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:
(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。
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:
(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。
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:
等效電路為:
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 $。在史密斯圖上,我們有:
我們的目標是將點移動到圓的中間。伽瑪匹配如何實現?
第一點可能是最難理解的。考慮在折疊偶極子中,阻抗是普通偶極子的四倍,這是因為天線電流在偶極子的兩個支路中流動,但只有一半在饋電點所在的支路中流動。由於電流減半而輻射電阻基本保持不變,因此阻抗增加了四倍。
現在考慮伽馬匹配:存在相同條件。一些電流流過主天線元件,有些電流流過伽瑪棒,這提供了相同的阻抗提升。實際上,如果將短路帶一直移動到天線的末端,則它恰好是折疊的偶極子。
通常,伽馬匹配的阻抗步長甚至大於4:1。 -向上。通過使伽瑪棒小於主要元件,伽瑪棒將在總電流中佔據更小的份額。甚至更少的電流也意味著更高的阻抗變換。
就等效電路而言,伽瑪棒的大小會影響L1和L2形成的自耦變壓器的抽頭位置。這是對史密斯圓圖的影響:
與天線元件平行延伸的伽馬線構成雙芯傳輸線。它是短存根,長度小於$ \ 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:
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:
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。
伽馬匹配器具有三重目的:
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。
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。
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。)
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。
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。