Avstämningsenhet
Från HamWiki
En avstämningsenhet kan snart sagt betyda alla sorters enheter som innehåller avstämda kretsar. Kända sådana var t.ex. "TU-enheterna" som innehöll de frekvensbestämmande kretsarna till flygradiosändarna BC-191/375.
I dagens språkbruk så brukar en avstämningsenhet vara en impedansanpassare mellan en antenn + matarledning och en radioapparat, vanligen innehållande en sändare. Avsikten med avstämningsenheten är att transformera den vanligen kraftigt varierande komplexa impedansen hos antennen till en rent resistiv last (vanligen 50 ohm) så att sändarens slutsteg kan lämna maximal effekt.
Beroende på hur man väljer att utforma systemet kan man placera avstämningsenheten antingen i antennens matningspunkt eller i sändaränden av matningsledningen. För antenner där man vill anpassa impedansen inom ett eller ett fåtal smala frekvensområden är ofta placering i matningspunkten det bästa alternativet, medan placering vid sändaränden ger stor frihet att ställa in avstämningsenheten till optimal överföring. Dock måste man då ta med i beräkningen att matarledningen då har stående vågor, som dels ökar ström- och spänningspåkänningarna och dels orsakar ökade förluster i ledningen.
En avstämningsenhet innehåller vanligen ett nät bestående av induktanser och kapacitanser. Dessa kombineras så att vid den eller de frekvenser som är av intresse realdelen av matningsimpedansen transformeras till 50 ohm, och imaginärdelen kompenseras så att den blir = 0.
Det går att visa att ett nät som består av två reaktiva komponenter kan anpassa vid en frekvens, och ett med tre komponenter kan anpassa vid två frekvenser osv.
Den amerikanske fysikern Robert M. Fano utredde på 1940-talet i sin doktorsavhandling "Theoretical Limitations on the Broadband Matching of Arbitrary Impedances" [1] hur anpassningsområdet påverkas av dels nätens utformning och dels av antalet reaktiva element. Han kom fram till uttryck som anger hur stora missanpassningar som kan hanteras med ett ändligt antal kretselement inom ett givet frekvensområde, den s.k. "Fano-gränsen". Fanos arbete har påverkat filter- och anpassningsnätsteorin i hög grad.
För en översikt över olika modeller och strategier för impedansanpassning av Steve Stearns K6OIK se [2]
Avstämningsenheter som används av radioamatörer brukar vara av två huvudtyper.
Den ena är ett Pi, T eller L-nät som ansluts mellan sändaren och antennens matarledning. Om nätet kan justeras automatiskt till anpassning via någon form av reglersystem har vi vad som kallas en "autotuner", och vid manuell inställning en "manuell avstämningsenhet". Vanligen har "autotuners" begränsningar på hur stort anpassningsområde som kan hanteras, eftersom inställningen blir kritisk när impedanser med stora belopp ska transformeras. [3]
En manuell avstämningsenhet kan ofta hantera större impedansvariationer, eftersom man där inte kräver konvergens hos en eller flera servoinställningar.
Den andra formen av avstämningsenhet är den "link-kopplade". Den består av en resonanskrets som dels är kopplad till sändarens utgångskrets och dels till antennens matarledning m.h.a. en eller flera kopplingsspolar, "linkar". En sådan avstämningsenhet har ett mycket stort anpassningsområde, och kan dessutom omvandla sändarens obalanserade utgång till den balanserade utgång som krävs av antenner som matas via en s.k. "stege".
Slutligen finns det en mellanform av avstämningsnät som hanterar att anpassa ganska små avvikelser från 50 ohm resistivt. Dessa är ofta automatiska och kan vara inbyggda i radioenheten. I engelskspråkig litteratur kallas sådana för "Line Flatteners".
En helt orelaterad form av antennanpassningsenheter utgörs av sådana där impedansvariationerna jämnas ut genom resistiva laster.
Referenser
- ↑ http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/5007/RLE-TR-041-08407050.pdf
- ↑ http://www.fars.k6ya.org/docs/New-Results-on-Antenna-Impedance-Models-and-Matching.pdf
- ↑ Johannes Christensen, "Fast Antenna Tuners", Proceedings of the Nordic Shortwave Conference HF86
