題:
在八木天線的驅動元件中,伽馬匹配是什麼?
Ron J. KD2EQS
2014-05-19 18:21:56 UTC
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在八木天線的從動元件上使用Gamma匹配時,它如何工作(以及為什麼)?如此處所示:

enter image description here

(來源: http://www.iw5edi.com/ham-radio/?2-element-yagi-for- 10米帶,49

本文介紹了一種10米八木,其中從動元件是一個連續導體,而不是由50歐姆同軸電纜驅動的經典偶極半。我還看到了其他設計,其中在遠端連接的分裂折疊偶極子元件上使用了Gamma匹配。顯然,電容是關鍵,但是我不知道它如何有效地工作。

七 答案:
Phil Frost - W8II
2014-06-17 20:05:36 UTC
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顯然電容是關鍵

電容只是電容的一部分。您問題中的伽瑪匹配是三件事情:

  1. 一種折疊偶極子,執行阻抗提升
  2. 並聯短路的傳輸線短截線,增加了並聯電感
  3. 串聯電容
  4. ol>

    等效電路為:

    schematic

    對此進行仿真電路 –使用 CircuitLab sup>

    創建的示意圖因此,假設我們有一些天線的饋入阻抗為$(15 + j0)\ Omega $。在史密斯圖上,我們有:

    enter image description here

    我們的目標是將點移動到圓的中間。伽瑪匹配如何實現?

    折疊偶極子的排序

    第一點可能是最難理解的。考慮在折疊偶極子中,阻抗是普通偶極子的四倍,這是因為天線電流在偶極子的兩個支路中流動,但只有一半在饋電點所在的支路中流動。由於電流減半而輻射電阻基本保持不變,因此阻抗增加了四倍。

    現在考慮伽馬匹配:存在相同條件。一些電流流過主天線元件,有些電流流過伽瑪棒,這提供了相同的阻抗提升。實際上,如果將短路帶一直移動到天線的末端,則它恰好是折疊的偶極子。

    通常,伽馬匹配的阻抗步長甚至大於4:1。 -向上。通過使伽瑪棒小於主要元件,伽瑪棒將在總電流中佔據更小的份額。甚至更少的電流也意味著更高的阻抗變換。

    就等效電路而言,伽瑪棒的大小會影響L1和L2形成的自耦變壓器的抽頭位置。這是對史密斯圓圖的影響:

    enter image description here

    平行短路傳輸線

    與天線元件平行延伸的伽馬線構成雙芯傳輸線。它是短存根,長度小於$ \ lambda / 4 $,因此看起來像一個電感器。短路棒的位置決定了電感,即上述等效電路中L1 + L2的值。

    如果短路棒一直移動到天線末端,則電納為零,對饋電點阻抗沒有影響。隨著短路樁靠近饋電點,它會使電納更大,就好像L1 + L2變成較小的電感器一樣。

    添加了並聯電感後,我們的史密斯圓圖如下所示:

    enter image description here

    串聯電容

    電容器由鋁管形成,內部帶有伽馬桿,由塑料絕緣。這是伽瑪匹配的一項可選功能,並不總是存在或完全以此方式配置。有了它,我們就可以做到:

    enter image description here

    任務已經完成。

    根據配置,C1和L1 + L2組成一個降壓L網絡。還可以將天線修整得短一些,在這種情況下,它可以提供一些電容,但在電感的另一側。在這種情況下,您將獲得升壓L網絡。

    由於還可以將天線調整為精確諧振(呈現純電阻性饋電點阻抗),因此從技術上講,您無需添加任何電感或電容:僅從第一點開始的轉換就足夠了,您可以擁有一個普通的折疊偶極子。但是,由於阻抗變換的調整需要改變伽瑪棒或天線元件的直徑,因此在實踐中通常不會這樣做。這很棘手。

    在某些情況下,伽馬匹配也可以用作平衡不平衡轉換器。如果它增加了從同軸電纜看到的阻抗,那麼通過互易性,它也會降低從另一個方向看的阻抗,回到同軸電纜的差分模式。共模保持不變,但現在具有相對較高的阻抗。因此,可能更希望先升壓太多,然後再通過L網絡降壓。即便如此,對於具有高方向性的天線,可能還需要一些其他的共模抑制:與伽瑪匹配結合使用可能會更加有效。如果您需要更多的細節, G8HQP會提供所有數學的更完整的解釋

on4aa
2014-05-22 01:44:22 UTC
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伽馬匹配器具有三重目的:

  1. 作為與主輻射元件平行且緊鄰的小直徑導線,它將僅承載主元件電流的一小部分,而受到相同的電場強度。這就使它成為天線輸入阻抗的有效上變換器
  2. 它還與主輻射元件閉合的線頭一起形成,為天線輸入阻抗增加電感。如果不需要進行匹配,則可以通過串聯集總電容器來抵消額外的電感。
  3. 未在圖中顯示,但在下圖中:連接了同軸饋線的護套到主輻射元件的中心。正確連接後,伽瑪匹配器還可以用作平衡到不平衡轉換器或 balun
  4. ol>

