1. This site uses cookies. By continuing to use this site, you are agreeing to our use of cookies. Learn More.

S-match enligt PA0FRI

Discussion in 'Antenner och master' started by SM6APQ, Sep 5, 2012.

  1. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    Jag refererade till utvecklingen av S-matchen som beskrivs av schemat i inlägg 29 och där PA0FRI tänder en glödlampa för att sedan via att tydligt schema i mitten konstra till det längst till höger. Han lyckades i alla fall sätta mig på villospår och säkert många med mig. Tore CBS har ju haft myror i huvudet länge och ställt frågor om just detta. :rolleyes:

    Vad säger du Tore CBS, blev du också "lurad" som jag? :D

    /Bengt
     
  2. SM7FBJ

    SM7FBJ Bjarne

    Indirekta metoden

    BDZ; Ok Lasse, då borde min ena T200 räcka för 400W. Den klena spolen - som jag blev så varm vid 400W att jag brände mig på den - är utbytt mot en spole gjord av bromsrör i koppar(Biltema). Den blir inte ens ljummen även om den kopplas med en klämma.

    EQL; Den indirekta metoden vid olika impedanser har du beskrivit innan här Bengt, jag har för mig att det är 2st avstämmare med "ryggen" mot varandra, har du länken till den tråden eller är jag fel ute?
     
  3. SM7MCD

    SM7MCD Well-Known Member

    Under sommaren har jag labbat vidare med min S-match från detta inlägg.

    Mina erfarenheter stämmer ganska väl med hur diskussionen gick i ett par trådar innan sommaren och hur funderingarna är i denna tråd. Tore -CBS har ofta återkommit till dubbel L-match och jag har därför den senaste tiden jordat mitt på spolen och har två klämmor som ansluts symmetriskt från mitten och utåt. Denna mittpunkt är även ansluten till den gangade vridkondensatorns rotoraxel och till skärmen på inkommande koaxialkabel. På inkommande koaxialkabel finns ett mantelströmsfilter bestående av 50 st ferriter som ett pärlband. I denna symmetripunkt har jag haft en A-meter för att indikera olika driftsfall.

    Erfarenheten ger mig att så länge jag har "bra" symmetri i mitt antennsystem har denna symmetriska jordpunkt ingen påverkan på avstämningen och det flyter ingen RF-ström i jordledningarna, men om jag har, eller skapar, osymmetri flyter det ström i jordledaren och mantelströmsfiltret får arbeta för att hindra strömmen att flyta på utsidan av koaxialkabeln vidare mot sändaren.

    Vidare noterar jag att vid "rätt" längd på antennbenen och mataren blir impedansvariationerna så att endast en liten del av spolen utnyttjas även vid användning av antennsystemet på flera band. Därför har jag idag en spole som endast är på 3 - 4 uH och kan stämma av alla band utom 160 mb. Då antennanläggningen är symmetrisk behövs inte heller den symmetriska jordningen, men mantelströmsfiltret finns kvar då det hindrar strömmar att fortplanta sig under avstämningsproceduren och ger stabilare utslag på div. instrument. När antennanläggningen väl är avstämd kan jag även plocka bort mantelströmsfiltret. Jag kan så klart stämma av med låg effekt och slipper då mantelströmsfiltret helt, men jag har valt att lita på reglerkretsarna i sändaren och slipper därmed ytterligare en ratt att skruva på vid avstämning.

    Jag har även testat att ta bort transformatorn helt och ansluta två slutsteg direkt till S-matchen. Resultatet blev väldigt "bra" med rimlig övertonsdämpning, dock fick jag problem med reglerkretsarna i de bägge slutstegen. Reglerkretsarna var bristfälligt isolerade från varandra och man kan säga att kretsarna försökte att styra fel slutsteg vid vissa fasvinklar under avstämningsproceduren. men det funkade väldigt bra när alla parametrar var rätt inställda.

    Erfarenheterna från att arbeta med S-matchen, som från början endast intresserade mig som ett föreningsdrivet byggprojekt i KRAS, har fått mig att helt plocka bort mina pi- T- och Z-matcher från alla mina antennsystem, kvar finns endast S- och L-match. Anledningen till denna utrensning är att kvarvarande matcher är så otroligt mer enklare i sina handhavanden. Borta är alla falska "dipp", där min SVF inte ger max antennström. Visst finns det säkert ställen där antennsystemet skulle kunna stämmas av med hjälp av en T-, pi- eller Z-match, men genom att klippa en halvmeter feeder eller dipolben så har jag hamnat inom räckvidden för S-matchen och har kvar enkelheten i avstämningsproceduren.
     
