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Adattamento di una verticale λ/2

Aperto da trodaf_4912, 26 Dicembre 2022, 14:26:19

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trodaf_4912

Supponiamo di avere una verticale λ/2 e che per un miracolo, siamo sotto Natale, abbia una ZL=3200 Ω e cioe' solo parte reale. Vogliamo adattarla al nostro trasmettitore che ha una Zs=50 Ω utilizzando una rete di adattamento a L. Ci sono 2 possibilita' quando ZL>Zs e cioe' :

oppure


Per entrambe valgono le formule seguenti :
Q=SQRT((ZL/Zs)-1
XL=Q*Zs
Xc=ZL/Q
BW=frequenza/Q

Scelgo la prima e cioe' quella con condensatore in parallelo al carico ZL.
Le condizioni sono :
ZL=3200+j0 Ω
frequenza=7.1 MHz

Calcoliamo il Q = SQRT((3200/50)-1) = SQRT(63) = 7.9
Da cui XL = 7.9*50 =395 Ω e Xc = 3200/7.9 =405 Ω.
A cui corrispondono rispettivamente :
L=XL/(2*Π*frequenza)=3200/(6.28*7.1MHz)=8.8μH
C=1/(2*Π*frequenza*Xc)=1/(6.28*7.1MHz*405)=55.3pF
BW (larghezza di banda)= frequenza/Q=7.1MHz/7.9=898KHz

Adesso vediamo una prova del nove utilizzando SIM-SMITH che e' uno strumento grafico basato sulla Carta di Smith che consente di progettare la rete molto velocemente e senza calcoli.
Si ottiene questo :

Come si vede i risultati sono pressoche' identici :
C=56.7pF , L=8.7μH , Q=8.
Una nota, il Q per questo tipo di reti di adattamento non e' possibile selezionarlo ma risulta dal rapporto tra ZL e Zs e quindi dipende dal valore delle due impedenze.
Se si vuole imporre un Q diverso, e' opportuno utilizzare reti di adattamento diverse come le reti a Π.
Se qualcuno ti dedica del tempo apprezzalo sempre perché lo toglie al suo per dedicarlo a te


AZ6108

tutto bello ed interessante, ma mi chiedo... dove vuoi arrivare con questo ragionamento [emoji56] ?
Presa di terra: manciata di terriccio che, cosparsa su apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento

trodaf_4912

#2
Dove voglio arrivare ?. Esattamente dove sono arrivato e cioe' come calcolare una rete di adattamento sia in forma numerica che grafica, per coloro a cui interessa approfondire la materia. Poi se a qualcuno interessa bene, se no va bene lo stesso, per me.
Prendere i calcoli fatti da altri e non verificarli o capirli non mi e' mai piaciuto.
Se qualcuno ti dedica del tempo apprezzalo sempre perché lo toglie al suo per dedicarlo a te

AZ6108

Citazione di: trodaf_4912 il 26 Dicembre 2022, 16:55:12
Dove voglio arrivare ?. Esattamente dove sono arrivato e cioe' come calcolare una rete di adattamento sia in forma numerica che grafica, per coloro a cui interessa approfondire la materia. Poi se a qualcuno interessa bene, se no va bene lo stesso, per me.
Prendere i calcoli fatti da altri e non verificarli o capirli non mi e' mai piaciuto.

ah ok, mi chiedevo solo se il tuo ragionamento fosse una premessa, ma vedo che si trattava di un esercizio, grazie del chiarimento.
Presa di terra: manciata di terriccio che, cosparsa su apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento


trodaf_4912

Mi sono dimenticato di dire che il discorso vale anche se ZL non e' puramente resistiva ad esempio ZL=3200-j1000. In questo caso i calcoli devono essere fatti usando i numeri complessi per ottenere alla fine una reattanza coniugata che annulla la componente reattiva del carico (antenna).
In questo caso e' molto piu' comodo l'utilizzo dello strumento grafico poiche' rende semplice il dimensionamento della rete di adattamento.
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AZ6108

