En gamma-match tjener et tredobbelt formål:

1. Som en ledning med lille diameter parallel og i tæt nærhed med hovedstrålingselementet, vil den kun bære en brøkdel af hovedelementets strøm, mens den udsættes for den samme elektriske feltstyrke Dette gør det til en effektiv op-transformer af antenneindgangsimpedansen .
2. Det danner også sammen med hovedstrålingselementet en lukket ledestub , der tilføjer induktans til antenneindgangsimpedansen. Hvis dette ikke er nødvendigt for at matche , kan den ekstra induktans annulleres med en klumpet kondensator i serie.
3. Ikke vist på din figur, men på billedet nedenfor: Kappen på den koaksiale fødeledning er forbundet med midten af hovedstrålingen element. Når det er korrekt forbundet, fungerer en gammamatch også som en afbalanceret til ubalanceret konverter eller balun .

Alle disse funktioner er meget ønskelige til at matche den ubalancerede karakteristiske impedans af den koaksiale tilførselsledning til den meget lavere afbalancerede impedans af en Yagi-antenne.

Kapacitans er helt klart nøglen

Kapacitans er kun en del af det. Gamma-matchet i dit spørgsmål er tre ting:

1. En slags foldet dipol, der udfører en impedans-opstigning
2. En parallel kortsluttet transmissionslinjestub, der tilføjer shuntinduktans
3. En seriekapacitans

Et ækvivalent kredsløb er:

^{simuler dette kredsløb – Skematisk oprettet ved hjælp af CircuitLab}

Så lad os sige, at vi har en antenne med en feedpointimpedans på $ (15 + j0) \ Omega $. På en Smith-diagram , vi har dette:

Vores mål er at flytte prikken til midten af cirklen. Hvordan opnår en gamma-match det?

slags foldet dipol

Det første punkt er sandsynligvis det sværeste at forstå. Overvej det i en foldet dipol , impedansen er fire gange en ordinær y dipol, fordi antennestrømmen flyder i dipolens begge ben, men kun halvdelen af det i det ben, hvor fødepunktet er. Da strøm halveres, mens strålingsmodstanden i det væsentlige forbliver uændret, fordobles impedansen.

Overvej nu gammamatchet: den samme tilstand eksisterer. Noget af strømmen strømmer gennem hovedantenneelementet, og noget af det gennem gammabjælken, og dette giver den samme slags impedansforøgelse. Faktisk, hvis du flytter kortslutningsremmen helt til enden af antennen, er den nøjagtigt en foldet dipol.

Gamma-match er typisk konstrueret til at give en endnu mere end 4: 1 impedansforøgelse. Ved at gøre gammabjælken mindre end hovedelementet, vil gammabjælken tage en endnu mindre andel af den samlede strøm. Endnu mindre strøm betyder en højere impedansomdannelse.

Med hensyn til ækvivalent kredsløb, påvirker størrelsen på gammabjælken, hvor autotransformeren dannet af L1 og L2 trykkes. Her er effekten på Smith-diagrammet:

en parallel kortsluttet transmissionslinje

Gamma-linjen, der kører parallelt med antenneelementet, skaber en transmission med to afledninger linje . Det er “s kortsluttet stub og mindre end $ \ lambda / 4 $ langt, så det ligner en induktor. Positionen på kortslutningsbjælken bestemmer induktansen, værdien af L1 + L2 i det ækvivalente kredsløb ovenfor.

Hvis kortslutningsbjælken flyttes helt til enden af antennen, så er følsomhed er nul og har ingen indvirkning på fødepunktets impedans. Da kortslutningen flyttes tættere på fødepunktet, gør den følsomheden større, som om L1 + L2 blev mindre induktorer.

Med tilføjet parallel induktans ser vores Smith-diagram sådan ud:

a seriekapacitans

Kondensatoren er dannet af aluminiumsrøret med gammastangen inde i det, isoleret af plast. Dette er en valgfri funktion af gammamatchet, og det er ikke altid til stede eller konfigureret nøjagtigt på denne måde. Men med det kan vi gøre dette:

Mission fuldført.

