Tranciever Тюльпан-DSP

[SP2JQR]

Transformatory z rurką są pewną odmianą transformatorów TLT. W świetle tej filozofii użyte do transformacji linie muszą być dopasowane.
Rurka i nawiniięte w niej zwoje razem wzięte muszą stanowić bardzo niskoomową linię.
Niskoomowość tej linii wynika z oporności dopasowania stopnia wyjściowego. Często są to pojedyncze omy lub nawet ułamki oma.
To czy rurka jest ściśle dopasowana do otworu ma mniejsze znaczenie. Bardziej istotna jest gęstość upakowania umieszczonych w niej zwojów i grubość izolacji drutów uzwojenia. Można to rozpatrywać jeszcze inaczej.
Impedancja pojedynczego zwoju umieszczonego wewnątrz rurki musi być dokładnie taka, aby suma impedancji wszystkich zwojów dała na wyjściu dokładnie 50 omów.
Impedancja pojedynczego zwoju zależy od tego czym drut, z którego jest wykonany zwój jest otoczony. Bliskość drugiego sąsiedniego zwoju oraz bliskość rurki powodują obniżenie impedancji.
Jeśli więc wtórne uzwojenie trafa liczy przykładowo 3 zwoje to impedancja pojedynczego zwoju musi wynosić dokładnie 50:3=16,7 oma. Jeśli są 4 zwoje to impedancja pojedynczego zwoju powinna wynosić 12,5 oma. jeśli 5 zwojów to wyjdzie 10 omów, a przy dwóch zwojach 25 omów. Wszelkie odchyłki od dokładnych wartości impedancji użytych do nawinięcia przewodów zarówno w górę jak i w dół powodują zmniejszenie szerokopasmowości transformatora.
Przy małym przełożeniu czyli np. dwóch zwojach praktyczniej jest użyć dwóch koncentryków 50 omów połączonych równolegle. Tak można zrobić we wzmacniaczu ALU.
Zauważmy, że aby uzyskać przełożenie to te koncentryki w trafkach 1:4 (omowo) po pierwotnej stronie połączone są równolegle, a po wtórnej szeregowo. Po pierwotnej stronie dostajemy 12,5 omów, a o wtórnej 50 omów. Oporność falowa koncentryków wyniesie wtedy 25 omów i wszystko się wtedy będzie zgadzać , zarówno po stronie wtórnej jak i pierwotnej.
I tu doszliśmy do istotnej mało podejmowanej sprawy przez kolegów.
Koncentryk, którym należy nawinąć każdy z transformatorków do wzmacniacza powinien być 25-omowy.
Taki koncentryk widziałem na Alledrogo w firmie DW.
Można jednak trafka nawinąć też dwoma koncentrykami. Zamiast jednego koncentryka 25-omowego stosujemy dwa cieńsze koncentryki 50-omowe połączone równolegle. Aby uzyskać pełną symetrię równolegle łączymy je odwrotnie, tzn żyłę środkową jednego koncentryka łączymy z ekranem drugiego zarówno na początku i na końcu. Uzyskujemy w pełni symetryczną linię utworzoną z dwóch równolegle połączonych koncentryków.
Dla wygody praktycznej każde uzwojenie koncentryka 50-omowego naiwjamy w osobnym otworze rdzenia dwu otworowego.
Tak więc dla najbardziej prawidłowego nawinięcia jeśli użyjemy koncentryka 50-omowego musimy użyć aż czterech odcinków koncentryka, a nie dwóch.
Tak wykonane trafka do PA mają co najmniej 70MHz pasma przenoszenia. Wszystko zależy od precyzji wykonania, a przede wszystkim od długości rozplecionych drucików poza ekranami. Mają być możliwie najkrótsze jak się tylko da zrobić.
Co do mocy możliwej do uzyskania to przy przełożeniu 1:4 omowo możliwe jest uzyskanie 16W dobrej jakości sygnału SSB przy napięciu zasilania 13,8V.
Podanie większego sygnału sterującego pozwala co prawda uzyskać około 20W mocy maksymalnej, ale jest to już sygnał mocno zniekształcony. Z tego powodu optymiści zawsze podają dla tego schematu moc 20W, a realiści i pomiarowcy mówią, że jest to tylko 16W.
Zniekształcenie sygnału ma charakter intermodulacyjny. Ograniczenie mocy dotyczy tylko sygnałów złożonych, np. SSB.
Dla sygnałów prostych z pojedynczą nośną np. CW, FM można przyjąć moc maksymalną 20W.

