Потери широкополосного трансформатора. [HF Broadband Transformer, Loses]

 В предыдущем материале был выбран оптимум по виткам и корректирующей емкости широкополосного трансформатора https://lavrinenkov.blogspot.com/2023/04/hf-broadband-transformer-fine-tune.html 

Рассмотрим теперь потери в выбранном широкополосном трансформаторе 2к10. (1:5, 50 к 1250 Ом),  кольцо, 38х24х7 мм, М2000НМ. Потери в таком варианте согласования складываются из потерь в магнитопроводе (должны увеличиваться с ростом частоты), омические потери намотки (можно пренебречь), потери в высокочастотном заземлении (КПД выше, при высоком входном импедансе антенны). Оценку проведем сравнительную относительно тюнера "Ерш", катушка на пластмассовом каркасе, конденсатор переменный, с диэлектриком. 

Выбранные диапазоны настраиваются тюнером 80М с КСВ=1.1, 40М с КСВ=1.2, 20М с КСВ = 1.5.

Проверка ведется включениями маяка WSPR на определенном диапазоне. Две передачи на 1 диапазон с трансформатором и две передачи с LC тюнером. Результаты привожу сразу в таблицах, значения SNR в дБ. Отрицательная дельта означает выигрыш LC тюнера, иначе выигрыш у трансформатора.

Первый эксперимент,  Споты WSPR 05.04.2023, 

20 Метров 20 мВт, спотов мало, мощность увеличиваю, повторяю опыт.

Споттер	LC	T_2_10	Дельта
IW3HBX	-23	-21	2
LX1DQ	-16	-20	-4
OE9GHV	-19	-24	-5
SA0AYU	-16	-15	1
SA6BSS/RP	-20	-15	5
SA6BSS/RX	-22	-17	5
Сумма:			4
Среднее:			0,666667

Второй эксперимент,   20 Метров 200 мВт

Споттер	LC	T_2_10	Дельта
G0FCH	-24	-27	-3
2E0PYB	-11	-18	-7
M0JYE	-17	-23	-6
GB7BI	-23	-23	0
SA6BSS/RX	-19	-20	-1
MM3NDH	-20	-23	-3
SA6BSS/RP	-17	-17	0
PA1JMS	-28	-27	1
SM7PNV	-24	-27	-3
OE9HLH	-20	-26	-6
DK6UG	-19	-20	-1
OE9GHV	-11	-13	-2
LX1DQ	-7	-10	-3
IK0XFA	-20	-24	-4
ON5KQ	-15	-23	-8
Сумма:			-46
Среднее:			-3,06667

Третий эксперимент,   40 Метров 200 мВт

Споттер	LC	T_2_10	Дельта
SV8FET	-20	-24	-4
UB4CGR	-18	-19	-1
HA3MG	-20	-21	-1
UA3245SWL	-18	-19	-1
YL3LJ	-18	-18	0
RZ3DVP	-6	-8	-2
R1LB/RX	-4	-5	-1
SA7LIL	-12	-18	-6
Сумма:			-16
Среднее:			-2

Четвертый эксперимент,   80 Метров 200 мВт

Споттер	LC	T_2_10	Дельта
YL3LJ	-25	-26	-1
RZ3DVP	-11	-11	0
SA0AYU	-21,5	-24	-2,5
UA3245SWL	-10	-12,5	-2,5
SA5JBN	-22	-27	-5
Сумма:			-11
Среднее:			-2,2

Для анализа выбраны споты повторяющиеся в блоке измерений  и с небольшим разбросом в SNR внутри (LC / T варианта включения). Приводить списки всех спотов из базы WSPRNET.org здесь не имеет смысла, слишком много лишней информации, но доступ к ним всегда остается по дате 05.04.2023. 

Усреднение выполняю вручную, здесь некоторая сложность, из-за логарифмических единиц. Например имеем два спота -8 и -14 дБ, их середина на -11 дБ. В реальности среднее значение сигнала составит 10*Log(10^-1.4-10^-0.8) = -10.24 дБ, т.е. стремиться в сторону большего сигнала. 

Как видим, для диапазонов 80 и 40 М проигрыш трансформатора можно оценить примерно в 2 дБ. Для диапазона 20 М этот проигрыш доходит до 3 дБ. Иными словами половина энергии теряется в трансформаторе, а много это или мало решать Вам. Если вдруг потребуется залить 100 Вт в такой трансформатор, 50 Вт пойдет в тепло, это надо помнить.

Дополнительная оценка силы сигнала выполнена по приему на WEBSDR к северу от Москвы (KO85QV). Расстояние около 37.6  км. Оценка проводилась для диапазонов 40М и 80М в вечернее время. Оба варианта хорошо проходят, скорее всего, в режиме поверхностной волны.

Для 80 метров Трансформатор:

Для 80 метров LC:

Оценка осложняется постоянной флуктуацией сигнала, изменения настолько большие, что сводят на нет оценку точного уровня сигнала,  (изменения от -84 до -114 дБ). Я выбрал максимальные значения и привел их на скриншотах. Получаем для 80М -88 дБ у трансформатора и -91.5 дБ у LC тюнера. (т.е. 3.5 дБ в пользу трансформатора). 

Для 40 метров Трансформатор:

Для 40 метров LC:

Получаем для 40М -93.5 дБ для трансформатора и -92 дБ у LC тюнера. (т.е. 1.5 дБ в пользу LC тюнера). 

Еще раз уточню, что достоверность оценки по WEBSDR невысокая, можно лишь точно сказать, что существенного различия по работе трансформатора и LC тюнера здесь не наблюдается. Оба варианта уверенно принимаются на удаленном приёмнике. 

Итог: Полученный широкополосный трансформатор позволяет работать как на прием так и на передачу на 8 из 9 КВ диапазонах. Потери на частоте 14 МГц составляют около 3 дБ. Более точные измерения силы сигнала можно выполнять датчиком поля на небольшом удалении от полотна антенны.  Максимальная мощность поддерживаемая таким трансформатором зависит от длительности воздействия (непрерывное, импульсное, телефония), но вряд ли стоит использовать более 25 Вт.  (LC в СУ в данных опытах работает с мощностью до 15 Вт, далее возможен пробой конденсатора, при работе на высокоомный импеданс антенны). 

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

для связи позывной + @ + mail.ru