Dispozitive de potrivire: scopul și principiul construcției. Totul despre transformatorul potrivit Echilibrarea circuitelor și calculelor transformatoarelor de antenă

Cele mai recente publicații ale mele despre antenele HF au ridicat o serie de întrebări în rândul multor cititori cu privire la designul transformatoarelor și bobinelor utilizate în acestea.

Această problemă este bine acoperită în literatura de radioamatori și în numeroase articole și, se pare, nu necesită comentarii suplimentare.

Transformatoarele de ferită de pe tuburile de ferită îndeplinesc mai multe funcții simultan: transformă rezistența, echilibrează curenții din brațele antenei și suprimă curentul de mod comun din împletitura alimentatorului coaxial. Cel mai bun material de ferită domestică pentru transformatoarele de bandă largă este ferita de grad 600NN, dar miezurile tubulare nu au fost făcute din ea...

Tuburile de ferită de la companii străine sunt acum disponibile spre vânzare. caracteristici bune,
în special FRR-4,5Și FRR-9,5, avand dimensiunile dxDxL 4,5x14x27 si respectiv 9,5x17,5x35. Aceste din urmă tuburi au fost folosite ca șocuri de suprimare a interferențelor pe cablurile de conectare unități de sistem calculatoare cu monitoare cu tub catodic. Acum sunt înlocuite masiv cu monitoare matrice, iar cele vechi sunt aruncate împreună cu ferite.

Fig.1. Tuburi de ferită FRR-9.5

Patru astfel de tuburi, stivuite unul lângă altul, câte două, formează echivalentul unui „binoclu”, pe care pot fi amplasate înfășurări ale transformatoarelor, acoperind toate domeniile HF de la 160 la 10 m. Tuburile au marginile rotunjite, ceea ce elimină deteriorarea. la izolarea firelor de înfăşurare. Este convenabil să fixați tuburile împreună prin înfășurarea lor cu bandă largă.

Dintre diferitele circuite de transformare în bandă largă, l-am folosit pe cel mai simplu, cu înfășurări separate, ale căror spire au comunicare suplimentară datorită răsucirii strânse a conductorilor între ele, ceea ce face posibilă reducerea inductanței de scurgere și, prin urmare, creșterea limitei superioare a benzii de frecvență de funcționare. Vom considera că o tură este un fir trecut prin găurile ambelor tuburi ale „binoclului”. O jumătate de tură este un fir trecut prin orificiul unui tub al „binoclului”. La masă
Sunt rezumate opțiunile pentru transformatoare care pot fi implementate pe aceste tuburi.

Tabelul rezumă opțiunile pentru transformatoare care pot fi utilizate pe aceste tuburi.

După cum puteți vedea, se obține o gamă foarte largă de rapoarte de rezistență. Un transformator cu un raport de 1:1 - ca un șoc, echilibrează curenții din brațele antenei și suprimă curentul de mod comun din împletitura cablului de alimentare. Alte transformatoare, pe lângă acestea, transformă și rezistențe. Ce ar trebui să luați în considerare atunci când alegeți numărul de ture? Toate celelalte lucruri fiind egale, transformatoarele cu o înfășurare primară cu o singură tură au de aproximativ patru ori limita inferioară a benzii de trecere în comparație cu o înfășurare primară cu două ture, dar frecvența superioară a benzii de trecere este, de asemenea, mult mai mare. Prin urmare, pentru transformatoarele utilizate din intervalele de 160 m și 80 m, este mai bine să utilizați opțiuni cu două ture, iar de la 40 m și mai sus - opțiuni cu o singură tură. Este de preferat să folosiți valori întregi pentru numărul de spire dacă este de dorit să se mențină simetria și să se distanțeze bornele de înfășurare pe părțile opuse ale „binoclului”.

Cu cât raportul de transformare este mai mare, cu atât este mai dificil să se obțină o lățime de bandă largă, deoarece inductanța de scurgere a înfășurărilor crește. Poate fi compensat prin conectarea unui condensator în paralel cu înfășurarea primară, selectând capacitatea acestuia la SWR minim la frecvența superioară de operare.

