T型LCLアンテナ・カップラー(チューナー)


図1のようなT型LCLアンテナ・カップラー (チューナー) のL、VC、VLの値を計算で出してみました。

表1 計算結果と表2 参考データはほぼ一致しています。計算結果は正しいようです。

13.56MHz用 T型LCL+Cアンテナ・カップラ (チューナ)のL、VCは表1の13.56MHzの行の値です。

T型LCLアンテナ・カップラー(チューナー)の L、VC、VL

表1 計算結果
TR側:50Ω、ANT側:12.5〜200Ω
バンド[MHz] L[μH] VC[PF] VL[μH]
3.5 6.82 384〜841 3.55〜11.14
7 3.41 192〜420 1.77〜5.57
13.56 1.71 99〜217 0.92〜2.87
14 1.76 96〜210 0.89〜2.78
21 1.14 64〜140 0.59〜1.86
28 0.85 48〜105 0.44〜1.39
50 0.48 27〜59 0.25〜0.78


バリアブル・コイルを使ったアンテナチューナーの製作に記載されてるデータ

表2 参考データ
TR側:50Ω、ANT側:12.5〜200Ω
バンド[MHz] L[μH] VC[PF] VL[μH]
7 3.36 192〜421 1.77〜5.50
10 2.24 134〜294 1.24〜3.89
14 1.68 96〜210 0.88〜2.77
21 1.12 64〜140 0.59〜1.85
28 0.84 48〜105 0.44〜1.37

<

T型LCLアンテナ・カップラー (チューナー)の一つの考え方は図1のように、L + CのL型回路にC + LのL型回路が 従属しているとして扱います。
最初のL型回路でR1がR2まで上げられ、二番目のL型回路でR2がR3まで下げられます。

R1を50Ωにすると、R2は500Ωとなります。従って接続される負荷R3の範囲は0Ω < R3 < 500Ωとなります。

表2のデータとほぼ一致しているので計算は正しいようです。

T_LCL_coupler.gif

図1


L_CL_coupler.gif

図2

設定データ
R1 (図1)
50Ω
R3 (図1)
12.5〜200Ω
Q1(図1)
3
周波数
3.5、7、13.56、14、21、28、50MHz

R2、Q2 (図1) を求める計算
図1の最初のL型回路の入力と出力のR1とR2の比は、
R1 / R2 = Q * Q + 1 (図2)
R2 / R1 = Q1 * Q1 + 1 (図1)
図1で例えば、R1 = 50Ω、Q1 = 3とすると、R2は
R2 = R1 * (Q1 * Q1 + 1) = 500.00Ω

図1のR3を100Ωとすると、1つ目のL型回路によるR2 = 500.00ΩからR3 = 100Ωへの変換は、
R1 / R2 =Q * Q + 1 (図2)
R2 / R3 = Q2 * Q2 + 1 (図1)
Q2 * Q2 = (R2 / R3) - 1
Q2 * Q2 = (500.00 / 100) - 1
Q2 = 2.00

XL、XVC、XVL、L、VC、VL (図2) を求める計算
図2のR1、R2、Qに相当する値が得られました。
XC = R1 / Q = 1 / (ω * C) (図2)
XL = R2 * Q = ω * L (図2)
ω = 2 * π * f (図2)
より
XL、XVC (二つのL型回路のVCの並列値)、XVL、L、VC、VL
を求めます。

計算結果
R1      R3      Q1      R2      Q2      FREQ(f) XL      XVC1    XVC2    XVC     XVL     L       VC1     VC2     VC      VL
[Ω]    [Ω]            [Ω]            [MHz]   [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [μH]   [PF]    [PF]    [PF]    [μH]

