Il est clair que la capacité est la clé

La capacité n'en est qu'une partie. La correspondance gamma dans votre question est trois choses:

1. Une sorte de dipôle plié, effectuant une augmentation d'impédance
2. Un tronçon de ligne de transmission parallèle court-circuité, ajoutant une inductance de shunt
3. Une capacité série

Un circuit équivalent est:

^{simuler ceci circuit - Schéma créé en utilisant CircuitLab}

Disons que nous avons une antenne avec une impédance de point d'alimentation de $ (15 + j0) \ Omega $. Sur un graphique Smith, nous avons ceci:

Notre objectif est de déplacer ce point au milieu du cercle. Comment une correspondance gamma accomplit-elle cela?

sorte de dipôle plié

Le premier point est probablement le plus difficile à comprendre. Considérez que dans un dipôle plié, l'impédance est quatre fois celle d'un dipôle ordinaire car le courant d'antenne circule dans les deux jambes du dipôle, mais seulement la moitié dans la jambe où se trouve le point d'alimentation. Puisque le courant est divisé par deux tandis que la résistance au rayonnement reste essentiellement inchangée, l'impédance est quadruplée.

Considérons maintenant la correspondance gamma: la même condition existe. Une partie du courant circule à travers l'élément d'antenne principal, et une partie à travers la barre gamma, et cela fournit le même type d'élévation d'impédance. En fait, si vous déplacez la sangle de court-circuit jusqu'à l'extrémité de l'antenne, c'est exactement un dipôle plié.

En général, la correspondance gamma est conçue pour donner un pas d'impédance encore plus de 4: 1 -up. En rendant la barre gamma plus petite que l'élément principal, la barre gamma prendra une part encore plus petite du courant total. Encore moins de courant signifie une transformation d'impédance plus élevée.

En termes de circuit équivalent, la taille de la barre gamma influence l'endroit où l'autotransformateur formé par L1 et L2 est exploité. Voici l'effet sur le graphique de Smith:

une ligne de transmission parallèle court-circuitée

La barre gamma parallèle à l'élément d'antenne forme une ligne de transmission à deux fils. Il s'agit d'un stub court-circuité, et d'une longueur inférieure à $ \ lambda / 4 $, il ressemble donc à un inducteur. La position de la barre de court-circuit détermine l'inductance, la valeur de L1 + L2 dans le circuit équivalent ci-dessus.

Si la barre de court-circuit est déplacée jusqu'à l'extrémité de l'antenne, alors le la susceptance est nulle et n'a aucun effet sur l'impédance du point d'alimentation. Lorsque le tronçon de court-circuit est rapproché du point d'alimentation, cela augmente la susceptance, comme si L1 + L2 devenaient des inducteurs plus petits.

Avec l'ajout d'une inductance parallèle, notre graphique de Smith ressemble à ceci:

une capacité série

Le condensateur est formé par le tube en aluminium, avec la tige gamma à l'intérieur, isolé par du plastique. Il s'agit d'une fonctionnalité facultative de la correspondance gamma, et elle n'est pas toujours présente ou configurée exactement de cette façon. Mais avec lui, nous pouvons faire ceci:

Mission accomplie.

Telles que configurées, C1 et L1 + L2 forment un L progressif réseau. Il est également possible de couper l'antenne pour qu'elle soit un peu courte, auquel cas elle fournira une certaine capacité, mais de l'autre côté de l'inductance. Dans ce cas, vous obtenez un réseau L élévateur.

Puisque l'antenne peut également être réglée pour être exactement résonnante (présenter une impédance de point d'alimentation purement résistive), vous n'avez techniquement pas besoin d'ajouter d'inductance ou capacité: seule la transformation à partir du premier point est suffisante et vous pourriez avoir un dipôle plié ordinaire. Cependant, cela n'est souvent pas fait dans la pratique car l'ajustement de la transformation d'impédance nécessite de changer le diamètre de la barre gamma ou de l'élément d'antenne, ce qui est délicat.