Som konfigureret danner C1 og L1 + L2 et nedadgående L-netværk. Det er også muligt at trimme antennen, så den er lidt kort, i hvilket tilfælde det vil give en vis kapacitans, men på den anden side af induktansen. I dette tilfælde får du et step-up L-netværk.

Da antennen også kan indstilles til at være nøjagtig resonant (præsenterer en rent resistiv fødepunktimpedans), behøver du ikke teknisk at tilføje nogen induktans eller kapacitans: bare transformationen fra det første punkt er tilstrækkelig, og du kan have en almindelig en foldet dipol. Men dette gøres ofte ikke i praksis, da justering af impedanstransformationen kræver ændring af diameteren på enten gamma-bjælken eller antenneelementet, hvilket er vanskeligt.

Det er også tilfældet, at gammakampen fungerer noget som en balun. Hvis den træder op på impedansen set ind fra koaks, ved gensidighed træder den også ned i impedansen og kigger ind den anden retning tilbage i koaxens differentielle tilstand. Common-mode er alene, men er nu en relativt højere impedans. Så det kan være mere ønskeligt at træde for meget op og derefter gå ned med L-netværket. Alligevel for en antenne med høj direktivitet nogle yderligere co mmon-mode undertrykkelse kan være nødvendigt: kombineret med gamma match kan det være endnu mere effektivt. G8HQP giver en mere komplet forklaring med al matematik, hvis du vil have flere detaljer.

Kommentarer

• hvad en god forklaring, åh se det ‘ s fra min ven phil frost … hvad ved du 🙂

Gamma-match er problematisk. Det tillader helt sikkert et perfekt impedansmatch med to frihedsgrader, men balun-effekten er tvivlsom. Koaksens skærm er forbundet til midten af et halvbølgelement. Det betyder, at den er tilsluttet to åbne kvartbølgeledere. I frit rum ville de have en meget høj impedans i enderne, og derfor ville impedansen i midten være meget lav. Det betyder, at spændingen på koaksialskærmen ville være meget lav, så der ville ikke blive sendt meget signal til koaksens skærm (eller ikke ville meget qrm blive samlet op, hvis koakseret har interferens på ydersiden.)

En halvbølgedipol, hvor to kvartbølgestænger tilføres i antifase, er en god radiator med Z = ledig pladsimpedans (300 ohm) divideret med ca. 6. Men hvis man føder dem i fase, vil stråling fra begge sider annullere og impedansen i midten går mod nul, mens impedansen i enderne bliver meget høj. Midtpunktet bliver et godt grundpunkt.

I det virkelige liv er det anderledes. Praktisk oplevelse: En af mine venner havde et EME-array med flere lange yagier på 144 MHz. De havde alle en gammakamp, der var isoleret fra bomrøret. Der var dog et præstationsproblem. En simpel test: Tag en antenne, peg den lige mod himlen med reflektoren godt over jorden. Sæt en feltstyrkemåler på den sidste instruktør, og se på læsningen, mens du bevæger hånden langs koaksiet. Store variationer blev observeret, hvilket betyder, at en væsentlig strøm flyder på coax-skærmen. Tilføj en ærmebalun. Det gør strømmen på skærmen ubetydelig. Det var for længe siden, men som jeg kan huske blev ydeevnen forbedret med mere end 1 dB (Det er meget på EME) Forklaringen er, at det fysiske midtpunkt ikke er det elektriske midtpunkt. Hvis du ville fremstille en dipol af to stænger med forskellig diameter og føde dem i fase, ville stråling ikke annullere, og følgelig ville impedansen ved midtpunktet ikke være meget lav. Det ville være nødvendigt at gøre den tykkere side kortere. Gammakampen ødelægger radiatorens symmetri, så der er en betydelig RF-spænding i midten. Dette medfører noget tab af strøm og måske endnu vigtigere opsamling af udført interferens.

