Een gamma-match dient een drievoudig doel:

1. Als draad met een kleine diameter parallel aan en in de directe nabijheid van het stralende hoofdelement, zal het slechts een fractie van de stroom van het hoofdelement voeren terwijl het wordt blootgesteld aan dezelfde elektrische veldsterkte . Dit verandert het in een effectieve up-transformator van de antenne-ingangsimpedantie .
2. Het vormt ook samen met het belangrijkste stralingselement een gesloten draadstomp , waarmee inductie wordt toegevoegd aan de antenne-ingangsimpedantie. Als dit niet nodig is voor , kan de extra inductie worden opgeheven met een condensator in serie.
3. Niet weergegeven op uw figuur maar op de onderstaande afbeelding: De mantel van de coaxiale voedingslijn is verbonden met het midden van de hoofdstraling element aangesloten, dient een gamma-match ook als een gebalanceerde naar ongebalanceerde converter of balun .

Al deze functies zijn zeer wenselijk om de ongebalanceerde karakteristieke impedantie van de coaxiale voedingslijn af te stemmen op de veel lagere gebalanceerde impedantie van een Yagi-antenne.

Het is duidelijk dat capaciteit de sleutel is

Capaciteit is er slechts een onderdeel van. De gamma-overeenkomst in uw vraag bestaat uit drie dingen:

1. Een soort gevouwen dipool, die een impedantieverhoging uitvoert
2. Een parallel kortgesloten transmissielijnstomp, die shuntinductantie toevoegt
3. Een seriecapaciteit

Een equivalent circuit is:

^{simuleer dit circuit – Schema gemaakt met CircuitLab}

Laten we zeggen dat we een antenne hebben met een voedingspuntimpedantie van $ (15 + j0) \ Omega $. Op een Smith-diagram , we hebben dit:

Ons doel is om verplaats die stip naar het midden van de cirkel. Hoe bereikt een gammamatch dat?

soort gevouwen dipool

Het eerste punt is waarschijnlijk het moeilijkst te begrijpen. Bedenk dat in een gevouwen dipool , de impedantie is vier keer die van een ordinaire y dipool omdat de antennestroom in beide benen van de dipool stroomt, maar slechts de helft ervan in het been waar het voedingspunt is. Aangezien de stroom wordt gehalveerd terwijl de stralingsweerstand in wezen ongewijzigd blijft, wordt de impedantie verviervoudigd.

Overweeg nu de gamma-overeenkomst: dezelfde toestand bestaat. Een deel van de stroom vloeit door het hoofdantenne-element, en een deel via de gammabalk, en dit zorgt voor dezelfde soort impedantieverhoging. Als je de kortsluitriem helemaal naar het uiteinde van de antenne verplaatst, is het precies een gevouwen dipool.

Typisch is de gamma-match zo geconstrueerd dat hij zelfs meer dan 4: 1 geeft. impedantie-verhoging. Door de gammabalk kleiner te maken dan het hoofdelement, zal de gammabalk een nog kleiner deel van de totale stroom opnemen. Nog minder stroom betekent een hogere impedantietransformatie.

In termen van de equivalent circuit, de grootte van de gammabalk beïnvloedt waar de autotransformator gevormd door L1 en L2 wordt getikt. Hier is het effect op de Smith-grafiek:

een parallelle kortgesloten transmissielijn

De gammabalk die parallel loopt aan het antenne-element maakt een twin-lead transmissie lijn . Het “s kortgesloten stomp , en minder dan $ \ lambda / 4 $ lang, dus het ziet eruit als een inductor. De positie van de kortsluitstaaf bepaalt de inductantie, de waarde van L1 + L2 in het equivalente circuit hierboven.

Als de kortsluitbalk helemaal naar het uiteinde van de antenne wordt verplaatst, wordt de susceptance nul , en heeft geen effect op de voedingspuntimpedantie. Omdat de kortsluitstomp dichter naar het voedingspunt wordt verplaatst, wordt de susceptantie groter, alsof L1 + L2 kleinere inductoren worden.

Met toegevoegde parallelle inductie ziet ons Smith-diagram er als volgt uit:

a seriële capaciteit

De condensator wordt gevormd door de aluminium buis, met daarin de gammastaaf, geïsoleerd met plastic. Dit is een optionele functie van de gamma-overeenkomst, en het is niet altijd aanwezig of precies op deze manier geconfigureerd. Maar hiermee kunnen we dit doen:

Missie volbracht.

