![\"antenska_kutija_ak250_02\"](\"http:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2018\/12\/antenska_kutija_ak250_02.jpg\")
<\/a><\/p>\nAntenski prilago\u0111iva\u010di ili antenske kutije (antena tjuner, engl. antenna tuner\/coupler, matching circuit\/network, ATU – Antenna Tuning Unit, transmatch, matchbox, Z-match, monimatch, njem. Anpassungsger\u00e4t, Anpassger\u00e4t) sve su nazivi za ure\u0111aj kojim se impedancija antenskog dovoda i antene prilago\u0111ava na izlaznu impedanciju radio predajnika koja naj\u010de\u0161\u0107e iznosi 50 \u2126. O problematici prilagodbe impedancija na liniji: izlazni stupanj predajnika – antenski vod – antena, ve\u0107 smo pisali u objavi MJERENJA NA ANTENAMA – SWR, PWR, FS, MODULATION<\/a> pa se ovdje ne\u0107emo ponovno vra\u0107ati na ovu prili\u010dno kompleksnu temu.<\/p>\n Za potpuno pojednostavljeni prakti\u010dni pristup problemu prilagodbe predajnika preko antenskog voda na antenu mo\u017eemo izdvojiti nekoliko smjernica:<\/p>\n Postoje antenski prilago\u0111iva\u010di koji se montiraju neposredno uz antenu te time na neki na\u010din \u010dine njezin sastavni dio (iako nisu zra\u010de\u0107i element). Pomo\u0107u ovakvih prilago\u0111iva\u010da na jednom kraju se vr\u0161i prilagodba impedancije na impedanciju predajnika, a na drugom kraju se antena pode\u0161ava na rezonantnu frekvenciju. Time se antena uga\u0111a na optimalan rad i ovakvi prilago\u0111iva\u010di stvarno pobolj\u0161avaju elektri\u010dne karakteristike antene. Naj\u010de\u0161\u0107i primjer tome su prilagodne zavojnice koje se postavljaju u podno\u017eja skra\u0107enih vertikalnih antena (kra\u0107ih od \u010detvrtine valne duljine) kako bi se prilagodila njihova niska impedancija (nekoliko \u2126) na impedanciju predajnika 50 \u2126. No, s obzirom da se antene uglavnom postavljaju na povi\u0161ene i te\u0161ko dostupne nosa\u010de to se mo\u017ee napraviti jednom za jednu rezonantnu frekvenciju, nakon \u010dega svakako nije vi\u0161e prakti\u010dno vr\u0161iti \u010deste prilagodbe na svaku novu radnu\/rezonantnu frekvenciju.<\/p>\n S druge strane, prilagodne kutije o kojima je ovdje rije\u010d postavljaju se uz predajnik te su lako dostupne za pode\u0161avanje, no one mogu poslu\u017eiti samo kao transformatori impedancije izme\u0111u predajnika s jedne strane, te antenskog voda i antene s druge strane, te kao takve ne pobolj\u0161avaju karakteristike antene u smislu zra\u010denja, ve\u0107 samo \u0161tite predajnik od reflektirane VF energije.<\/p>\n Antenski prilago\u0111iva\u010di shematski su vrlo jednostavne naprave i sastoje se od kombinacije reaktivnih komponenti, odnosno serijskog ili paralelnog spoja promjenjivih zavojnica sa promjenjivim kondenzatorima. Dakle ovdje zapravo govorimo o promjenjivim LC filtarskim mre\u017eama. No, iako shematski jednostavni, ovakvi filtri su elektri\u010dki i mehani\u010dki dosta zahtjevni za izradu jer vrlo \u010desto moraju biti dizajnirani za visoke napone i jake struje koje generira izlazni stupanj predajnika. To onda zahtijeva posebne izvedbe promjenjivih kondenzatora (zra\u010dnih ili vakuumskih) tako da izme\u0111u plo\u010da ne do\u0111e do proboja visokog napona, te posebne vrste promjenjivih zavojnica.