TRANSFORMATOR ANTENOWY (COUPLER - z j. ang. sprzęgacz)

    Do połączenia grupy anten (każda o impedancji 50Ω) potrzebny jest koncentryczny ¼ λ transformator antenowy z 50Ω portami, który transformuje impedancję wejściową wynikającą z równoległego połączenia zestawu anten do impedancji wyjściowej zależnie od impedancji linii transformującej.
Można oczywiście zakupić taki transformator, jak większość rzeczy w dzisiejszych czasach, ale dla osób preferujących dłubanie polecamy własnoręczne wykonanie konstrukcji transformatora.
Można również wykonać połączenie anten za pomocą przewodu koncentrycznego, wiadomo jednak, że transformatory powietrzne dają mniejsze straty. Aby przystąpić do wykonania, najlepiej pobrać program do wyliczeń wymiarowych transformatora (plik o nazwie antc.exe). Poniżej znajduje się link do zestawienia z programami do pobrania:

Pobierz program do wyliczeń wymiarowych transformatora - antc.exe

Program ten wyświetla impedancję transformatora w zależności od wpisanej średnicy zewnętrznej rurki oraz wewnętrznego wymiaru rury kwadratowej.
Przystępujemy do wyliczenia potrzebnej nam impedancji linii transformującej. Wyliczamy ją ze wzoru:

ZL 2 = Zwe · Zwy     gdzie:

ZL   -  impedancja linii  transformującej,
Zwe -  impedancja wejściowa transformatora,
Zwy -  impedancja wyjściowa transformatora.

Opisany poniżej przykład wyliczeń dotyczy transformatora do połączenia czterech anten o impedancji pojedynczej anteny wynoszącej 50Ω , pracujących w paśmie 432MHz.
 
ZL 2 =  Zwe · Zwy  = 12,5 · 50 = 625

ZL = 25Ω    gdzie:

Zwe -  impedancja wynikająca  z równoległego połączenia czterech anten o impedancji pojedynczej anteny wynoszącej 50Ω,
Zwy -  impedancja wyjściowa radiostacji.

Postanowiliśmy wykonać nasz transformator z materiałów ogólnie dostępnych, czyli z aluminiowej rury kwadratowej o wymiarach zewnętrznych 30x30 mm i grubości ścianki 2 mm oraz okrągłej rurki miedzianej. Wewnętrzny wymiar rury kwadratowej wynosi zatem 26 mm.
Po podstawieniu tego wymiaru w programie antc.exe i wprowadzeniu średnicy zewnętrznej rurki miedzianej wynoszącej 18 mm otrzymujemy impedancję linii transformującej ZL równą 25,09Ω. Chodziło nam o zastosowanie materiałów niewymagających dodatkowej obróbki wymiarowej (toczenia na wymiar). Jak widać z obliczeń teoretycznych popełniamy niewielki błąd 0,09Ω  w  stosunku do zakładanej  impedancji transformatora ZL = 25Ω.

Wyliczamy długość linii transformującej transformatora (rurka miedziana o średnicy zewnętrznej 18 mm):

L = ¼ λ

L432MHz = 173,5 mm

Wyliczamy długość aluminiowej rury kwadratowej transformatora:

Lcałkowita = 173,5 mm + 32 mm ( 2x16 mm - na zamocowanie kołnierza gniazda typu N) = 205,5 mm

Przycinamy obie rury na wymiar, wiercimy otwory pod gniazda typu N i przystępujemy do montażu transformatora.

Widok materiałów przygotowanych do budowy transformatora

Rurę okrągłą zalutowujemy do wyprowadzeń złącz umieszczając ją dokładnie centrycznie w rurze kwadratowej.



Widok złącz przed montażem do rury kwadratowej




Widok po zamontowaniu gniazda wyjściowego transformatora



Widok po zamontowaniu 4 gniazd wejściowych transformatora


Pozostaje uszczelnić transformator elektromagnetycznie, żeby zminimalizować straty. W tym celu można dociąć z blachy aluminiowej dwa kwadraty 30x30 mm i na przykład przykleić do rury kwadratowej za pomocą przewodzącego elektrycznie kleju z drobinami srebra, stosowanego do naprawy uszkodzonych instalacji elektrycznych podgrzewających zimą szyby samochodowe.


Widok gotowego transformatora - wejście 4 anten


Widok gotowego transformatora


Widok gotowego transformatora - wyjście 50Ω


Widok wejścia z boku



Widok wyjścia z boku

Używając przedstawionych wyżej zależności można wyliczyć różne kombinacje transformatorów powietrznych.
Zachęcamy do budowania i życzymy owocnych konstrukcji!


Darek SP3TLJ
Michał SQ3EPX
Kris SQ3DZW