#5
Citazione di: trodaf_4912 il 26 Dicembre 2022, 17:12:36
Mi sono dimenticato di dire che il discorso vale anche se ZL non e' puramente resistiva ad esempio ZL=3200-j1000. In questo caso i calcoli devono essere fatti usando i numeri complessi per ottenere alla fine una reattanza coniugata che annulla la componente reattiva del carico (antenna).
In questo caso e' molto piu' comodo l'utilizzo dello strumento grafico poiche' rende semplice il dimensionamento della rete di adattamento.

e perché non provare un caso in cui la parte reattiva sia superiore a quella resistiva [emoji56] ?

ok che stiamo parlando di una 1/2 onda, ma se deve essere un esercizio, proviamo a simulare qualcosa tipo R=871 J=+2648 ...
Presa di terra: manciata di terriccio che, cosparsa su apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento


trodaf_4912

#6
Tutt'al piu' ZL=871+J2648 Ω
Il Q=10 ma visto i limite potrebbe essere 8 poiche' non distinguo bene le curve da Q=8 a Q=10 sul disegno.
Numericamente, per ottenere il Q, che sara' complesso, occorre trasformare il numero sotto radice in forma trigonometrica. Dopo si fa la radice quadrata del modulo e poi si calcola l'angolo α in radianti corrispondente. Poiche' si deve eseguire la radice quadrata si utilizza la espressione
cos((α +2Πk)/2)+jsen((α +2Πk)/2)
Poiche' e' una radice quadrata si possono avere solo due soluzioni con k=0 e k=1 ottenendo un numero complesso che e' Q. A questo punto si calcola il suo modulo ed e' fatto.
Nel nostro caso si ha
Q= SQRT((871+j2648)/50)-1) = SQRT(16.42+j52.96)
Facendo tutti i passaggi sopra si ottiene |Q|=SQRT(7.544^2+j6.363^2)=9.8 molto slmile a 10.
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ik2nbu Arnaldo

Va tutto bene e grazie del contributo teorico / matematico.

Ma preferisco "nel mondo reale" abbassare il valore di L ed aumentare la C del variabile.

rende meno critica la sintonia, sacrificando di poco il fattore di merito.

trodaf_4912

#8
Arnaldo, non sono in accordo con te. Se riduci l'induttanza non sei piu' sulla circonferenza che passa per 50 OHm, e anche se aumenti la capacita' sarai sull'asse reale ma con una parte reale piu' bassa dei 50 OHm voluti. Il valore dell'induttanza e' critico se vuoi accordare come si deve il carico. E' un accordo a L e sono solo due i parametri che usi. Diverso sarebbe usando una rete a PIGRECO o T.
Ti mostro cosa succede se diminuisci l'induttanza ad esempio da 14uH a 10uH senza curarmi per ora del Q.

Ecco con L=11uH ma con rete PIGRECO
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ik2nbu Arnaldo

Scuasami

ma intendevo su un circuito LC parallelo con link RF a poche spire da massa,

comunemente chiamato autotrasformatore risonante.

Per le antenne mezza onda ho sempre usato questa configurazione.

Video di esempio 7 Mhz con test a 500 watt SSB:


kz

sembra che il fine di trodaf_4912 non è stato compreso affatto.
peccato.

ik2nbu Arnaldo

No assolutamente,

è un bel esercizio con delle premesse come lui stesso scrive "da regalo di babbo natale"
per spiegare con dei valori matematici (che ahimè forse il 3% dei lettori di questo forum comprende)
cosa succede ad una rete di adattamento.