    6 people like this.
  4. SM3BDZ

    SM3BDZ Well-Known Member

    SM7EQL skrev:
    "Men primären är väl även den uppdelad i två separata lindningar som seriekopplats. Sedan kan man välja att mata in signalen antingen som du gör i schemat eller i mellan de båda lindningarna där de yttersta anslutningarna kopplats samman."

    Nja, det är lite av dubbla budskap, för i lindningsanvisningarna är primären en enda lindning, trots att det inte ser riktigt så ut i hans schema.

    Min tro är, som någon annan sa här, att han vill illustrera kopplingen med två transformatorer då det, som jag tolkar det, egentligen kan ses som två drivkällor. Vi var ju eniga om att kretsen även kan ses som två st L-filter, ett i varje branch, och man kan då tänka tanken att de har var sin drivkälla. Eller?

    Märkligt att det kan bli så mycket bryderier över en spole och en konding...:)

    73/Lasse
     
  5. SM6APQ

    SM6APQ Well-Known Member

    Inte visste jag att min tråd om S-match enl. PA0FRI skulle resultera i så många "positiva" diskussioner. Jag har lärt mig en hel del av "tråden", bl a; krångla inte till kopplingschema genom att försöka rita hur en ferrittransformator "ser ut".

    PB3SM de APQ.
    Du som känner denne amatör. Varför har han ritat schemat på detta opedagogiska sätt?
    BDZs "förenklade" schema (inlägg 57) klargör tydligt hur tunern fungerar. Tack BDZ!

    Inom parentes sagt så tycker jag bättre om "handritade" kopplingschema än dessa "computerized pictures") som man ofta måste ha en livlig fantasi för att kunna tolka.
    Vad är enklare än ett rutat papper, blyertspenna (mjuk) och ett radergummi?

    Nu när den intressanta tråden om S-matchen börjar närma sig sitt slut får jag väl hitta på något nytt "kontroversiellt" diskussionsämne.

    73
    Bengt SM6APQ
     
  6. SM0GLD

    SM0GLD Vänsterhänt


    Just så tolkade jag kopplingen i ett tidigare inlägg.
    http://www.ham.se/55624-post71.html

    Jag mätte även upp läckinduktansen och kunde konstatera att kopplingsfaktorn mellan de två sekundärlindningarna var endast 0,11 dvs nästan ingen koppling alls mellan lindningarna.

    Detta gäller förståss inte vid resonans annars skulle ingen energi kunna överföras. Det tyder alltså på att transformatorns induktans ingår i avstämmarens totala induktiva bidrag.


    /Micke
     
    1 person likes this.
  7. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    FBJ DE EQL

    Den indirekta metoden bygger på att beräkna förlusterna genom att mäta ändringar i SVF och den direkta genom att mäta förlusterna mellan ingång och utgång.

    För mätning enligt den indirekta metoden behöver du t ex en vanlig antenna analyzer men som naturligtvis måste vara kalibrerad samt ett antal fasta konstbelastningar i form av motstånd. Dessa kan lödas in ett efter ett eller så kan man bygga ihop en testbox med en omkopplare, vilket underlättar mätningen.

    För mätning med den direkta metoden så matar man in en känd effekt på ingången och mäter hur mycket som kommer ut på andra sidan när matchboxen stämts av till max. Om man håller sig till 50 ohm är detta lätt. Då räcker det med en sändare + uteffektmeter. Sak samma kan man göra med en nätverksanalysator eller motsvarande MiniVNA.

    Men om man vill undersöka dämpningen vid andra impedanser så blir det lite krångligare. Håller man sig till helt resistiva laster så kan man tillverka ett antal s k "minimum loss pads" för olika impedanser. Dessa består av ett antal motstånd som väljs så att t ex en last på 1000 ohm ger ett SVF på 1:1 mätt i 50 ohms porten. Vid högre impedanser får man stora förluster och det finns därför praktiska begränsningar här. Dessutom måste dessa pads kalibreras vilket inte är helt lätt. Enklast är att bygga två exakt likadana och koppla rygg mot rygg för att sedan halvera det uppmätta dämpningsvärdet. Då vet man hur mycket själva padden dämpar och detta värde dras sedan bort från värdet man får med matchboxen inkopplad. Låter mer invecklat än det är men tar tid...

    En tredje metod som jag ofta använt för verifiering av 4:1 baluner är att linda exakt två likadana, koppla rygg mot rygg. Mäta och dividera med två.

