «крутизной» (а иногда – и «псевдокрутизной») современной техники смотрит снисходительно; как подростки на родителей, считая что они-то уж все понимают лучше «предков», ибо на дворе - новое время. Но - не стоит обольщаться, что в эпоху «интеллектуальной» техники не нужно ничего знать. Ибо любая степень технического прогресса не изменит основных законов физики; и это так же точно, как и то, что солнце вдруг не начнет ходить с запада на восток.

 

Вернемся к теме.

Первое и главное: если вы работаете на стационарную антенну в каком-то одном диапазоне, или переключаете несколько стационарных диапазонных антенн с уже настроенными элементами согласования – забудьте слово «антенный тюнер» в принципе и дальше не читайте. Эта техника вам не нужна. Она применяется:

-со «случайными» антеннами (луч произвольной длины и произвольного размещения в пространстве; особенно при работе в широком диапазоне частот);

-с укороченными антеннами (скажем, ограниченное пространство не позволяет на НЧ-диапазонах использовать полную геометрию, и нет возможности измерить антенный импеданс, чтобы сделать цепь согласования);

-с одновходовыми многодиапазонными полноразмерными антеннами «хитрой» геометрии или с трапами (особенно – горизонтальной поляризации, так как ограниченность высоты их подвеса очень сильно влияет на входное сопротивление в зависимости от частотного диапазона, разница которых простирается почти на порядок от 3,5 до 29 МГц)

 

Что чисто физически делает антенный тюнер (хоть автоматический, хоть – ручной)? И где вообще его место в тракте? Рисуем несколько простецких схем, из которых без лишних слов все становится понятно.

Схема 1-я, бесфидерная (наиболее часто применяемая полевыми военными радистами в условиях слабо- и среднепересеченной местности для ближней тактической связи («нижнее» КВ, в отличие от УКВ, такую неплохо огибает). Ну, в эпоху глобальных сетей уже нет смысла использовать КВ для контактов с резидентурой, заброшенной за пару тысяч километров на территорию потенциального противника, как это было, скажем,  до и во время Второй Мировой войны.

Что нужно знать, применяя антенные тюнеры 

Данная схема – в случае конструктивно заложенного широкого размаха изменения параметров импеданса тюнера на выходе к антенне (т.е.не только активного R, но и его реактивной составляющей) – способна согласовать буквально любые отрезки провода, которые будут использоваться в качестве собственно антенны и ее противовеса. Из схемы понятно, что тюнер должен быть прямым продолжением входа/выхода радиостанции, либо конструктивно находиться внутри нее (что и сделано в полевых военных КВ-трансиверах, взять хоть старую-добрую Р-107М, хотьCodan 2110).

Раз нет фидера и с антенной стороны тюнера – значит, рация сама стоит в поле, а наиболее подходящая к ней антенна – либо вертикальный, либо наклонный луч с произвольной длиной, которые при изменении диапазона (т.е.изменении соотношения длины антенного провода к длине волны) нужно будет подстраивать тюнером по его выходу на антенну (т.к.на стороне тюнера, обращенного к радиостанции – неизменное волновое сопротивление приемо-передающего тракта). В таких антеннах в качестве противовеса часто используется металлический корпус самой рации и его емкостная (реже – через заземлитель) связь с землей. Видим: ну, не радиолюбительский это вариант «для дома», и уж тем паче – малопригоден он для DX в городских условиях: радиостанцию придется ставить у окна, выводить через его раму антенный луч и городить «искусственную землю» на заземлитель ванны.

Схема 2-я, с фидером от радиостанции до тюнера.

Что нужно знать, применяя антенные тюнеры 

Такое соединение предполагает, что постоянное сопротивление выхода приемо-передающего тракта (чаще всего - коаксиальный выход 50 Ом) нагружается на фидер произвольной длины с тем же волновым сопротивлением, и вход тюнера тоже должен быть настроен на это значение. Тогда КСВ между выходом приемо-передатчика и входом тюнера будет равно единице. То есть по передаче в тюнер попадет вся мощность передатчика, а по приему – приемник получит всю мощность из тюнера (разумеется, за исключением погонных потерь в фидере, тем больших, чем больше его длина и меньше диаметр). Раз схема оперирует лишь фидером от радиостанции до тюнера, из этого следует прямое соединение второй стороны тюнера с тем, что мы будем применять в качестве антенны и ее противовеса. Это уже могут быть и диполи, и ромбы, и… Да все, что душе угодно; хоть для зенитной связи в пару сотен километров, хоть для контактов с другим полушарием! Однако следует также и то, что в помещение можно поставить лишь радиостанцию, но – не тюнер (он-то – непосредственно на антенне!). А это в свою очередь означает, что тюнер в такой схеме:

-должен иметь уличное исполнение;

-быть автоматическим (если предполагается работа на разных диапазонах; не налазишься же каждый раз его на мачту подстраивать!);
-иметь линию питания приводов автоматики до помещения или встроенные элементы питания (последнее – очень не здорово ни зимой, ни в случае размещения элементов антенны на высокой мачте).

