Uma correspondência gama serve uma finalidade tripla:

1. Como um fio de pequeno diâmetro paralelo e próximo ao elemento radiante principal, ele carregará apenas uma fração da corrente do elemento principal ao ser exposto à mesma intensidade de campo elétrico . Isso o transforma em um transformador efetivo da impedância de entrada da antena .
2. Ele também se forma junto com o elemento radiante principal uma ponta de fio fechada , adicionando indutância à impedância de entrada da antena. Se isso não for necessário para a correspondência , a indutância adicional pode ser cancelada com um capacitor concentrado em série.
3. Não mostrado na sua figura, mas na figura abaixo: A bainha da linha de alimentação coaxial é conectada ao centro da irradiação principal elemento. Quando corretamente conectado, um jogo de gama também serve como um conversor balanceado para não balanceado ou balun .

Todas essas funções são altamente desejáveis para combinar a impedância característica não balanceada da linha de alimentação coaxial com a impedância balanceada muito mais baixa de uma antena Yagi.

Claramente, a capacitância é a chave

A capacitância é apenas uma parte dela. A correspondência gama em sua pergunta é de três coisas:

1. Uma espécie de dipolo dobrado, realizando um aumento de impedância
2. Um esboço de linha de transmissão em curto paralelo, adicionando indutância shunt
3. Uma capacitância em série

Um circuito equivalente é:

^{simule este circuito – Esquema criado usando CircuitLab}

Então, digamos que temos uma antena com uma impedância de feedpoint de $ (15 + j0) \ Omega $. Em um Gráfico de Smith , temos este:

Nosso objetivo é mova esse ponto para o meio do círculo. Como uma correspondência gama consegue isso?

uma espécie de dipolo dobrado

O primeiro ponto é provavelmente o mais difícil de entender. Considere isso em um dipolo dobrado , a impedância é quatro vezes maior que a de um ordinário y dipolo porque a corrente da antena flui em ambas as pernas do dipolo, mas apenas metade dela na perna onde está o ponto de alimentação. Como a corrente é reduzida pela metade, enquanto a resistência à radiação permanece essencialmente inalterada, a impedância é quadruplicada.

Agora, considere a correspondência gama: a mesma condição existe. Parte da corrente flui através do elemento principal da antena, e parte dela através da barra gama, e isso fornece o mesmo tipo de aumento de impedância. Na verdade, se você mover a tira de curto-circuito totalmente até o final da antena, ela é exatamente um dipolo dobrado.

Normalmente, a correspondência gama é construída para fornecer um valor ainda maior que 4: 1 impedância aumentada. Ao tornar a barra gama menor que o elemento principal, a barra gama terá uma parcela ainda menor da corrente total. Ainda menos corrente significa uma transformação de impedância mais alta.

Em termos de circuito equivalente, o tamanho da barra gama influencia onde o autotransformador formado por L1 e L2 é tocado. Aqui está o efeito no gráfico de Smith:

uma linha de transmissão paralela em curto

A barra gama correndo paralela ao elemento da antena faz uma transmissão de condutor duplo linha . É “s stub encurtado e menor que $ \ lambda / 4 $ long, por isso parece um indutor. A posição da barra de encurtamento determina a indutância, o valor de L1 + L2 no circuito equivalente acima.

Se a barra de curto-circuito for movida totalmente para o final da antena, a susceptância é zero , e não tem efeito sobre a impedância do ponto de alimentação. À medida que o stub de curto é movido para mais perto do ponto de alimentação, torna a suscetância maior, como se L1 + L2 estivessem se tornando indutores menores.

Com a indutância paralela adicionada, nosso gráfico de Smith se parece com isto:

a capacitância em série

O capacitor é formado por um tubo de alumínio, com a haste gama dentro dele, isolada por plástico. Este é um recurso opcional do gamma match e nem sempre está presente, ou configurado exatamente dessa forma. Mas com ele, podemos fazer isso:

Missão cumprida.

