Полевые испытания LC «Ёрш» и Т - тюнера. Питание полотна через ферриты.

Полевые испытания LC тюнера «Ёрш», сравнение с Т-тюнером на дискретных элементах. Питание полотна антенны через ферритовые защелки.

Суббота, 18.05.2019, разворачиваю полотно в форме VP2E 21 метр, высота верхней точки 6-7 метров. Подключаю трансивер через самодельный Т-тюнер ([Антенный QRP тюнер на дискретных элементах  CQ-QRP #59]), чтобы послушать QRP «Рандеву» на 14.060 МГц и убедиться, что все работает штатно.

Вместо столика – полевая «клетка Фарадея».
Четыре QRP QSO в активе – с оборудованием всё в порядке.
1.YU7AE
2.R1CJ, антенна диполь
3.OO7Z, у Петра, 5 Вт
4.UA1CEG/QRP, самый громкий QRP

Сравнивать уровни будем с помощью датчика поля, установленного в пределах видимости.  Характеристика преобразователя линейная при измеряемых значениях более 177 мВ (20*log(U1/U2), и квадратичная при измеряемых значениях менее 177 мВ (10*log(U1/U2)).
Согласование считаем выполненным, при отсутствии рисок на КСВ-метре Yaesu FT-817, т.е. КСВ ≤ 1.5. Далее достраиваемся по максимальному показанию датчика поля.
Дополнительно смотрим на неонку. Неонка подключается напрямую к «горячему» выходу тюнера, «земляной» конец лежит на пакете над плоскостью заземления.

Пройдёмся по диапазонам.
В таблицах ниже отмечены значения имедансов, расчитанных по теоретическим значениям реактивных элементов. Черным – практические значения (точнее). Для некоторых диапазонов возможны несколько вариантов настройки тюнеров (данные теоретические, без пересчета в истинные значения номиналов). Считаем, наличием согласование - отсутствие кубиков на SWR -метре Yaesu-FT817. (КСВ < 1.5)

Таблица 1. Диапазон 10М, частота 28 МГц (неонка не зажигается)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 7 пФ L = 0.9 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 37 пФ L = 1.4 мкГн	380	0	19 - j243 273 + j280
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 30 пФ L = 0.92 мкГн (2) C = 30 пФ L = 1.19 мкГн (2)	480	-2	573 - j111 555 – j122

Таблица 2. Диапазон 12М, частота 24.9 МГц (неонка не зажигается)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 37 пФ L = 0.9 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 67 пФ L = 1.4 мкГн	59  (Оптимально)	0	299.7 – j302.3 134.9 + j133.4
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 39 пФ L = 0.6 мкГн	55	0.3
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 0.274 мкГн (1) C = 50 пФ L = 0.684 мкГн (1)	57	0.14	84 – j15 281 + j9.5

Таблица 3. Диапазон 15М, частота 21 МГц  (неонка  зажигается при контакте «земляного» вывода с рукой)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T* Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 39 пФ L = 0.9 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 69 пФ L = 1.4 мкГн	522/168	0 / 0	-
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 30 пФ L = 1.7 мкГн (3) C = 30 пФ L = 2.01 мкГн (3)	780/270   (Оптимально **)	-3.4 / -4.1	979 - j315 1049 + j782
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 30 пФ L = 2.45 мкГн (4)	790/270	-3.5 / -4.1

* согласование не достигается, SWR-метр = 2, КСВ > 2.2

** принято при меньшей индуктивности LC

Таблица 4. Диапазон 17М, частота 18.1 МГц (неонка не зажигается)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 79 пФ L = 0.9 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 109 пФ L = 1.4 мкГн	252 / 66	0 / 0	205.1 – j125.4 146.7 + j96.2
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 0.274 мкГн (1) C = 50 пФ L = 0.684 мкГн (1)	280 / 73	-0.9 / -0.7	65.48 –j14.75 127-j75.3