Kommentarer

• Jeg don ‘ t følg din logik om at fastgøre skærmen til midten af et halvbølgeelement. Hvorfor ‘ t fastgør du skærmen til midten af dipolen? Dette punkt er jordet, ligesom skærmen.
• Selvfølgelig skal skærmen forbindes til midten af det (nær) halvbølgeelement, som vi fodrer med en gammakamp. Problemet er, at midtpunktet ikke er helt jorden i en lang yagi. Det er en eksperimentel kendsgerning og ikke en teoretisk spekulation. Formentlig er årsagen assymetrien af strukturen.Ved at placere en aktuel choke (balun) på kablet kan man forhindre strøm på skærmen. (alternativt kunne man forbinde skærmen til nul-spændingspunktet på elementet, der er lidt off-center.
• I ‘ jeg siger ikke et gammamatch er alene en stor balun – i bedste fald gør det kun common-mode impedansen 10x eller deromkring, hvad den ellers ville være. Så jeg er enig med din observation, men jeg er ‘ skeptisk over for din forklaring.
• Du kan nemt simulere med NEC2. Design en typisk 3-element-yagi (for at gøre radiatorimpedansen lav som normalt i en yagi.) Tilføj derefter gammamatchen, der ligner billedet ovenfor Luk med en ledning til elementets midtpunkt og anvend en strøm eller spændingskilde der. Tilføj derefter en kvartbølge, der er vinkelret på dipolen og yagens akse. Se på strømmen, som simuleringen vil give på den kvartbølge ledning. Du kan flytte ledningen, indtil du finder det punkt, hvor strømmen på ledningen er nul. Alternativt kan du flytte gammamatchen fra midten.
• OK, jeg tror jeg er under stå, hvad du kommer til. Jeg ‘ foreslår at gøre det mere klart i første afsnit, at du beskriver, hvad der skal ske teoretisk – det kastede mig for en løkke.

Overvej, impedansen, der præsenteres af ethvert antenneelement, der er tæt på resonans, varierer langs dens “længde fra næsten nul ved bommen til næsten uendelig ved spidsen. Flytning af hanen giver dig mulighed for at vælge enhver impedans, du ønsker.

Hanen har induktans, og seriekondensatoren giver dig mulighed for at neutralisere denne induktans.

Kort sagt har en gammakamp matchet to justeringer positionen af hanen på det drevne element (som varierer impedans) og den variable kondensator i serie med induktansen af hanen (som indstiller reaktansen). Med disse to justeringer kan du matche enhver antenne, der er overalt tæt på resonans til enhver feedlineimpedans, du ønsker. Derfor ELSKER jeg gamma matcher!

(Jeg har kun set en antenne, der ikke havde nogen kondensator , og det ville kun matche med en frekvens. Den forkerte frekvens, som det viser sig.)

Kommentarer

• Men at flytte kortslutningsbjælken ikke ‘ t får dig en transformer-lignende impedans transformation som at flytte fødepunktet for en seriefodret dipol gør. Det ændrer snarere længden af en shunt kortsluttet stub, effektivt en induktor.
• Jeg tror også, at når du ser antenner med kondensfri gamma-matches, er de enten slet ikke designet til at være justerbare (i stedet fremstillet til forudbestemte dimensioner), eller de giver en mekanisme til at justere elementets længde og derved ændre kapacitansen på selve elementet (hvilket sandsynligvis vil være lidt kort for at sikre, at det faktisk er kapacitivt)
• Hvad du kalder en ” kortslutningslinje ” er et bevægeligt tryk på antenneelementet. Ja, det har induktans, men det er tilfældig og en uønsket bivirkning. Seriekapacitansen bruges til at neutralisere denne induktans (der producerer et serietunet LC-kredsløb med nul reaktans).
• Re: kondensatorfri gamma-matches. Det giver faktisk en snoet form for mening, selvom jeg som sagt ‘ kun har set en, og jeg ‘ er ret sikker på at det var en fejl i konstruktionen. Har du nogle eksempler på kommercielle antenner uden kondensatorer?
• Hvis du foretager en Google-billedsøgning efter ” yagi ” vil du se et par, selvom langt mere almindeligt er at bruge en foldet dipol til det drevne element, hvilket er en afbalanceret gammamatch (T-match) med kortslutningen bar / tap / uanset hvad du vil kalde det justeret til 0 induktans. Hvis stubben er mindre end en kvartbølge lang (som normalt i en gammakamp), præsenterer den en induktans, og du har brug for en kapacitans et eller andet sted . ‘ behøver dog ikke være en seriekondensator: det kan også være et forkortet antenneelement.

