Нюансы ШПТЛ для радиолюбителей
В радиолюбительских конструкциях часто используются Широкополосные трансформаторы на длинных линиях (ШПТЛ), я не буду буду переписывать вещи которые написаны везде, я заострю внимание на моментах, которые у меня вызывали непонимание и где эти моменты освещены, я так и не нашел.
Немного инфы для повторения:
Как известно энергия в ШПТЛ передается посредством длинной линии (ДЛ) и внутри ДЛ, а феррит, одетый снаружи ДЛ или кольцо на котором намотана ДЛ предназначены для того что бы погасить токи по протекающие по наружной поверхности самой ДЛ. По сути феррит приводит к тому что вся передаваемая энергия загоняется внутрь ДЛ,
Любая ДЛ имеет волновое сопротивление и если сопротивления подключаемых нагрузок имеют сопротивление равное импедансу ДЛ, то не происходит отражения энергии на границе и передается максимум мощности в линию и из линии.
Как строятся трансформаторы на ДЛ
Принцип простой, длинные линии на входе и на выходе можно соединять как параллельно так и последовательно, при этом можно еще менять фазировку сигналов. Получая при этом разные импедансы и разную фазировку сигналов.
Примеры
Я буду рассматривать только примеры, которые вызывали у меня вопросы. Если вам непонятны более простые вещи, то обращаемся к первоисточникам, см. литературу.
Симметрирующий трансформатор на ДЛ 50 Ohm to 50 Ohm.
Всем знакома схема, она часто встречается...
Данный трансформатор используется для получения симметричного сигнала из не симметричного (вся схема это пример КСВ моста). В данной схеме вопрос возникает глядя на левый коаксиал и у человека, который только начал знакомиться с данным вопросом, данная схема приводит к ступору. А какую функцию выполняет этот закороченный кусок кабеля? Во многих источниках пишут: "его назначение компенсация фазы". Но легче от данных слов не становится. Анализируя данный трансформатор, также часто приводят его эквивалентную схему, которая используется как симметрирующий трансформатор намотанный на кольце.
Трифилярная намотка на кольце позволяет получить симметрирующий транформатор, но в нем также присутствует фазокомпенсирующая обмотка 5, 6. Как это все работает понятнее не стало. Давайте теперь перерисуем вторую схему немного в другом виде.
На данной картинке я поставил обмотку 5, 6 последовательно с обмоткой 3,4, зарубежные источники иногда так и рисуют данный трансформатор. Сразу стало видно что обмотки 3,4 и 5,6 стали выполнять роль автотрансформатора с делением напряжения в средней точке на 2. Т.е. если на рисунке нарисовать амплитуды напряжений (без учета фаз), то видно, что в точке 4,5 будет половина входного напряжения U/2. А т.к. напряжение между точками 4, 2 равно U (т.к. это длинная линия), то точка 2 обязана сместиться до уровня -U/2 относительно точки 6. Что собственно нам и было нужно. Если бы у нас отсутствовала обмотка 5,6 то точки 4 и 2 болтались бы в воздухе без четкой привязки относительно земли. В этом случае у нас существовала бы возможность задать четкую привязку относительно земли например делителем из резисторов, но в случае с антенной этот вариант не подходит, собственно как и для КСВ моста.
Теперь давайте вернемся к трансформатору на первом рисунке. Сразу стал просматриваться один виток созданный центральной жилой правого коаксиала и левым коаксиалом. Как видно, напряжение для левого плеча выхода трансформатора снято со средней точки этого витка. Этим и достигается смещение левого плеча на U/2, как и в эквивалентной схеме.
Конечно картинки надо нарисовать более корректно в плане обозначения амплитуд, но я думаю меня простят в обмен на полученную информацию.
Литература