    Vill man sedan undersöka huruvida matchboxen klarar komplexa laster så kan man göra detta med hjälp av motstånd och kondensatorer i serie eller parallell. Men mätningarna blir snabbt mer komplicerade.

    Läs igenom dokumenten i de länkar som AQW hänvisade till. En del av detta reds ut i detalj där.

    BDZ DE EQL

    Jag har inte studerat lindningsanvisningarna i detalj ännu. Har bara konstaterat att det beskrivs flera olika varianter.

    /Bengt
     
    Last edited: Sep 8, 2012
  8. SM3BDZ

    SM3BDZ Well-Known Member

    Första lab-uppkopplingen klar!
    Har konstaterat att det är enkelt att stämma av min 80m dipol på alla band.
    Fortsättning följer...
     

    Attached Files:

    1 person likes this.
  9. SM0AOM

    SM0AOM Well-Known Member

    Dina resultat ligger i linje med VK1OD:s

    Are RF toroidal inductors self shielding

    och tyder på att läckinduktansen kommer att vara en betydande del av transformatorns ekvivalenta schema i praktiken.
    Det går alltså inte att försumma inverkan av läckinduktanserna om transformatorerna i S-matchen ska ses som konventionella flödeskopplade transformatorer.

    Frågan uppstår då hur S-matchen kan fungera på högre frekvensband, där annars läckinduktanserna skulle utgöra majoriteten av induktansbidraget i kretsen, och därmed inte kunna absorberas i de variabla komponenterna.

    En förklaring skulle kunna vara att transformatorlindningarna övergår från att vara flödeskopplade till att vara transmissionsledningar på höga frekvenser. Då finns inte problemet med läckfältet på samma sätt.

    73/
    Karl-Arne
    SM0AOM
     
  10. JanneG

    JanneG Well-Known Member

    Jag tycker det finns anledning att återvända till och begrunda VK1OD-s slutsatser i artikeln om balanserad matning Balanced ATUs and common mode current :

    1. There is a quest in ham radio for an ATU optimised for use of open wire feed line.
    2. Common mode impedance is a key metric for assessing the performance of an ATU as part of an antenna system.
    3. It is their ability to minimise common mode current that differentiates balanced ATUs from other ATUs.
    4. Descriptions of designs in the ham literature do not usually define the 'balance' objective, and do not usually quantify performance, much less measure or predict common mode impedance.
    5. Link coupling is not inherently current balanced, the implementation has bearing on the common mode impedance.
    6. Designs commonly incorporate elements that compromise common mode performance, often delivering very low common mode performance that is little help in reducing common mode current.
    7. Older designs aren't magic, we just didn't understand their shortcomings at the time.
    8. A unbalanced T match followed by a 1:1 Guanella (current) balun in an external non conductive enclosure and having high choking impedance, very short coax connection to the ATU, and high voltage withstand is capable of excellent performance in a 'balanced ATU' role for general purpose HF application.

    Kommentarerna om "Common mode impedance" ( = mått på isolation mot jord) i punkterna 2, 3 och 4 tycker jag är särskilt viktiga - metoder för mätning av CMR (Common mode rejection) borde kanske diskuteras. Punkten 8 kanske är provocerande för några? Och, i så fall, varför?

    Och handet på hjärtat: hur många tror att strömmarna IN och UT från en ATU med mycket god isolation mot jord kan vara olika men kan "balanseras" genom att skruva på tunerns rattar?

    73 //Janne/SM0AQW
     
  11. SM7CBS

    SM7CBS Well-Known Member

    Hej!
    Här ramlar det inlägg så jag nästan inte hinner med! Kul!
    EQL frågar om jag blev lurad på samma ställe i schemat? Nä, det kan jag inte säga för jag såg inte problemet....jag tänkte inte så långt! Jag byggde och det fungerade!
    Den första funderingen var hur säkundärlindningarna spelade roll i avstämningen och det andra hur filtret ska beskrivas.
    Jag har ju hela tiden haft klart för mig att s-matchen har balanserad utgång men först nyligen fattat att den innebär att man kan tänka sig en symmetrlinje i mitten och därmed är blir det ju en dubbel L-match.

    Leifs (SM7MCD) inlägg är intressant just med tanke på symmetritester. För det är ju så att först då ingen obalansström flyter i symmetri- jordledaren som har man full balans.

    Leif! Har det hänt att Du någon gång varit tvungen att "snedställa "spolen för att nå minimal returström?

