Förkortad vertikal eller avstämningsenhet

SM6GXV

QRV: HF, VHF, UHF
Det finns ett användbart gratisprogram för RF-folk: Qucs Studio där man kan studera och applicera matchningsnät. Qucs har möjligheter att matcha "live" så man ser vad som händer när man stämmer av. Qucs är också användbart till mycket annat.

 

SM0AOM

Well-Known Member
Det här fick man lära sig i "Elkrets C".

I korthet så visar cirkelbågarna i Smith-diagrammet som går igenom centrum
konstant resistans i ett Smith-diagram för impedans (=serieekvivalenter) och cirkelbågarna
som inte går genom centrum konstant reaktans, med induktiv i den övre halvan och kapacitiv i den nedre

När man sätter in en serieinduktans så kommer man att röra sig medurs utefter en
konstant-resistans cirkel, medan en seriekapacitans medför moturs rörelse.

Man måste hålla i minnet att det som används i Smith-diagrammet är "normaliserade", alltså multiplar av den resistans som man valt att utgöra origo i diagrammet.

Denna är vanligen 50 ohm.

Om vi tittar på ditt exempel så startar vi med en antennimpedans som jag lite godtyckligt satt till 35 ohm realdel och -720 ohm imaginärdel. Detta blir normaliserat 0,7-j14,4.

Man får leta reda på den cirkelbåge som motsvarar 35 ohm och följa den tills man hittar
den punkt där den skär bågen som motsvarar -j720 ohm. Detta är DP1 i plotten.

Sedan har jag representerar förlusterna i spolen med en serieresistans av 2 ohm vilket blir DP2.

Därefter läggs serieinduktansen till, och då färdas man efter bågen 35+2 =37 ohm.

När sedan 720 ohm positiv reaktans har lagts till så blir impedansen i DP3 rent reell och 37 ohm.

1641155592824.png


Om man önskar anpassa antennens impedans i exemplet till exakt 50 ohm så behövs en komponent till; en parallellkapacitans.

När man även använder parallellkomponenter så behövs den andra varianten av Smith-diagram, den som hanterar admittanser.

Detta är spegelbilden av impedansdiagrammet, och cirkelbågarna motsvarar konstant konduktans resp. susceptans. Dessutom blir rörelserna i diagrammet också spegelvända, så
en parallellkapacitans medför medurs rörelse och en parallellinduktans moturs.

1641155965871-png.7633


För att göra detta anpassningsnät så måste vi först använda så mycket serieinduktans
att vi kan nå den admittanscirkel som motsvarar 1/50 ohm eller 20 mS och sedan färdas medurs efter den. Detta blir den nya DP3.

Sedan läggs så mycket parallellkapacitans till så att vi når origo i diagrammet eller DP4.
 

Attachments

  • 1641155965871.png
    1641155965871.png
    117.4 KB · Views: 101
  • 1641156001966.png
    1641156001966.png
    117.4 KB · Views: 5
Last edited:

mikael.andersson

Well-Known Member
Jag har försökt följa ditt exempel, men får det inte att fungera av någon anledning.

Min antenn(enligt RigExpert) har

R = 1,17 och X = -41,3

Om jag normaliserar det efter 50 ohm, så blir det:

R = 0,0234 och X = -0.826 (plottat vid X)

När jag plottar in det får jag det till att om jag lägger till en serie induktans så hamnar jag på röd axel, för att komma till 50 ohm måste jag först lägga till en serie resistans(orange linje), och därefter en serieinduktans(blå linje), men det stämmer ju inte eftersom jag med hjälp av experiment kommit fram till att induktansen på 30uH fungerade.

Vad har jag gjort fel här?


image.png
 
Last edited:

SM0AOM

Well-Known Member
Det som blivit fel är att impedansvärdena i änden av kabeln har använts, medan mitt exempel
använde impedansvärdena som är framräknade vid antennens matningspunkt.