Ma non ho mai visto un'antenna mezza onda accordata da un circuito LC simile...
ci sarà un motivo ?

trodaf_4912

#12
Arnaldo, gli accordatori LC come questo sono una realta' da illo tempore.
MFJ-16010
Se qualcuno ti dedica del tempo apprezzalo sempre perché lo toglie al suo per dedicarlo a te


ik2nbu Arnaldo

#13
Ma va ?  non me ne ero propio accorto ! [emoji23] [emoji23]

Ma il loro impiego migliore non è quello per le antenne a mezza onda,
sono ottimi con antennne filari o molto corte o molto lunghe rispetto al 1/4 onda.

Esempio mio LC per le onde medie con filo di soli 20 metri ( 1/10 onda a 1500 Khz),
senza pretendere efficienza ovviamente, il sistema irradia in perdita.

PS: costruendolo è utile prevedere lo scambio posizione del condensatore lato TX / lato antenna


AZ6108

Citazione di: ik2nbu Arnaldo il 27 Dicembre 2022, 10:04:24
PS: costruendolo è utile prevedere lo scambio posizione del condensatore lato TX / lato antenna

e magari qualche condensatore aggiuntivo [emoji56]



Presa di terra: manciata di terriccio che, cosparsa su apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento

trodaf_4912

#15
Arnaldo, mi fa piacere che tu lo sappia, come io so che esistono molti altri sistemi di adattamento per un carico disadattato. Ma non e' questo l'argomento. Io non ho mai scritto che la rete LC sia migliore o peggiore di altri sistemi di accordo, anche se molti accordatori sotto palo sono degli LC a induttori e capacita' commutate.
Conosco l'autotrasformatore, ma quando scrivi che la rete a L non e' adatta ad accordare una antenna mezz'onda mi lasci perplesso.
Io ti ho appena dimostrato, sia numericamente che graficamente, e' possibile adattare con una rete a L un carico di 3200+jX OHm che sia una verticale o un filo di mezz'onda.
Ora, per cortesia, dimostrami numericamente, che la tua affermazione, perche' e' di questo che si tratta, e' piu' funzionale di una rete LC funzionante a 7.1MHz su di un carico come quello che esibisce una mezz'onda.
Scusate per il font piu' grande ma stamane ho difficolta' a leggere i caratteri minuscoli.
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trodaf_4912

#16
Vorrei correggere una risposta che ho dato portando ad esempio il Palstar AT-500 come accordatore basato su rete LC.
In realta' mi sono sbagliato alla grande in quanto tale accordatore e' un T ma con condensatore differenziale.
Tale architettura permette di non avere "falsi accordi" con dissipazione elevata in quel punto. Per contro il range di accordo e' piu' limitato di un T generico.
Inoltre nel caso di ZL di valore basso consigliano di ridurre la potenza di pilotaggio.

Oppure l'MFJ-986




Scusate dell'errore.
Se qualcuno ti dedica del tempo apprezzalo sempre perché lo toglie al suo per dedicarlo a te

AZ6108

nessun problema, ma se ci si pensa un attimo, sia il T che il Pi altro non sono che due reti ad L [emoji56]
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trodaf_4912

#18
Le puoi risolvere matematicamente come due reti a L in serie dove la prima la fai terminare su una Z equivalente e la seconda parte dalla Z equivalente e va su Zl.
Non ti sto a fare i calcoli matematici ma e' cosi'.
Il fatto che siano doppie, almeno per quanto riguarda il pigreco, permette di realizzare un filtro passa basso con due poli e quindi una pendenza maggiore eliminando le armoniche piu' sensibilmente.
Un discorso a parte e' il T, che risulta piu' economico da costruire ma e' un filtro passa alto e quindi richiede un TX con gia' una sezione filtri buona. In piu' se non si usa la versione con capacitore variabile differenziale si possono trovare punti di accordo che pero' non sono i migliori per quanto riguarda la dissipazione interna. Esiste una procedura consigliata da W4ULD apparsa su QST 1995 che permette di trovare l'accordo migliore tra tutti con la percentuale di perdite minore (dB Loss).
Se qualcuno ti dedica del tempo apprezzalo sempre perché lo toglie al suo per dedicarlo a te