<\/p>\n PROMJENJIVI KONDENZATORI<\/p>\n Promjenjivi kondenzatori trebaju imati \u0161to ve\u0107i raspon kapaciteta kako bi se mogli koristiti za prilagodbu \u0161to ve\u0107eg raspona impedancija. Za antenske kutije pogodniji su promjenjivi kondenzatori sa nelinearnom promjenom kapaciteta (bubre\u017easti oblik plo\u010da rotora) jer na vi\u0161im frekvencijama, kada su plo\u010de rotora gotovo sasvim izvu\u010dene iz plo\u010da statora, promjena kapaciteta po kutu okretanja je manja nego kod linearnih kondenzatora, pa je stoga znatno lak\u0161e i finije uga\u0111anje. U AK-250 ugra\u0111en je kondenzator sa bubre\u017eastim oblikom plo\u010da najve\u0107eg kapaciteta 2 x 450 pF.<\/p>\n PROMJENJIVE ZAVOJNICE<\/p>\n Zavojnice mogu biti izvedene sa kontinuiranom promjenom induktiviteta (okretne zavojnice ili roleri) ili sa skokovitom promjenom gdje se izvodi zavojnice preklapaju sklopkom (okretnim kratkospojnikom). U prvom slu\u010daju kriti\u010dan je spoj kliza\u010da sa zavojnicom, a u drugom slu\u010daju kontakti preklopnika koji moraju podnijeti visoke struje i napone. Pomo\u0107u preklopnika spaja se dio zavojnice koji nije potreban, i to u pravilu sa strane ni\u017eeg potencijala, kako bi gubici bili \u0161to manji. Na taj je na\u010din i utjecaj kapaciteta, koji nastaje u preklopniku, odnosno kapacitet preklopnika prema masi, znatno smanjen. Promjena induktivnosti uz pomo\u0107 preklopnika posti\u017ee se u skokovima, \u0161to je prili\u010dno velik nedostatak, no ako preklopnik ima dovoljan broj polo\u017eaja (najmanje 15) dobije se za praksu dovoljno fina regulacija.<\/p>\n Kod okretnih zavojnica, kao \u0161to smo rekli, posti\u017ee se kontinuirana promjena induktiviteta, me\u0111utim klizni kontakt preko kojeg se ostvaruje spoj sa dijelom zavojnice podlo\u017ean je tro\u0161enju \u0161to ima za posljedicu pove\u0107anje prijelaznog otpora na tom spoju. Zbog velikih struja kroz zavojnicu i male vrijednosti prijelaznog otpora uzrokuju velike gubitke, tako da kod kvalitetnih rolera prijelazni otpor ne bi smio iznositi vi\u0161e od 5 m\u03a9 ni nakon 10000 okretaja.<\/p>\n NAPONI, STRUJE I GUBICI NA KONDENZATORIMA I ZAVOJNICAMA<\/p>\n Ovisno o snazi predajnika i prisutnom SWR-u reaktivne komponente antenskog prilago\u0111iva\u010da mogu biti izlo\u017eene vrlo visokim naponima i strujama. Za primjer mo\u017eemo navesti da kod predajnika snage 100 W minimalni napon koji se pojavljuje na komponentama antenske kutije iznosi 100 V (od vrha do vrha), a minimalna efektivna struja oko 1,5 A. Za snagu od 1500 W napon se ve\u0107 pribli\u017eava vrijednosti od 400 V, a struja 5,5 A. Sve ovo vrijedi za SWR 1:1, no sa porastom SWR-a rastu i vrijednosti napona i struja tako da su one kod SWR 3:1 ve\u0107 gotovo dvostruke, a kod SWR 10:1 trostruke. Tako se u praksi kod predajnika snage 100 W i visokog SWR-a (50:1) mogu pojaviti i struje do 10 A, odnosno \u010dak 40 A kod predajnika snage 1500 W.<\/p>\n U tablici su orijentacijski navedeni minimalni potrebni razmaci izme\u0111u plo\u010da rotora i statora za kondenzatore te potrebne debljine \u017eica zavojnica za nekoliko razli\u010ditih snaga kako bi antenski prilago\u0111iva\u010d u praksi mogao podnijeti sva o\u010dekivana optere\u0107enja. Ovdje tako\u0111er treba uzeti u obzir i dovoljan razmak izme\u0111u zavoja zavojnice (korak namotaja) kako izme\u0111u zavoja ne bi bilo iskrenja. Za zra\u010dni izolator dopu\u0161teni napon izme\u0111u zavoja iznosi najvi\u0161e 700 V\/mm, za kvalitetnu keramiku samo 300 V\/mm, a za ostale izolatore jo\u0161 i manji. Na vi\u0161im opsezima zavojnica se sastoji od samo nekoliko zavoja, tako da korak namotaja mora biti jo\u0161 ve\u0107i.