Согласующая LC-цепь

Журнал "Радио", номер 10, 1999г.
Автор: Владимир Поляков (RA3AAE)

    Входное сопротивление антенны очень часто не совпадает с выходным сопротивлением передатчика и/или с волновым сопротивлением кабеля. Для повышения КПД антенно-фидерного тракта в этих случаях применяют различные согласующие цепи.

    Согласующие LC-цепи, состоящие из катушки и конденсатора, имеют одно важное достоинство: их несложно просчитать и вести в дальнейшем отладку антенно-фидерного тракта не "в слепую", а отталкиваясь от этого расчета. Рассмотрим, например, Г-образное звено фильтра нижних частот (рис.1). Такое звено согласует два сопротивления - меньшее r' с большим R', причем согласование возможно в обе стороны (от большего к меньшему,и наоборот). В частности, если антенна имеет входное сопротивление 37 Ом (четвертьволновый штырь), а передатчик выходное сопротивление 50 Ом, то антенну следует подключить со стороны катушки, а передатчик - со стороны конденсатора.

    Формулы для расчета такой цепи простые, и их можно найти в радиолюбительской литературе. Но существует совсем простой - чисто графический метод расчета элементов этой цепи (рис.2). По горизонтальной оси откладывают активные (R), а по вертикальной - реактивные (X) сопротивления, в произвольном, но обязательно одинаковом масштабе (например, 5 Ом на клеточку). Затем с помощью циркуля проводят полуокружность радиусом R'/2, опирающуюся на точки 0 и R' ( для нашего примера R'= 50 ОМ). Восставив из точки r' (37 ОМ) перпендикуляр до пересечения с окружностью, получаем значение индуктивного сопротивления ХL (22 Ом). Емкостное сопротивление ХC (85 Ом) находим, проведя по линейке до пересечения с вертикальной осью прямую через точку R' и вершину перпендикуляра. Расчет закончен! Полученные результаты справедливы для трансформации 50 Ом в 37 Ом на любой частоте. Для конкретных частот значения индуктивности и емкости элементов согласующей цепи рассчитывают по формулам для индуктивного и емкостного сопротивлений. Так, для частоты 28,5 МГц потребуется индуктивность 0,12 мкГн, а емкость - 65 пФ. В диапазоне 144 МГц значения получаются совсем небольшими: L = 24 нГн, С = 13 пФ.

    Проявив немного изобретательности, в ряде случаев можно включить элементы согласующей цепи в конструкцию самой антенны. Поясним эту мысль на примере четвертьволновой антенны диапазона 144 МГц, установленной на металлической крыше (дома или автомобиля, безразлично). Вместо того, чтобы изготавливать какую-то катушку индуктивности, можно чуть-чуть удлинить штырь - взять его длину не 50 см, а 52....54 см. Он уже не будет резонансным, и кроме активного сопротивления во входном импедансе антенны появится индуктивная составляющая. Она-то и послужит индуктивным сопротивлением согласующей цепи.

    Итак, от катушки мы избавились. Остается конденсатор, который можно сделать конструктивным на основе элементов крепления штыря. Для этой цели вполне подойдет как самая простая и самая надежная конструкция крепления, показанная на рис.3. На штыре нарезают резьбу, и его закрепляют в отверстии крыши двумя гайками, между которыми положены две металлические и две диэлектрические шайбы. Емкость ввода и послужит емкостью согласующей цепи. Ее можно рассчитать по формуле для емкости плоского конденсатора. Настройку антенны ведут как обычно - подбором длины штыря по минимуму КСВ. Если же близкое к единице значение не получается, надо поэкспериментировать с емкостью (подобрать размеры шайб).







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.