HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Porvasmagok és ferritek a rövidhullámú rádióamatőr gyakorlatban Jánosy János Sebestyén HA5GN
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Optimális állomás felépítés
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
2
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Mire használunk RF vasmagokat? 1.
2. 3.
Antenna illesztés az antenna talppontjában, impedancia transzformálás (Rossz megoldás: hangoló a TCVR után, kábelveszteségek a rossz SWR miatt) Szigetelő fojtó az állomás és az érintésvédelmi föld között Áramfojtó balun a tápvonalon (esetleg mindkét végén) Mindig mindent mérni! Csak akkor érünk el eredményt, és kerüljük el a kínlódást meg a csalódást, ha vasmagos tekercseinket megbízhatóan meg tudjuk mérni!! Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
3
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN Légmagos áramfojtó balunok I.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
4
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN Légmagos áramfojtó balunok II.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
5
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN „Tyúklétrás” doublet (2x 41.8m) I.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
6
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN „Tyúklétrás” doublet (2x 41.8m) II.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
7
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
„Tyúklétrás” doublet (2x 41.8m) III.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
8
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
K3EA és beépített balun
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
9
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Balunok a fiókból
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
10
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Balunok a börzéről
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
11
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Földhurok bontása Érintésvédelmi föld I
Földelt konnektor („zöldsárga”) I
Laptop táp negatív ága I
USB csatlakozó negatív ág I
Antenna koax köpenye I
Villámvédelmi föld Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
12
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Porvasmagok, ferritek a fiókból
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
13
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Hivatkozások I.: 1.
Saját cikkek (Mire használunk porvasmagot, ferritet): HA5GN: Tapasztalatok antenna hangolókkal, balunokkal (RT ÉK 2006) http://iranytu.uw.hu/files/Antennahangolo_HA5GN.pdf HA5GN: Állomás optimalizálás - módszerek, készülékek (RT 2010/4, 2010/5, 2010/6, 2010/7) HA5GN:Amatőrállomások helyi zavarmentesítése (MRC Műszaki Nap 2010) http://www.ha5mrc.hu/events/mrcday10/MRC_JJS.pdf HA5GN: Antennaillesztők (MRC Műszaki Nap 2011) http://www.ha5mrc.hu/events/mrcday11/MRC_JJS.pdf
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
14
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Hivatkozások II.: 2.
Saját cikkek (Mérési módszerek): HA5GN: Mini hálózatanalizátor (MRC Műszaki Nap 2012) http://www.ha5mrc.hu/events/mrcday12/mrc_jjs.pdf HA5GN: Egy nagyon hasznos műszer: a miniVNA (RT 2013/1, 2013/2, 2013/3, 2013/4) HA5GN: A régi harcos újra aktív: az R130-as készülék balunja (RT 2013/9)
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
15
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Hivatkozások III.: 3.
Felhasznált cikkek (Mérési módszerek): Bartók László HA5AG: Ismerjük meg ferritgyűrűinket! (RT ÉK 2003) Dr. Gschwindt András HA5WH: Balunokról néhány sorban (RT 2004/7) Regály Gyula HA5HU: Toroid kalkulátor (RT 2012/4)
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
16
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Hivatkozások IV.: 4.
Hasznos publikációk: The Lure of the Ladder Line http://www.w6ier.org/images/The%20Lure%20of%20Ladder%20Line.pdf
A review of QST article "The Lure of Ladder Line" http://vk1od.net/transmissionline/LOLL/
The Classic Multiband Dipole Antenna http://www.sgcworld.com/Publications/Downloads/ClassicMultiband.pdf
Smart Tuning, Emergency Antenna Loop, Tactical HF Kit: STEALTH http://sgcworld.com/Publications/Manuals/stealthman.pdf
Shield current chokes: some measurements http://www.k3na.org/articles/shield%20current%20choke.pdf
Build an All Band HF Air Core 1:1 Choke Balun http://www.hamuniverse.com/balun.html Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
17
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Tekercs tulajdonságai I.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
18
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Tekercs tulajdonságai II.
Ideális tekercs: nincs önkapacitása
|XL| = ω L = 2 π f L (Egyenesen arányos a frekvenciával: grafikonon a nullából induló egyenes; X: itt most nem törődünk a komplex számmal, csak az abszolút értékkel, mint valós számmal) Valódi tekercs: van egy párhuzamos önkapacitás
|Xc| = 1 / (ω C) = 1 / (2 π f C) (Fordítottan arányos: a grafikonon a végtelenből induló, csökkenő értékű hiperbola) A párhuzamos ágak közül az dominál, amelynek kisebb az impedanciája, mert az viszi a nagyobb áramot Van, amikor fontos a nagy jóság (nagy Q), pl. rezgőkör; van amikor pont fordítva kis jóság (kis Q) kell, pl. fojtótekercs Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
19
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Valós tekercs: van önkapacitás
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
20
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
22 H kitűnő ferrit fojtótekercs
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
21
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
100 H elfogadható ferrit fojtótekercs
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
22
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Ellenőrzés: 100 pF mérése
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
23
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Tekercsveszteség I. Tekercsek veszteségei: 1. 2.