<\/p>\n Sve reaktivne komponente ugra\u0111ene u antenski prilago\u0111iva\u010d moraju imati \u0161to bolji Q-faktor (dobrotu) kako na njima ne bi dolazilo do velike disipacije snage, odnosno gubitaka. Stoga su kod zavojnica bolja rje\u0161enja sa \u0161to manje metalnih dijelova u konstrukciji jer oni unose pove\u0107ane gubitke. Metalni dijelovi se ni kod okretnih ni kod preklapaju\u0107ih zavojnica ne mogu izbje\u0107i pa se isto poku\u0161ava \u0161to vi\u0161e neutralizirati pogodnim odnosom promjera i duljine zavojnice kako bi jakost elektromagnetnog polja u podru\u010dju metalnih konstrukcijskih elemenata (obi\u010dno smje\u0161tenih u sredi\u0161tu zavojnice) bila \u0161to manja. Najve\u0107i Q-faktor zavojnice dobiva se uz omjer promjera i duljine zavojnice oko 2,5 i koraka namotaja dva puta ve\u0107eg od promjera \u017eice kojom je zavojnica namotana. Za praksu dimenzije takvih zavojnica nisu ba\u0161 pogodne. Zato se uzima da omjer promjera i duljine zavojnice iznosi jedan ili i manje, a korak namotaja 30 do 50 % ve\u0107i od promjera \u017eice. Kod manjeg koraka pada Q-faktor, a kod ve\u0107ih bi se snaga zbog malog razmaka izme\u0111u zavoja moglo pojaviti iskrenje.<\/p>\n Tijelo zavojnice treba biti od materijala s malim dielektri\u010dnim gubicima. Za vi\u0161e frekvencije (21, 24 i 28 MHz) zavojnica mo\u017ee biti i samonose\u0107a. Za srednje i ve\u0107e snage u obzir dolazi jedino kvalitetna keramika, a za manje snage mogu zadovoljiti i drugi, u VF tehnici uobi\u010dajeni materijali. U obzir dolazi i plastika, ali samo na ni\u017eim frekvencijama i kod manjih snaga. Induktivnost zavojnice ne treba biti ve\u0107a od 30 \u03bcH. Kod nekih okretnih zavojnica najmanja induktivnost je ve\u0107a od 1 \u03bcH, stoga se na najvi\u0161im frekvencijama, kod nekih antena, ne mo\u017ee posti\u0107i SWR 1:1.<\/p>\n Svaki antenski prilago\u0111iva\u010d unosi odre\u0111eno slabljenje, no kori\u0161tenjem elemenata visoke dobrote te\u017ei se tome da ono bude \u0161to je mogu\u0107e manje. U kona\u010dnici, odre\u0111eno smanjenje snage koje unosi antenski prilago\u0111iva\u010d postavljen izme\u0111u predajnika i antene isplativa je cijena za za\u0161titu izlaznog stupnja predajnika od uni\u0161tenja.<\/p>\n SHEME ANTENSKIH PRILAGO\u0110IVA\u010cA<\/p>\n Svi antenski prilago\u0111iva\u010di su u osnovi LC filtri propusnici visokih ili niskih frekvencija sa\u010dinjeni od zavojnica i kondenzatora. To je i za o\u010dekivati jer je osnovna uloga takvog filtra zapravo poni\u0161titi (kompenzirati) reaktanciju (bilo kapacitivnu ili induktivnu) te tako u\u010diniti da antenski sistem izgleda kao \u010dista otpornost jednaka izlaznoj impedanciji predajnika.