En variation af gammamatchen er en koblingssløjfeantenne, der indbyrdes kobles til midten af en dipol. Der dannes en lille sløjfe-antenne, og som en meget induktiv sløjfe indsættes en seriekondensator mellem fødelinien og induktoren, som bliver resonant ved en LAV impedans. (serieresonant tank) Når dette er koblet til et solidt dipolelement, som også har en lav centerimpedans, kobles et næsten 1: 1 transformerforhold effektivt fra loop-antennen til dipolelementet. Denne belastning hæver R-værdien af resonanssløjfen til fødelinjens impedans. En gamma-match har en vis kvalitet af serieresonantankredsløbet koblet til et drevet element.I nogle designs banker kampen ikke på elementet i en afstand fra centrum, men i stedet er der en sløjfe, der kun er forbundet i elementets centrum. I dette design er der kun gensidig kobling, da der ikke er nogen direkte elektrisk forbindelse.

For et kontinuerligt lederdrevet element , ligesom den i artiklen, er gammakampen dybest set en variabel kondensator, der bruges til at indstille enhver induktans fra antennen (ubalanceret).

Som det fremgår af artiklen, er midten af det drevne element et nul spændingspunkt, så det er OK at jordføre bommen der og fodre fletningssiden af koaks der (husk RF er AC, ikke Ved at fastgøre den anden side af koaxen længere ude på elementet vil det naturligvis skabe et impedansproblem, men det er hvad kampen er til.

Den største ulempe ved gammakampen er, at den er der på Yagi-bommen i luften og derfor ubelejlig at justere. Du vil kun Brug et sådant matchende system, hvor SWR-båndbredden på den resulterende antenne er bred nok til dine formål. Så du behøver ikke at rode med den, når antennen først er indstillet.

Du kan erstatte gammamatchen med en variabel kondensator i det passende område. Dette er almindeligt i andre antennetyper (f.eks. sløjfer), hvor båndbredden er smal, og du skal tilpasse den, mens du indstiller.

Kommentarer

• Gamma-matchet skal matche fødelinjen til antennen. Dette er ret forskelligt fra at indstille antennen til resonans, hvilket er hvad den variable kondensator, der er almindelig i loop, gør. Se for eksempel billedet i Sådan oprettes en loop-antenne for HF? , som har en gammamatch (på feedline-siden) og en variabel kondensator (modsat feedline).
• For at være klar er der bestemt måder at gøre matchning med en variabel kondensator, men den mest almindelige brug af en variabel kondensator i en sløjfe er sandsynligvis ikke det , så jeg synes ordlyden er tvetydig eller vildledende.
• Når jeg læser dette nogle måneder senere, er siden kommet acros er nogle andre mennesker ( som W8JI ), der skriver om et ” gammamatch ” som om det ‘ bare er en seriekondensator. Den gammamatch, jeg kender måske , har en seriekondensator, men har også altid en parallel kortsluttet stub og er også et specielt tilfælde af en foldet dipol. Det gør meget mere end bare en seriekondensator. Så jeg spekulerer på, er der en anden slags ” gamma match ” som folk taler om?

Jeg laver legal limit mag-loops med en gammamatch og ingen kondensator. Det er mit indtryk, at hætten gør kampen mere frekvensafhængig og begrænser muligheden for at bruge antennen på mere end et bånd. Hætten gør finjustering lettere.

Jeg har også brugt gammakampen til at matche lodrette poler op til 125 ft med god effekt, selv når stangen var i en højde, der er ugunstig for den sædvanlige lodrette antenne.

Disse indtryk er baseret om at have matchet snesevis af antenner af forskellige typer.

Kommentarer

• Hej Wayne, og velkommen til ham.stackexchange.com! BTW dit indlæg, selvom det er relevant og interessant, besvarer ikke ‘ spørgsmålet. Webstedet handler om spørgsmål og svar, i modsætning til websteder i forum-stil. Alligevel er vi ‘ glade for dig ‘ er her!