50      5.0     3.00    500.00  9.95    3.50    150     167     50      39      50      6.82    273     905     1178    2.26
50      10.0    3.00    500.00  7.00    3.50    150     167     71      50      70      6.82    273     637     909     3.18
50      12.5    3.00    500.00  6.24    3.50    150     167     80      54      78      6.82    273     568     841     3.55
50      20.0    3.00    500.00  4.90    3.50    150     167     102     63      98      6.82    273     446     718     4.46
50      33.0    3.00    500.00  3.76    3.50    150     167     133     74      124     6.82    273     342     615     5.65
50      50.0    3.00    500.00  3.00    3.50    150     167     167     83      150     6.82    273     273     546     6.82
50      100.0   3.00    500.00  2.00    3.50    150     167     250     100     200     6.82    273     182     455     9.09
50      150.0   3.00    500.00  1.53    3.50    150     167     327     110     229     6.82    273     139     412     10.42
50      200.0   3.00    500.00  1.22    3.50    150     167     408     118     245     6.82    273     111     384     11.14
50      300.0   3.00    500.00  0.82    3.50    150     167     612     131     245     6.82    273     74      347     11.14
50      400.0   3.00    500.00  0.50    3.50    150     167     1000    143     200     6.82    273     45      318     9.09
50      470.0   3.00    500.00  0.25    3.50    150     167     1979    154     119     6.82    273     23      296     5.40


R1      R3      Q1      R2      Q2      FREQ(f) XL      XVC1    XVC2    XVC     XVL     L       VC1     VC2     VC      VL
[Ω]    [Ω]            [Ω]            [MHz]   [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [μH]   [PF]    [PF]    [PF]    [μH]

50      5.0     3.00    500.00  9.95    7.00    150     167     50      39      50      3.41    136     452     589     1.13
50      10.0    3.00    500.00  7.00    7.00    150     167     71      50      70      3.41    136     318     455     1.59
50      12.5    3.00    500.00  6.24    7.00    150     167     80      54      78      3.41    136     284     420     1.77
50      20.0    3.00    500.00  4.90    7.00    150     167     102     63      98      3.41    136     223     359     2.23
50      33.0    3.00    500.00  3.76    7.00    150     167     133     74      124     3.41    136     171     307     2.82
50      50.0    3.00    500.00  3.00    7.00    150     167     167     83      150     3.41    136     136     273     3.41
50      100.0   3.00    500.00  2.00    7.00    150     167     250     100     200     3.41    136     91      227     4.55
50      150.0   3.00    500.00  1.53    7.00    150     167     327     110     229     3.41    136     69      206     5.21
50      200.0   3.00    500.00  1.22    7.00    150     167     408     118     245     3.41    136     56      192     5.57
50      300.0   3.00    500.00  0.82    7.00    150     167     612     131     245     3.41    136     37      174     5.57
50      400.0   3.00    500.00  0.50    7.00    150     167     1000    143     200     3.41    136     23      159     4.55
50      470.0   3.00    500.00  0.25    7.00    150     167     1979    154     119     3.41    136     11      148     2.70


R1      R3      Q1      R2      Q2      FREQ(f) XL      XVC1    XVC2    XVC     XVL     L       VC1     VC2     VC      VL
[Ω]    [Ω]            [Ω]            [MHz]   [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [μH]   [PF]    [PF]    [PF]    [μH]

50      5.0     3.00    500.00  9.95    13.56   150     167     50      39      50      1.76    70      234     304     0.58
50      10.0    3.00    500.00  7.00    13.56   150     167     71      50      70      1.76    70      164     235     0.82
50      12.5    3.00    500.00  6.24    13.56   150     167     80      54      78      1.76    70      147     217     0.92
50      20.0    3.00    500.00  4.90    13.56   150     167     102     63      98      1.76    70      115     185     1.15
50      33.0    3.00    500.00  3.76    13.56   150     167     133     74      124     1.76    70      88      159     1.46
50      50.0    3.00    500.00  3.00    13.56   150     167     167     83      150     1.76    70      70      141     1.76
50      100.0   3.00    500.00  2.00    13.56   150     167     250     100     200     1.76    70      47      117     2.35
50      150.0   3.00    500.00  1.53    13.56   150     167     327     110     229     1.76    70      36      106     2.69
50      200.0   3.00    500.00  1.22    13.56   150     167     408     118     245     1.76    70      29      99      2.87
50      300.0   3.00    500.00  0.82    13.56   150     167     612     131     245     1.76    70      19      90      2.87
50      400.0   3.00    500.00  0.50    13.56   150     167     1000    143     200     1.76    70      12      82      2.35
50      470.0   3.00    500.00  0.25    13.56   150     167     1979    154     119     1.76    70      6       76      1.39


