2.18.5 Adaptation des impédances

• La désadaptation peut  causer quelques 1/10 de dB de perte dans l'ERP. Beaucoup de radioamatreurs ne veulent pas donner suite à cette désadaptation après tous les efforts qu'ils ont fait pour obtenir une antenne LF efficace.
• Bien que la puissance réfléchie ne soit seulement que de quelques%, cela peut contribuer de manière significative à un échauffement des transistors du PA (FET) alors qu'un PA bien conçu en classe D/E  peut avoir une efficacité de 90% ou plus.

Avec n₁=19 et n₂=15 on s'approche de cette valeur.

 

Pour permettre une adaptation à différentes impédances, un (ou les deux) côtés du transformateur peuvent avoir des prises intermédaires. Dans la plupart des cas, un noyau toroïdal sera utilisée, bien qu'une tige de ferrite piosse être utilisée pour. On choisira avec soin le matériau de base , la plupart des matériaux qui vont bien sur HF auront soit trop de perte ou exigeront trop de tours pour être adaptés en LF. La plupart des fabricants produisent un matériau de base qui est adapté aux LF, mais cela peut être assez difficile à trouver. Une solution à faible coût est de récupérer le noyau «double-U" qui peut être trouvé dans la section aute-tension d'un téléviseur ou d'un moniteur. La plupart de ces noyaux peuvent être utilisés dans des applications basse et moyenne puissance sur LF (jusqu'à quelques 100W), mais il est recommandé de faire des contrôles réguliers sur l'efficacité et la surchauffe au début. Le nombre de tours sera suffisment important , l'inductance des bobines doit être au moins deux fois (et préférable 5 fois) l'impédance qui devra être adaptée. Un des avantages d'un transformateur est qu'il fonctionne plutôt bien en bande large et qu'il fonctionnera toujours de manière stable à des taux de transformation élevés. En outre, le transformateur fournit court-circuit DC à la terre et fera en sorte et pourra de drain vers laterre pour les charges statiques présentes sur l'antenne. En outre, un transformateur (non autotransformateur) assure une séparation galvanique entre le TX (RX) et l'antenne. Pour plus de détails sur la conception des transformateurs à noyau toroïdal et un aperçu des matériaux appropriés voir ici.

 

Un circuil L-C simple peur être utilisé pour l'adaptation des impédances :

 

 

 

 

 

 

Pour 136 kHz on peut calculer L et C comme suit :

 

 

Soyez conscient que - contrairement à un transformateur - un réseau L-C n'a pas de large bande. Lorsque le rapport de transformation d'impédance augmente la bande passante diminue. Afin d'avoir un réseau stable à 136kHz (ea. bande passante d'au moins 2.1kHz) le rapport de transformation ne doit pas dépasser 5. Pour une adaptation à 50Ω ce ne sera pas un problème (l'impédance de l'antenne peut être dans la gamme de 10 à 250Ω ). Mais il fautfaire attention si vous utilisez une faible d'impédance en TX, dans ce cas, une cascade de 2 réseaux L-C sera préférée. De plus il faut choisir les bons condensateurs. La plupart des condensateurs metalfilm et céramique et de métal présentent trop de pertes en LF. Les condensateurs qui peuvent être utilisés sont les suivants:

 

Soyez conscient que - en utilisant une puissance élevée - tensions jusqu'à plusieurs 100V peuvent  apparaître aux bornes des condensateurs :  si vous ne pouvez pas trouver des modèles à haute tension, vous pourrez éventuellement utiliser des modèles de tension inférieure en série. Les inductances dont vous aurez besoin sont probablement dans la gamme de 20-200μH. A ces valeurs, il est toujours possible d'utiliser bobines sur air, bien qu'elles puissent être un peu encombrantes. Si vous utilisez des noyaux toriques veiller à ce que le matériau est adapté à une haute puissance et un fonctionnement à haut Q ; en LF, beaucoup de tores fonctionnent bien en tant que transformateurs  (large bande) mais ne fonctionneront pas bien dans des circuits L-C. Un cirduit L-C ne fournira pas de trajet au courant continu vers la masse. Donc, si vous utilisez ce type d'adaptation d'impédance, il est recommandé de fournir un chemin de décharge supplémentaire à la masse (par exemple. Une résistance 10k / 5W du côté de l'antenne vers la terre).

 

L'adaptation d'impédance peut s'efffectuer également au niveau de la bobine de charge. Par conséquent, vous aurez besoin d'un deuxième enroulement ou d'une prise intermédiaire à l'extrémité froide de la bobine de charge.
Etant donné que pour un monopôle vertical court la partie réactive (capacitive) de l'impédance d'antenne est plus grande que la partie résistive (X_CA >>R_a), le rapport des spires est donné par:

 

La formule ci-dessus suppose un couplage parfait entre les enroulements de bobine. Pour la plupart des bobines de charge ce n'est pas le cas, de sorte que le rapport exact de n1 / n2 devra être déterminée par expérimentation. Mais la formule nous donne une bonne estimation pour commencer.

Exemple: Nous avons une antenne avec une (perte) résistance de 80Ω qui est amené à la résonnance à 137 kHz par une bobine de charge de 3mH (200 tours). Afin de correspondre à notre émetteur 50Ω, nous aurons besoin d'un rapport de tours de 40.83 (formule 18). Puisque la charge comporte 200 tours, nous aurons besoin d'un enroulement secondaire avec 5 tours ou une pris intermédiaire sur la bobine de chargement à 5 spires à partir de l'extrémité froide.

 

L'avantage de la transformation via le circuit résonant est qu'elle fournit une solution tout-en-un pour l'adaptation et la mise  de résonance de l'antenne. Mais en même temps, cela est aussi un inconvénient : la modification de la résonance va également affecter l'adaptation d'impédance et vice versa. Avec des valeurs pratiques pour la résistance de l'antenne et de la capacité, le rapport des tours sera assez grand (50-200) et donc l'adaptation d'impédance peut être assez critique.

 

Si vous utilisez un enroulement secondaire, celui-ci doit toujours être placé du côté froid (à la terre) de la bobine de charge, afin d'éviter un arc (et toutes les conséquences destructrices) entre la bobine de chargement et l'enroulement secondaire.