Il est également vrai que la correspondance gamma fonctionne un peu comme un balun. S'il augmente l'impédance vue depuis le câble coaxial, par réciprocité, il réduit également l'impédance regardant dans l'autre direction pour revenir au mode différentiel du câble coaxial. Le mode commun est laissé seul mais est maintenant une impédance relativement plus élevée. Ainsi, il serait peut-être plus souhaitable de trop augmenter, puis de redescendre avec le réseau L. Même ainsi, pour une antenne à directivité élevée, une suppression de mode commun supplémentaire peut être nécessaire: combinée à la correspondance gamma, elle peut être encore plus efficace. G8HQP fournit une explication plus complète avec tous les calculs si vous voulez plus de détails.

Une correspondance gamma a un triple objectif:

1. En tant que fil de petit diamètre parallèle et proche de l'élément rayonnant principal, il ne transportera qu'une fraction du courant de l'élément principal tout en être exposé à la même intensité de champ électrique. Cela le transforme en un transformateur élévateur efficace de l'impédance d'entrée de l'antenne .
2. Il forme également avec l'élément rayonnant principal un tronçon de fil fermé , ajouter une inductance à l'impédance d'entrée de l'antenne. Si cela n'est pas nécessaire pour l'appariement, l'inductance supplémentaire peut être annulée avec un condensateur localisé en série.
3. Non montré sur votre figure mais sur l'image ci-dessous: La gaine de la ligne d'alimentation coaxiale est connectée au centre de l'élément rayonnant principal. Lorsqu'il est correctement connecté, un gamma-match sert également de convertisseur équilibré à asymétrique ou balun

Toutes ces fonctions sont hautement souhaitables pour correspondre à l'impédance caractéristique asymétrique de la ligne d'alimentation coaxiale à l'impédance équilibrée beaucoup plus faible d'une antenne Yagi.

La correspondance gamma est problématique. Cela permet sûrement une correspondance d'impédance parfaite ayant deux degrés de liberté, mais l'effet balun est discutable. L'écran du coaxial est connecté au centre d'un élément demi-onde. Cela signifie qu'il est connecté à deux conducteurs quart d'onde ouverts. Dans l'espace libre, ils auraient une impédance très élevée aux extrémités et par conséquent l'impédance au centre serait très faible. Cela signifie que la tension sur l'écran coaxial serait très faible donc pas beaucoup de signal serait envoyé sur l'écran du coaxial (ou pas beaucoup de qrm serait capté si le coaxial a des interférences sur son extérieur.)

Un dipôle demi-onde où deux crayons quart d'onde sont alimentés en anti-phase est un bon radiateur avec Z = impédance d'espace libre (300 ohms) divisée par environ 6. Mais si on les alimente en phase, le rayonnement des deux côtés s'annulera et l'impédance au centre va vers zéro tandis que l'impédance aux extrémités devient très élevée. Le point médian devient un bon point de base.

Dans la vraie vie, c'est différent. Expérience pratique: Un de mes amis avait un tableau EME avec plusieurs longs yagis sur 144 MHz. Ils avaient tous une correspondance gamma isolée du tube de flèche. Il y avait cependant un problème de performances. Un test simple: prenez une antenne, pointez-la directement dans le ciel avec le réflecteur bien au-dessus du sol. Placez un mesureur de champ sur le dernier directeur et regardez la lecture tout en déplaçant la main le long du câble coaxial. De grandes variations ont été observées signifiant qu'un courant substantiel circule sur l'écran coaxial. Ajoutez un balun de manche. Cela rend le courant à l'écran négligeable. C'était il y a longtemps, mais comme je me souviens bien, les performances ont été améliorées de plus de 1 dB (c'est beaucoup sur EME) L'explication est que le point médian physique n'est pas le point médian électrique. Si vous faisiez un dipôle à partir de deux tiges de diamètre différent et les alimentiez en phase, le rayonnement ne s'annulerait pas et par conséquent l'impédance au point médian ne serait pas très faible. Il serait nécessaire de raccourcir le côté le plus épais. La correspondance gamma détruit la symétrie du radiateur et il y a donc une tension RF importante au centre. Cela provoque une certaine perte de puissance et peut-être plus important encore la capture des interférences conduites.