Pentru înfășurări, folosesc de obicei sârmă MGTF-0,5 sau mai subțire dacă numărul necesar de spire nu se potrivește în gaură. Calculez lungimea necesară a firului în avans și o tai cu puțină rezervă. Răsucesc strâns firul înfășurărilor primare și secundare până când este înfășurat pe miez. Dacă orificiul de ferită nu este umplut cu înfășurări, este mai bine să filetați spirele în tuburi termocontractabile cu diametru adecvat, tăiate la lungimea „binoclului”, care, după terminarea înfășurării, sunt micșorate cu un uscător de păr. Apăsarea strâns a spirelor înfășurărilor una împotriva celeilalte extinde lățimea de bandă a transformatorului și deseori elimină condensatorul de compensare.

Trebuie avut în vedere că un transformator step-up poate funcționa și ca un transformator descendente, cu același raport de transformare, dacă este inversat. Înfășurările destinate conectării la rezistențe de rezistență scăzută trebuie să fie realizate din „împletitură” de ecran sau mai multe fire conectate în paralel.

Transformatorul poate fi verificat folosind un contor SWR prin încărcarea ieșirii sale pe un rezistor neinductiv de valoarea corespunzătoare. Limitele benzii sunt determinate de nivelul SWR permis, de exemplu 1.1. Pierderea introdusă de un transformator poate fi măsurată prin măsurarea atenuării introduse de două transformatoare identice conectate în serie astfel încât intrarea și ieșirea să aibă o rezistență de 50 ohmi. Nu uitați să împărțiți rezultatul la 2.

Este ceva mai dificil de evaluat caracteristicile de putere ale unui transformator. Acest lucru va necesita un amplificator și un echivalent de sarcină care poate gestiona puterea necesară. Se folosește același circuit cu două transformatoare. Măsurarea se efectuează la frecvența de operare inferioară. Ridicând treptat puterea CW și menținând-o aproximativ un minut, determinăm manual temperatura feritei. Nivelul la care ferita începe să se încălzească ușor pe minut poate fi considerat maxim admisibil pentru un anumit transformator. Faptul este că atunci când funcționează nu pe o sarcină echivalentă, ci pe o antenă reală care are o componentă reactivă a impedanței de intrare, transformatorul transmite și putere reactivă, care poate satura miezul magnetic și poate provoca încălzire suplimentară.

Imaginile prezintă exemple de design practice. Figura 5 prezintă un transformator cu două ieșiri: 200 și 300 ohmi.

Fig.2. Transformator 50:110

Fig.3. Transformator 50:200

Fig.4. Transformator 50:300

Fig.5. Transformator 50:200/300

Transformatoarele pot fi plasate pe un PCB de dimensiune adecvată,
protejându-l de precipitații în orice mod practic.

Vladislav Șcerbakov, RU3ARJ

info - http://cqmrk.ru

Salutări, dragi prieteni. Timur Garanin este alaturi de tine, iar astazi vom vorbi despre dispozitive de potrivire, mai exact despre balunuri si transformatoare de rezistenta.

Dar mai întâi, să ne dăm seama ce tipuri de linii există. Liniile pot fi simetrice sau asimetrice. Linie simetrică- aceasta este o linie ai cărei conductori sunt aceiași.

În consecință, o linie asimetrică constă din conductori de diferite forme și caracteristici.

Un exemplu excelent de linie echilibrată este perechea răsucită. Dar cablul coaxial este un exemplu clasic de linie dezechilibrată.

Care este semnalul util și interferența în linii? Un semnal util dacă îl descrii cel mai mult în cuvinte simple, este curentul care circulă în direcții opuse în conductoarele unei linii. Deoarece curge în direcții opuse, atunci când circuitul este închis la sarcină, este eliberat în el fără probleme.

Zgomotul de linie este curent care curge în aceeași direcție în ambii conductori. Când circuitul este închis la sarcină, curenții de la acești conductori sunt scazuți și nu sunt eliberați de sarcină.

În teorie, totul este frumos, dar în practică există nuanțe.

