S-match enligt PA0FRI

Hej Leif, kul att du är tillbaka i hetluften!

Ett varv i varje trafo skriver du. Min erfarenhet säger mig att det är oerhört svårt att hålla förlusterna nere i en sådan trafo, t ex 3-4 varv på 50 ohms sidan och 1 varv på den lågohmiga. Men jag kanske inte haft rätt sorts ringar?

De trafos och baluner jag lindat bygger nästan alla på principen hårt tvinnade ledningar. Enligt anteckningsboken går det att komma ner i dämptal på under 0,1 dB mätt med nätverksanalysator på bästa frekvens och under 0,2 dB från 1,8-30 MHz. Detta för en 1:1 transformator. T200 kärna.

Är det en relevant test att koppla dina båda transformatorer rygg mot rygg och mäta den totala dämpningen delat med två samt undersöka bandbredden? Jag är här bara ute efter någon vedertagen testmetod så vi kan validera transformatorn och bestämma oss för om den är "bra".

Jag är av den bestämda uppfattningen att det ofta går att få god anpassning även om transformatorn eller hela matchboxen i sig har inneboende förluster. "Bra" kan ju betyda olika saker, att det går att få 599 från Vlad i Moscow t ex. :)

Vilken typ av kärna, fabrikat och nummer, har gett bäst resultat hittills?

/Bengt
 
Den röda ledaren i schemat var bara inkopplad när jag justerade bort obalansen i antennsystemet, när balans rådde tog jag bort den röda ledningen.

De kärnor jag provat är olika toroider av 43-material. I bilden tror jag att det är en kärna FT140-43 där koaxkabelns innerledare är lindad två varv och de bägge andra ledarna som förbinder kondensatorer och spolen (spolarna om de är symmetriska) har bara fått löpa igenom kärnan. Jag har även testat med två kärnor som då monterats som en åtta där varje ledare har en egen kärna och koaxens innerledare går två varv runt bägge kärnorna.
 
Leif -MCD,
tack för svaret! Men hur kan man veta att antennsystemet fortfarande är balanserat när jordningen är borttagen? ATU-ns konfiguration har ju ändrats i och med att jordningen tagits bort? Att de båda strömmarna ut till matarledningen är lika just efter ATU garanterar ju inte att systemet är balanserat (= strömbalans på matarledningen, hela vägen upp till antennen)? 73//Janne SM0AQW
 
SM0AOM said:
... 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...
Click to expand...
Detta resonemang kom jag på något sätt i kontakt med redan när jag skulle linda en toroidbalun för en flertrådig multibanddipol någon gång 1977-1978, och jag försökte anpassa trifilärlindningen därefter - oavsett om det nu behövdes eller inte. Undrar var du anser att frekvensgränsen ungefärligen ligger (och var jag kan ha läst det)?

/ Göstha

P.s. Balunen använder jag faktiskt fortfarande :)
 
MCD skrev: "De kärnor jag provat är olika toroider av 43-material. I bilden tror jag att det är en kärna FT140-43 där koaxkabelns innerledare är lindad två varv och de bägge andra ledarna som förbinder kondensatorer och spolen (spolarna om de är symmetriska) har bara fått löpa igenom kärnan. "
----

Jag blir väldigt nyfiken på det här och kopplade snabbt upp två FT114-43 som var de största med material 43 som fanns i lager. Provade först med 1 varv på primär och 1 varv på sekundär, sedan 2 varv primär och 1 varv sekundär. Två likadana trafos som kopplades back to back för att mäta dämpningen.

attachment.php


Här ser vi testuppkopplingen med 1 varv primär, en mellanlink på 1 varv och 1 varv primär igen på den högra trafon.

attachment.php


Resultatet blev för versionen med två varv (den gula kurvan) -7,4 dB/2 = 3,7 dB dämpning per trafo på c:a 6 MHz som bästa frekvens.

Den gröna kurvan representerar 1 varv primär, mellanlink 1 varv och 1 varv på primär högra trafon. Som vi kan se så är dämpningen ungefär den samma men frekvensområdet för lägsta dämpning har flyttats upp i den högre delen. Plotten visar 100 kHz - 30 MHz och 10 dB/ruta. Det är med nöd 3,5 MHz klarar sig och 1,8 MHz hamnar ungefär på -5 dB/trafo, den gula kurvan.

Nu påstår jag inte att detta är en korrekt mätmetod för S-match-transformatorer. Det kan också tänkas att andra kärnor ger bättre resultat. Men på något sätt måste det gå att medelst mätinstrument verifiera de ingående komponenterna var för sig och frågan till forumet blir hur detta bör gå till när det gäller transformatorerna.

