Простой ШПТ на ферритовых трубках

   Я остановил свой выбор на подобной конструкции сразу же после первых испытаний и на сегодняшний день я не знаю лучшего способа трансформации сопротивлений при таких массо-габаритных показателях самого трансформатора. 

   Основа устройства - ферритовые трубки от сигнальных кабелей компьютерных мониторов. Мощность такого трансформатора зависит от сечения трубки и их количества. Например, пара даже самых маленьких трубок от кабелей свободно работает при 200 ваттах. Для увеличения мощности трансформатора, количество трубок можно пропорционально увеличивать. Такие столбики также можно набирать из отдельных колец высокой проницаемости. В этом случае, используя ферриты производства СНГ, будьте готовы увеличить массогабаритные показатели в виду больших потерь в них.

  Вот так выглядит трансформатор в усилителе мощности:

  Трансформатор таких габаритов может работать при подводимой мощности 500 Вт. Нетрудно представить габариты сердечника трансформатора для 1 кВт - они относительно небольшие! Реально же, я испытывал на прочность такой трансформатор с использованием явно завышенной для него мощностью с АСОМ-2000. Работа в пайлапе контеста на 80м диапазоне нагрели его и через 30 минут он перестал работать (КСВ антенны резко вырос), но через 10 минут КСВ пришел в прежнюю норму. А теперь представьте габариты трансформатора и подведенную к нему мощность!

Коэффициент трансформации считается так:

 

K=N22/N12

 

где N1 - количество витков в первичной обмотке,

      N2 - количество витков во вторичной обмотке

Например, трансформатор с К=2.25 содержит в первичной обмотке 2 витка и 3 витка во вторичной обмотке. Такой трансформатор можно использовать, например, для питания антенн с Rвх около 100 Ом.

  Мотается трансформатор одновременно тремя проводами - мотаем 1 виток. Затем доматываем виток проводом первичной обмотки и по пол-витка проводами вторичной обмотки. Провода лучше использовать разноцветные. Два провода вторичной обмотки соеднить последовательно. Точка соединения имеет нулевой потенциал (если антенна симметрична) и ее нужно заземлять для стока статики. Первичную обмотку такого трансформатора имеет смысл мотать более толстым проводом.

  

Один виток выглядит так:

   Весь трансформатор 1:2.25 мотается так:

RV9CX, balun, балун, трансформатор, антенна

Важное замечание: если антенна несимметрична, то заземлять среднюю точку вторичной обмотки нельзя! Для стока статики лучше произвести заземление этой точки через резистор порядка десятков кОм.

  Для упомянутой выше антенны был использован трансформатор 1:2.78, который мотался на 4 трубках так: тремя проводами делалось 2.5 витка, а потом еще полвитка добавлялось для первичной обмотки. Вторичная соединялась последовательно. Получилось соотношение витков 5:3. Без компенсации я получил вот такой график на нагрузке 150 Ом:

   Поскольку, антенна работала лишь в диапазонах 1.8 и 3.5 МГц, я отказался от компенсации.

   Для того, чтоб наш трансформатор реально имел широкую полосу пропускания, нужно компенсировать паразитную индуктивность рассеяния его обмоток, величина которой напрямую зависит от качества изготовления изделия, в целом. Для этого нужно использовать емкость компенсации, подключать которую нужно параллельно вторичной обмотке. Порядок этой емкости - несколько десятков пикофарад, в зависимости от качества изготовления трансформатора.

У Валентина RZ3DK (SK) получился такой график без использования емкости компенсации:

А здесь изображены последствия подключения емкости компенсации:

  При расчете витков нужно понимать, что нужен некий компромисс. С одной стороны, витков нужно делать минимально достаточно для самого нижнего диапазона, а с другой стороны, нам нельзя получать большую индуктивность рассеяния на самых высокочастотных диапазонах.

   Для того, чтоб получить достойный экземпляр, необходимо руководствоваться некими "правилами":

1. Нужно стремиться иметь минимальное, но достаточное количество витков в обмотках

2. Провод брать возможно большего сечения, особенно низкоомной обмотки.

3. Для симметричной вторичной обмотки применять готовый кабель из двух проводов (типа тех, которые в сетевых шнурах раньше применялись), которые потом и соединяем последовательно. При этом, у них точно будет одинаковая длина и пр. параметры, чем и будет достигнута симметрия. Применять такой провод логичнее, если число витков вторичной обмотки до соединения концов кратно целому значению. 