Ambele tipuri de linii, simetrice și asimetrice, sunt destul de rezistente la componenta magnetică a interferenței incidente pe aceste linii. Liniile de câmp magnetic, care traversează ambii conductori ai liniei, excită curenți de putere egală în ele, care curg în aceeași direcție. Prin urmare, ele sunt scăzute la sarcină.

Cu componenta electrică a interferenței, totul este mult mai interesant. Dacă linia este simetrică, atunci câmpul electric extern acționează simultan asupra ambilor conductori aproape în mod egal. În consecință, excită curenți în ambii conductori de aceeași rezistență și direcție. O linie simetrică, cum ar fi o pereche răsucită, este foarte rezistentă la câmpurile electrice externe.

Cu o linie asimetrică situația este radical diferită. Să aruncăm o privire mai atentă asupra dispozitivului cablu coaxial. Impletitura cablului, conductorul exterior, este de fapt o cușcă Faraday. Aceasta înseamnă că câmpul electric extern nu poate avea niciun efect asupra conductorului central al cablului coaxial. Adică, câmpul electric extern nu excită curent în conductorul central al cablului. Dar în împletitura în sine, adică în conductorul exterior al cablului, sub influența unui câmp electric extern, sarcinile sunt distribuite așa cum ar fi de așteptat. Un câmp electric alternativ extern excită un adevărat eshelme beshelme în împletirea unui cablu coaxial. Impletitura cablului acționează ca o foaie de antenă.

Ca rezultat, obținem o situație în care zgomotul provoacă curent într-un singur conductor al liniei. Aceasta înseamnă că acest semnal nu este scăzut la sarcină, ci este alocat.

Aici vine sarcina principală. Cum se separă semnalul util de interferență?

Balunii ne vor veni în ajutor. Balun este prescurtarea pentru în limba engleză echilibrat/dezechilibrat. Ceea ce dezvăluie în esență scopul acestui dispozitiv, de a conecta o sarcină simetrică la o linie asimetrică.

Cel mai simplu balun este un sufocare, un filtru inductiv. Poate fi un toroid de ferită pe care sunt înfășurate mai multe spire de cablu sau zăvoare de ferită plasate peste cablu.

Principiul funcționării acestuia este simplu, ca orice filtru inductiv. Un semnal util, a cărui amplitudine este aceeași în ambii conductori de cablu, nu creează un câmp magnetic, deoarece curentul circulă în conductori în direcții opuse. Și din moment ce nu creează un câmp magnetic, filtrul inductiv nu este un obstacol pentru acesta, iar semnalul util trece calm prin filtru.

Dar dacă semnalul vine de la un singur conductor al cablului, iar în cel de-al doilea conductor nu există niciun semnal de direcție opusă și egală ca amplitudine, atunci acest semnal într-un fir creează un câmp magnetic. Reactanța inductivă a filtrului va prezenta o barieră mai mare la interferență, iar interferența nu va putea trece prin balun.

Unde trebuie plasat balunul pe cablu? Dacă lucrăm la transmisie, filtrul trebuie plasat direct în fața antenei, astfel încât interferențele induse pe cablu să nu fie radiate de antenă. Dacă lucrăm pentru recepție, atunci balunul trebuie să fie plasat în fața intrării receptorului pentru a bloca trecerea interferenței către treapta amplificatorului.

În orice caz, balunul stabilizează parametrii unui sistem deja configurat și îi împiedică să se schimbe sub influența factorilor externi.

Un alt tip popular de dispozitive de potrivire asemănătoare balunului sunt transformatoarele de rezistență. În cel mai simplu caz, acestea sunt proiectate exact ca transformatoarele de tensiune. Dar rețineți că raportul de transformare a rezistenței este egal cu pătratul raportului de transformare a tensiunii. Există o mare varietate de transformatoare de rezistență, cu și fără izolație galvanică, pe ferite și în aer. Dar scopul tuturor transformatoarelor de rezistență este același - să potriviți impedanța caracteristică a liniei cu impedanța antenei.

