Ранее я уже проводил оценку КПД своих тюнеров в полевых условиях, теперь проверю измерения в лабораторных условиях. Тюнеры для анализа: LC «Ёрш» ФНЧ с переключателем HiZ/LowZ, кнопочный T-тюнер ФВЧ, китайский KIT DIY Т-тюнер ФВЧ на магнитном кольце. Прочитать про каждый из них можно по ссылкам внизу статьи, а пока - обзорное фото.
Измерение выходной мощности генератора AA-340UP.
В работе используем антенный анализатор AA-340UP в качестве генератора измерительного сигнала. Отметим, что уровень 2 и 3 гармоник не более -30 дБм, поэтому их рассмотрением можно пренебречь.
Измерения в таблице выполнены на анализаторе спектре + приведены измерения на осциллографе.
В работе используем антенный анализатор AA-340UP в качестве генератора измерительного сигнала. Отметим, что уровень 2 и 3 гармоник не более -30 дБм, поэтому их рассмотрением можно пренебречь.
Измерения в таблице выполнены на анализаторе спектре + приведены измерения на осциллографе.
F,
кГц
|
P, dBm
|
P, мВт
|
Vpp50 Ом,
В
|
P, мВт
|
P, dBm
|
1800
|
5.62
|
3.73
|
1.17
|
3.42
|
5.34
|
3500
|
5.67
|
3.74
|
1.16
|
3.36
|
5.26
|
7000
|
5.7
|
3.75
|
1.15
|
3.306
|
5.19
|
14000
|
5.6
|
3.65
|
1.14
|
3.249
|
5.11
|
21000
|
5.58
|
3.63
|
1.13
|
3.19
|
5.03
|
28000
|
5.2
|
3.343
|
1.13
|
3.19
|
5.03
|
Цифры отличаются на 0.3-0.4 дБ, т.к. отличаются параметры измерительных кабелей. Для дальнейшей работы принимаем оценки по осциллографу как основные, т.к. на нем будет измеряться и напряжение на эквиваленте антенны.
Теперь подключаем тюнер к АА-340UP и настраиваем выбранным тюнером нагрузочный безындукционный эквивалент по максимуму показаний осциллографа. Сводные таблицы представлены изображениями.
LC-тюнер «Ёрш» - ФНЧ c переключением HiZ/LowZ
Т-тюнер KIT (DIY) из AliExpress
Т-дискретный тюнер
Промежуточные выводы:
Т-тюнер
DIY (из AliExpress)
Хорошо согласует высокоомные антенны на частотах от
1800 до 21000 МГц. Выше, уже слишком много индуктивности от колечка! КПД сильно
снижается с ростом частоты, следовательно, материал кольца вносит больше
потерь, чем сопротивление намотки тонким проводом(!) На диапазоне 14 МГц, работают всего один-два
витка вокруг кольца, и омические потери минимальны. КПД изменяется от 57% до
26% или, если говорить о потерях, это от 2.4 до 5.8 дБ! В низкоомном варианте ситуация
получилась обратная, КПД лучше на высших диапазонах: от 29% до 89%, потери от
5.4 дБ до 0.5 дБ. Также можно видеть, что для высокоомных антенн, с ростом
сопротивления, растут потери, в данной модели тюнера на 1 дБ, при росте
сопротивления в 2 раза примерно с 800 до 1600 Ом.
LC-тюнер
«Ёрш» - ФНЧ c
переключением HiZ/LowZ
КПД сильно снижается с ростом частоты, что неожиданно.
КПД в высокоомном варианте изменяется от 80 % до 7% или, если говорить о потерях, это от 0.95 до 11.3 дБ! В низкоомном варианте удается согласовать
сопротивления на частотах от 7000 кГц и выше, при этом КПД не хуже 75%, и
потери не более 1 дБ! Также можно видеть, что для высокоомных антенн, с ростом
сопротивления, растут потери, в данной модели тюнера на 1 дБ, при росте
сопротивления в 2 раза примерно с 800 до 1600 Ом (диапазон 14000 кГц, КПД снижается c 85%
до 75%.)
Т-тюнер
на дискретных ёмкостях.
При работе на высокоомную нагрузку КПД снижается с
ростом частоты. При работе на низкоомную нагрузку КПД растет с ростом частоты.
С уменьшением высокоомного нагрузки с 1600 до 800 Ом, КПД незначительно
улучшается, потери немного уменьшаются на 0.1-1 дБ (зависит от частоты).
Составим обобщенную таблицу КПД и потерь в согласующих устройствах для близких значений КСВ, для каждого эквивалента и частоты.
Результаты лабораторной работы отличаются от ожидаемых, поэтому выполняем еще дополнительные измерения. Тюнеры подключаются к домашней антенне-лучу, а на расстоянии 10 метров записываются показания датчика поля.