    所有這些功能對於匹配不平衡特性阻抗非常有用。同軸饋線到八木天線的低得多的平衡阻抗。

    gamma-match detail

sm5bsz
2018-05-02 07:14:41 UTC
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伽瑪匹配有問題。它肯定可以實現具有兩個自由度的完美阻抗匹配,但巴倫效應值得懷疑。同軸電纜的屏幕連接到半波元件的中心。這意味著它連接到兩個開放式四分之一波導體。在自由空間中,它們的端部阻抗很高,因此中心的阻抗非常低。這意味著同軸電纜屏幕上的電壓將非常低,因此不會有太多的信號發送到同軸電纜的屏幕上(或者如果同軸電纜的外部受到干擾,則不會獲得太多的qrm)。

一個半波偶極子,其中兩個四分之一波棒反相饋電,是一個良好的輻射體,其Z =自由空間阻抗(300歐姆)除以約6。但是,如果一個人同相饋電,則來自兩側的輻射將抵消中心的阻抗變為零,而兩端的阻抗變得很高。中點成為一個很好的基點。

在現實生活中,情況有所不同。實踐經驗:我的一個朋友在144 MHz上擁有一個帶有多個長八角的EME陣列。他們都具有與動臂管隔離的伽馬匹配。但是,存在性能問題。一個簡單的測試:拿起一根天線,將其直接指向天空,使反射器位於地面之上。在最後一個指向矢上放置一個場強計,並在沿同軸電纜移動手的同時查看讀數。觀察到很大的變化,這意味著大量電流正在同軸電纜屏幕上流動。添加一個套筒巴倫。這使得屏幕上的電流可以忽略不計。那是很久以前的,但是我記得性能提高了1 dB以上(在EME上很多) 解釋是物理中點不是電氣中點。如果您用兩根不同直徑的棒子製成偶極子並將它們饋入相位輻射中,則輻射不會抵消,因此中點處的阻抗不會非常低。有必要使較厚的一側更短。伽馬匹配會破壞輻射器的對稱性,因此中心處會有大量的RF電壓。這會導致功率損耗,甚至更重要的是傳導干擾也會增加。

我不遵循您關於將屏幕附加到半波元件中心的邏輯。您為什麼不將屏幕連接到偶極子的中心?就像屏幕一樣,這是地面。
當然,屏幕必須連接到我們通過伽瑪匹配提供的(近)半波元件的中心。問題在於,在長八木中,中點不是很固定。那是實驗事實,而不是理論推測。大概原因是結構的不對稱性。通過在電纜上放置一個電流扼流圈(balun),可以防止屏幕上出現電流。 (或者,可以將屏幕連接到元件上的零電壓點,該點有點偏心。
我並不是說伽馬匹配本身就是一個很好的巴倫-充其量,它只會使共模阻抗達到原來的10倍左右。因此,我同意你的看法,但我對你的解釋持懷疑態度。
您可以使用NEC2輕鬆進行仿真。設計一個典型的三元素八木(以使輻射器阻抗像八木中的正常值一樣低)。然後添加與上圖類似的伽瑪匹配。用導線將其連接到元件中點,然後在此處施加電流或電壓源。然後添加一個垂直於偶極子和八木的軸線的四分之一波,看一下模擬將在該四分之一波線上產生的電流。您可以移動導線,直到找到導線上的電流為零的點。或者,將伽瑪值匹配項移開中心。
好吧,我想我了解您的意思。我建議在第一段中更清楚地說明您正在描述理論上應該發生的情況,這使我陷入困境。
HarveyB
2014-06-28 10:54:59 UTC
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考慮到,任何接近諧振的天線元件所呈現的阻抗都沿著其長度變化,從動臂處的接近零到尖端的無窮大。移動抽頭可以選擇所需的任何阻抗。

抽頭桿具有電感,而串聯電容器則可以抵消該電感。

簡而言之,伽瑪匹配具有兩次調整;分接頭在從動元件上的位置(阻抗會變化),以及可變電容器與分接頭的電感串聯(會調出電抗)。通過這兩項調整,您可以匹配任何諧振的天線,使其與您想要的任何饋線阻抗接近諧振。這就是為什麼我喜歡伽瑪匹配的原因!