    Det är ju tänkbart att sådana situationer uppstår och genom att göra sådana "returströmsreduceringar" har man ju gjort allt vad man kan för att nå bästa balans vid radion/matchboxen. Vad som händer längre bort har man ju oftast inte kontroll över.
    Att utrusta en s-match med en sådan indikator vore väl pricken över i:et! Ja, alla typer av anpassare för balanserad utgång skulle kanske må bra av en sådan?

    Lasse! Du är en riktig doer! Redan framme! Super!

    APQ: Du funderar på starta en ny tråd. Jag tycker Du också ska bygga en s-match innan dess så vi får ta del av dina konkreta erfarenheter. Hittills har vi bara hört vad Du tror.

    Under tiden jag skrev detta har Janne/AQW lagt sitt intressanta inlägg.
    Ja. punkt 8 känns provocerande. Han sätter balunen efter avstämmaren. Det strider ju mot allt vad vi tidigare sagt.
    Sedan...en T-match ser ju inte särskilt symmetrisk ut men det kanske spelar mindre roll.
    "Handen på hjärtat"-frågan förstår jag inte riktigt så jag nöjer mig med att avvakta andras kommentarer..då kanske det klarnar..
    Men det riktigt spännande som sägs är ju just att fokusera på commonmodeströmmarna.
    Tore
     
    Last edited: Sep 8, 2012
  12. SM0GLD

    SM0GLD Vänsterhänt

    Tack Karl-Arne, bra länk som jag hade missat.

    Vi kan alltså betrakta S-matchens s.k.BALUN som en del av resonanskretsen.
    Balunens läckinduktans ligger då i serie på var sida om huvudinduktorn och bildar tillsammans med denna en induktor med högre induktans.

    Antennutgången är då en "tappning" på denna total-induktor och tillsammans med kondensatorn bildar det hela en parallellresonanskrets.

    Om man då beaktar att läckinduktans är det samma som magnetflöde som hamnar utanför balunen så bör denna placeras isolerat från en eventuell plåtlåda.

    Om mitt resonemang stämmer, kommer då läckinduktansen att vara ett problem vid höga frekvenser?

    /Micke
     
  13. SM0AOM

    SM0AOM Well-Known Member

    Om summan av läckinduktanserna är så stor att det inte går att få resonans med tillgängliga kapacitanser i kretsen i den övre gränsen av frekvensområdet har vi problem.

    Det är ganska svårt att analysera så här pass komplicerade kretsar som består av flera "hopbakade" kretselement.

    Likt humlan som flyger trots att dess överföringsfunktion har "poler i högra halvplanet" ger S-matchen emellertid ett gott resultat.

    Beträffande punkt 8 hos VK1OD så stämmer det helt och hållet.

    Den stora frågan är dock att lyckas göra en strömbalun som har stort frekvensområde, hög CM-impedans, inga parasitresonanser och hög spänningstålighet samtidigt.

    73/
    Karl-Arne
    SM0AOM
     
    Last edited: Sep 8, 2012
  14. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    AQW skrev; "Kommentarerna om "Common mode impedance" ( = mått på isolation mot jord) i punkterna 2, 3 och 4 tycker jag är särskilt viktiga - metoder för mätning av CMR (Common mode rejection) borde kanske diskuteras."
    ----

    Vi tänker oss en till formatet liten batteridriven signalkälla (oscillator) som är försedd med en obalanserad anpassare (T-match) och som ansluts till en öppen matarledning som matar en dipol. Allt detta monterat fritt i luften och inte galvaniskt anslutet till något annat.

    Är alla villkor uppfyllda här för att vi skall kunna anse att full balans råder, hög common-mode dämpning uppnås och att RF-strömmen i respektive ledare i matarledning är lika stor?

    Finns det fler kvalitetskriteria som man bör ta hänsyn till?

    /Bengt
     
  15. SM0AOM

    SM0AOM Well-Known Member

    Slutgiltigen så kommer balansvillkoret att bestämmas av antennens egenskaper.
    Om denna innehåller en osymmetri mot omgivningen har den en inneboende obalans som inte kan påverkas. Detta kan medlföra olika antennströmmar i varje halva.

    Att hela anordningen sedan hänger fritt i luften medför att CM-impedansen blir praktiskt taget oändlig, så samma ström kommer att tvingas att flyta i de båda branscherna av matarledningen. Detta är oberoende av hur matchingsnätet ser ut, eftersom det inte finns någon jordreferens att behöva bekymra sig om.