Таблица 5. Диапазон 20М, частота 14 МГц (неонка  зажигается)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 24 пФ L = 2.2 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 54 пФ L = 2.87 мкГн	230	0	21.5 – j292 756.7 + j420.6
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 2.457 мкГн (4)	220	0.38
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 40 пФ L = 4.1 мкГн (5) C = 40 пФ L = 3.7 мкГн (5)	250 (Оптимально)	-0.7	448 + j1022 965 + j1113
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 30 пФ L = 4.87 мкГн (6)	230	0

Таблица 6. Диапазон 30М, частота 10.1 МГц (неонка не зажигается)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx =  176 пФ L =  1.4 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx =  206 пФ L =  1.785 мкГн	346 / 95	0.3 / 0.44	158.9 – j45.1 167.8 + j54.2
T Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 159  пФ L =  2.8 мкГн	360 / 100 (Оптимально)	0 / 0	182.5 + j154.3
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 90 пФ L = 1.7  мкГн (3) C = 90 пФ L = 2.01  мкГн (3)	364 / 103 (Оптимально)	-0.09 / -0.25	218 – j121 322.5 – j135.5
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 70 пФ L = 2.457  мкГн (4)	345 / 96	0.37 / 0.35

Таблица 7. Диапазон 40М, частота 7 МГц (неонка  зажигается)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 64 пФ L = 5.7 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 94 пФ L = 6.03 мкГн	330	0	223.2 - j678.8 1181 + j353
LC, ФНЧ, Hi-Z C =  50 пФ L =   7.3 мкГн (8)	367	-0.9
LC, ФНЧ, Hi-Z C =  45 пФ L =   11.3 мкГн (9) C =  45 пФ L =   8.6 мкГн (9)	390 (Оптимально)	-1.45	5247 – j402 664 - j1254
LC, ФНЧ, Hi-Z C =  40 пФ L =   10.15 мкГн (11)	400	-1.67
LC, ФНЧ, Hi-Z C =  40 пФ L =   12.95 мкГн (13)	410	-1.88
LC, ФНЧ, Hi-Z C =  42 пФ L =   17.21 мкГн (15)	390	-1.45
LC, ФНЧ, Hi-Z C =  40 пФ L =   31.7 мкГн (17)	405	-1.77
LC, ФНЧ, Hi-Z C =  40 пФ L =   41.7 мкГн (18)	410	-1.88

Таблица 8. Диапазон 80М, частота 3.5 МГц (неонка не зажигается)

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней T/LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
T Cant ≥ 330 пФ Ctrx = 232 пФ L = 5.7 мкГн Cant ≥ 352 пФ Ctrx = 262 пФ L = 6.03 мкГн	660 / 208	0 / 0	102 – j138.6 208.6 – j181.2
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 10.1 мкГн (8) C = 50 пФ L = 7.2 мкГн (8)	722 / 236 (Оптимально)	- 0.77 / -1.1	85 – j288 72 – j187
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 8.67 мкГн (9)	722 / 236	- 0.77 / -1.1
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 10.15 мкГн (11)	735 / 259	- 0.9 / -1.9
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 12.95 мкГн (13)	730 / 251	- 0.87 / -1.6
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 50 пФ L = 17.1 мкГн (15)	710 / 234	-0.6 / -1.02

Диапазон 160М, частота 1.8 МГц согласование не достигается, ни одним тюнером.

Некоторые измерения выполнены на мощности 5 Вт и 1 Вт (через дробь).

Теперь осталось понять, почему на некоторых диапазонах реактивности посчитанные для Т и LC тюнера имеют разный знак.

В столбце отношения уровней отрицательная величина показывает преимущество СУ «Ёрш». Преимущество может быть вызвано большей градацией изменения индуктивности.