Zoals geconfigureerd, vormen C1 en L1 + L2 een step-down L-netwerk. Het is ook mogelijk om de antenne te trimmen om een beetje kort, in welk geval het enige capaciteit levert, maar aan de andere kant van de inductie. In dit geval krijgt u een hoger L-netwerk.

Aangezien de antenne ook kan worden afgesteld om exact resonant te zijn (een puur resistieve voedingspuntimpedantie heeft), hoeft u technisch gezien geen inductantie of capaciteit: alleen de transformatie vanaf het eerste punt is voldoende en je zou een gewone gevouwen dipool kunnen hebben. Dit wordt in de praktijk echter vaak niet gedaan, aangezien aanpassing van de impedantietransformatie een verandering van de diameter van de gammastaaf of het antenne-element vereist, wat lastig is.

Het is ook zo dat de gamma-match enigszins als een balun werkt. Als het de impedantie verhoogt die je ziet vanuit de coax, wordt door wederkerigheid ook de impedantie verlaagd als je naar binnen kijkt de andere richting terug in de differentiële modus van de coax. De common-modus wordt met rust gelaten, maar heeft nu een relatief hogere impedantie. Het is dus misschien wenselijker om te veel op te voeren en dan terug te stappen met het L-netwerk. Toch is er voor een antenne met een hoge richtingsgevoeligheid wat extra co Onderdrukking van de mmon-modus kan nodig zijn: in combinatie met de gamma-match kan het zelfs nog effectiever zijn. G8HQP biedt een completere uitleg met alle wiskunde als je meer details wilt.

Reacties

• wat een geweldige uitleg, oh kijk eens ‘ s van mijn vriend phil frost … wat weet je 🙂

De gamma-match is problematisch. Het maakt zeker een perfecte impedantie-match mogelijk met twee vrijheidsgraden, maar het balun-effect is twijfelachtig. Het scherm van de coax is verbonden met het midden van een halfgolfelement. Dat betekent dat het is verbonden met twee open kwartgolfgeleiders. In de vrije ruimte zouden ze een zeer hoge impedantie hebben aan de uiteinden en bijgevolg zou de impedantie in het midden erg laag zijn. Dat betekent dat de spanning op het coaxscherm erg laag zou zijn, dus er zou niet veel signaal naar het scherm van de coax worden gestuurd (of er zou niet veel qrm worden opgepikt als de coax van buitenaf interferentie heeft.)

Een halfgolfdipool waar twee kwartgolfstaven in tegenfase worden gevoed, is een goede straler met Z = vrije ruimte-impedantie (300 ohm) gedeeld door ongeveer 6. Maar als men ze in fase voedt, zal straling van beide kanten verdwijnen en de impedantie in het midden gaat naar nul, terwijl de impedantie aan de uiteinden erg hoog wordt. Het middelpunt wordt een goed grondpunt.

In het echte leven is het anders. Praktische ervaring: Een vriend van mij had een EME-array met verschillende lange yagis op 144 MHz. Ze hadden allemaal een gamma-match die geïsoleerd was van de giekbuis. Er was echter een prestatieprobleem. Een eenvoudige test: neem een antenne en richt deze recht de lucht in met de reflector ver boven de grond. Zet een veldsterktemeter op de laatste director en kijk naar de aflezing terwijl je de hand langs de coax beweegt. Er werden grote variaties waargenomen, wat betekent dat er een aanzienlijke stroom over het coaxscherm loopt. Voeg een sleeve balun toe. Dat maakt de stroming op het scherm te verwaarlozen. Dat was lang geleden, maar zoals ik me kan herinneren is de prestatie verbeterd met meer dan 1 dB (dat is veel op EME). De verklaring is dat het fysieke middelpunt niet het elektrische middelpunt is. Als je een dipool zou maken van twee staven van verschillende diameter en ze in fase zou voeden, zou de straling niet opheffen en zou de impedantie in het midden niet erg laag zijn. Het zou nodig zijn om de dikkere kant korter te maken. De gamma-match vernietigt de symmetrie van de straler, zodat er een aanzienlijke RF-spanning in het midden is. Dit veroorzaakt enig stroomverlies en misschien nog belangrijker het oppikken van geleide interferentie.

