ШИРОКОПОЛОСНЫЕ АНТЕННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Н. Нуриманов, Радио №6/1964, ст.29

Для согласования симметричных антенн с несимметричным вхо­дом приемника (несимметричным ка­белем) можно использовать высоко­частотные трансформаторы. Однако применение их на частотах порядка десятков Мгц и выше затруднено из-за емкостных связей между обмот­ками, которые приводят к наруше­нию симметрии антенны или фидера. Кроме того, паразитное влияние ем­костных связей приводит к различ­ного рода резонансным явлениям, что уменьшает широкополосность антенны. В УКВ диапазоне приме­няются также симметрирующие уст­ройства в виде отрезков длинных ли­ний, такие как U-колено, стакан, двойной стакан и т. д., обладающие резко выраженными резонансными свойствами. Они являются узко­полосными устройствами с полосой частот в пределах±5—10% от резо­нансной частоты.

Для приема нескольких программ телевидения на одну и ту же антенну необходимо применять широкополос­ные устройства для симметрирова­ния и согласования антенны с фиде­ром. В качестве таких устройств с успехом применяются трансформа­торы, намотанные на ферритовые тороидальные (кольцевые) сердечни­ки. Эти трансформаторы работают на частотах от сотен кгц до сотен Мгц и представляют собой сочета­ние идеального трансформатора и длинной линии. В трансформаторах, построенных по принципу длинной линии, междувитковая емкость об­моток является составной частью волнового сопротивления линии и поэтому не дает паразитных резонан­сов, которые ограничивают полосу передаваемых частот. По этой же причине обмотки широкополосного трансформатора могут быть разме­щены очень близко друг к другу, в результате чего между ними будет сильная связь. Известно, что ниж­няя граница полосы пропускания частот ВЧ трансформатора опреде­ляется величиной индуктивности первичной обмотки. Поэтому в тран­сформаторах желательно применять ферритовые тороидальные сердеч­ники с большой начальной магнит­ной проницаемостью м₀. При этом не­обходимая индуктивность может быть получена при малом числе витков обмотки. Кроме того, очень важно, чтобы связь между обмотками была достаточно сильной на всех рабочих частотах. Для этого обмотки тран­сформаторов наматываются в два провода. Положительным свойством ферритов с точки зрения увеличения широкополосности трансформаторов является наличие падающего уча­стка в частотной характеристике маг­нитной проницаемости (уменьшение м_о с увеличением частоты).

Ниже приводятся практические конструкции ВЧ трансформаторов, использующих принцип длинной линии. Для симметрирования и сог­ласования обычного симметричного вибратора с коаксиальным кабелем можно использовать трансформа­тор, показанный на рис. 1. Он пред­ставляет собой симметрично-не- симметричный  широкополосный трансформатор с коэффициентом пе­редачи по сопротивлению 1:1, со­стоящий из двух обмоток (бифиляр- ной и одиночной). Одиночную об­мотку надо наматывать так, чтобы направление намотки продолжало направление витков бифилярной об­мотки.

Для симметрирования и согласо­вания петлевого вибратора с несим­метричным 75-омным кабелем типа РК-1, РК-3 и др. можно использо­вать симметрии но-несимметричный трансформатор (рис. 2) с коэффици­ентом передачи по сопротивлению 4:1. Этот трансформатор состоит из трех обмоток, намотанных в два провода на одном сердечнике, и хо­рошо согласует 75-омный несиммет­ричный кабель с входным сопро­тивлением петлевого вибратора (300 ом). Исходя из эксперимен­тальных данных, можно сделать вы­вод, что на частотах телевизионного вещания (диапазон 40—100 Мгц) лучше всего применять ферритовые тороидальные сердечники с проницаемостью 2000—600 и внешним диаметром в пределах 20—10 мм. Для рассматриваемых частот число витков обмоток трансформатора ко­леблется от четырех до восьми (про­вод типа литцендрат). Шаг намотки должен быть постоянным.

На рис. 3 и 4 приведены графики преобразования сопротивления ВЧ трансформаторами, изображенными на рис. 1 и 2 соответственно. Изме­рения проведены с помощью высо­кочастотного моста. На рис. 5 при­ведено изменение коэффициента сим­метрии этих трансформаторов в диа­пазоне частот.

Коэффициент симметрирования широкополосных трансформаторов невысок и зависит от конструкции трансформатора, от качества намотки обмоток и правильного выбора ме­ста соединения этих обмоток. Для перехода от симметричных антенн к несимметричному кабелю этот коэффициент вполне достаточен.

Обмотки трансформаторов рис. 1 и рис. 2 наматываются на ферри­товом тороидальном сердечнике с начальной проницаемостью р,₀= =2000—600. Каждая обмотка для сердечников с р,_о=2000 содержит че­тыре витка, а для сердечников р,₀= =600 — шесть витков провода ЛЭШО 19×0,07. Следует отметить, что коэффициент трансформации не зависит от числа витков, а опреде­ляется схемой соединения обмоток трансформатора. Шаг намотки за­висит от размера сердечника. При этом необходимо помнить, что витки всех обмоток должны быть располо­жены равномерно по всей поверх­ности сердечника. Выводы обмоток тщательно зачищают (обрыв от­дельных жил литцендрата не допус­кается) и все нити литцендрата скру­чивают и запаивают вместе. Обмотки трансформатора должны плотно прилегать к поверхности сердечника. Выводы обмоток необходимо делать возможно более короткими и одина­ковыми по длине. Для предохране­ния от воздействия влаги трансфор­матор заливают парафином или густо закрашивают влагонепроницаемым лаком (например, бакелитовым) и укрепляют на гетинаксовой плате винтом из немагнитного материала (латунь, текстолит). Выводы обмо­ток припаивают к близко и симмет­рично расположенным лепесткам. К этим же лепесткам припаивают по­лудиполи антенны и фидер. При вы­боре ферритового кольца для тран­сформатора желательно, чтобы внут­ренний диаметр его не отличался значительно от внешнего. Отноше­ние диаметров должно равняться 1,2-1,3.

Применение широкополосных трансформаторов на ферритовых сер­дечниках в качестве симметрирующих и согласующих элементов теле­визионных антенн дало хорошие результаты. В районе гор. Мытищи Московской области (30 км от Мос­ковского телецентра) на компенси­рованную антенну («Радио», № 1, 1961 г., стр. 35) с описанным трансфор­матором и телевизором «Знамя-58» первая программа телецентра при­нималась с ослаблением сигнала 1 : 10 на входе телевизора, а вторая программа—без ослабления (1 : 1), причем ручка регулятора контраст­ности была в среднем положении.