Powróćmy jeszcze do trafek z uzwojeniem pierwotnym w postaci rurki.
Aby uzyskiwać większe przełożenia, a co za tym idzie większą moc ze wzmacniaczy wygodniej jest stosować trafka z rurką. Przkładowo trafko na kocentrykach 50-omowych o przekładni omowej 1:9 musiałoby mieć uzwojenia wykonane trzema równolegle połączonymi takimi koncentrykami. To się jeszcze daje zrobić, ale już nawet przy przełożeniu 1:9 rurka zaczyna być wygodniejsza.
Problem z rurką jest jednak taki, że nigdy nie wiemy do końca jaką impedancję będą mieć poszczególne zwoje. Koncentryk daje nam precyzyjne dopasowanie jeśli zastosujemy powyżej przedstawione zasady i pewność szerokopasmowości. Z rurką niestety trzeba więcej doświadczeń zanim nauczymy się tak nawijać aby uzwojenie przenosiło jak największe pasmo.
Jak radzą sobie z tym konstruktorzy sprzętu fabrycznego?
Otóż oni do rurek wstawiają odcinki odpowiednio niskoomowych koncentryków np. 25-omowych, 12,5 omowych, 10-omowych i jeszcze niższych impedancji.
Praktycznie uzyskuje się to nawijając uzwojenie wewnątrz rurek odpowiednio dobranym koncentrykiem niskoomowym. Przy nawijaniu każdego zwoju przecina się ekran z jednej strony, aby uzyskać połączenie ekranu zgodne z połączeniem rurek. Końce połączonych koncentryków oraz rurkę zalewa się cyną. W zasadzie rurka jest wtedy nie potrzebna, ponieważ przerwany w odpowiednich miejscach ekran koncentryka tworzy pierwotne uzwojenie, jednak dla pewności mechanicznej rurkę można zachować i tak ma większość fabrycznych TRX-ów.
Uzyskujemy wtedy uzwojenie wewnątrz rurki o ścisłej impedancji falowej i dzięki temu bardzo dużą szerokopasmowość trafek - patrz - urządzenia fabryczne KF z pasmem 50MHZ i 70MHz.
Ponieważ raczej bardzo trudno jest zdobyć koncentryk teflonowy o impedancjach niższych niż 25 omów to po amatorsku musimy sobie poradzić w inny sposób.
Są mianowicie w sklepach dostępne przewody i linki w teflonie o różnych średnicach i stosunkowo cienkiej izolacji. Na taki przewód możemy nałożyć własnoręcznie wykonany ekran z cienkiej folii miedzianej lub dopasować średnicę wewnętrzną rurek miedzianych, które czasem są dostępne w sklepach dla majsterkowiczów. Można też nałożyć ekran zdjęty z innego normalnego koncentryka.
Robiąc wiele prób można dojść do dobrych rezultatów i uzyskać trafka do wzmacniaczy dużej mocy o bardzo dużej szerokopasmowości.

P.S.
Jak zmierzyć szerokopasmowość trafka?
Ja wykonuję zawsze dwa identyczne trafa, uzwojenia niskoomowe łączę ze sobą a uzwojenia 50-omowe stanowią wejście i wyjście.
Wykonuję dwa pomiary
1. Analizatorem, np NWT aby poznać szerokopasmowość
2. Próba na pełnej mocy sterując TRXem 100-Watowym na sztuczne obciążenie. Mierzę moc po pierwotnej stronie i wtórnej, aby poznać straty. Obserwuję SWR na TRXie, aby ocenić dopasowanie na pełnej mocy. Temperatura rdzenia na pełnej mocy nie powinna przekraczać 70 stopni, w przeciwnym razie należy zastosować większy rdzeń lub z innego materiału. W profesjonalnych konstrukcjach widziałem też radiatory do chłodzenia rdzenia.