AZ6108

#19
Citazione di: trodaf_4912 il 01 Gennaio 2023, 20:42:26
Le puoi risolvere matematicamente come due reti a L in serie dove la prima la fai terminare su una Z equivalente e la seconda parte dalla Z equivalente e va su Zl.
Non ti sto a fare i calcoli matematici ma e' cosi'.
Il fatto che siano doppie, almeno per quanto riguarda il pigreco, permette di realizzare un filtro passa basso con due poli e quindi una pendenza maggiore eliminando le armoniche piu' sensibilmente.
Un discorso a parte e' il T, che risulta piu' economico da costruire ma e' un filtro passa alto e quindi richiede un TX con gia' una sezione filtri buona. In piu' se non si usa la versione con capacitore variabile differenziale si possono trovare punti di accordo che pero' non sono i migliori per quanto riguarda la dissipazione interna. Esiste una procedura consigliata da W4ULD apparsa su QST 1995 che permette di trovare l'accordo migliore tra tutti con la percentuale di perdite minore (dB Loss).

grazie per l'utile ripasso; per quanto riguarda la taratura del T, se a qualcuno servisse è qui

https://www.dj0ip.de/antenna-matchboxes/asymmetrical-matchboxes/tuning-the-t-network/

e, come giustamente hai scritto, il difetto più grosso del T sono i "falsi" punti di accordo, uno dei motivi per i quali preferisco la rete ad ad L che, tra l'altro, in alcune topologie, funge da passa basso, ossia



le topologie 3 e 4 nell'immagine sopra
Presa di terra: manciata di terriccio che, cosparsa su apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento

trodaf_4912

#20
CitazioneEsiste una procedura consigliata da W4ULD apparsa su QST 1995 che permette di trovare l'accordo migliore tra tutti con la percentuale di perdite minore (dB Loss).
In giallo i due metodi per T con L roller o L a prese intermedie.
Se qualcuno ti dedica del tempo apprezzalo sempre perché lo toglie al suo per dedicarlo a te

AZ6108

Citazione di: trodaf_4912 il 02 Gennaio 2023, 18:26:22
In giallo i due metodi per T con L roller o L a prese intermedie.

grazie ! però, chiamami scemo se vuoi, io continuo a preferire il circuito ad L, fatto salvo per gli accordatori remoti, in quel caso un frimatch va alla grande (ma va bene anche in stazione)
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trodaf_4912

#22
Non mi sono mai permesso ne mai mi permettero' di apostrofare con quel termine chiunque.
Se ti piace complicarti la vita e' a tuo piacere, vedila cosi'.
Parliamo di carichi puramente resistivi per facilita'.
-Se hai una ZL<50 OHm devi usare una rete con L-serie lato ZL e C-parallelo lato TX (secondo e terzo quadrante)
- Se hai una ZL>50 devi usare una rete  con C-parallelo lato ZL e L-serie lato TX (primo e quarto quadrante).
Poiche' l'accordatore si usa, generalmente, in condizioni di ZL incognita allora se si vuole usare una rete a L occorre prevedere una serie di commutatori/rele' che consentano queste due configurazioni complicandone un pochino la circuiteria.
Questa e' una storia che abbiamo gia' piu' volte affrontato in vari 3D e mi sembra tempo sprecato tornarci sopra.
Se pensi di usare una rete PIGRECO per avere l'effetto passa basso puoi farlo. Ad esempio a 7.1 MHz e con ZL=10 in una rete PIGRECO la capacita' lato TX risulterebbe 4.04nF, l'induttanza 332nH, la capacita' lato carico 2.02nF.
Usando un T, i valori Cin, L, Cout diventano piu' gestibili e meno critici (Cin=122,9pF, L=1.4uH, Cout=250pF).
Se vuoi utilizzare un T che elimini i "falsi" accordi devi usare una L verso massa e un condensatore differenziale (unico statore). Il range di adattamento sara' un po' minore del T tradizionale ma ti evitera' la ricerca del punto migliore di accordo secondo la sequenza indicata da W4ULD nel suo  articolo di QST 1995 che ho allegato in un mio precedente post.
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AZ6108