Opmerkingen

• Ik don ‘ t volg je logica over het bevestigen van het scherm aan het midden van een halfgolfelement. Waarom zou je het scherm niet ‘ bevestigen aan het midden van de dipool? Dat punt wordt geslepen, net als het scherm.
• Natuurlijk moet het scherm worden verbonden met het midden van het (bijna) halfgolfelement dat we voeden met een gamma-match. Het probleem is dat het middelpunt niet helemaal geslepen is in een lange yagi. Dat is een experimenteel feit en geen theoretische speculatie. Vermoedelijk is de reden de assymetrie van de structuur.Door een stroomsmoorspoel (balun) op de kabel te plaatsen kan men stromen op het scherm voorkomen. (als alternatief zou men het scherm kunnen verbinden met het nulspanningspunt op het element dat een beetje uit het midden ligt.
• I ‘ m zeg niet een gamma-overeenkomst is alleen een geweldige balun – in het beste geval maakt het de common-mode impedantie 10x of zo wat het anders zou zijn. Dus ik ben het eens met je observatie, maar ik ‘ m mooi sceptisch over uw uitleg.
• U kunt eenvoudig simuleren met NEC2. Ontwerp een typische yagi met 3 elementen (om de radiatorimpedantie laag te maken zoals normaal bij een yagi.) Voeg vervolgens de gammamatch toe zoals op de foto hierboven . Sluit met een draad naar het middelpunt van het element en pas daar een stroom- of spanningsbron toe. Voeg vervolgens een kwartgolf toe die loodrecht staat op de dipool en op de as van de yagi. Kijk naar de stroom die de simulatie op die kwartgolf zal geven draad. Je kunt de draad verplaatsen totdat je het punt vindt waar de stroom op de draad nul is. Je kunt ook de gamma-overeenkomst uit het midden verplaatsen.
• OK, ik denk dat ik onder sta op wat je bedoelt. Ik ‘ d stel voor om in de eerste paragraaf duidelijker te maken dat je beschrijft wat er theoretisch zou moeten gebeuren – dat gooide me in de war.

Bedenk dat de impedantie van een antenne-element dat bijna resoneert varieert langs zijn lengte van bijna nul op de giek tot bijna oneindig op het puntje. Door de kraan te verplaatsen, kunt u elke gewenste impedantie selecteren.

De aftapstaaf heeft inductantie en de seriecondensator stelt u in staat deze inductie te neutraliseren.

Kortom, een gamma-match heeft twee aanpassingen; de positie van de kraan op het aangedreven element (die de impedantie varieert), en de variabele condensator in serie met de zelfinductie van de kraan (die de reactantie afstemt). Met deze twee aanpassingen kun je elke antenne die ergens in de buurt van resonantie is, matchen met elke gewenste voedingslijnimpedantie. Daarom ben ik dol op gamma-matches!

(Ik heb slechts één antenne gezien die geen condensator had , en het zou slechts op één frequentie overeenkomen. De verkeerde frequentie, zo blijkt.)

Opmerkingen

• Maar het verplaatsen van de kortsluitbalk doet ‘ u krijgt geen transformatorachtige impedantietransformatie zoals het verplaatsen van het voedingspunt van een in serie gevoede dipool dat doet. Het verandert eerder de lengte van een kortgesloten shuntstomp, in feite een inductor.
• Ook denk ik dat wanneer je antennes ziet met condensatorloze gamma-overeenkomsten, ze ofwel helemaal niet ontworpen zijn om verstelbaar te zijn (in plaats daarvan, naar vooraf bepaalde afmetingen), of ze bieden een mechanisme om de elementlengte aan te passen, waardoor de capaciteit van het element zelf verandert (wat waarschijnlijk een beetje kort zal zijn om er zeker van te zijn dat het inderdaad capacitief is)
• Wat je call a ” kortsluitbalk ” is een beweegbare tik op het antenne-element. Ja, het heeft inductie, maar dat is incidenteel en een ongewenste bijwerking. De seriecapaciteit wordt gebruikt om deze inductantie te neutraliseren (waardoor een in serie afgestemde LC-kring met nulreactantie wordt geproduceerd).
• Re: condensatorloze gamma-overeenkomsten. Dat is eigenlijk een verwrongen betekenis, hoewel, zoals ik al zei, ik ‘ er maar één heb gezien en ik ‘ vrij zeker ben dat het was een fout in de constructie. Heeft u voorbeelden van commerciële antennes zonder condensatoren?
• Als u een Google-afbeelding zoekt voor ” yagi ” zul je er een paar zien, hoewel veel gebruikelijker is om een gevouwen dipool te gebruiken voor het aangedreven element, wat een gebalanceerde gamma-match (T-match) is met de kortsluiting bar / tap / hoe je het ook wilt noemen, aangepast voor 0 inductie. Als de steeklijn korter is dan een kwartgolf (zoals gebruikelijk in een gamma-overeenkomst), dan heeft hij wel een inductantie en heb je een capaciteit ergens nodig. Het hoeft echter niet ‘ een seriecondensator te zijn: het kan ook een verkort antenne-element zijn.