4. Полным и равномерным заполнением окна сердечника можно добиться меньшего "завала" на ВЧ диапазонах.

5. Отправной точкой для расчета можно принять минимально достаточное количество витков на самом низком диапазоне. Если для данной проницаемости трубок витков будет мало, вы получите рост КСВ к низкочастотным диапазонам и возможный нагрев.

6. При желании иметь бОльшую мощность устройства, нужно стремиться не к увеличению числа трубок, а к увеличению сечения каждой трубки. А количество трубок должно быть минимальным, т.е. всего 2, но "толстых"!

 

   В заключении необходимо отметить, что массогабаритные показатели трансформаторов напрямую зависят от качества феррита. Не исключаю, что и при 100 ваттах, ваш трансформатор нагреется. Здесь выхода два: поменять трубки или увеличить их количество. Мои экземпляры при 100 ваттах свою температуру не изменяли совершенно.

  Ну и не забываем, что чем больше реактивная составляющая в нагрузке, тем хуже для трансформатора.

 

P.S. Именно по этой методике и рекомендую делать трансформаторы для антенн Бевереджа и других апериодических антенн. Но среднюю точку не заземляйте, чтоб обмотки были гальванически развязаны!

10.11.2010

Про ТДЛ в трех частях:

Write a comment

Comments: 26
  • #1

    EW1SW (Saturday, 26 January 2013 16:22)

    Здравствуйте Дмитрий !

    У меня вопрос по ферр.трубкам.
    Дело в том, что эти трубки имеют значительный разброс по проницаемости (от 10 до 300 - из тех, что мне попались и были замерены). Как Вы учитываете этот момент и какие (по проницаемости) лучше использовать ?
    В настоящее время использую такой транс-р на двух трубках для питания вертик.Дельты периметром 86 м. с симм.питанием коакс.кабелем РД-200. Транс-р находится рядом с TRX. Длина фидера 15 м. Антенна даже строится на 1,8 м Гц (hi !), конечно КПД её на этом диапазоне - как у паровоза...

  • #2

    RV9CX (Saturday, 26 January 2013 22:30)

    Проницаемость трубок нужна максимальная. 10 и даже 300 - этого мало. Правда, смотря какие цели преследовать. Не думаю, что есть желающие делать эти трансформаторы для работы только на 28МГц, например.

  • #3

    UB8ABD (Monday, 24 June 2013 13:40)

    Здравствуйте Дмитрий!
    В каких случаях надо делать гальваническую развязку обмоток, а в каких нет (как у Вас)?

  • #4

    RV9CX (Monday, 24 June 2013 15:06)

    На антеннах всегда гальванически антенны связаны с землей хотя бы через высокоомное сопротивление.

  • #5

    RA3YC, Сергей (Tuesday, 20 August 2013 11:15)

    Здравствуйте, Дмитрий! У меня 86-метровая Дельта питается симметричной линией из двух 75-омных кабелей, их оплётки соеденины вместе(никуда не подключены).Далее трансформатор, составленный в виде бинокля из десяти трубок. Сечение 5.8 см2 и далее 50-омный кабель(около 10 м). Необходимо ли соединять оплётки с землёй?

  • #6

    RV9CX (Tuesday, 20 August 2013 19:33)

    Недостаточно данных для оценки всей картины, но то, что оплетку нужно заземлить - точно!

  • #7

    RD0L Сергей (Monday, 25 November 2013 22:02)

    Здравствуйте, Дмитрий!
    хочу попробывать волновой диполь на 1,8 Мгц длинной примерно 164 метра запитать с помощью феритовой защелки.для того чтоб можно было передвигать по полотну точку запитки и найти оптимальную точку для 1,8 и 3,5 Мгц. судя по мане трансформатор нужен 1 к 2. подскажите как лучше сделать. дом 30метров на уровне лифтовой.

    ua0sik@mail.ru Сергей RD0L

  • #8

    RV9CX (Tuesday, 17 January 2017 15:37)

    Если двигать, значит во вторичке должен быть лишь один виток (полотно пропущено через кольцо один раз). Поскольку транс должен трансформировать 1:2 и повышать сопротивление до (как Вы пишете) 100 Ом, то в его первичке витков должно быть sqr(0.5)=0.7вит, что технически невозможно. Посему данный метод работает только с антеннами, у которых Rвх<=Rкабеля. И то, всего лишь несколько случаев, да еще и на очень высокопроницаемом феррите.