В-общем, имеем опять не очень-то радиолюбительский вариант (хотя и самый лучший), учитывая, что хорошие «уличные» тюнеры еще и в цене как пол-трансивера, т.к. даже простейшая «интеллектуальная» автоматика, качественные приводы для его настройки и надежно загерметизированный корпус – весьма недешевы.

 

Остается третья схема, чисто «радиолюбительская». Но именно та, которую очень часто применяют некорректно, отчего старики Герц и Попов наверняка переворачиваются в местах своего упокоения.

Схема 3-я, с фидером от тюнера к антенне. Она также предполагает и короткий кабельный соединитель от тюнера к трансиверу, что не доставляет никаких хлопот, как мы видели из рассмотрения схемы 2.

Идем по антенную сторону тюнера и смотрим, что мы будем иметь при соединении тюнера и антенны коаксиальным кабелем произвольной  длины.

Сразу вспоминаем: коаксиал произвольной длины работает как чисто омическая линия передачи только с антеннами, настроенными в резонанс (т.е. имеющих чисто активное сопротивление в теории, ну или минимальную реактивность на практике). Если у нас «случайная» антенна с импедансом, далеким от чистой активности на рабочей частоте, кабель произвольной длины превращается в длинную линию, далекую от чисто омической. И вот этот-то комплекс «кабель+антенна» тюнер воспринимает как нагрузку, настраивая ее на отдачу максимальной мощности от предатчика. Что же при этом будет излучено в эфир именно антенной составляющей этого комплекса – одному богу известно!

Вот тут и кроется основная ошибка применения «домашних» антенных тюнеров.

Что нужно знать, применяя антенные тюнеры 

Чтобы ее избежать, опять вспоминаем теорию линий передачи и обнаруживаем одну замечательную особенность: питающая линия длиной, кратной полуволне, имеет импеданс, близкий к бесконечности (рис.3). Именно отсюда, кстати, следует, что ее можно использовать с абсолютно любым (!) собственным волновым сопротивлением. Т.е. при присоединении антенны к тюнеру посредством такой линии – у нас ее как бы нет!

Рассчитав такую линию длиной Л/2, к примеру, из коаксиала (хоть 50, хоть 75 Ом; не забываем про коэффициент укорочения в диэлектрике) для диапазона 3,5 МГц (это при коэфф.укорочения в полиэтилене 0,66 для полволны составит 28,3 м – достаточно даже для приличных по высоте мачт), мы получим ее замечательное свойство «бесконечного» импеданса (нулевого шунтирования проходящего сигнала, если хотите) на частотах 7; 10,5; 14; 17,5; 21; 24,5 и 28 МГц. Узнаете знакомый ряд? Пусть несколько худший, но все равно близкий даже для WARC-диапазонов. И это свойство линии на указанных частотах не изменяет любой импеданс антенны. То есть тюнер будет настраиваться на отдачу максимальной мощности именно в нее, просто «не видя» кабеля, чего нам и надо. И при этом тюнер может находиться рядом с трансивером, а не на антенне, позволяя ее комфортную «диванную» настройку.

Не могу обойти нюансы нашего «волшебного» фидера. Их – два. Первый: используйте толстый кабель (RG-213, 8D-FB, 10D-FB), т.к. иначе его погонное затухание на «высоких» диапазонах будет весьма существенным.

Что нужно знать, применяя антенные тюнеры 

Второй – связан с его настройкой. Ее следует проводить для самого высокого по частоте диапазона с максимальным количеством полуволн по длине (тогда он окажется автоматически настроен на диапазоны с более низкими частотами). На практике автор, пользуясь антенными анализаторами MFJ, обнаружил очень острую настройку по максимуму КСВ замкнутой полуволновой линии на рабочей частоте (рис.4). Достаточно просто понемногу укорачивать и замыкать заведомо более длинный отрезок кабеля до резкого пика высокого КСВ (под 10 и более) на частоте генератора прибора 28,4…28,5 МГц. Прибору это не вредит.

Последний нюанс: великое множество антенных тюнеров строятся по Т- или П-образной схеме согласующего L2C-звена. По этой самой причине, любая подстройка «ручного» тюнера с одной его стороны, всегда влечет некоторую расстройку предварительно настроенной его другой стороны. Так что для оперирования таким устройством нужна определенная практика.

 

DIM


Источник | Опубликовал: DIM


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Комментарии (2)

Добавить комментарий

Похожие новости