Все согласования VP2E длиной 21 метр выполнены «Ершом» в положении переключателя «Hi-Z», что подтверждает рекомендацию книги «Практика радиолюбителя» - 

использовать преимущественно такую схему для согласования лучей произвольной длины. Положение «Low-Z» скорее всего пригодится для до согласования различных вертикалов с противовесами.

Теперь сравним СУ «Ёрш» с безкорпусным СУ на 20М. Основное отличие в проводе намотке катушки. У «Ерша» она в диаметре 0.4 мм, у второго СУ в диаметре 1 мм. 

Таблица 9. Диапазон 20М, частота 14 МГц

Схема согласования	Уровень по датчику, мВ	Отношение уровней LCёрш / LC в дБ	Оценка импеданса антенны, Ом
LC, ФНЧ, Hi-Z (Ёрш) C = 40 пФ L = 3.7 мкГн (5)	860 / 860	0 / 0	966 + j1113
LC, ФНЧ, Hi-Z C = 40 пФ L =  2.8 мкГн	1025 / 950	-1.5  / -0.8	1033-j520

Пара измерений сделана при некотором смещении коробок СУ, но кардинально на результат это не повлияло.

Преимущество у второго СУ может быть вызвано более удачным попаданием по индуктивности, либо меньшими потерями в проводе катушки.

На 20М метров желательно устанавливать индуктивность с точностью не хуже 0.25 мкГн. (В СУ «Ёрш» не выполняется, шаг индуктивности больше)

Требуется провести эксперимент с добавочной индуктивностью 0.5 мкГн, для определения целесообразности внесения дополнительных отводов (0.5, 1.5, 2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5). 

Влияние подключения неонки к полотну антенны минимально. 

Для 20М Изменение уровня на датчике поля: 20*log(1190/1150) = 0.3 дБ. 

Для 40М Изменение уровня на датчике поля: 20*log(1630/1610) = 0.1 дБ.

Может быть вызвано влиянием проводов неонки.

Наконец продолжаю эксперименты с полотном VP2E, запитаным через ферритовые защелки. Диапазон 20М. Трансформация 1:1, ищем точку волнового сопротивления = 50 Ом.

Всего четыре ферритовые защелки для теста. 

Размеры ферритов-защелок:

Фирменный WE: Wurth Elektronik, d1=8.5 мм, d2=16.5 мм, l=28 мм;

Большой феррит  от кабеля для UPS, d1=13 мм, d2=26 мм, l1=26 мм, l2=30 мм;

Средний феррит  из AliExpress,  d1=7 мм, d2=12.5 мм, l1=21 мм, l2=22 мм;

Малый феррит  из AliExpress,  d1=5 мм, d2=10 мм, l1=20мм.

Запитываем полотно через первый подопытный феррит и подворачиваем (или удлиняем) края антенны, сдвигая мимнимум КСВ на интересующую часть диапазона. 

 Вариант удлинения может быть таким: (если у кого полотно короче 20 метров)

В итоге получил центральную частоту около 14.285 МГц. 

Далее, смещая по полотну точку питания снова ищем минимум КСВ.

 Данная область оказалась в районе середины одного плеча антенны ±0.5 м вверх/вниз. На фото видны отметки на полотне антенны с областью минимального SWR.

Результаты:

Для WE феррита наилучший результат – 1 риска по SWR-метру (КСВ >1.5)

Для большого феррита от кабеля для UPS результат – 3 риски по SWR-метру (КСВ ≥2.6)

Для среднего феррита из AliExpress  результат – 4 риски по SWR-метру (КСВ ≥2.9)

Для малого феррита из AliExpress  результат – 3 риски по SWR-метру (КСВ ≥2.6)

Для пары ферритов малый и средний результат – 2 риски по SWR-метру (КСВ ≥2.22)

Поскольку полное согласование не удается, сравнивать такое питание с СУ на сосредоточенных элементах не приходится, результат будет не в пользу ферритов. 

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру

Лавриненков Игорь / R2AJA