Een variatie op de gamma-match is een koppelingslusantenne die onderling koppelt met het midden van een dipool. Er wordt een kleine lusantenne met enkele winding gevormd en als een zeer inductieve lus wordt een seriecondensator tussen de voedingslijn en de inductor geplaatst die resonant wordt bij een LAGE impedantie. (serie resonantietank) Wanneer deze wordt gekoppeld aan een massief dipoolelement, dat ook een lage middenimpedantie heeft, koppelt een bijna 1: 1 transformatorverhouding efficiënt van de lusantenne naar het dipoolelement. Deze belasting verhoogt de R-waarde van de resonantielus tot de voedingslijnimpedantie. Een gamma-match heeft enige kwaliteit van het serie resonantietankcircuit dat is gekoppeld aan een aangedreven element.In sommige ontwerpen tikt de lucifer niet op het element op een afstand van het midden, maar is in plaats daarvan een lus die alleen op het middelpunt van het element is verbonden. In dit ontwerp is er alleen onderlinge koppeling aangezien er geen directe elektrische verbinding is.

Voor een continu geleider aangedreven element , net als die in het artikel, is de gamma-match in feite een variabele condensator die wordt gebruikt om eventuele inductie van de (ongebalanceerde) voeding van de antenne af te stemmen.

Zoals het artikel aangeeft, is het midden van het aangedreven element een nulspanningspunt, dus het is OK om de giek daar te aarden en de gevlochten kant van de coax daar te voeden (onthoud dat RF AC is, niet DC) Bevestiging van de andere kant van de coax verder op het element zal natuurlijk een impedantieprobleem veroorzaken, maar daar is de match voor.

Het grote nadeel van de gamma-match is dat deze zich daar op de giek van de Yagi bevindt, in de lucht, en daarom onhandig is om aan te passen. Je wilt alleen maar gebruik een dergelijk afstemmingssysteem waarbij de SWR-bandbreedte van de resulterende antenne breed genoeg is voor uw doeleinden. U hoeft er dus niet meer mee te rotzooien als de antenne in eerste instantie is afgesteld.

U kunt de gamma-overeenkomst vervangen door een variabele condensator met het juiste bereik. Dit is gebruikelijk bij andere typen antennes (bijv. loops) waar de bandbreedte smal is en je deze tijdens het afstemmen moet aanpassen.

Reacties

• De gamma-overeenkomst is om de feedline af te stemmen op de antenne. Dit verschilt nogal van het afstemmen van de antenne op resonantie, wat de variabele condensator die gebruikelijk is in de lus doet. Zie bijvoorbeeld de afbeelding in Hoe maak je een lusantenne voor HF? , die een gamma-match (aan de feedline-zijde) en een variabele condensator (tegenover de feedline) heeft.
• Voor alle duidelijkheid: er zijn zeker manieren om te matchen met een variabele condensator, maar het meest gebruikelijke gebruik van een variabele condensator in een lus is waarschijnlijk niet dat , dus ik denk dat de formulering dubbelzinnig of misleidend is.
• Als ik dit een paar maanden later lees, heb ik zijn sindsdien acros gekomen s een aantal andere mensen ( zoals W8JI ) die schrijven over een ” gamma-overeenkomst ” alsof het ‘ slechts een seriecondensator is. De gamma-match die ik ken kan hebben een seriële condensator, maar heeft ook altijd een parallel kortgesloten stomp, en is ook een speciaal geval van een gevouwen dipool. Het doet veel meer dan alleen een seriecondensator. Dus ik vraag me af, is er een ander soort ” gamma-overeenkomst ” waar mensen het over hebben?

Ik maak legale mag-loops met limietvermogen met een gamma-match en zonder condensator. Ik heb de indruk dat de dop de wedstrijd meer frequentie-afhankelijk maakt en de mogelijkheid beperkt om de antenne op meer dan één band te gebruiken. De dop maakt het afstemmen gemakkelijker.

Ik heb de gamma-match ook gebruikt om verticale palen tot 125 ft met goed effect te matchen, zelfs als de paal een hoogte had die ongunstig was voor de gebruikelijke verticale antenne.

Deze indrukken zijn gebaseerd over het matchen van tientallen antennes van verschillende typen.

Reacties

• Hallo Wayne, en welkom bij ham.stackexchange.com! Tussen haakjes, je bericht, hoewel relevant en interessant, beantwoordt de vraag niet ‘. De site draait helemaal om vragen en antwoorden, in tegenstelling tot sites in forumstijl. Hoe dan ook, we ‘ zijn blij dat je ‘ hier bent!