R1      R3      Q1      R2      Q2      FREQ(f) XL      XVC1    XVC2    XVC     XVL     L       VC1     VC2     VC      VL
[Ω]    [Ω]            [Ω]            [MHz]   [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [μH]   [PF]    [PF]    [PF]    [μH]

50      5.0     3.00    500.00  9.95    14.00   150     167     50      39      50      1.71    68      226     294     0.57
50      10.0    3.00    500.00  7.00    14.00   150     167     71      50      70      1.71    68      159     227     0.80
50      12.5    3.00    500.00  6.24    14.00   150     167     80      54      78      1.71    68      142     210     0.89
50      20.0    3.00    500.00  4.90    14.00   150     167     102     63      98      1.71    68      111     180     1.11
50      33.0    3.00    500.00  3.76    14.00   150     167     133     74      124     1.71    68      86      154     1.41
50      50.0    3.00    500.00  3.00    14.00   150     167     167     83      150     1.71    68      68      136     1.71
50      100.0   3.00    500.00  2.00    14.00   150     167     250     100     200     1.71    68      45      114     2.27
50      150.0   3.00    500.00  1.53    14.00   150     167     327     110     229     1.71    68      35      103     2.60
50      200.0   3.00    500.00  1.22    14.00   150     167     408     118     245     1.71    68      28      96      2.78
50      300.0   3.00    500.00  0.82    14.00   150     167     612     131     245     1.71    68      19      87      2.78
50      400.0   3.00    500.00  0.50    14.00   150     167     1000    143     200     1.71    68      11      80      2.27
50      470.0   3.00    500.00  0.25    14.00   150     167     1979    154     119     1.71    68      6       74      1.35


R1      R3      Q1      R2      Q2      FREQ(f) XL      XVC1    XVC2    XVC     XVL     L       VC1     VC2     VC      VL
[Ω]    [Ω]            [Ω]            [MHz]   [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [μH]   [PF]    [PF]    [PF]    [μH]

50      5.0     3.00    500.00  9.95    21.00   150     167     50      39      50      1.14    45      151     196     0.38
50      10.0    3.00    500.00  7.00    21.00   150     167     71      50      70      1.14    45      106     152     0.53
50      12.5    3.00    500.00  6.24    21.00   150     167     80      54      78      1.14    45      95      140     0.59
50      20.0    3.00    500.00  4.90    21.00   150     167     102     63      98      1.14    45      74      120     0.74
50      33.0    3.00    500.00  3.76    21.00   150     167     133     74      124     1.14    45      57      102     0.94
50      50.0    3.00    500.00  3.00    21.00   150     167     167     83      150     1.14    45      45      91      1.14
50      100.0   3.00    500.00  2.00    21.00   150     167     250     100     200     1.14    45      30      76      1.52
50      150.0   3.00    500.00  1.53    21.00   150     167     327     110     229     1.14    45      23      69      1.74
50      200.0   3.00    500.00  1.22    21.00   150     167     408     118     245     1.14    45      19      64      1.86
50      300.0   3.00    500.00  0.82    21.00   150     167     612     131     245     1.14    45      12      58      1.86
50      400.0   3.00    500.00  0.50    21.00   150     167     1000    143     200     1.14    45      8       53      1.52
50      470.0   3.00    500.00  0.25    21.00   150     167     1979    154     119     1.14    45      4       49      0.90


