50-омный разрезной вибратор и проблема симметрирования

[RW3BP]

Посмотрел картинки. По моему все предельно ясно. Конечно дело не в потере усиления, хотя даже десятые доли децибела терять жалко. Главное это помехозащищенность. В поле - это защищенность от своего компьютера. Ну а в городе еще много от чего. На 70см и 23см это еще и шумовая температура антенны. Особенно при работе ЕМЕ.

[RV3DA]

Добрый день!

Не хочу казаться назойливым, но симметрирование нужно. Оно – как страховой полис: в большинстве случаев вроде бы лишнее, но в некоторых конкретных ситуациях без него – никак. У меня на работе лежит недописанная статья на эту тему с картинками и результатами моделирования проблемных ситуаций. Буду стараться к зиме доделать. Существует, например, вариант отличного приема в вертикальной поляризации на межэтажное соединение горизонтально поляризованных антенн. Усиление падает почти на 1 дБ. Замечу, что искры всякого рода очень эту поляризацию «любят». Есть еще куча примеров, когда размеры металлических элементов антенны и фидера «играют» друг с другом.

Совсем не лишней является и дополнительная защита от статики в случае применения всяческого вида U-колен. Наглядевшись на статику на «горках» просто боюсь подключать предусилитель гальванически к разрезному вибратору. Особенно на низкочастотной «двойке».

Игорь Григорьев, RV3DA

[UA6LGO]

Не помню, говорил ли ранее здесь об этом, но у петлевых вибраторов и вибраторов с Т-match'ем есть одно фундаментальное свойство: способность к автосимметрированию. Т.е., если позволяет входной импеданс, кабель к ним может быть присоединен напрямую, и уравнивающий ток по наружной пов-ти оплетки окажется весьма мал. Понять это легко, особенно в случае петлевого вибратора; ток асимметрии в этом разе может появиться двумя способами, и они дают противофазные токи. У той же антенны DK7ZB разрезной линейный вибратор может быть заменен на шлейфвибратор, 28 Ом превратятся в 112 Ом, а последние легко трансформируются в 50 Ом 75-омным четвертьволновым трансформатором. И симметрия будет не в пример лучше, чем в оригинальном варианте. Остатки можно додавить ферритом, если кабель должен идти по траверсе.

[RA3AQ]

Не помню, говорил ли ранее здесь об этом, но у петлевых вибраторов и вибраторов с Т-match'ем есть одно фундаментальное свойство: способность к автосимметрированию. Т.е., если позволяет входной импеданс, кабель к ним может быть присоединен напрямую, и уравнивающий ток по наружной пов-ти оплетки окажется весьма мал. Понять это легко, особенно в случае петлевого вибратора; ток асимметрии в этом разе может появиться двумя способами, и они дают противофазные токи. У той же антенны DK7ZB разрезной линейный вибратор может быть заменен на шлейфвибратор, 28 Ом превратятся в 112 Ом, а последние легко трансформируются в 50 Ом 75-омным четвертьволновым трансформатором. И симметрия будет не в пример лучше, чем в оригинальном варианте. Остатки можно додавить ферритом, если кабель должен идти по траверсе.

Да, забыл написать, что антенна без симметрирования с прямым питанием коаксильным кабелем, диаграмму которой я тщательно промерял, имела петлевой вибратов в качестве активного элемента.

[Sergi]

Да, забыл написать, что антенна без симметрирования с прямым питанием коаксильным кабелем, диаграмму которой я тщательно промерял, имела петлевой вибратов в качестве активного элемента.

Помнится, ur0gt  сообщал на форумах, что он заметил у рамочных вибраторов некий эффект самосимметрии... Что кто скажет об этом?

[RV3DA]

Да, петлевой вибратор действительно "самосимметрируется".

Только вот пучность тока у него смещаеся в край. Со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Губое сравнение с этой ситуацией - смещение вибратора вбок до двух третей длины.

Игрь Григорьев, RV3DA

[R3GS]

Доброе утро!
Дмитрию RA3AQ:
Хотелось бы тоже посмотреть на картинки.
Дмитрий, жалко, что не замечаете симметрирующего устройства в антеннах DK7ZB. Встречал уже в форуме подобные взгляды, поэтому и привёл сравнение антенн, у которых отсутствует симметрирование, с разными входными сопротивлениями.
Но раз такое мнение есть, возможно, уже это где-то обсуждалось? На чём оно основано?
Понимаю, что металлическая траверса не самая лучшая подстилающая поверхность для заземления четвертьволнового отрезка.
Но в предложенной ссылке совершенно спокойно обсуждается вариант, когда из кабеля формируется петля и отрезок фидера через полметра просто фиксируется на траверсе, для создания эффекта запирающего устройства, при этом никаких категоричных мнений оппонентами не высказывается.
А в антеннах DK7ZB используется заземлённый полноценный четвертьволновый отрезок. Четверть волны соблюдается достаточно точно и по оплётке. Автор сгибает трансформатор пополам, что бы увеличить индуктивное сопротивление по внешней стороне.
Кстати если трансформирующее- симметрирующее устройство изготавливается из кабеля с твёрдым полиэтиленом, необходимо его свернуть кольцом, что бы компенсировать недостающую индуктивность.
Трансформатор состоит из двух параллельных отрезков (потери в два раза меньше, удобно применить тонкий кабель) нагруженных с одной стороны на 28 Ом, а с другой стороны 50 Ом. следовательно устройство имеет максимальную широкополосность. К.С.В. в одну сторону 1,25, в другую 1,43.
Кто может предложить подобное устройство с лучшими параметрами?
С уважением, Владимир /RA3GES/
73!

