Před necelým rokem jsem na tomto webu publikoval článek o manuálním univerzálním tuneru  ATR-30. Celý článek je zde a jeho cílem bylo ukázat na tyto věci. Na robustní a postříbřené provedení nízkoztrátového induktoru, na velikost a provedení použitých kapacit a zastavit se u účinnosti (ztrát takového zařízení).

V poslední době bylo rovněž v češtině publikováno v článcích pro radioamatéry několik témat o tom, že jednoduché L články mají lepší účinnost a proto jsou často vhodnější, než čtyřpóly typu T nebo PI. Jak to tedy ve skutečnosti se ztrátama na čtyřpólech je? Nebudu otravovat s nudnou teorií a ještě nudnějšími výpočty. Téma bylo vynikajícím způsobem zpracováno v literatuře (1) odkud jsem převzal rovnici i diagramy. O něco později jsem připsal ještě druhou stránku o tom, jak je to se ztrátami. Bez grafů, s jedním jednoduchým vzorečkem a návodem, jak se s tím dělá ve Smithově diagramu.

Ztráty v reaktančních čtyřpólech

V praktických případech lze zanedbat ztráty v kvalitních vzduchových kondenzátorech, nikoliv však ztráty v indukčních cívkách. V uvedené literatuře je uveden praktický vzorec:

kde
Pz je výkon ztracený ve čtyřpólu
Pp je výkon přivedený do čtyřpólu
je konstanta určená křivkami následujícího grafu č. 1 (v původní literatuře obr. 184)
Q je poměr reaktance k činnému odporu indukčností, pokud je v článku více indukčností, tento jednoduchý vzorec předpokládá cívky se stejným Q.

Graf č. 1 ukazuje, že účinnost čtyřpólu je implicitně vyjádřena transformačním poměrem impedancí a fázovým posunem. Z hlediska účinnosti není rozdílu mezi čtyřpóly T a PI a ani mezi čtyřpóly, které způsobují fázový předstih nebo zpoždění.

Graf č. 1.:

Omlouvám se za kvalitu skenu, ale pro náš účel vyhovuje. Z grafu vidíme:

- pro daný transformační poměr má L článek menší ztráty, než článek PI nebo T ( spodní čárkovaná křivka je pro L článek )
- ztráty se zvětšují se zvětšujícím se transformačním poměrem
- ztráty jsou vyšší při velmi malých a velmi velkých fázových posunech

Schémata čtyřpólů

Výpočet s využitím grafu platí pro články PI a T, typu 1 a 3, které uvádím na schématech zde.

V původní literatuře jsou schémata a diagram i pro jiné typy článků.

Několik důležitých závěrů

1) Pokud chceme minimalizovat ztráty v naší anténní soustavě, není postačující, říci si pouze, použiji L článek, ten má nejmenší ztráty. Pro L článek vidíme, že pro malé poměry je delta např. od 1 do 3 a pro vysoké poměry je delta např. 10, tedy i u L článku mohou být ztráty až 5x vyšší při vysokých poměrech transformací.

2) Na ztráty čtyřpólu má vliv jakost Q indukčnosti. Proto jsem ukázal fotografie továrně vyráběhého induktoru v tuneru ATR-30 v předchozím článku. Induktor musí být vyroben z vodiče velkého průřezu a z vodiče s vysokou vodivostí (postříbřený povrch).

3) Nezapomínejme na vlivy fázových posunů při transformacích pomocí čtyřpólů.

Máme jiné možnosti?

V této části bych mohl napsat nekonečný odstavec o tom, že máme mnoho možností. Ale vyberu pár typických případů, ať si každý udělá svůj názor:

Případ první - půlvlnná end fed anténa

Na konci napájenou (end fed) anténu přizpůsobíme robustním L článkem. Transformační poměr bude zpravidla mimo rozsah grafu č. 1. Máme však možnost zvětšit účinnost rozložením celkového transformačního poměru do dvou (nebo několika) kaskádně zapojených čtyřpólů. Na konci napájenou anténu budeme napájet např. žebříčkem s vysokým vlnovým odporem (např. PCV-570-84). Schéma a princip takové antény je zde. L článek na konci žebříčku pracuje s maličkým transformačním poměrem, tj. s nízkými ztrátami. Gratuluji, právě jste vymysleli oblíbenou Zeppelinku ...

Případ druhý - dvojitá Zeppelinka

Rozeberme si případ, že takovou anténu zrealizujeme pro několik harmonických pásem. Např. v pásmu 40 metrů ji budeme mít poblíž celovlnné rezonance a vysokou impedanci budeme transformovat žebříčkem dolů. Následně anténu přizpůsobíme pomocí dobrého L článku. Nic proti takovému řešení. L článek pracuje s malým transformačním poměrem.

Platí to i v pásmu 80 metrů? Nikoliv. Zde pracuje anténa jen v půlvlnné rezonanci. Při napájení uprostřed bude reálná složka impedance např. 70 Ohmů. A při nízkých výškách třeba jen 40 nebo 50 Ohmů. Žebříčkem, který rozhodně nebude půlvlnný (ale lambda/8), si ztransformujeme impedanci do vysokých hodnot, tak, jak ukazuje Smithův diagram:

A co bude řešit náš LC článek? Transformovat hodnoty s vysokým transformačním poměrem, tedy s vysokými ztrátami. Pozor na to. Double Zeppelin je dobrá anténa, ale vyžaduje své. Ale v rezonanci fundamental (lambda/2) je to anténa podprůměrná!

Literatura

(1) Tento jednoduchý a praktický výpočet ztrát jsem převzal z překladu původní Termanovy příručky přeložené do ruštiny, kterou do českého jazyka přeložil prof. Ing. Jan Kalendovský. Vydání, které mám, vyšlo v roce 1955 v SNTL pod názvem Smirenin, B.A.: Radiotechnická příručka. Doporučuji si tuto knihu sehnat a studovat, je pro hamy dost dobrá a problematice, kterou jsem převzal, se píše na straně 255 ...

73's Věra & Míra, ok1ufc

© 2011 - Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 28.07.2014