R1      R3      Q1      R2      Q2      FREQ(f) XL      XVC1    XVC2    XVC     XVL     L       VC1     VC2     VC      VL
[Ω]    [Ω]            [Ω]            [MHz]   [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [μH]   [PF]    [PF]    [PF]    [μH]

50      5.0     3.00    500.00  9.95    28.00   150     167     50      39      50      0.85    34      113     147     0.28
50      10.0    3.00    500.00  7.00    28.00   150     167     71      50      70      0.85    34      80      114     0.40
50      12.5    3.00    500.00  6.24    28.00   150     167     80      54      78      0.85    34      71      105     0.44
50      20.0    3.00    500.00  4.90    28.00   150     167     102     63      98      0.85    34      56      90      0.56
50      33.0    3.00    500.00  3.76    28.00   150     167     133     74      124     0.85    34      43      77      0.71
50      50.0    3.00    500.00  3.00    28.00   150     167     167     83      150     0.85    34      34      68      0.85
50      100.0   3.00    500.00  2.00    28.00   150     167     250     100     200     0.85    34      23      57      1.14
50      150.0   3.00    500.00  1.53    28.00   150     167     327     110     229     0.85    34      17      51      1.30
50      200.0   3.00    500.00  1.22    28.00   150     167     408     118     245     0.85    34      14      48      1.39
50      300.0   3.00    500.00  0.82    28.00   150     167     612     131     245     0.85    34      9       43      1.39
50      400.0   3.00    500.00  0.50    28.00   150     167     1000    143     200     0.85    34      6       40      1.14
50      470.0   3.00    500.00  0.25    28.00   150     167     1979    154     119     0.85    34      3       37      0.67


R1      R3      Q1      R2      Q2      FREQ(f) XL      XVC1    XVC2    XVC     XVL     L       VC1     VC2     VC      VL
[Ω]    [Ω]            [Ω]            [MHz]   [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [μH]   [PF]    [PF]    [PF]    [μH]

50      5.0     3.00    500.00  9.95    50.00   150     167     50      39      50      0.48    19      63      82      0.16
50      10.0    3.00    500.00  7.00    50.00   150     167     71      50      70      0.48    19      45      64      0.22
50      12.5    3.00    500.00  6.24    50.00   150     167     80      54      78      0.48    19      40      59      0.25
50      20.0    3.00    500.00  4.90    50.00   150     167     102     63      98      0.48    19      31      50      0.31
50      33.0    3.00    500.00  3.76    50.00   150     167     133     74      124     0.48    19      24      43      0.40
50      50.0    3.00    500.00  3.00    50.00   150     167     167     83      150     0.48    19      19      38      0.48
50      100.0   3.00    500.00  2.00    50.00   150     167     250     100     200     0.48    19      13      32      0.64
50      150.0   3.00    500.00  1.53    50.00   150     167     327     110     229     0.48    19      10      29      0.73
50      200.0   3.00    500.00  1.22    50.00   150     167     408     118     245     0.48    19      8       27      0.78
50      300.0   3.00    500.00  0.82    50.00   150     167     612     131     245     0.48    19      5       24      0.78
50      400.0   3.00    500.00  0.50    50.00   150     167     1000    143     200     0.48    19      3       22      0.64
50      470.0   3.00    500.00  0.25    50.00   150     167     1979    154     119     0.48    19      2       21      0.38

コメント
可変できるVLを入手するのは困難です。

T型LCLアンテナ・カップラー(チューナー)は高周波フィルターとしても働きます。

調整方法 (図1)
@VCをゆっくり動かしてSWR計の針がより低く下がる点で止めます。
AVLをゆっくり動かしてSWR計が更に低く下がる点で止めます。
B@A繰り返す。


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