Când cumpărați o antenă, puteți găsi adesea o cutie mică inclusă în ea. Ce crezi că este și ce se află în această cutie? Acesta nu este altceva decât un simplu dispozitiv de potrivire. Uneori există un balun de ferită în interiorul lui, iar uneori sunt pur și simplu transformatoare imprimate, adică transformatoare făcute din urme plate. Transformatoarele de rezistență sunt destul de comune. Transformatoarele imprimate plate funcționează exact la fel ca cele obișnuite. transformatoare de ferită. Deoarece frecvența antenelor este relativ mare, chiar și două piste situate una lângă alta pe placă funcționează deja ca un transformator.

Să tragem concluziile:

1. Liniile neechilibrate sunt potențial susceptibile la interferențe din surse alternative de câmp electric

2. Pentru a separa semnalul util de interferență se folosesc balunuri și filtre inductive simple

3. Pentru a potrivi impedanța caracteristică a liniei cu impedanța caracteristică a antenei, se folosesc adesea transformatoare de rezistență

4. Balunurile și transformatoarele de rezistență pot fi realizate fie pe miez de ferită, aer sau chiar pe PCB

Asta e tot pentru azi. Dacă credeți că videoclipul a fost util, vă rugăm să dați un like și să distribuiți prietenilor tăi. Scrieți întrebări și sugestii în comentarii. Noroc tuturor!

Un transformator este un dispozitiv a cărui sarcină este de a schimba tensiunea de curent alternativ în curent alternativ de o tensiune diferită. Astfel de convertoare sunt elemente integrante ale diferitelor sisteme electrice, cum ar fi:

sudori;
dispozitive de încălzire;
dispozitive redresoare.

În acest articol vom vorbi despre un astfel de tip de dispozitiv de transformare precum un transformator potrivit.

Esența și principiul de funcționare

Un transformator de potrivire (denumit în continuare CT) utilizează potrivirea impedanței diferitelor părți circuit electricîn timpul transformării şi transmiterii semnalelor electrice. Dispozitivele transformatoare potrivesc sursa semnalului de intrare cu impedanța de intrare a etajului în amplificatoare cu frecvente joase(ULF).

Amplificatoarele de joasă frecvență sunt dispozitive care măresc frecvențele undelor electrice până la intervalul de frecvență audibil de oameni (20 Hz - 20 kHz). Astfel de amplificatoare sunt folosite ca dispozitiv separat sau ca parte a unuia mai complex.

Exemple de dispozitive cu amplificator:

microfon;
TELEVIZOR;
radio, etc.

Esența ST este următoarea: dispozitivul conține un substrat din material dielectric și o placă de ferită care are permeabilitate magnetică dispersată la frecvențele de funcționare. Pe partea suportului orientată spre placă se află conductoarele 1, 2, 3, în formă de U. Pe partea din spate a substratului se aplică metalizarea, care are două goluri în formă de „U”.

ST este format din:

1. Substrat dielectric; 2-4. Conductori; 5. Conductor de bandă; 6. Metalizare; 7. Contur fante; 8. Plăci de ferită; 9. Metalizare; 10–11. Lacune; 12-13. Zonele slot auxiliare.

Orez. 1 Desen al unui transformator potrivit

Principiul de funcționare este:

Înfășurarea primară 4 primește semnalul de intrare. Placa 8 și metalizarea 6 joacă rolul unei legături de legătură între conductorii 2-4.
Apoi sunt introduse elemente noi:
1. pe o parte există un conductor 4 al substratului dielectric;
2. din revers – metalizare.

Comutarea conductoarelor 2-4 asigură o reducere de 2 ori a frecvenței. Această versiune a configurației CT devine mai simplă; nu există contact între straturi. Dispozitiv potrivit poate fi executat ca un fragment al unei plăci de circuit imprimat a unui circuit mai complicat.

Proiecta

Dispozitive de acest tipîn configurațiile lor folosesc o serie de elemente de bază, cum ar fi:

conductor magnetic;
carcasă pentru ture;
înfășurările în sine;
alte elemente auxiliare (fragmente de fixare, mijloace de protecție a transformatorului).

CT-urile sunt realizate din conductori magnetici Calitate superioară. Există varietăți de dimensiuni mici și mari.