Показаны параметры настройки тюнеров: СLC, КСВ, R, jX. Полученное значение напряжения для двух передаваемых мощностей 5Вт и 0,5Вт. Датчик поля показывает напряжение наводки сторонних полей dU около 27 мВ. Мы считаем, что измерение просто перекрывает эту наводку - значения типа MAX, или считаем, что наводку нужно вычитать из измерения - вариант RAZ.
Учитываем характеристику полупроводникового преобразователя и для перехода к дБ при U более 177 мВ используем 20*LOG10 иначе 10*LOG10. Желательно измерять схожие по силе сигналы, или меньшие 177 мВ, или уже бОльшие.
От 7 МГц и выше можно считать подключаемый луч высокоомной антенной, ниже 7 МГц – низкоомной.
В 2019 году выполнялась работа по сравнению Т-KIT тюнера и Т-тюнера в дальней зоне антенны на частоте 14 МГц. http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/04/vp2e.html В результате было установлено, что T-KIT проигрывал Т-тюнеру 3 дБ! Далее проводилось сравнение Т-тюнера и LC «Ёрш» http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/05/lc.html
Приведем табличку измерений по разным методикам и в разное время:
Частота,
кГц
|
Результат
2019, полем
|
Результат
2020, на резисторе
|
Результат
2020,
полем
|
1800
|
Не
выполнялось
|
Нет
данных
|
LC>T-KIT на 2 дБ
|
3500
|
LC > T на 0.77 дБ
|
Нет
данных
|
LC>T на 0.6 дБ
LC>T-KIT на 1.1 дБ
|
7000
|
LC > T на 1.45 дБ
|
LC > T на 0.4…1.64 дБ
|
LC>T на 0.2 дБ
LC> T-KIT на 0.9 дБ
|
14000
|
LC > T на 0.7 дБ
T>T-KIT на 3 дБ
|
LC > T на 2.5…3.5 дБ
|
LC>T на 0.3 дБ
LC> T-KIT на 2.72 дБ
|
21000
|
Нет
данных
|
LC > T на 1.7 дБ
|
LC>T на -0.11 дБ
LC> T-KIT на 1 дБ
|
28000
|
LC > T на 2 дБ
|
LC > T на -5 дБ
|
LC>T на -4.4 дБ
LC> T-KIT на -2.9 дБ
T>T-KIT на 1.46
|
Комментарии:
3500: есть соответствие
7000: есть соответствие
14000: странное снижение КПД в измерениях с резистором
21000: нет сопоставления
28000: слишком большие потери у LC. Не соответствует полевым испытаниям. Если столбец «2020 полем» можно объяснить разной ДНА по сравнению с «2019 полем», то почему на резисторе такой слабый результат?!
Выводы к статье:
- Наиболее точным следует считать измерение в дальней зоне по уровню принимаемого сигнала как сделано в опыте: http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/04/vp2e.html
- Стоит придерживаться рекомендации, использовать воздушные индуктивности, воздушные конденсаторы и пластиковые корпуса. Металлы, карбонильные кольца, ферриты, изоляторы – всё снижает КПД тюнера.
- Не найдено преимущество в легкости настройки Т-тюнером по сравнению с более простым Г-тюнером (LC)
- Основное направление применения тюнера – согласование высокоомных проволочных антенн, следовательно, переключатель ёмкости вход/выход тюнера можно не применять, и собирать LC – тюнер по схеме «ФНЧ, ёмкость со стороны высокого импеданса».
- Имеет смысл рассмотреть согласование низкоомных лучей и сравнить тюнеры в неосновном варианте их применения.(диапазоны 7/14/21 МГц, луч 10, 5, 3 метра + противовесы 3-10 метров)
Дополнительная информация:
[1] Компактное антенное согласующее устройство "Ёрш" [Ruffe - LC tuner unit ] http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/05/ruffe-lc-tuner-unit.html
[2] И.С. Лавриненков, "Антенный QRP тюнер на дискретных элементах", 59-й номер журнала CQ-QRP http://qrp.ru/cqqrp-magazine/1345-cq-qrp-59
[3] Обзор QRP тюнера из AliExpress, http://lavrinenkov.blogspot.com/2016/11/qrp-aliexpress.html
[4] Питание VP2E через ферритовую защелку и СУ, http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/04/vp2e.html
[5] Полевые испытания LC «Ёрш» и Т - тюнера. Питание полотна через ферриты, http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/05/lc.html
[6] И.С. Лавриненков, "Практика радиолюбителя. Антенны, маяки, скиммеры", Радиософт, 2019.
Для связи mail: lis-soft /*at*/rambler точка ру
Лавриненков Игорь / R2AJA
Комментариев нет:
Отправить комментарий