Snabbdata på kärnor; http://toroids.info/FT114-43.php

/Bengt
 

Attachments

  • 2xFT114-43_1.jpg
    2xFT114-43_1.jpg
    64 KB · Views: 451
  • 2xFT114-43_3.jpg
    2xFT114-43_3.jpg
    70 KB · Views: 449
Last edited:
JanneG said:
Leif -MCD,
tack för svaret! Men hur kan man veta att antennsystemet fortfarande är balanserat när jordningen är borttagen? ATU-ns konfiguration har ju ändrats i och med att jordningen tagits bort? Att de båda strömmarna ut till matarledningen är lika just efter ATU garanterar ju inte att systemet är balanserat (= strömbalans på matarledningen, hela vägen upp till antennen)? 73//Janne SM0AQW
Click to expand...

Jag mätte strömmen i den röda ledaren i dess anslutning till koaxens skärm, därefter justerade jag balansen i antennanläggningen och när strömmen vara noll tog jag bort ledaren. Rent praktiskt så ändrade jag dipolen så att ena benet ändrades i längd eller placerades på annat sätt.
 
Last edited:
Leif,
AHA - nu förstår jag - jag missupfattade din beskrivning tidigare! Ja, att balansera antennsystemet är naturligtvis det bästa man kan göra - att sedan använda en s.k. balanserad ATU med hög common-mode impedans ger de bästa förutsättningarna för att bibehålla den balansen.

73 //Janne SM0AQW
 
Beträffande ferritkärnor av t.ex. 43-material är dessa inte avsedda för flödeskopplade transformatorer och resonanskretsar på kortvågsfrekvenser.

Deras kärnförluster är så höga att Q och därmed verkningsgraden försämras påtagligt.

En studie om detta kan läsas på
Estimating Q of Ferrite Cores

Järnpulverkärnor däremot är avsedda för flödeskopplade transformatorer.

Det vore intressant att se både S21 och S11 som Smith-diagram för kombinationen som Bengt/EQL mätte på, så att det går att avgöra om förlusterna beror bara på kärnorna eller även av missanpassning till 50 ohm-systemet.

När man gör transformatorer med tvinnade ledningar sker flödeskopplingen primärt mellan trådarna och endast en liten bråkdel kommer att passera kärnan.
Kärnans inflytande är då primärt att öka common-mode induktansen hos transformatorn, vilket inte är lika kritiskt när det avser förluster.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
Jag har bara T200-2 i lager och som skall vara järnpulver typ Carbonyl E enligt en tabell här: Iron Powder Toroidal Cores (for resonant circuits)

Vad är det egentligen för speciella egenskaper som efterfrågas i transformatorerna för S-matchen och i så fall vilken typ av kärna kärnmaterial är optimalt?

CBS och MCD som har läst allt som är skrivet i ämnet, vad säger ni?

Tidigare har rapporterats från olika håll att det fungerar bra med både det ena och andra. Kanske är det subjektiva bedömningar som ligger till grund då "obetydliga" förluster på 2-5 dB inte alltid märks i praktiken men så klart syns tydligt på mätinstrument.

>>>När man gör transformatorer med tvinnade ledningar sker flödeskopplingen primärt mellan trådarna och endast en liten bråkdel kommer att passera kärnan. Kärnans inflytande är då primärt att öka common-mode induktansen hos transformatorn, vilket inte är lika kritiskt när det avser förluster.

Det är mest denna typ av transformatorer jag använt och nått fina resultat med. Hårt tvinnade ledningar i ett och samma paket och som sedan kopplats i serie med uttag för önskad omsättning, eller som helt galvaniska skilda lindningar. Här är det inga problem att göra transformatorer som täcker 2-30 MHz med låga förluster kring en eller några tiondels dB.

Men transformatorer där primär och sekundärlindning fysiskt är placerade långt ifrån varandra på samma kärna har jag aldrig lyckats få låga förluster i. Vill minnas att det verkar gå en praktisk gräns kring någon dB där det tar stopp. Förklaringen kan så klart vara att jag inte provat rätt kärna ännu, det finns ju hur många typer som helst på marknaden. Inte lätt det här.

OK. Jag skall labba vidare en stund senare i eftermiddag så får vi se hur S11 ser ut. Det borde väl räcka att jag mäter genom 1 st kärna med t ex primär 2 varv och sekundär 2 varv. S21 som vanligt från port 1 - 2 och S11 med sekundärlindningen terminerad i 50 ohm.