Caracteristicile de design ale ST de dimensiuni mici:
1. plăcile de miez nu necesită izolație suplimentară;
2. Fiecare placă are o peliculă de oxid, care formează izolația.
CT dimensiuni mari:
1. plăcile de miez sunt izolate prin acoperirea unei părți cu lac izolator;
2. dispozitivele din această configurație sunt utilizate la tensiuni pe tură de ordinul mai puțin de zecimi de volți sau mai mari.

Fig 2. Transformator potrivit

Înfășurările din jurul miezului magnetic sunt de obicei înfășurate dintr-un fir de cupru izolat de secțiune transversală rotundă. Un conductor dreptunghiular este utilizat atunci când se folosește o secțiune transversală mare, aproximativ 5-10 mm2.

Carcasa unui astfel de transformator este adesea cilindrică. Acest design este mai ușor de fabricat și are o inductanță de scurgere mai mică.

Miezul este selectat în funcție de 2 criterii:

caracteristică constantă structurală frecvente joase, care determină indicatorul de frecvență al dispozitivului la frecvențe joase;
constanta de proiectare a inducției magnetice, care determină amplitudinea componentei inducției magnetice la cea mai joasă frecvență.

Mărimea miezului este aleasă ținând cont de constanta de proiectare a valorilor de frecvență inferioară, precum și de valoarea constantă a inducției magnetice în miez.

Materialul miezului este selectat în funcție de tipul de transformator, ținând cont de mediul său de funcționare, de gradul de uzură, precum și de caracteristicile de proiectare și de costurile economice.

Tipuri de transformatoare de semnal potrivite

În funcție de aplicație, de factori externi și de cerințele echipamentelor, există multe tipuri de convertoare electrice. Să ne uităm la exemple de modele TOT, TOL și TVT.

Dispozitive transformatoare tip TOT

Explicația abrevierei:

T - „transformator”;

O – „final”;

T - „tranzistor”.

Conceput pentru funcționarea în climă rece la temperaturi (-60… +90 °C), cu o mare probabilitate de uzură și umiditate relativă ~93 – 96%.

Orez. 3 Tipul de transformatoare de tip TOT

Orez. 3. demonstrează caracteristici tehnice dispozitive, cu desemnarea parametrilor principali de proiectare.

Dimensiunile de proiectare sunt prezentate în Tabelul 1. Producția acestor tipuri de dispozitive transformatoare utilizează tehnologie moderna producție la plăci de circuite imprimate cu umplutură; în plus, utilizarea lacului vă permite să contracarați influențele meteorologice și mecanice.

Tabelul 1. Dimensiunile structurale ale convertoarelor de tip TOT.

Dispozitive transformatoare tip TOL

Explicația abrevierei:

T - „transformator”;

O – „final”;

L - „lampă”.

Dispozitivele de acest tip sunt potrivite pentru funcționarea în condiții climatice tropicale relativ reci, cu o probabilitate mare de uzură la temperaturi (-50 ... +130 ° C) și umiditate relativă ~ 96 - 100%.

Orez. 4 Tipul de transformatoare de tip TOL

În fig. 4. Imaginile dispozitivului sunt afișate cu tipuri diferiteși desemnări ale parametrilor principali de proiectare.

Tabelul 2. Valori acceptabile ale convertoarelor de tip TOL.

Producția de dispozitive TOL asigură funcționarea fără deteriorarea înfășurărilor și, de asemenea, elimină apariția coroziunii pe piesele din oțel. În plus, astfel de dispozitive sunt foarte rezistente la temperaturi mari, stres mecanic și durată lungă de viață.

Dispozitive transformatoare tip TVT

Explicația abrevierei:

T - „transformator”;

B – „intrare”;

T - „tranzistor”.

Asemenea CT-uri sunt fabricate de dimensiuni mici și sunt utilizate în climatul moderat rece. Temperatura de funcționare variază (-60… +85°С), umiditatea este mai mică de 95%. În astfel de schimbări de temperatură, există posibilitatea de uzură parțială a transformatorului.

Orez. 5 Tipul de transformatoare de tip TVT

Tabelul 3. Dimensiunile structurale ale convertoarelor de tip TVT

Caracteristica structurală a cadrului oferă o rigiditate suplimentară prin știfturile de montare. Se recomandă menținerea zonei dintre coturi la aproximativ 2,5 - 3,0 mm. În timpul producției, conductorii magnetici sunt utilizați sub formă de tije cu permeabilitate magnetică ridicată (clasele de oțel - 79NMA și 50N), precum și o rată mare de inducție a saturației tehnice.

