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feed アンテナ・チューナーのコイルの未使用タップをショートするとQが下がって損失が増えるのか? (2021/6/4 23:00:00)

IC-705 亀井堂総本店 瓦煎餅缶 アンテナ・チューナー
で、T-match 回路のコイルの使い方に関して

未使用タップの端を、接地にショートする為コイルの向きを逆さまにしました。
(未使用タップをショートするとコイルの Q が下がるという報告もあるのだけど)

と書いたのですが。


実際に使ってみたところ、Q が下がって損失が増大しているようには見受けられない。

けど、ずっと心に引っ掛かっていた。

MIZUHO の QRP カップラー  の回路図を見ても、未使用タップがショートされているので。
問題になる程の損失増大と Q の低下は起きないのか?


しかし、未使用タップをショートしたコイルを。
1次巻線だけのトランスに中間にタップを出した、オートトランスとして考えると。
未使用タップをショートするという事は、非常に低抵抗の負荷が繋がる事になり、
急激なQの低下と損失の増大が起きても不思議は無い。


どちらの考えが正しいのか、分からなくなって来たので。
実際にどうなのか検証してみる。

インダクタンスの変化を、空芯コイルで実測比較

手始めに、未使用タップのオープンとショートでインダクタンスの違いを。

結局、大きさの関係で煎餅缶アンテナ・チューナーでは使えなかった、
MIZUHO の LA 空芯コイルで確認する。

  • 未使用タップを  オープン
黒と赤のクリップは、インダクタンス・メーターの測定端子


  • 未使用タップを  ショート
黄色クリップで未使用タップをショート


未使用タップを
  • オープンでは、3.870 uH だったのが
  • ショートすると、3.705 uH と少し減少
と、ショートする事でインダクタンスが少し減る事が確認できた。

漏れ磁束が増える?浮遊容量が増える?
どういう理由だろうか。
分かる方居られましたら教えてください。

としても、オートトランスとして見做した場合に想像していたような
劇的な変化では無い。

実際の T-match 回路で損失を比較する

上記の、空芯コイルのインダクタンス・メーターによる測定では、コイルの Q を安定的に正確に測るのが難しかった。

それに最終的に知りたいのは、アンテナ・チューナーのコイルの未使用タップをショートすると、挿入損失がどれ位増えてしまうのか?なので。

NanoVNA で、実際の T-match 回路でコイルの未使用タップをショートしたら、挿入損失がどの程度増加するのか直接確認することにした。


テストする回路はこんな感じ。

T-match_L_shunt.png

ジャンパ線で、コイルの途中のタップと、未使用タップをオープンのままにするかショートするかを切り替えて挿入損失を確認する。


入出力が 50 Ohm で、通過周波数を 7.00 MHz になるようにバリコンを調整する。


  • A: 未使用タップを オープン

スクリーンショット 2021-06-04 210527 7.00 MHz での、挿入損失に相当する S21 は -0.165 dB


  • B: 未使用タップを ショート する

L_Shunt s2p

コイルのインダクタンスが減った為か、マッチング周波数が高い方にずれた。


  • C: 未使用タップを ショート したまま、 7.00MHz になるようにバリコンを再調整
L_Shunt Retuned s2p 7.00 MHz での、挿入損失に相当する S21 は -0.178 dB


  • 分かりやすいように、 A: C: を並べて表示。青点線が オープン A: 、茶点線が ショート C:

A C 比較 挿入損失に相当する S21 はコイルの未使用タップを オープンしてもショートしても 、測定誤差程度で 殆ど違いは無い


ショートした方が帯域が少し広くなっているのは、コイルのインダクタンスが少し減少した事で説明できる。 しかしコイル自体の損失が増えて、 コイル自体の Q が大幅に低下したと示す結果にはならなかった


結論

T-match 形式のアンテナ・チューナーにおいて。
使用するコイルの 未使用タップをショート しても、問題になる程の 明らかな挿入損失増大/コイル自体の Q の低下は発生していない。
未使用タップに発生する高電圧発生によるトラブルを防止するためには、未使用タップのショートも意味があるだろう。

但し、未使用タップをショートするとコイルの インダクタンスが若干減少 する。この現象のメカニズムはさらなる検証・検討・説明が必要ですね。












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