/Bengt
 
Jag har testat både järnpulver, ferrit, och luft och alla fungerar "bra", säkert med olika förluster etc. Endast när Tore och jag testade verkningsgraden med två matcher kopplade Back to Back kunde jag skilja "bra" från "bättre" till "bäst" och har för mig att vi endast testade matcher byggda med järnpulvertoroider men med olika varianter av lindningar. Det finns alltså ett uppdämt behov av att testa lite vidare när höstmörkret faller på och kursverksamheten i KRAS startar igen...

Min högst subjektiva sammanfattning av sommarens tester är att transformatorn inte är så viktig, däremot är det en mycket stor fördel om man har ett väl balanserat antennsystem. Jag upplevde arbetet med att balansera antenn + matare mycket mera lönt än att hålla på att hitta optimala transformatorer. Men det är en högst subjektiv uppfattning...
 
MCD skrev: "Min högst subjektiva sammanfattning av sommarens tester är att transformatorn inte är så viktig, däremot är det en mycket stor fördel om man har ett väl balanserat antennsystem."
----

OK, ja det är ungefär vad jag läst och hört tidigare men jag blir konfunderad när jag nu mätt på en 43-kärna (se inlägg 105).

I ett 50 ohms system så dämpas signalen bevisligen c:a 3,5 dB/kärna med två varv primär och 1 varv sekundär. Frågan är då om det finns skäl att tro att den dämpningen skulle minska betydligt när transformatorn används i S-matchen och kretsarna skruvats in till min SVF.

Däremot om samma 43-kärna används i en trafo med hårt tvinnade ledare och med 5 varv så täcker man in c:a 800 kHz - >30 MHz med c:a 0,4 dB dämpning mätt i 50 ohm. Med andra typer av kärnor kommer man ner till under 0,1 dB.

Så frågan är om det ändå inte är två sådana tvinnade transformatorer som bör användas i en S-match, en sekundär på varje sida om vridkondensatorn och de båda primärlindningarna seriekopplade.

/Bengt
 
Rysk S-match.
http:\\www.cqham.ru/ant71_34.htm
Robust omkopplare. Var hittar man sådana?
73de
Sm4anq/ulf
 
Inspirerad av denna fomidabla diskussion om S-match så knåpade även undertecknad ihop bifogad S-match.

Första bygget på många år.

Funkar perfekt.

Tack CBS för din inspiration som du gav på årsmötet i Växjö.

// SM7IWG Carl

Ni får rotera ögonen 90 grader, sorry.
 

Attachments

  • s-match.jpg
    s-match.jpg
    91 KB · Views: 129
Just den typen av omkopplare går att finna i en del tysk utrustning.
Tror jag sett något liknande i en Siemens testutrustning för radiolänkar.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
På något ställe på PA0FRI stod det:

"The windings should provide high-voltage insulation by using Teflon covered wire. Another option would be to use RG58 coax cable with the outer isolation and screen stripped off. Do not twist the wires of the primary windings with the wires of the secondary windings."

Kan någon förklara varför man inte ska tvinna trådarna i primärlindningen med de i sekundärlindningen?
 
SA5A said:
Kan någon förklara varför man inte ska tvinna trådarna i primärlindningen med de i sekundärlindningen?
Click to expand...

Ja, det kan man fråga sig.

Tittar man på bilderna så är det tvinnade och o-tvinnade lindningar om varandra.

Den som jag kan tänka mig är att strökapacitanserna mellan lindingarna ökar något, så risken för parasitresonanser skulle kunna vara större. Dock minskar läckinduktansen något när man tvinnar så det borde egentligen inte vara någon skillnad.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
SA5A said:
På något ställe på PA0FRI stod det:
The windings should provide high-voltage insulation.
Do not twist the wires
Click to expand...

Jag tror att han hänvisar till spänningstålighet / isolation.
Det finns ett exempel i en bild där han påpekar "Do not twist"

De övriga tvinnade trådarna som går att finna på hans sida är endast i syfte att öka trådarian, så har jag tolkat det hela.

/Micke
 
PA0FRI benämner sin transformator "balun", det kan man läsa på flera ställen på hans sida.
På vilket sätt kan denna transformator fungera som en balun?
Vi vet att CM-impedansen är i det närmaste obefintlig, 3uH är inte mycket att komma med.

Min egen tanke är.....
Denna trafo är lindad så att ingången på primärlindningen ligger mycket nära jordanslutningen och då borde kapasitanserna vara lika stora på båda håll.
Kanske bidrar detta till att säkerställa balans.

Är transformatorn verkligen en balun, vad säger ni?

/Micke
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top