lavrinenkov.blogspot.ru: Преимущество Т-тюнера над Г-звеном [T-coupler vs LC-match]

Использую дома антенну-луч (около 40 метров), Т-тюнер работает с ней, но меня всегда удивляло, почему я использую для настройки только переключение катушки и ёмкость со стороны трансивера, а ёмкость со стороны антенны (нагрузки) почти не влияет на настройку!?

Если посмотреть на программе SimSmith 14.14 (от AE6TY), то это вполне возможная ситуация. Я рассмотрел несколько гипотетических импедансов, возможных для антенны-луча. Частота анализа принята 7 МГц (влияет на номиналы реактивностей в тюнере)

Первый случай, высокий импеданс Z=2000+j500, ситуация характерная для полуволновых и волновых лучей.

Изменение Са (со стороны антенны) с 300 до 500 пФ изменит настройку по КСВ с 1.012 до 1.021.

Изменение с 300 до 150 изменит настройку по КСВ с 1.012 до 1.03.

Изменение до 50 изменит настройку по КСВ до 1.2.

Здесь мы и наблюдаем случай, когда антенная емкость оказывает незначительное влияние на общую настройку системы. Для случая отрицательной реактивности нагрузки Z=2000-j500 ситуация схожая. В данном случае точность настройки большей частью зависит от дискретности шага индуктивности, как и в LC - тюнере.

Второй случай, средний импеданс Z=500+j500, скорее всего такую ситуацию можно получить при произвольной трансформации Z в симметричной линии.

Здесь уже обе емкости влияют на на стройку, причем засчет ёмкости антенны, можно компенсировать дискретный шаг катушки. Как правило для настройки используется именно катушка с переключениями, а конденсаторы - переменные с плавным изменением. И зачастую для LC тюнера бывает не получается настроить луч, т.к. не хватает нужного значения индуктивности. В примере показана настройка с L=5 мкГн, Са=97 пФ, Ст=133 пФ, КСВ=1.011.

Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 3 мкГн, тогда

L=3 мкГн, Са=34 пФ, Ст=170 пФ, КСВ=1.42. точное согласование уже не достигается

Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 4 мкГн, тогда

L=4 мкГн, Са=53 пФ, Ст=151 пФ, КСВ=1.01.

Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 6 мкГн, тогда

L=6 мкГн, Са=267 пФ, Ст=115 пФ, КСВ=1.006.

Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 7 мкГн, тогда

L=7 мкГн, Са=500 пФ, Ст=103 пФ, КСВ=1.16, считаем, что максимальная величина емкости равна 500 пФ и точное согласование уже не достигается.

Если бы мы использовали LC-звено (ФВЧ, половинка Т-тюнера)), то решением было бы L=6.72 мкГн, Ст=105 пФ, КСВ=1.007

Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 7 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=102 пФ, КСВ=1.068

Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 8 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=93 пФ, КСВ=1.288

Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 6 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=114 пФ, КСВ=1.17

Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 5 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=130 пФ, КСВ=1.5

Можно считать, что в данном примере LC тюнер обеспечивает точное согласование только при одном варианте индуктивности, а Т-тюнер - на интервале от 4 до 6 мкГн! Похожая ситуация для случая отрицательной реактивности нагрузки Z=500-j500

Третий случай, низкий импеданс c реактивностью Z=25+j500, что-то из области "экзотических" антенн

В примере показана настройка с L=2 мкГн, Са=35.1 пФ, Ст=114.7 пФ, КСВ=1.008 (точная настройка)

Допустим, у нас в катушке нет 2 мкГн, а есть 1 мкГн, тогда в лучшем случае при Са=41.7 пФ, Ст=500 пФ, КСВ=1.52 (нет точной настройки)

Допустим, у нас в катушке нет 2 мкГн, а есть 3 мкГн, тогда в лучшем случае при Са=31.3 пФ, Ст=75 пФ, КСВ=1.01 (точная настройка)

Я привожу здесь значения ёмкости Са с точностью одна десятая, т.к. настройка очень острая!

Теперь заменим Т тюнер на его половинку - Г звено (LC), ФВЧ, емкость со стороны нагрузки (антенны).

Решение: L=1.15 мкГн, Сa=43.3 пФ, КСВ=1.006

Допустим, у нас в катушке нет 1.15 мкГн, а есть 1 мкГн, тогда Сa=43.27 пФ, КСВ=1.16

Допустим, у нас в катушке нет 1.15 мкГн, а есть 1.5 мкГн, тогда Сa=43.3 пФ, КСВ=1.259

Допустим, у нас в катушке нет 1.15 мкГн, а есть 0.75 мкГн, тогда Сa=43.47 пФ, КСВ=1.665

Здесь точное значение емкости, почти не изменяется, и его изменение никак не улучшает ситуацию, при отклонении значения индуктивности от единственно правильного.

Четвертый случай, низкий импеданс c реактивностью Z=25-j500, что-то из области укороченных антенн

Решение: L=1.07 мкГн, Сa=453 пФ, Cт=32, КСВ=1.005. Половинка такого тюнера, ни правая ни левая не может согласовать данный импеданс! Подойдет либо левая часть с двумя индуктивностями (10.8 мкГн последовательно, 1.1 мкГн параллельно), либо потребуется схема ФНЧ (со стороны трансивера Ст=454.7 пФ, L последовательно = 11.94 мкГн)

Выводы:

1) В области высоких импедансов Т тюнер работает подобно LC тюнеру. Точность настройки определяется значением индуктивности (её дискретом).

2) В области средних и низких импедансов, Т тюнер может обеспечить более точную настройку, в некотором интервале индуктивностей.

3) Как правило Г-звено имеет переброс ёмкости относительно концов катушки (или катушки относительно концов емкости), но не имеет более сложного переворота ФНЧ-ФВЧ. Единственный вариант тюнера, способного на это видел у Владислава RM4HQ: