1) Його обмотки повинні представляти собою довгі лінії з відомим хвильовим опором. Простіше кажучи - все "обмотки" трансформатора повинні бути зроблені з паралельних або злегка скручених проводів з однаковими відстанями між ними. Конструкції трансформаторів, які виконані "традиційним" способом (первинна обмотка на одній частині кільця, вторинна на інший) НЕ працездатності! У цьому можна переконатися, зробивши простий експеримент. Намотайте трансформатор на кільці з коефіцієнтом трансформації 1: 1 або 1: 2 (ці цифри ще один привід для обговорення) і навантажите на відповідний еквівалент навантаження, зроблений, наприклад, з резистора МЛТ-2. У першому випадку - це 50 Ом, а в другому - 200 Ом. Подайте на трансформатор постійний сигнал невеликої потужності з будь-якого сучасного трансивера, використовуючи його, як ГСС. Так ось, коли трансформатор намотаний "традиційним" способом, то він дає КСВ на вході, що дорівнює БЕЗКІНЕЧНОСТІ! А коли ваш трансформатор по конструкції - істинний ШПТЛ, то КСВ буде близько 1 і в широкому діапазоні частот. Досвід можна повторити з різними ферритами. Такий експеримент дуже показовий, його можна виконати не виходячи з дому, на своєму робочому столі,
2) ШПТЛ повинен бути навантажений по входу і виходу на АКТИВНІ навантаження рівні приблизно хвильовому опору ліній з яких він зроблений.
Типовий приклад: Наш брат - радіоаматор застосовує для "симетрування" антен величезні за величиною ферритові кільця біля полотна. Однак описаний вище експеримент з активними навантаженнями показує, що колечко діаметром в 10 ... 20 мм витримує потужність в 100 Вт і не нагрівається! Так де ж правда? Правда, в тому, що антена (диполь або рамка) має низький активний опір ТІЛЬКИ на одній єдиній частоті, частоті першої гармоніки антени. Високі активні опори, які є на парних гармоніках, на практиці не застосовуються. Низькоомні резонанси на непарних верхніх гармониках потрапляють вже не в радіолюбительські діапазони. А на інших частотах ЗАВЖДИ будуть присутні значні реактивності. Вони викликають сильне нагрівання кільця і тому воно повинно мати велику поверхню охолодження тобто бути ВЕЛИКИМ. Наприклад, в імпортних стоваттних трансиверах на виході ПА стоять мікроскопічні ферритові біноклі. І НІЧОГО! Це не через те, що вони зроблені з дивовижного матеріалу. Просто одна з вимог до вихідний навантаженні для таких трансиверів - що б вона була АКТИВНОЇ. (Інша вимога - 50 Ом). Слід побоюватися тих публікацій, де рекомендують мотати чітко визначена кількість витків для ВЧ трансформатора. Це ознака ще однієї "хвороби свідомості" - квазірезонансного використання ШПТЛ-а. Ось звідти "ростуть ноги" у легенди про необхідність застосовувати ВЧ ферити. Але ... широкосмугового то вже НІ!