<\/p>\n Antenski prilago\u0111iva\u010di mogu se sastojati od samo jednog elementa (kao \u0161to je to slu\u010daj kod prilagodnih zavojnica za kratke vertikalne antene) ili od vi\u0161e njih. Tako samo za najjednostavniji antenski prilagodni filtar sa dva elementa (tzv. L-filtar) mo\u017eemo imati osam razli\u010ditih kombinacija, no neke od njih su prema svojim karakteristikama znatno manje pogodne za upotrebu u antenskim prilago\u0111iva\u010dima od drugih pa ih ovdje nema smisla spominjati. Antenski filtarski prilago\u0111iva\u010di u praksi se rade do kombinacije \u010detiri reaktivna elementa, od kojih svi ne moraju biti promjenjivi. No i za takve slu\u010dajeve ima desetak kombinacija koje se naj\u010de\u0161\u0107e nalaze u praksi. Iako svaka kombinacija daje u kona\u010dnici pribli\u017eno iste rezultate, koja izvedba filtra \u0107e se u kona\u010dnici upotrijebiti ovisi o vi\u0161e faktora. Ponekad je uvjet raspodjela napona i struja na pojedinim komponentama (sve komponente u filtru ne moraju biti optere\u0107ene maksimalnim naponima i strujama) pa se biraju filtri gdje se mogu ugraditi jeftinije komponente ni\u017eih nazivnih napona za istu snagu antenskog prilago\u0111iva\u010da. Ponekad je uvjet slo\u017eenost komponenti pa se kod jeftinijih verzija izbjegava upotreba okretnih zavojnica i\/ili dvostrukih promjenjivih kondenzatora (kapacitivnih razdjelnika). \u010cesto je uvjet i frekvencijski opseg koji se \u017eeli pokriti, jer svaki filtar u praksi ima razli\u010dita ograni\u010denja krajnjim frekvencijama, nakon kojih bi potrebne vrijednosti pojedinih komponenti filtra bile prakti\u010dno te\u0161ko ostvarive (previsoke ili preniske), a da uz to zadr\u017ee zadovoljavaju\u0107u dobrotu. Naravno uvjet mo\u017ee biti i predvi\u0111eni opseg razlika impedancija, tako da se za prilago\u0111iva\u010d ne mora uvijek te\u017eiti da ima univerzalnu, \u0161to \u0161iru primjenu. U kona\u010dnici, omjer LC elemenata u rezonantnom krugu, paralelne ili serijske mre\u017ee LC elemenata na ulazu i izlazu iz prilago\u0111iva\u010da, visoko ili niskoomska optere\u0107enja na izlazu, sve su to \u010dimbenici koji vi\u0161e ili manje utje\u010du na kona\u010dni stupanj korisnog djelovanja antenskog prilago\u0111iva\u010da pa nije ni \u010dudo da se stalno eksperimentira sa novim spojevima i tehni\u010dkim rje\u0161enjima kako bi se prona\u0161la najbolja kombinacija za ciljanu namjenu, gdje je \u010desto i odnos cijene i kvalitete vrlo bitan faktor kod kona\u010dne konstrukcije antenskog prilago\u0111iva\u010da.<\/p>\n Ako se usporede sve nacrtane sheme antenskih prilago\u0111iva\u010da vidi se da se radi o tri osnovna tipa: L-filtar, T-filtar i \u03c0-filtar (imena su dobivena po obliku mre\u017ee). Okvirne vrijednosti elemenata dane su za KV podru\u010dje (3-30 MHz), vidimo da su maksimalne vrijednosti induktiviteta reda nekoliko desetaka \u00b5H, a kapaciteta reda nekoliko stotina pF. Naravno, u antenske prilagodne kutije uz sam filtar mo\u017ee biti ugra\u0111en i SWR metar kao i dodatne transformatore impedancije (npr. za simetri\u010dni antenski vod 250-300 \u2126).<\/p>\n Vidimo da L prilago\u0111iva\u010di s obzirom na ulaznih 50 \u2126 najbolje rade samo sa vi\u0161im impedancijama antene, odnosno njima se mogu prilago\u0111avati samo uski opsezi impedancija. Teoretski bi L-filtri za vi\u0161e impedancije antene mogli raditi i sa niskoomskim antenama, no to je neprakti\u010dno jer tu za KV trebaju ve\u0107 vrlo visoke vrijednosti kapaciteta i vrlo niske vrijednosti induktiviteta. Od L-filtera naj\u010de\u0161\u0107e se koristi niskopropusni “A” tip s time da kondenzator mo\u017ee biti vezan paralelno ulazu ili izlazu (kao na shemi), najvi\u0161e iz razloga jer takav filtar ima i pove\u0107ano gu\u0161enje harmonika.