只能匹配一個頻率。結果是錯誤的頻率。)

但是,移動短路棒並不能像移動串聯饋電偶極子的饋電點那樣獲得像變壓器一樣的阻抗變換。相反,它會改變並聯短路短截線(實際上是電感器)的長度。
另外,我認為當您看到具有無電容伽馬匹配的天線時,它們要么根本沒有被設計為可調節的(而是製造為預定的尺寸),要么它們提供了一種調節元件長度的機制,從而改變了電容器的電容。元素本身(可能會短一些以確保它確實是電容性的)
所謂的“短路棒”是指天線元件上的可動抽頭。是的,它確實具有電感,但這是偶然的,並且是有害的副作用。串聯電容用於中和該電感(產生電抗為零的串聯調諧LC電路)。
回复:無電容伽瑪匹配。這實際上是一種扭曲的感覺,儘管正如我所說,我只看過一個,而且我很確定這是構造上的錯誤。您有沒有電容器的商用天線的例子嗎?
如果您[Google圖片搜索“ yagi”](https://www.google.com/search?q=yagi&tbm=isch),您會看到一些,儘管更常見的是將折疊偶極子用於驅動元件,它是平衡的伽瑪匹配(T匹配),帶有短路棒/抽頭/您想稱呼它的任何東西,都將其調整為0電感。如果短截線的長度小於四分之一波長(與伽瑪匹配中的通常情況一樣),那麼它的確存在電感,因此您需要*某個地方*的電容。但是,它不必是串聯電容器:它也可以是縮短的天線元件。
另一種常見的匹配方法是“髮夾”或“β”匹配,它僅使用並聯電感(電容由縮短的元件提供)。 [everything2](http://everything2.com/title/hairpin+match)甚至在同一頁上描述了髮夾式匹配和無電容式伽瑪匹配。
還想提一下,如果您想一種無需增加電感的“意外”副作用就可以向上或向下轉換饋電點阻抗的方法,那隻是一個普通的[偏心饋電偶極子](http://ham.stackexchange。 com / q / 95/218)。
Randy
2016-09-11 03:45:04 UTC
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γ匹配的一種變化是一個耦合環形天線,它們相互耦合到偶極子的中心。形成了一個小的單匝環形天線,並且作為一個非常感性的環​​路,在饋線和電感器之間插入了一個串聯電容器,它將以低阻抗諧振。 (串聯諧振電路)當將其耦合到同樣具有低中心阻抗的實心偶極子元件時,接近1:1的變壓比可以有效地從環形天線耦合到偶極子元件中。該負載將諧振環路的R值提高到饋線阻抗。伽瑪匹配具有耦合到從動元件的串聯諧振諧振電路的某種質量。在某些設計中,匹配項不會在距中心一定距離處敲擊元素,而是僅在元素的中心點連接一個環。在這種設計中,由於沒有直接的電氣連接,因此只有相互耦合。
WPrecht
2014-05-19 21:20:52 UTC
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對於連續導體驅動的元件(如文章中的元件),伽瑪匹配基本上是一個可變電容器,用於從天線(不平衡)饋電中消除任何電感。

如文章所述,從動元件的中心為零電壓點,因此可以將動臂在那裡接地並向那裡饋入同軸電纜的編織側(請記住,RF是交流電,而不是直流電) 。當然,將同軸電纜的另一側更遠地連接到元件上會產生阻抗問題,但這就是匹配的目的。

γ匹配的主要缺點是它在八木的吊桿上,並且在空中,因此調整不便。您只需要使用這樣的匹配系統,即所得天線的SWR帶寬足以滿足您的目的。這樣一來,您就無需在天線初次調諧後就搞砸了。

您可以用適當範圍的可變電容器替換伽瑪匹配。這在其他類型的天線(例如環形天線)中很常見,這些天線的帶寬很窄,您需要在調諧時對其進行調整。

伽馬匹配是為了使饋線與天線匹配。這與將天線調諧至諧振完全不同,後者是環路中常見的可變電容器的作用。例如,請參閱[如何製作用於HF的環形天線?](http://ham.stackexchange.com/q/1759/218)中的圖像,該圖像具有伽瑪匹配項(在饋線側)並且具有一個變量電容器(與饋線相對)。
需要明確的是,當然有一些方法可以與可變電容器進行匹配,但是在迴路中最常見的可變電容器用途可能不是“ *”,因此我認為這句話含糊不清或具有誤導性。
幾個月後閱讀此書,此後我遇到了其他一些人(例如W8JI(http://www.w8ji.com/omega_and_gama_matching.htm)),其中寫著“伽瑪匹配”,就好像它只是一個串聯電容器一樣。 。我知道的伽瑪匹配*可能*有一個串聯電容器,但也總是有一個並聯的短截線,這也是折疊偶極子的特例。它所做的不僅僅是串聯電容器。所以我想知道,人們還談論其他類型的“伽瑪匹配”嗎?
Wayne Hunkins
2020-05-17 09:34:04 UTC
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我使用γ匹配並且沒有電容器來製作合法的極限功率磁環。我的印像是,蓋子使匹配更加依賴於頻率,並限制了在多個頻帶上使用天線的能力。蓋子確實使微調變得容易。

我還使用了伽瑪匹配技術來匹配高達125英尺的垂直桿,即使該桿的高度不利於通常的垂直天線,效果也很好。

這些印像是基於匹配了數十種各種類型的天線。

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