Conforme configurado, C1 e L1 + L2 formam uma rede L descendente. Também é possível ajustar a antena para ser um pouco curto, caso em que fornecerá alguma capacitância, mas do outro lado da indutância. Neste caso, você obtém uma rede L step-up.

Visto que a antena também pode ser ajustada para ser exatamente ressonante (apresenta uma impedância de feedpoint puramente resistiva), você não precisa tecnicamente de adicionar qualquer indutância ou capacitância: apenas a transformação do primeiro ponto é suficiente e você poderia ter um dipolo dobrado comum. No entanto, isso frequentemente não é feito na prática, uma vez que o ajuste da transformação de impedância requer a alteração do diâmetro da barra gama ou do elemento da antena, o que é complicado.

Também é o caso em que a correspondência gama funciona um pouco como um balun. Se ele aumenta a impedância vista olhando para dentro do coaxial, por reciprocidade também diminui a impedância olhando para dentro a outra direção volta para o modo diferencial do coaxial. O modo comum é deixado sozinho, mas agora é uma impedância relativamente mais alta. Portanto, pode ser mais desejável aumentar muito, do que diminuir com a rede L. Mesmo assim, para uma antena com alta diretividade alguns co A supressão do modo mmon pode ser necessária: combinada com a correspondência gama, pode ser ainda mais eficaz. G8HQP fornece uma explicação mais completa com toda a matemática se você quiser mais detalhes.

Comentários

• que ótima explicação, oh, olha só ‘ s do meu amigo phil frost … o que você sabe 🙂

A correspondência gama é problemática. Certamente permite uma combinação perfeita de impedância com dois graus de liberdade, mas o efeito balun é questionável. A tela do coaxial é conectada ao centro de um elemento de meia onda. Isso significa que ele está conectado a dois condutores de quarto de onda abertos. No espaço livre, eles teriam uma impedância muito alta nas extremidades e, conseqüentemente, a impedância no centro seria muito baixa. Isso significa que a tensão na tela do cabo coaxial seria muito baixa, de modo que nenhum sinal seria enviado à tela do cabo coaxial (ou não seria captado muito qrm se o cabo coaxial tivesse interferência externa).

Um dipolo de meia onda onde duas hastes de um quarto de onda são alimentadas em anti-fase é um bom radiador com Z = impedância do espaço livre (300 ohms) dividido por cerca de 6. Mas se alguém os alimentar em fase, a radiação de ambos os lados será cancelada e a impedância no centro vai para zero enquanto a impedância nas extremidades se torna muito alta. O ponto médio torna-se um bom ponto de partida.

Na vida real, é diferente. Experiência prática: Um amigo meu tinha um array EME com vários yagis longos em 144 MHz. Todos eles tinham um fósforo gama isolado do tubo da lança. No entanto, houve um problema de desempenho. Um teste simples: pegue uma antena e aponte-a diretamente para o céu com o refletor bem acima do solo. Coloque um medidor de intensidade de campo no último diretor e observe a leitura enquanto move a mão ao longo do coaxial. Grandes variações foram observadas, o que significa que uma corrente substancial está fluindo na tela coaxial. Adicione um balun de manga. Isso torna a corrente na tela insignificante. Isso foi há muito tempo, mas, pelo que me lembro, o desempenho melhorou em mais de 1 dB (Isso é muito no EME). A explicação é que o ponto médio físico não é o ponto médio elétrico. Se você fizesse um dipolo a partir de duas hastes de diâmetros diferentes e as alimentasse em fase, a radiação não se cancelaria e, conseqüentemente, a impedância no ponto médio não seria muito baixa. Seria necessário encurtar o lado mais grosso. A correspondência gama destrói a simetria do radiador, de modo que há uma tensão de RF substancial no centro. Isso causa alguma perda de potência e talvez mais importante, capta a interferência conduzida.