  • #9

    валентин (Wednesday, 13 September 2017 14:49)

    Дмитрий,спасибо за прекрасный пример тр-ра ,все получилось на 5 работает четко,мощность 500 ватт,две трубки холодные,чему я очень рад,спасибо большое

  • #10

    валентин (Wednesday, 13 September 2017 15:22)

    ps Вдогонку,намотал еще 2 тр-ра на защелках для кабеля-все работают нормально,но емкость на выходе пришлось подбирать,для каждого случая своя емкость от 50пф до 30,5 пф на 29,8мгц мах ксв 1,35 по 330м,но на виндом все работает,хотя не все отвечают ,мощность 100 ватт,спасибо все работает,еще раз спасибо

  • #11

    RV9CX (Wednesday, 13 September 2017 15:49)

    На здоровье, Валентин! Да, емкость для компенсации, действительно, зависит и от конструктивного исполнения.

  • #12

    DNZ (Friday, 12 October 2018 23:56)

    Здравствуйте, Дмитрий!
    Познакомился с материалами Вашей статьи.
    Бесспорно изложенный материал полезен, теория без практики мертва. Большая мощность, большие токи в стационарных РПУ - КПД передатчика не особо актуален. Другое дело переносные, малогабаритные, широкополосные, линейные КВ усилители с питанием 12В.
    РПУ строил на основе схем публикаций трансиверов 2011-2014 годов. Печальный опыт проб и ошибок привел к заключению, что ШПТ (при к=1:2 и 1:3) на биноклях амидон с медными трубками, не позволяет поднять КПД более 20-25% в диапазоне частот до 30 МГц.
    ШПТЛ, на том же амидоне позволяет получить КПД порядка 30-50%, но обозначились другие проблемы: завалы в нижнем или верхнем участке частот (с этим еще можно бороться, наметки есть) и самое противное нелинейные искажения (модуляция 1 кГц искажения от 10 до 35%). Да, это согласуется с теорией.
    А посему вопрос: Какой ШПТ или ШПТЛ можете рекомендовать для переносного линейного РПУ?

  • #13

    RV9CX (Saturday, 13 October 2018)

    Вы ни материалы Амидон (вообще, это Микрометалс, а Амидон только продает) не указали, который использовали, ни методику измерений. Я не поверю, что потолок по КПД 35%. И что в Вашем понимании есть "переносное РПУ"? Посему и ответ на Ваш вопрос давать не берусь. Для своих целей, лучшего способа трансформации токов, чем описанный здесь я не знаю и применяю только его даже на приемных антеннах.

  • #14

    Владимир (Wednesday, 24 October 2018 09:50)

    Как будет работать трансформатор на трубках для согласования полуволнового провода с конца? При коэффициенте обмоток 1/16.

  • #15

    RV9CX (Wednesday, 24 October 2018 09:54)

    Плохо будет ему. Слишком большой коэффициент трансформации и, как одно из следствий - бааааальшие потери на этой трансформации. Применяйте автотрансформаторные включения. Тем более, что бесполезно пытаться гальванически развязать обмотки при питании полуволнового излучателя с конца. Вообще бесполезно.

  • #16

    Дмитрий (Thursday, 31 January 2019 08:29)

    Здравствуйте, RV9CX!
    Имеются фильтры TDK ZCAT3035-1330 для сигнальных кабелей, как думаете, будет работать такой феррит хотя бы в переключаемой индуктивности антенного тюнера?

  • #17

    RV9CX (Thursday, 31 January 2019 08:41)

    Ну а ссыль на даташит где?
    Я не рекомендую ставить ферриты в тюнер. Тем более, разборный. Одно дело когда согласовываешь чисто активную составляющую импеданса. Но, как правило, те кто пользуется тюнерами, работают на всякие случайные шнурки - там реактивка астрономическая и никакой феррит с ней не справится. Не - работать все будет, но в антенне мощности не досчитаетесь, ну и феррит осыплется в один прекрасный день. Это как крайний случай.