Considérez que l'impédance présentée par tout élément d'antenne qui est proche de la résonance varie le long de sa «longueur de presque zéro à la flèche à près de l'infini à la pointe. Déplacer le robinet vous permet de sélectionner l’impédance que vous désirez.

La tige du robinet a une inductance, et le condensateur série vous permet de neutraliser cette inductance.

En bref, une correspondance gamma a deux ajustements; la position de la prise sur l'élément entraîné (qui fait varier l'impédance), et le condensateur variable en série avec l'inductance de la prise (qui désactive la réactance). Avec ces deux réglages, vous pouvez faire correspondre n'importe quelle antenne proche de la résonance de n'importe quelle impédance de ligne d'alimentation que vous voulez.C'est pourquoi J'ADORE les correspondances gamma!

(Je n'ai vu qu'une seule antenne sans condensateur, ne correspond qu'à une seule fréquence. La fréquence est incorrecte, en fait.)

Une variante de la correspondance gamma est une antenne cadre de couplage se couplant mutuellement au centre d'un dipôle. Une petite antenne cadre à un seul tour est formée et comme une boucle très inductive, un condensateur série est inséré entre la ligne d'alimentation et l'inductance qui deviendra résonante à une impédance BASSE. (réservoir résonnant en série) Lorsqu'il est couplé à un élément dipôle solide, qui a également une faible impédance centrale, un rapport de transformateur proche de 1: 1 se couple efficacement de l'antenne cadre à l'élément dipôle. Cette charge élève la valeur R de la boucle résonnante à l'impédance de la ligne d'alimentation. Une correspondance gamma a une certaine qualité du circuit de réservoir résonnant en série couplé à un élément entraîné. Dans certaines conceptions, la correspondance ne touche pas l'élément à une distance du centre, mais est plutôt une boucle qui est uniquement connectée au point central de l'élément. Dans cette conception, il n'y a qu'un couplage mutuel car il n'y a pas de connexion électrique directe.

Pour un élément à conducteur continu, comme celui de l'article, la correspondance gamma est essentiellement un condensateur variable qui est utilisé pour couper toute inductance de l'alimentation (déséquilibrée) de l'antenne.

Comme l’indique l’article, le centre de l’élément entraîné est un point de tension zéro, il est donc possible de mettre la flèche à la terre à cet endroit et d’alimenter le côté tresse du coaxial (rappelez-vous que RF est AC, pas DC) . Attacher l'autre côté du câble coaxial plus loin sur l'élément va créer un problème d'impédance, bien sûr, mais c'est à cela que sert la correspondance.

L'inconvénient majeur du gamma match est qu'il est là sur la flèche du Yagi, dans les airs et donc peu pratique à régler. Vous ne voudrez utiliser un tel système de correspondance que lorsque la bande passante SWR de l'antenne résultante est suffisamment large pour vos besoins. Vous n'aurez donc pas besoin de vous en occuper une fois l'antenne réglée initialement.

Vous pouvez remplacer la correspondance gamma par un condensateur variable de la plage appropriée. Ceci est courant dans d'autres types d'antennes (par exemple, les boucles) où la bande passante est étroite et vous devez la modifier au fur et à mesure que vous la réglez.

Je crée des mag-loops de puissance limite légale avec une correspondance gamma et sans condensateur. J'ai l'impression que le capuchon rend la correspondance plus dépendante de la fréquence et limite la possibilité d'utiliser l'antenne sur plus d'une bande. Le capuchon facilite le réglage fin.

J'ai également utilisé la correspondance gamma pour faire correspondre des poteaux verticaux jusqu'à 125 pieds avec un bon effet même lorsque le poteau était d'une hauteur contraire à l'antenne verticale habituelle.

Ces impressions sont basées d'avoir mis en correspondance des dizaines d'antennes de différents types.