<\/p>\n Serijski LC krug pak je najbolje primjenjiv za niske impedancije antene (10-150 \u2126). To je iz razloga jer se kod ovog prilago\u0111iva\u010da titrajni krug kompletira preko antene, pa je za rezonanciju potreban ve\u0107i LC omjer, \u0161to rezultira pove\u0107anim gubicima kod antena visoke impedancije. Stoga je za visokoomske antene uvijek bolje koristiti paralelno napajanje, no paralelno napajanje koristi se i za napajanje niskoomskih antena (impedancije manje od 10 \u2126) kada su reaktivne komponente impedancija antene i antenskog voda suprotnog predznaka. Antenski prilago\u0111iva\u010di sa tri elementa, gdje se ubraja i T-filtar, zanimljivi su upravo iz navedenih razloga, jer se kod potpuno otvorenih paralelnih kondenzatora, paralelno napajanje zapravo pretvara u serijsko. Iz tog razloga mogu se upotrebljavati za prilago\u0111avanje u vrlo \u0161irokom podru\u010dju impedancija (10-2500 \u2126) te su stoga vrlo popularni za prakti\u010dnu izradu.<\/p>\n Dobrih karakteristika je i \u03c0-filtar (sli\u010dan poznatom Collinsovom filtru) no vidimo da je ne\u0161to slo\u017eenije konstrukcije i da se sastoji od \u010dak \u010detiri promjenjiva elementa \u0161to njegovo uga\u0111anje \u010dini dosta slo\u017eenijim. Da bi se to ubla\u017eilo u nekim ina\u010dicama ovog filtra ulazni promjenjivi kondenzator se zamjenjuje kondenzatorima stalnog kapaciteta koji se preklapaju zajedno preko sklopke za zavojnicu. Za ni\u017ea frekvencijska podru\u010dja tim kondenzatorima paralelno se spaja jo\u0161 i dodatni kondenzator 500 pF. \u00a0Zbog slo\u017eenosti svega ovoga \u03c0-filtar se rje\u0111e koristi kod antenskih prilago\u0111iva\u010da.<\/p>\n T-FILTAR SA KAPACITIVNIM RAZDJELNIKOM<\/p>\n T- filtar sa kapacitivnim razdjelnikom (univerzalni antenski prilago\u0111iva\u010d, engl. Ultimate Transmatch) kakav je ugra\u0111en je u na\u0161u antensku kutiju AK-250 svojevremeno je (1970-tih godina) bio vrlo ra\u0161iren u antenskim prilago\u0111iva\u010dima. \u00a0Ovakav filtar omogu\u0107ava jednostavno i pouzdano uga\u0111anje impedancija u vrlo \u0161irokom podru\u010dju te tako\u0111er i na najni\u017eim KV frekvencijama, a uz to slu\u017ei i kao dobar filtar harmonika. Danas se smatra donekle zastarjelim, a zamijenio ga ne\u0161to modificirani tzv. SPC filtar (engl. Series Parallel Capacitor tuner, SPC Transmatch) koji se pojavio 1980-tih godina i kod kojeg je dvostruki kondenzator premje\u0161ten u izlazni krug filtra (prema anteni).<\/p>\n T- filtar sa kapacitivnim razdjelnikom sastoji se dakle od dvostrukog promjenjivog kondenzatora koji je na ulazu spojen kao razdjelnik, te od paralelno spojene zavojnice i serijski spojenog kondenzatora na izlazu iz filtra. U antenskoj kutiji AT-250 izlazni promjenjivi kondenzator (350 pF) zamijenjen je paralelnim spojem dva kondenzatora stalnog kapaciteta 56 pF \/ 7 kV, dakle ukupno oko 112 pF. Ovaj bi kondenzator za neke antene trebao biti \u0161to ve\u0107i, a za neke pak kratko spojen. Stoga je takvom modifikacijom dosta izgubljeno na mogu\u0107nosti pode\u0161avanja, a ista je napravljena iz razloga \u0161to konstruktori u standardnu “Iskrinu” kutiju (24x8x15 cm) jednostavno nisu imali mjesta ugraditi promjenjivi kondenzator. Ugra\u0111eni dvostruki promjenjivi kondenzator