3.
Rézveszteség: a huzal ohmikus ellenállásából adódó veszteség; Örvényáramú veszteség: a tekercs mágneses terébe helyezett vezetőben indukált áram, aminek a vezető ellenállásából származó veszteségi teljesítménye a mágneses mezőn keresztül a tekercs áramát terheli Átmágnesezési veszteség: a tekercsbe helyezett vasmag mágnesezési ciklusaiból adódó veszteség
Rézveszteség: Ha van mondjuk egy adott ellenállású, 1m hosszú huzalunk, hogy tudjuk abból a legnagyobb induktivitást elérni? A (nagy jóságú) tekercs hossza lehetőleg ne legyen nagyobb, mint az átmérője, inkább egy kicsit kevesebb; a fojtót veszteségesnek szeretjük, az lehet hosszú Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
24
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Tekercsveszteség II. – egy rácskör
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
25
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Tekercsveszteség III. Örvényáramú veszteség: a jó tekercs hossza/átmérője majdnem egyforma, és ne legyenek fémtárgyak egy hossznyi/átmérőnyi távolságban; valamint a tekercsbe dugott vasmag vezetőképessége legyen kicsi, ugyanis a veszteségi teljesítmény: PV = I2 * R Ha R-t megduplázom, az örvényáram (I) feleződik, mivel ez utóbbi négyzeten van, a veszteségi teljesítmény is feleződik: (I/2)2 * 2R = I2 /4 * 2R = (I2 * R) / 2 = PV / 2 Porvasmagok, ferritek lényege: igen magas fajlagos ellenállás; a trafó lemezei festve vannak (szigeteltek), jobb minőségű kimenő trafók lemezeire még hártyapapírt is ragasztottak ...
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
26
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Tekercsveszteség IV. Átmágnesezési veszteség: csak a vasmagokra jellemző, vákuumnak, (de még a levegőnek is) ilyen gyakorlatilag nincs; H: térerősség: A * menet / méter; B: indukció: V * sec / méter2
Legfontosabb anyagi tulajdonság: R (relatív permeabilitás): hányszor lesz nagyobb B, ha levegő helyett vasmag? Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
A veszteség a görbe területével arányos; Lágy mágneses: a görbe vékony; Kemény mágneses: görbe széles 27
HA5GN
JN97mk25eg
HA5HU toroid programja:
[email protected]
R számítása Kell hozzá: 1. Tolómérő (méretek) 2. Próbatekecs (5-7-10 menet) 3. Induktivitásmérő (hány H a tekercs?) Megkapjuk R értékét, és az mindent meghatároz Itt ez R = 49.3 – a szürke színjelzés katalógus szerint 50 – jó egyezés
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
28
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Miért jó a nagy R érték? Azonos menetszám – azonos szórt kapacitás – de jóval nagyobb induktivitás, tehát az impedancia görbe baloldalát balra tolhatjuk Azonos induktivitáshoz kevesebb menet szükséges, tehát csökken a szórt kapacitás – tehát az impedancia görbe jobboldalát jobbra tolhatjuk! Mindkét esetben a görbe SZÉLESEDIK, MEGNŐ A SÁVSZÉLESSÉG! Légmagos balun, R=1 : max. kb. 1:3 a frekvenciaátfogás (3.5 ...10 MHz, 10...30 MHz, régi rövidhullámhoz 2 tekercs!) Porvasmagos balun, R=8 ... 10: max. kb. 1:10 frekvenciaátfogás (3 ... 30 MHz, egy balun megcsinálja a régi rövidhullámot!) Ferrites balun, R=125 ... 850 ... 2000: max kb. 1:50 átfogás! (Egy balun megteszi a 1 ... 50MHz -et, „új” rövidhullám)! Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
29
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN Széles sáv: Jó 22 μH-s ferrites fojtó mérése
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
30
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Balunok a fiókból
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
31
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN Anyagtulajdonságok: Porvasmagok #2, #6
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
32
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN Anyagtulajdonságok: ferritek #61 #43 #77
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
33
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Transzformátoros balun: Fritzel balun I.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
34
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Fritzel balun II. Transzformátoros balun: Előny: Szekunder oldalán a földpont határozottan középen, csak tényleg szimmetrikus antennákhoz jó, ne legyenek a beam/dipól közelében vezető objektumok, tartja a határozott iránykarakterisztikát, jó nagyfrekis földet lehet lehozni a koax palástján Hátrány: csak kisebb relatív permeabilitásnál működik jól; porvasak R = 8 (sárga, #6 anyag), R = 10 (barnásvörös, #2), ferritek R = 50 (Kőporc szürke jel), R = 125 (Amidon #61), R = 850 (Amidon #43)