Comentários

• Eu não ‘ t siga sua lógica sobre anexar a tela ao centro de um elemento de meia onda. Por que você não ‘ não fixaria a tela no centro do dipolo? Esse ponto é aterrado, assim como a tela.
• É claro que a tela deve ser conectada ao centro do elemento de meia onda (próximo) que alimentamos com uma correspondência gama. O problema é que o ponto médio não é bem fundamentado em um yagi longo. Esse é um fato experimental e não uma especulação teórica. Presumivelmente, o motivo é a assimetria da estrutura.Colocando uma bobina de corrente (balun) no cabo, pode-se evitar correntes na tela. (como alternativa, pode-se conectar a tela ao ponto de tensão zero no elemento que está um pouco fora do centro.
• Eu ‘ não estou dizendo uma correspondência gama é por si só um grande balun – na melhor das hipóteses, ele apenas torna a impedância de modo comum 10x ou mais do que seria de outra forma. Portanto, concordo com sua observação, mas eu ‘ sou bonita cético em relação à sua explicação.
• Você pode simular facilmente com NEC2. Projete um yagi de 3 elementos típico (para tornar a impedância do radiador baixa como é normal em um yagi.) Em seguida, adicione a correspondência gama semelhante à foto acima . Feche com um fio para o ponto médio do elemento e aplique uma fonte de corrente ou tensão lá. Em seguida, adicione um quarto de onda que é perpendicular ao dipolo e ao eixo do yagi, Observe a corrente que a simulação dará naquele quarto de onda fio. Você pode mover o fio até encontrar o ponto onde a corrente no fio é zero. Como alternativa, mova a correspondência gama para fora do centro.
• OK, acho que sob veja onde você está chegando. Eu ‘ d sugiro deixar mais claro no primeiro parágrafo que você está descrevendo o que deveria acontecer teoricamente – isso me deixou confuso.

Considere, a impedância apresentada por qualquer elemento de antena que “está perto de ressonante varia ao longo de seu” comprimento de perto de zero na barra até quase infinito na ponta. Mover a derivação permite que você selecione qualquer impedância desejada.

A haste da derivação tem indutância, e o capacitor em série permite que você neutralize essa indutância.

Em suma, uma correspondência gama tem dois ajustes; a posição da derivação no elemento acionado (que varia a impedância) e o capacitor variável em série com a indutância da derivação (que desativa a reatância). Com esses dois ajustes, você pode combinar qualquer antena que esteja em qualquer lugar perto de ressonar a qualquer impedância de linha de alimentação que você quiser. É por isso que EU AMO as correspondências gama!

(Eu vi apenas uma antena que não tinha capacitor , e só corresponderia a uma frequência. Frequência errada, ao que parece.)

Comentários

• Mas mover a barra de curto não ‘ t consegue uma transformação de impedância semelhante a um transformador como o movimento do ponto de alimentação de um dipolo alimentado em série. Em vez disso, ele altera o comprimento de um stub em curto de shunt, efetivamente um indutor.
• Além disso, acho que quando você vê antenas com combinações de gama sem capacitor, elas não são projetadas para serem ajustáveis (em vez disso, são fabricadas para dimensões pré-determinadas), ou fornecem um mecanismo para ajustar o comprimento do elemento, alterando assim a capacitância do próprio elemento (que provavelmente será um pouco curta para garantir que é realmente capacitivo)
• O que você chame uma ” barra de curto-circuito ” é um toque móvel no elemento da antena. Sim, tem indutância, mas isso é acidental e um efeito colateral indesejado. A capacitância em série é usada para neutralizar essa indutância (produzindo um circuito LC sintonizado em série de reatância zero).
• Re: jogos gama sem capacitor. Isso realmente faz sentido, embora, como eu disse, eu ‘ vi apenas um e ‘ tenho certeza de que era um erro de construção. Você tem algum exemplo de antenas comerciais sem capacitores?
• Se você fizer uma pesquisa de imagens do Google por ” yagi ” você verá alguns, embora muito mais comum seja usar um dipolo dobrado para o elemento acionado, que é uma correspondência gama balanceada (correspondência T) com o curto bar / torneira / como você quiser chamá-lo ajustado para 0 indutância. Se o stub tiver menos de um quarto de onda (como de costume em uma correspondência gama), ele apresenta uma indutância e você precisa de uma capacitância em algum lugar . Não ‘ não precisa ser um capacitor em série: também pode ser um elemento de antena encurtado.