  • #18

    Дмитрий (Thursday, 31 January 2019 09:17)

    Спасибо, так и полагал
    https://product.tdk.com/info/en/catalog/datasheets/clamp-filter_commercial_zcat_en.pdf
    Даташит скудный, не раскрывает характеристик феррита..

  • #19

    RV9CX (Thursday, 31 January 2019 09:31)

    Из даташита понятно, что они не годятся для использования в качестве СМС. Ну а в тюнер, как и говорил, не ставьте. Да и что за необходимость наличия феррита в тюнере. Пока переписываемся - уже бы попробовали давно))) Можно же смоделировать ему реактивную нагрузку (конденсатором проще) и посмотреть как он себя поведет.

  • #20

    Владимир (Monday, 25 February 2019 15:06)

    Намотал транс. 1/16 на 4х ферритовых трубках от монитора для согласования 21 метрового провода, (запитка) с конца на один диапазон 7мгц. Работает нормально. Но, недолго при 400вт сильно греется., Если я соединю 2 таких, шптл. Последовательно 1/4 + 1/4. Будет ли толк? В интернете таких способов не встречал.

  • #21

    RV9CX (Monday, 25 February 2019 15:49)

    Не буду ничего писать про нецелевое использование трансформатора, скажу по сути вопроса.
    Даже в этой статье первая же фотка - именно на последовательных трубках. В самой статье я писал, что лучше не количество трубок надо увеличивать, а их сечение. Это два варианта, как нужно поступать!

    Что касается Вашего решения... Вы конечно можете так сделать. Особенно после подключения транса 1/16 на конец случайной сопли. Это решение уже ничто испортить еще больше просто не сможет. Но если интересует мое мнение, то я повторюсь: увеличивать мощность транса нужно его сечением, с пониманием тонкостей его работы. А именно, что реактивку такие трансы не переваривают.

  • #22

    Владимир (Monday, 25 February 2019 17:25)

    Спасибо за быстрый ответ! Видимо, Вы правы. Я мерил только КСВ оно 1.7 но реактивное сопротивление замерить нечем. С автотрансформаторной намоткой на кольце Т-200 из Китая. КСВ ниже 3 не получалось, с другими нашими кольцами тоже. подгонка длинны провода не помогала! С трансформатором на Ф. трубках, можно долго работать на 100Вт. Но не с 400ВТ. Буду искать толстые Ф. трубки. Другую антенну как 20 метровый провод с балкона нет возможности сделать. Крыша. Закрыта.

  • #23

    RV9CX (Monday, 25 February 2019 17:34)

    Вам нужно делать Г-контур для каждого диапазона. Никак не ферритовый трансформатор! Трансформаторы - для других случаев. Например рядом у меня статья, где я в 2-диапазонной антенне вывел импеданс одинаковым и уже его трансформировал таким трансом. При этом, антенна была настроена!

    Не знаю, какую аналогию привести, но наверно Вы поймете, если я скажу, что Вы поехали на Аляску на самокате. Ехать можно, но не далеко и не долго, и приедете Вы не в Аляску.

  • #24

    Валерий (Tuesday, 09 April 2019 18:44)

    Класс !

  • #25

    R2RBP (Sunday, 30 June 2019 10:53)

    Благодаря Вашим (и не только, но в основном) статьям соорудил наклонный треугольник 82,7 метра с симметричной запиткой с угла, высота подвеса 22 м верх и 12 м низ. А вот согласование сделал по принципу T2FD. Т.е. в центр противоположного от угла запитки катета врезал резистор 300 Ом (посчитал, что бОльшее сопротивление нагрузки даст меньший ток в антенном полотне, соответственно меньшие потери). Согласовал по Вашим рекомендациям с помощью ШПТ 1:6 на трубках. Результат: Антенна прекрасно работает на всех НАМ диапазонах 3-30 МГц с КСВ не более 2! Включая WACи и СВ! Отработал со всеми континентами и собрал более 300 DX мощностью 50 вт!
    Соорудил сего "монстра" из возможностей окружающей среды: центр города, антенна над двором.
    Ещё раз спасибо и традиционные 73!

  • #26

    RV9CX (Sunday, 30 June 2019 15:43)

    ну антенн таких у меня никогда не будет описано. А вот согласование да - этот вариант самый оптимальный.