Eftersom SWR blir nära 1 så är realdelen nära 50 ohm, och genom att sätta en induktans på 30 µH i serie vid matningspunkten blir imaginärdelen nära 0. Då kan vi dra slutsatsen att matningsimpedansen blir "i häraden" 35-j720 ohm.

Kabeln transformerar impedansen genom sin elektriska längd

1641193301353.png

den blå punkten är impedansen i matningspunkten och den röda i kabeländen.

1641200253037.png

Om man skulle vilja anpassa impedansen i kabeländen "förlustfritt" till 50 ohm så kan man bara göra
det med ett L-nät med serieinduktans och parallellkapacitans, dock med ganska opraktiska värden. Att "anpassa" med en serieresistans på 48 ohm går förvisso, men leder till ohanterliga förluster.
 
Last edited:

SM0GLD

Vänsterhänt
I inlägg #19 har jag svarat : Ja det är din serie-induktor.
Detta är givetvis fel, det är din serie-resistor skulle jag ha skrivit.

Jag ber om ursäkt om jag har förvirrat situationen.
 

mikael.andersson

Well-Known Member
Då förstår jag :) Jag mätte direkt på antennen och fick R = 18,7ohm X = -286ohm, Z = 287 ohm, Då blir det den blåa linjen man ska följa för att komma närmre SWR 1:1

Jag följde W2AEW guide för att försöka beräkna induktorns storlek:


"Suseptance line" som W2AEW talar om tolkar jag som att jag står på 5 och vill till 0. Enligt beräkningarna blir det då (1/5)*50 = 10 ohm

för att få en spole med 10 ohm i impedans vid 3800kHz blir det då 10ohm / (2*3,14*3800000) = 4,19*10^7 = 0,4 mikro henry, vilket inte stämmer... Spolen är i verkligeheten på ca 30 uH






image.png
 

SM0AOM

Well-Known Member
Det var en evig tur att YouTube inte fanns för 45 år sedan, så att jag fick först gå på Charles Davidsons föreläsningar och sedan tänka själv på räkneövningarna...

Dessutom hade "Vektor-Pelle" förklarat konforma avbildningar, till vilka Smith-diagrammet hör, på ett föredömligt begripligt sätt i Matematik D.

Till att börja med så påverkar du antennen genom att vara i dess närfält, så man får alltid ta impedansvärden som observeras under sådana förhållanden med en "grabbnäve salt".

Men låt oss för en stund anta att de värden du fått är relevanta, alltså 18,7-j286 ohm.

Plottar vi dem i ett impedansdiagram ser det ut så här:

1641210833376.png
Bekväm som jag är så ser jag att en väg som för närmare origo går utefter konstant-resistanscirkeln 18,7 ohm, och sätter man induktiv reaktans i serie så kommer man förr eller senare fram till den konstant-konduktanscirkel som motsvarar 1/50 S (=20 mS) i admittansdiagrammet. Det går åt drygt 13 µH.

1641211199289.png

Vi vet dessutom att denna cirkel, per definition, går igenom origo, så det är bara att lägga till så mycket kapacitiv susceptans så att vi slutligen når denna punkt;

1641211378131.png

Detta motsvarar en parallellkapacitans av 1100 pF.

För att komma fram, utan att "fuska" med en Smith-diagram kalkylator, till hur stora komponentvärdena behöver vara gör man så att man noterar de normaliserade reaktansvärdena resp. susceptansvärdena när man börjar och slutar att röra sig efter resp. cirkel.

Skillnaden mellan dem är reaktansen resp. susceptansen hos den aktuella komponenten.
Sedan "av-normaliserar" man och får fram värdena i ohm respektive siemens (=1/ohm).

Se bara upp med teckenkonventionerna, de skiljer mellan susceptanser och reaktanser när man konverterar tillbaks till komponentvärden.

Slutresultatet ser ut så här:

1641210795711.png
 
Last edited:
Top