[UA6LGO]

Дык, сам DK7ZB пишет, какое у него замечательное симметрирующее устройство. Наружная поверхность оплетки возбуждена в полный рост, так что аж кабель на траверсу прошивает. Смотреть здесь http://www.dk7zb.fox28.de/dk7zb-match.htm , вторая картинка сверху. Параллельное соединение двух отрезков кабеля 75 Ом можно сделать двояко: несимметрично, так, как нарисовано на первой картинке, и симметрично, когда оплетка одного перекрестно соединена с жилой другого. Но далее идет несимметричный кабель, и в обоих случаях симметрия питания блистательно отсутствует. То, что DK7ZB чего-то там сгибает, дает ему примерно 150-170 Ом индуктивного сопротивления, как показывают расчеты. А этого очень мало, надо хотя бы порядка килоома, чтобы эффективно отсечь токи асимметрии.
Для справки: симметрирование считается удовлетворительным, если токи асимметрии задавлены на 30 и более dB.

Да, петлевой вибратор действительно "самосимметрируется".
Только вот пучность тока у него смещаеся в край. Со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Грубое сравнение с этой ситуацией - смещение вибратора вбок до двух третей длины.
Игорь Григорьев, RV3DA

Компенсация токов асиммметрии при питании полуволнового петлевого вибратора может достигать весьма приличной величины. Когда этот вопрос обсуждался на форуме HZ, приводились модели, где подавление токов асимметрии было порядка 40 dB, помнится. Что это значит? Только то, что вибратор питается от источника, который, с его точки зрения, симметричен относительно земли. В самом деле: сколько току вытекает, скажем, из жилы, столько и втекает по внутренней поверхности оплетки - и никаких других путей нет. Половины вибратора в этом случае совершенно равноправны. Тогда встает вопрос: какой могучий фактор смещает пучность тока от середины вибратора куда-то вбок? Физика процесса какова?
 

[RV3DA]

Сергей!

Постараюсь в понедельник найти файлы. Я занимался этим вопросом года два назад. Не все помню. Но картинки точно должны быть.  Картинки эти впечатляют...

Игорь Григорьев, RV3DA

[RA3AQ]

В самом деле: сколько току вытекает, скажем, из жилы, столько и втекает по внутренней поверхности оплетки - и никаких других путей нет. Половины вибратора в этом случае совершенно равноправны. Тогда встает вопрос: какой могучий фактор смещает пучность тока от середины вибратора куда-то вбок? Физика процесса какова?
 

Физика-то в том, что у питающего кабеля внутренняя и внешняя поверхность оплетки это не одно и тоже. Вч ток не течет по всей ширине проводника, а полько по поверхности. По внутренней поверхности течет тот же ток, что и по жиле, все правильно. Только в одном случае (с жилы) он вытекает в 1-ю половинку вибратора, а в другом, со стороны оплетки, раздваивается на 2-ю половину вибратора и внешнюю сторону оплетки. Поэтому половинки вибратора не равноправны, при отсутствии симметрии.

[UA6LGO]

А при присутствии симметрии? Когда ток по наружной поверхности несимметричного фидера скомпенсирован и он по своим свойствам ничем не отличается от симметричного?  Речь как раз об этом.

[RA3AQ]

Дмитрию RA3AQ:
Хотелось бы тоже посмотреть на картинки.

Картинки прикреплены к той теме, на которую я давал ссылку. Но могу повторить их здесь. Да, забыл сказать, что картинки и присоединенные файлы в новом форуме видны только зарегистрированным пользователям.
 

[R3GS]

Доброе утро!
Ужас! http://www.dk7zb.fox28.de/dk7zb-match.htm
Только это уже не трансформатор с характеристическим сопротивлением 37,5 Ом. Будем последовательны и «разведём» половинки уже «якобы» трансформатора ДО КОНЦА в пространственное кольцо (закороченное), длиной оно будет лямбда пополам с входным сопротивлением «НОЛЬ». В точке питания вибратора лямбда на четыре, будет максимальное сопротивление. Ну и при 300 Ваттах, куда ей мощности деваться? Она преобразуется обязательно в максимум напряжения!!!
Cтрашно! Если ночью приснится!
Граждане, не бойтесь! Трансформаторы DK7ZB (впрочем, как и все четверть волновые) работают замечательно и в соответствии с общеизвестной теорией! Просто НЕ РАЗВОДИТЕ и не разводитесь…Нет здесь никаких напряжений! К,С,В, в направлении ТХ =1,34 и напряжение на оплётку «вылезет» незначительное.