je maksimalnog kapaciteta 2 x 450 pF sa razmakom izme\u0111u plo\u010da ne ve\u0107im od pola milimetra. Zavojnica se sastoji od 18 namota Cu-lak \u017eice debljine 1 mm motanih na prstenastu feritnu jezgru unutarnjeg promjera 25 mm, vanjskog promjera 45 mm i debljine 20 mm. Ista ima 12 izvoda koji se dovode na preklopnik. Preklopnik ima standardne kontakte koji nisu nikako predvi\u0111eni za visoke struje i napone. Kad se usporede svi ovi podaci vidi se da podatak o najve\u0107oj dozvoljenoj snazi (180 W ili 250 W PEP) za ovu antensku kutiju treba uzeti s velikom rezervom. Prema gornjoj tablici vidimo da bi za snagu od 250 W promjer \u017eice zavojnice i razmak plo\u010da kondenzatora trebao biti nekoliko puta ve\u0107i, no to su podaci koji uklju\u010duju kontinuiran rad antenskog prilago\u0111iva\u010da pri \u010demu se elementi ne zagrijavaju tako da se ne pogor\u0161ava njihova dobrota. S druge strane, za radioamaterski rad na kratkom valu, gdje su emisije kratke i uz du\u017ee pauze antenska kutija AK-250 \u0107e poslu\u017eiti svrsi, s time da je samo pode\u0161avanje potrebno obaviti na \u0161to manjoj snazi predajnika.<\/p>\n SWR metar ugra\u0111en u antensku kutiju AK-250 tako\u0111er je napravljen vrlo jednostavno i uz najve\u0107u mogu\u0107u u\u0161tedu materijala. Radi se o izvedbi SWR-a sa dva analogna instrumenta, na kojima se istovremeno prate iznosi direktnog i reflektiranog napona. Instrument na kojem se prati direktni napon dovodi na puni otklon kako bi se na drugom o\u010ditao SWR. Potenciometar je dvostruki, pa kako se mijenja predotpor na jednom instrumentu tako se u istom iznosu mijenja i na drugom. Na taj na\u010din se uvijek dobije isti odnos izme\u0111u spomenuta dva mjerenja.<\/p>\n Usmjerni spre\u017enik na\u0161eg SWR metra sastoji se od dva izolirana vodi\u010da iste du\u017eine ugurana ispod opleta dijela koaksijalnog voda na strani predajnika. Ovo je vjerojatno najjednostavniji i najjeftiniji na\u010din izrade spe\u017enika na koji se induciraju struje iz vru\u0107eg kraja antenskog voda i koje se zatim koriste kod mjerenja.<\/p>\n Kada se koristi spre\u017enik koji je mehani\u010dki i elektri\u010dki izveden potpuno simetri\u010dno za zadanu impedanciju 50 \u2126 tada je krajeve spe\u017enika dovoljno zaklju\u010dati fiksnim otpornicima (kako ne bi do\u0161lo do stvaranja stojnih valova na paralelnim \u017eicama spre\u017enika). Otpor ovih otpornika ovisi o karakteristi\u010dnom otporu antenskog voda (za 50\u2126 kabele otpornici imaju svaki po 150\u2126, a za 75\u2126 kabele njihova vrijednost je po 100\u2126) i moraju biti neinduktivni, dakle najbolje ugljeni. No, u na\u0161em slu\u010daju “improviziranog” spre\u017enika vodi\u010di ugurani ispod opleta kabla nisu geometrijski ni potpuno simetri\u010dni niti potpuno jednake du\u017eine, pa su isti zaklju\u010dani potenciometrima vrijednosti 200\u2126 kojima se onda ove razlike mogu donekle kompenzirati.<\/p>\n Germanijskim diodama AA 121 ispravlja se VF napon za prikaz na instrumentima. U nastavku dajemo kompletnu shemu antenske kutije AK-250, a detaljniji opis ovog tipa SWR metra, kao i na\u010din mjerenja istim, mo\u017eete pro\u010ditati u objavi MJERENJA NA ANTENAMA – SWR, PWR, FS, MODULATION<\/a>.<\/p>\n<\/a><\/p>\n\n
\n
\n
\n
\n
<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n