Тепер про згадані 1: 1 і 1: 2 ... В шкільному курсі фізики коефіцієнт трансформації - це співвідношення витків первинної і вторинної обмоток. Тобто співвідношення вхідних і вихідних напруг. Чому ж у радіоаматорів цей параметр перетворився "за замовчуванням" в коефіцієнт трансформації опорів? Та тому, що трансформація опорів більш важлива в нашому середовищі. Але не слід доходити до апсурда! Ось розмова підслухана в ефірі - два радіоаматора обговорюють як зробити тансформатор з 50 на 75 Ом. Один пропонує мотати його з співвідношенням витків 1: 1,5. І коли їм хтось несміливо заперечує, у відповідь можна почути тільки звинувачення в технічній неписьменності. І подібне трапляється на кожному кроці! А всього лише - ТЕРМІНИ! Виходить, що великий закон збереження енергії для них не діє і можна при напрузі на вхідний обмотці, припустимо 1 Вольт, подаючи на 50-ти омний вхід трансформатора потужність 20 мВт, на 75-ти оммном виході знімати вже 30 мВт. Ось такий "вічний двигун" виходить! Тут все те лише треба пам'ятати, що коефіцієнт трансформації опорів знаходиться в квадратичної залежності від коефіцієнта трансформації напруги. Іншими словами трансформатор 1: 2 буде трансформувати опір 50 Ом в 200 Ом, а трансформатор 5: 6 опір 50 Ом в 75 Ом. Чому я написав 5: 6, а не 1: 1,2? Ось тут - один крок до конструкції. Як вже говорилося, ШПТЛ повинен мотатися лінією. А лінія - це два або кілька складених разом і злегка скручених дроти. Хвильовий опір такої лінії залежить від діаметра проводів, відстані між їх центрами і відстань скручування. Для трансформації 50 Ом в 75 Ом необхідно використовувати лінію з ШЕСТИ проводів і, якщо немає вимоги до симетрування, з'єднати ці дроти по схемі
Як ви помітили, схема теж намальована по-особливому, не як звичайний трансформатор. Таке зображення краще відображає суть конструкції. Звичне схемне зображення, Рис.2, і, відповідно, "традиційна" конструкція автотрансформатора з одношарової обмоткою і відведенням від 0,83 загальної кількості витків при практичних випробуваннях "на столі" показує набагато гірші результати по широкополосности.
За конструктивним і експлуатаційним міркувань небажано так само робити ШПТЛ з укороченим ділянкою однієї з ліній. Рис.3. Незважаючи на те, що це дозволяє легко робити будь-які, навіть дробові, коефіцієнти трансформації. Таке рішення призводить до появи неоднорідності в лінії, внаслідок чого погіршується широкополосность.
Цікаве питання: - "Які граничні коефіцієнти трансформації можна отримати в ШПТЛ?" Особливо цікаво знайти відповідь на це питання тим, хто "захворів" ідеєю зробити широкосмуговий апериодический ламповий підсилювач потужності, де необхідно трансформувати опір порядку 1..2 КОм з боку лампи в опір 50 Ом. Експеримент "на столі" дає досить цікавий результат. Знову тут все залежить від конструкції обмоток. Наприклад, якщо зробити "традиційний" трансформатор або автотрансформатор з коефіцієнтом трансформації, припустимо, 1:10, навантажити його на належний активний опір, рівне 5 КОм і проміряти КСВ на пятідесятіоммной стороні, то від результату волосся можуть стати дибки! А якщо в добавок зняти АЧХ, то буде зрозуміло, що від широкополосности нічого не залишилося. Є один явний, досить гострий резонанс, обумовлений індуктивністю.
Цю болючу тему можна було б ще розвивати до нескінченності, але ... Все затьмарила конструкція широкосмугового сімметрірующего трансформатора на трансфлюксоре (двухдирочном ферритовом осерді) Рис.4, яку мені вдалося "підглянути" у імпортної антени для телевізора типу "вуса". Зображення на малюнку звичайно схематичне - насправді обмотки складаються з декількох (3 ... 5) витків. Довго з подивом я розглядав його конструкцію, намагаючись зрозуміти систему намотування. Нарешті вдалося намалювати розташування "обмоток". Ось вже - приклад використання справжніх довгих ліній!
Якби я не знав, що це лінії, то подумав би, що я божевільний! Особливо ця червона короткозамкнутая обмотка ... Але, чому ж ми не дивуємося в разі, коли, наприклад в кабельному U-коліні, необхідно з'єднати в одній точці оплетку з двох кінців коаксіального кабелю. Теж, адже - ЛІНІЯ! При настільному експерименті на еквівалент навантаження цей мікротрансформатор, призначений для роботи на частотах у сотні мегагерц, показав чудові результати на значно більш низьких частотах, аж до діапазону 40 м і при повній потужності трансивера.
Коротше! Робіть свій змішувач на будь-якому кільці з НЧ ферритом. Відчуєте - напишіть! Експериментуйте сміливіше!
Сергій Макаркін, RX3AKT