Тоже попугаю напряжением! На ночь не читайте, пожалуйста! :-)
Бойтесь уважаемые коллеги стаканов, гранёных и четвертьволновых! Четвертьволновый стакан, это самое страшное на его верхней кромке очень высокое напряжение, почти такое же, как на краях вибратора! При условии, что этот стакан настроен, чего нет, думаю, у подавляющего большинства кто ими пользуется. По существу это вывернутый наизнанку коаксиальный резонатор. Поле так же внутри и постоянно преобразуется. Ток, который хотел бы потечь от зажимов антенны по оплётке, видит по существу фильтр пробку (в трансформаторе DK7ZB кстати тоже!). Величина тока будет зависеть от добротности этого фильтра пробки (от сосредоточенных параметров RLC). Меньше ток, значит и меньше мощность, которая плещется внутри  стакана. Подавили, предположим, ток по внешней оплётке в 100 раз, это благо? На какой частоте? А что будет, если крутанули ручку настройки трансивера на 500 кГц?
А резонансная частота антенны на 500 кГц в другую сторону не сходится?
У коаксиального резонатора была конструктивная ёмкость, которую мы настраивали, помните, по микронам? А здесь как? А какой коэффициент укорочения будет? А гидроизоляция?
А кто это в состоянии настроить? А как оценить результаты титанической работы?
Как провести измерения?
Замечаний к работе четвертьволнового стакана ещё столько, что только за гранёным обсуждать!
Разум возобладал? Может, не будем давить ток оплетки в 100 раз? Может быть, в 20 раз лучше?
По поводу вопроса Сергея, UA6LGO насчёт скомпенсированного тока. Наверно это обман и термин совершенно неверный, нельзя пространственную ассиметрию скомпенсировать, можно ток подавить противофазным, запереть в пробке, преобразовать в потери. Но симметричный диполь всё равно будет видеть эту несправедливость и будет доволен, только если с симметричного передатчика будем кормить его по двухпроводному коаксиалу.
Ещё вернусь к антеннам DK7ZB
С уважением, Владимир /RA3GES/
73!

Дмитрий, спасибо увидел.

[RA3AQ]

Только это уже не трансформатор с характеристическим сопротивлением 35 Ом. Будем последовательны и «разведём» половинки уже «якобы» трансформатора ДО КОНЦА в пространственное кольцо (закороченное), длиной оно будет лямбда пополам с входным сопротивлением «НОЛЬ». В точке питания вибратора лямбда на четыре, будет максимальное сопротивление. Ну и при 300 Ваттах, куда ей мощности деваться? Она преобразуется обязательно в максимум напряжения!!!

Не будет оно длиной WL/2. Нужно не забывать о том, что основная функция двух параллельных отрезков кабеля 75 ом это трансформация сопротивления. При этом геометрическая длина у такого трансформатора короче WL/4 на коэффициент укорочения кабеля. 

[R3GS]

Только это уже не трансформатор с характеристическим сопротивлением 35 Ом. Будем последовательны и «разведём» половинки уже «якобы» трансформатора ДО КОНЦА в пространственное кольцо (закороченное), длиной оно будет лямбда пополам с входным сопротивлением «НОЛЬ». В точке питания вибратора лямбда на четыре, будет максимальное сопротивление. Ну и при 300 Ваттах, куда ей мощности деваться? Она преобразуется обязательно в максимум напряжения!!!

Не будет оно длиной WL/2. Нужно не забывать о том, что основная функция двух параллельных отрезков кабеля 75 ом это трансформация сопротивления. При этом геометрическая длина у такого трансформатора короче WL/4 на коэффициент укорочения кабеля. 

Дмитрий, ну как же! Уточняю. Разъединили две половинки отрезков лямбда на четыре. Получилось кольцо с длиной окружности лямбда на четыре + лямбда на четыре = лямбда пополам. Внутренняя жила закорочена по постоянному току и внешняя тоже. Надеюсь уже более понятно? После того как отрезки развели в пространстве и сформировали кольцо это уже не 37,5 Омный трансформатор. Это замкнутая линия, которая имеет явно выраженные резонансные свойства с сопротивлением по входу =0.
 Ну и как же без коэффициента укорочения. Работаем с реальными физическими проводниками у которых диаметр не бесконечно тонкий. Вы же не обвиняете реальный вибратор на антенне, что он имеет коэффициент укорочения?


P.S. Неверные цифры сопротивления трансформатора исправил