Áramfojtó balun: Előny: működik nagyobb permeabilitással, R = 2000 (Amidon #77), amitől nagyobb a sávszélessége; földfüggetlen a kimenete, érdektelen, hogy mi van az antenna körül, és hol van az antenna földje, az „lebeghet”. Hátrány: nem kapunk tőle jó nagyfrekis földet, mert csak „szigetel”, nem javítja az iránykarakterisztikát, ha elektromosan vezető objektumok vannak a beam-hez közel (közel: távolság kisebb, mint λ/6) Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
35
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Fritzel balun III. Transzformátoros balun: Szűkebb frekvenciatartományban, kisebb relatív permeabilitásokkal működik jól. A terheletlen Fritzel balun kimenetébe belemérve 90.9 H, a bemenetét mérve 90.3 H az induktivitás (ami ugyanaz), és ez két-két mágnesesen szorosan csatolt tekercs induktivitása, ami FT-240-61-es ferritet felételezve 11+11 menet. Tehát a trifiláris trafó 3x11 menetes. Ha a vas T-225-2 lenne, akkor ez 3x87 menettel lehetne megvalósítható, ami nonszensz. A két tekercs együttes impedanciája 1.8 MHz-en is megvan 1027 Ω, ami a kábel impedanciájának több, mint húszszorosa, tehát a terheletlen üresjárati áram ugyancsak kicsi lesz. Ha csak 3.5 MHz-ről akarunk indulni, akkor 45 H is elég volna, ami kb. 3x7 menetet jelent. Ekkor javul a kisebb önkapacitás miatt az 50 MHz feletti viselkedés. A beam, amin ez a balun ül, hatsávos, 10MHz ... 30MHz között, itt a balun teljesen megfelelő.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
36
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Fritzel balun IV. Áramfojtó balun (később): Mint látni fogjuk, az áramfojtó egy koaxból ferritgyűrűre megtekert induktivitás, amelynek az impedanciáját a koax fémharisnyáján illik mérni (a szórt kapacitást tulajdonképpen az adja). Az ökölszabály szerint a szükséges impedancia legalább a kábel impedanciájának négyszerese (200 Ω ), de inkább a tízszerese (500 Ω) kellene legyen. A K3EA által javasolt balunok impedanciái a R = 2000 (Amidon #77) miatt ennél sokkal nagyobbak, a balun az impedanciájának a kapacitív oldalán (hiperbola) működik. A Kőporc 50-es anyagra tekert áramfojtó a kisebb, a R = 50 relatív permeabilitás miatt már 1.8 MHz-en nem is működik jól.
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
37
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Fritzel balun V. 1 ... 50 MHz, Amidon #61-as anyag
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
38
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Fritzel balun VI. 1 ... 150 MHz, FT-240-61 trafó
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
39
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN K3EA áramfojtó balun (Guanella)
12 menet lazán RG-143 teflon koaxból 2 db FT-240-77 ferritgyűrűn, induktivitásként az impedanciája megmérve. Ökölszabály: legyen a kábelimpedancia (50 Ω) legalább négyszerese (200 Ω) de inkább tízszerese (500 Ω) Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
40
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN K3EA áramfojtó balun mérése
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
41
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN K3EA utánépítések (HA5GN) fotója
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
42
JN97mk25eg
[email protected] HA5GN K3EA utánépítések (HA5GN) adatai
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
43
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Balunok a fiókból
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
44
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Guanella áramfojtó, 18 bifiláris menet Kőporc N50-es ferriten
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
45
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Porvasmagok, ferritek a fiókból
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
46
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Mért R kb. 8, hasonlít a #6 sárga porvasra de a veszteség nagy!!!
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
47
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
Ez előbb 10 menettel mértem, itt 5 menet:
Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
48
HA5GN
JN97mk25eg
[email protected]
73 & DX … … de HA5GN Sok sikert a vasakhoz!
QRZ? Porvasmagok, ferritek -
MRC Műszaki Nap 2013
49