Citazione di: trodaf_4912 il 02 Gennaio 2023, 20:53:25
Non mi sono mai permesso ne mai mi permettero' di apostrofare con quel termine chiunque.
Se ti piace complicarti la vita e' a tuo piacere, vedila cosi'.
Parliamo di carichi puramente resistivi per facilita'.
-Se hai una ZL<50 OHm devi usare una rete con L-serie lato ZL e C-parallelo lato TX (secondo e terzo quadrante)
- Se hai una ZL>50 devi usare una rete  con C-parallelo lato ZL e L-serie lato TX (primo e quarto quadrante).
Poiche' l'accordatore si usa, generalmente, in condizioni di ZL incognita allora se si vuole usare una rete a L occorre prevedere una serie di commutatori/rele' che consentano queste due configurazioni complicandone un pochino la circuiteria.
Questa e' una storia che abbiamo gia' piu' volte affrontato in vari 3D e mi sembra tempo sprecato tornarci sopra.
Se pensi di usare una rete PIGRECO per avere l'effetto passa basso puoi farlo. Ad esempio a 7.1 MHz e con ZL=10 in una rete PIGRECO la capacita' lato TX risulterebbe 4.04nF, l'induttanza 332nH, la capacita' lato carico 2.02nF.
Usando un T, i valori Cin, L, Cout diventano piu' gestibili e meno critici (Cin=122,9pF, L=1.4uH, Cout=250pF).
Se vuoi utilizzare un T che elimini i "falsi" accordi devi usare una L verso massa e un condensatore differenziale (unico statore). Il range di adattamento sara' un po' minore del T tradizionale ma ti evitera' la ricerca del punto migliore di accordo secondo la sequenza indicata da W4ULD nel suo  articolo di QST 1995 che ho allegato in un mio precedente post.

trodaf... o non so come ti chiami, il mio discorso è semplice, banale, si tratta soltanto di efficienza null'altro; ma non ne faccio una religione, se preferisci una rete di adattamento a T, perché ritieni che soddisfi certi requisiti, a me va bene, la cosa non mi crea problemi, ma IO continuo a preferire la rete ad L

non credo sia un peccato capitale [emoji12]
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trodaf_4912

#24
Cosa vuoi che ti dica, assolutamente non e' un peccato capitale. L'unica differenza sta nel fatto che io porto numeri e calcoli e tu mi rispondi con opinioni e a me va bene non ho problemi di sorta. Ti do' ragione al 100% per quanto riguarda le possibili perdite maggiori in un T rispetto ad una L (se non si segue la procedura corretta), per contro la semplicita' costruttiva di un T che lavora in tutti e 4 i quadranti senza commutazioni o accrocchi e' disarmante.
A tale proposito, visto che io mi baso sempre su numeri e calcoli, supponiamo di volere realizzare una rete a L per adattare  l'esempio di prima (ZL=10 OHm @ 7.1 MHz)



Come si vede il Q=2 e l'induttanza richiesta e' di soli 451nH e cioe' 0.451uH, valore molto basso da ottenere anche con un roller. Peraltro, non ci si puo' discostare da tale valore agendo sulla capacita per compensare il discostamento in quanto l'adattamento e' solo a 2 punti. Questo per dire che le criticita' ci sono per entrambe le soluzioni, ognuno di noi puo' avere le proprie opinioni ma occorre dare credito alle dimostrazioni numeriche, poi a me va bene tutto, tanto non sono io a doverla realizzare. Chi legge si fara' la propria di opinione.
Se qualcuno ti dedica del tempo apprezzalo sempre perché lo toglie al suo per dedicarlo a te