    73/
    Karl-Arne
    SM0AOM
     
    1 person likes this.
  16. SM7CBS

    SM7CBS Well-Known Member

    SM0AOM skrev:
    "Den stora frågan är dock att lyckas göra en strömbalun som har stort frekvensområde, hög CM-impedans, inga parasitresonanser och hög spänningstålighet samtidigt".

    Ok, då förstår jag! Nästan en "slamkrypare?"
     
    Last edited: Sep 8, 2012
  17. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    Just precis, det var så jag tänkte.

    Common-mode och obalans-problemen uppstår alltså först när sändaren/matchboxen börjar bli stor i förhållande till våglängden och det uppstår kapacitiv koppling från resp "sida" av matarledningen till jord. Samt när ena branchen jordas, mer eller mindre bra.

    Om vi då behåller T-matchen så finns två möjliga alternativ. Antingen en strömdrossel på den obalanserade 50 ohms sidan mellan signalkällan och T-matchen eller en strömbalun på den högohmiga sidan, efter T-matchen.

    Båda dessa lösningar uppfyller balansvillkoren under förutsättning att common-mode dämpningen är tillräckligt stor.

    Är det rätt uppfattat?

    /Bengt
     
  18. SM7MCD

    SM7MCD Well-Known Member

    Visst har jag kunnat snedställa, men med ett mantelströmsfilter så blev det inte så mycket skillnad i praktiken. Däremot var det stor skillnad när jag justerade antennanläggningen så att balans råder. Hela handhavandet blir "tydligare" med väl markerade områden där matchen fungerar, speciellt vid högre frekvenser.

    Det Karl-Arne -AOM skriver om hur induktansen uppträder i kretsen kan noteras att jag ibland fått minska nollkapacitansen till endast några pF för att kunna arbeta vid 30 MHz och högre. Jag har med stor framgång använt S-matchen för militära UK-stationer i området 30 - 80 MHz och antennerna som matas är antingen fordonsdipolerna eller uppspända dipoler.
     
    1 person likes this.
  19. SM0AOM

    SM0AOM Well-Known Member

    Common-mode problemet kan bara uppträda när det finns en väg för strömmarna till jord.
    Den "ideala strömbalunen" har en oändligt stor CM-impedans och kommer därmed att tvinga lika stora och motriktade strömmar i branscherna. Det finns helt enkelt inga andra vägar för strömmarna att flyta.

    En konsekvens av mycket höga impedanser är att det kan uppträda höga spänningar mellan ett anpassningsnät och omgivningen, samt att strökapacitanser kan börja få ett inflytande.

    Om man använder "T-matchen" blir kraven på CM-impedans till "jord" ungefär lika stora vare sig balunen eller strömdrosseln sitter på ingången eller utgången. Detta beror på att anpassningsnätet är obalanserat, och därmed inte transformerar lasten symmetriskt.

    När beloppet på antennimpedansen är stort, kommer kravet på CM-impedans att öka motsvarande. En "tumregel" är att beloppet av CM-impedansen överskrider 5, gärna 10 ggr antennimpedansen för att kunna försumma inverkan av drosseln eller balunen.

    Slutligen en fundering om att driva inneboende osymmetriska laster från en ideal strömbalun. Eftersom det inte går att påverka ev. osymmetriska antennströmmar i dipolhalvorna, kräver kontinuitetsekvationen och Kirchhoffs strömlag att någon form av jämviktstillstånd uppstår mellan de exakt lika stora och motriktade strömmarna i matarledningen och strömmarna i dipolhalvorna.

    Sannolikt manifesterar detta sig genom att den elektriska mittpunkten i dipolen flyttar sig något så att balans råder sett från matarledningssidan.

    73/
    Karl-Arne
    SM0AOM

    PS Undrar hur en diskussion av detta slag som handlar om elkretsteoretiska resonemang, modell kontra verklighet samt transformatorers ekvivalenta schema skulle ha tagits emot i QTC?
     
    Last edited: Sep 8, 2012
    5 people like this.
  20. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    AOM skrev; "När beloppet på antennimpedansen är stort, kommer kravet på CM-impedans att öka motsvarande. En "tumregel" är att beloppet av CM-impedansen överskrider 5, gärna 10 ggr antennimpedansen för att kunna försumma inverkan av drosseln eller balunen."
    ------

    Detta krav gäller då oberoende om man använder en strömdrossel på den lågohmiga eller högohmiga sidan. I praktiken låter sig en sådan drossel eller balun inte realiseras. Helt omöjligt faktiskt.

    Återstår då att designa en balanserad matchbox med hög common-mode dämpning.

    /Bengt
     

Share This Page