În cele din urmă, este de remarcat faptul că dispozitivele cu un transformator de potrivire, înainte de a fi puse în funcțiune, trebuie să treacă testele necesare și să fie garantate pentru service ulterioare. O condiție necesară pentru a asigura un grad adecvat de fiabilitate este implementarea restricțiilor de supratensiune, deoarece în timpul funcționării CT poate fi supus la sarcini mai severe și are o probabilitate mai mare de uzură decât cele efectuate în testele preliminare.

Videoclip despre transformatorul potrivit

Cele mai recente publicații ale mele despre antenele HF au ridicat o serie de întrebări în rândul multor cititori cu privire la designul transformatoarelor și bobinelor utilizate în acestea.

Această problemă este bine acoperită în literatura de radioamatori și în numeroase articole și, se pare, nu necesită comentarii suplimentare.

Balunuri și transformatoare de bandă largă de casă pe tuburi de ferită

Acum au apărut tuburi de ferită de la companii străine cu caracteristici bune,
în special, FRR-4,5 și FRR-9,5, având dimensiunile dxDxL de 4,5x14x27 și, respectiv, 9,5x17,5x35. Aceste din urmă tuburi au fost folosite ca șocuri de suprimare a zgomotului pe cablurile care leagă unitățile de sistem computerizate cu monitoare pe tuburile cu raze catodice. Acum sunt înlocuite masiv cu monitoare matrice, iar cele vechi sunt aruncate împreună cu ferite.

Fig.1. Tuburi de ferită FRR-9.5

Dintre diferitele circuite de transformare în bandă largă, l-am folosit pe cel mai simplu, cu înfășurări separate, ale căror spire au o conexiune suplimentară datorită răsucirii dense a conductorilor între ele, ceea ce face posibilă reducerea inductanței de scurgere și, prin urmare, creșterea limitei superioare. a benzii de frecvență de funcționare. Vom considera că o tură este un fir trecut prin găurile ambelor tuburi ale „binoclului”. O jumătate de tură este un fir trecut prin orificiul unui tub al „binoclului”. La masă
Sunt rezumate opțiunile pentru transformatoare care pot fi implementate pe aceste tuburi.

Tabelul rezumă opțiunile pentru transformatoare care pot fi utilizate pe aceste tuburi.

Numărul de spire ale înfășurării primare	Numărul de spire ale înfășurării secundare	Raportul de transformare a tensiunii	Raportul de transformare a rezistenței	Raporturi de rezistență cu o sursă de 50 ohmi
1	1	1:1	1:1	50:50
1	1,5	1:1.5	1:2.25	50:112.5
1	2	1:2	1:4	50:200
1	2.5	1:2.5	1:6.25	50:312.5
1	3	1:3	1:9	50:450
1	3.5	1:3.5	1:12.5	50:625
2	1	1:0.5	1:0.25	50:12.5
2	1,5	1:0.75	1:0.56	50:28
2	2	1:1	1:1	50:50
2	2,5	1:1.25	1:1.56	50:78
2	3	1:1,5	1:2,25	50:112,5
2	3,5	1:1,75	1:3	50:150
2	4	1:2	1:4	50:200
2	4,5	1:2,25	1:5	50:250
2	5	1:2,5	1:6,25	50:312.5
2	5,5	1:2,75	1:7,56	50:378
2	6	1:3	1:9	50:450
2	6,5	1:3,25	1:10,56	50:528
2	7	1:3,5	1:12,5	50:625

Imaginile prezintă exemple de design practice. Figura 5 prezintă un transformator cu două ieșiri: 200 și 300 ohmi.

Fig.2. Transformator 50:110

Fig.3. Transformator 50:200

Fig.4. Transformator 50:300

Fig.5. Transformator 50:200/300

Transformatoarele pot fi plasate pe un PCB de dimensiune adecvată,
protejându-l de precipitații în orice mod practic.

Vladislav Șcerbakov, RU3ARJ