Uma variação da correspondência gama é uma antena de quadro de acoplamento que se acopla mutuamente ao centro de um dipolo. Uma pequena antena de loop de volta única é formada e, como um loop muito indutivo, um capacitor em série é inserido entre a linha de alimentação e o indutor que se tornará ressonante em uma impedância BAIXA. (tanque ressonante em série) Quando este é acoplado a um elemento dipolo sólido, que também tem uma impedância central baixa, uma relação de transformador próxima de 1: 1 acopla-se eficientemente da antena de loop ao elemento dipolo. Este carregamento aumenta o valor R do loop ressonante para a impedância da linha de alimentação. Uma correspondência gama tem alguma qualidade do circuito tanque ressonante em série acoplado a um elemento acionado.Em alguns designs, a combinação não toca o elemento a uma distância do centro, mas em vez disso, é um loop que é conectado apenas no ponto central do elemento. Neste projeto, há apenas acoplamento mútuo, pois não há conexão elétrica direta.

Para um elemento conduzido por condutor contínuo , como o do artigo, a correspondência gama é basicamente um capacitor variável que é usado para desligar qualquer indutância da alimentação (desequilibrada) da antena.

Como afirma o artigo, o centro do elemento acionado é um ponto de tensão zero, portanto, é normal aterrar a lança lá e alimentar o lado da trança do coaxial (lembre-se de que RF é CA, não Conectar o outro lado do coaxial mais longe no elemento vai criar um problema de impedância, é claro, mas é para isso que serve a correspondência.

A principal desvantagem do gamma match é que ele está lá no boom do Yagi, no ar e, portanto, inconveniente de se ajustar. Você só vai querer use um sistema de correspondência em que a largura de banda SWR da antena resultante seja ampla o suficiente para seus propósitos. Portanto, você não precisará mexer com isso uma vez que a antena esteja sintonizada inicialmente.

Você poderia substituir a correspondência gama por um capacitor variável de alcance apropriado. Isso é comum em outros tipos de antena (por exemplo, loops) onde a largura de banda é estreita e você precisa ajustá-la conforme você ajusta.

Comentários

• A correspondência de gama é para combinar a linha de alimentação para a antena. Isso é bem diferente de sintonizar a antena em ressonância, que é o que o capacitor variável comum em loop faz. Por exemplo, veja a imagem em Como fazer uma antena de loop para HF? , que tem uma correspondência gama (no lado da linha de alimentação) e um capacitor variável (oposto à linha de alimentação).
• Para ser claro, certamente existem maneiras de fazer correspondência com uma variável capacitor, mas o uso mais comum de um capacitor variável em um loop é provavelmente não aquele , então acho que o texto é ambíguo ou enganoso.
• Lendo isso alguns meses depois, eu desde então vieram acros s algumas outras pessoas ( como W8JI ) que escrevem sobre uma ” gamma match ” como se ‘ fosse apenas um capacitor em série. O gamma match que eu sei pode ter um capacitor em série, mas também sempre tem um stub paralelo em curto e também é um caso especial de um dipolo dobrado. Ele faz muito mais do que apenas um capacitor em série. Então, eu me pergunto se há algum outro tipo de ” gamma match ” sobre o qual as pessoas falam?

Eu faço o limite legal de mag-loops com uma correspondência de gama e nenhum capacitor. Tenho a impressão de que o limite torna a correspondência mais dependente da frequência e limita a capacidade de usar a antena em mais de uma banda. A tampa facilita o ajuste fino.

Também usei a correspondência gama para combinar postes verticais de até 125 pés com bom efeito, mesmo quando o poste estava a uma altura adversa à antena vertical normal.

Essas impressões são baseadas sobre ter correspondido dezenas de antenas de vários tipos.

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