Самодельный легко повторяемый антенный тюнер
Как ранее было показано в обзоре MFJ-971, типичный антенный тюнер представляет собой два переменных конденсатора и переменную катушку индуктивности. Звучит как что-то, что не сложно сделать самому. Давайте выясним, так ли это, и что в итоге получится по деньгам. Чтобы описанные далее шаги мог повторить любой желающий, было решено использовать исключительно компоненты, которые свободно и большом количестве продаются онлайн.
Вот эти компоненты и где они были куплены:
Цена конденсаторов включает доставку. Приехали они очень быстро, где-то за неделю или около того. Ко всему перечисленному стоит добавить немного нейлоновых стяжек, болтов, гаек и стоек M3, а также парочку коротких проводов. Они эффективно ничего не стоят.
Когда на руках есть все компоненты, задача — соединить их по уже знакомой нам T-образной схеме, только вместо антенны будут разъемы для ее подключения:
Должен признать, что переплетающиеся отрезки проволоки между галетным переключателем и катушкой выглядят не очень элегантно. Можно было бы достичь более удачного расположения компонентов, используя широкую сторону корпуса в качестве лицевой. Но мне что-то не захотелось сверлить отверстие для галетника свозь толстую колонну на этой стороне (см фото), и в итоге компоненты я разместил, как разместил.
Катушка была намотана на каркасе диаметром 45 мм и длиной 60 мм. У меня получилось 29 не очень ровных витков. Измеренная индуктивность катушки составила 25 мкГн. Каркас катушки был напечатан на 3D-принтере пластиком PLA. Также была напечатана небольшая «скамеечка», которая выполняет две функции. Во-первых, она позволяет закрепить катушку без использования клея и сверления отверстий в дне корпуса. Во-вторых, с ее помощью конденсаторы дополнительно придавливаются ко дну корпуса. Они отлично держатся и без «скамеечки», но мне что-то захотелось перестраховаться. Исходники обеих моделей для OpenSCAD вместе с файлами STL вы найдете в этом архиве.
Если у вас нет 3D-принтера или знакомого с 3D-принтером, это не страшно. Точные размеры катушки и ее индуктивность не очень важны. Вы можете намотать проволоку на кусок пластиковой бутылки, толстой трубы ПВХ или чего-то такого. Толщина и длина каркаса могут спокойно составлять ±10мм от тех, что использовал я. Число витков также не критично. В антенных тюнерах используется индуктивность где-то от 14 мкГн (в MFJ-971, согласно показаниям моего LRC-метра) до 37 мкГн (в MFJ-949E, согласно информации из сети). Вы наверняка попадете в эти границы. «Скамеечка», как видно из описания ее функций, не является обязательным элементом тюнера. Катушку можно закрепить в корпусе любым удобным вам способом.
Тюнер был протестирован на той же антенне «длинный провод», на которой я тестировал MFJ-971. В диапазонах 15, 17, 20, 40 и 80 метров все настраивается превосходно. В диапазонах 10, 12 и 30 метров КСВ не желает опускаться ниже 3. Это можно объяснить тем фактом, что при том же числе отводов я использовал большую индуктивность, чем у MFJ-971. Соответственно, в моем тюнере индуктивность подбирается с б
При желании можно поэкспериментировать с разными индуктивностями и положением отводов. Или заменить галетный переключатель на аналогичный, но имеющий 24 положения (есть на eBay). Однако я решил не инвестировать время во все это. Во-первых, на 10 и 12 метрах сейчас все равно нет прохождения, а 30 метров мне не так уж и сильно нужны. Во-вторых, можно предусмотреть несколько внешних трансформаторов и использовать тот или иной в зависимости от ситуации. Например, в MFJ-971 есть встроенный балун 1:4. Думаю, моему тюнеру такой тоже не помешает. Но это уже тема для другого поста. Наконец, в-третьих, никто не отменял возможность подкорректировать размеры антенны под конкретный тюнер.
Для проведения тестовых радиосвязей были выбраны диапазоны 20, 40 и 80 метров, как наиболее популярные. Передача велась в режимах SSB и FT8 с мощностью 100 Вт и 40 Вт соответственно. Корреспонденты давали хорошие рапорты, вполне обычные для данной антенны.
По деньгам вышло 104.36$ плюс пара свободных вечеров. Официальная цена MFJ-971 составляет 139.95$, но в российских интернет-магазинах вы найдете его где-то за 163$. Таким образом, проект вышел экономически выгодным. При этом 70% стоимости составили переменные конденсаторы. Их можно найти дешевле на доске объявлений qrz.ru, извлечь из старой радиотехники или даже изготовить самостоятельно.
Как всегда, если после прочтения поста у вас остались какие-то вопросы, или же вам есть чем его дополнить, не стесняйтесь оставлять комментарии.
Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи Самодельный балун по току 1:4 и Согласование импеданса с помощью LC-схем.
Метки: Беспроводная связь, Любительское радио.
eax.me
АСУ. Схемы. Антенные тюнеры — R3RTambov
На рис. справа приведена принципиальная схема прибора, включающего в себя КСВ-метр, с помощью которого можно настроить Си-Би антенну, и согласующее устройство, позволяющее привести сопротивление настроенной антенны к Ra = 50 Ом.
Элементы КСВ-метра: Т1 — трансформатор антенного тока, намотанный на ферритовом кольце М50ВЧ2-24 12х5х4 мм. Его обмотка I — продетый в кольцо проводник с антенным током, обмотка II — 20 витков провода в пластиковой изоляции, ее наматывают равномерно по всему кольцу. Конденсаторы С1 и С2 — типа КПК-МН, SA1 — любой тумблер, РА1 — микроамперметр на 100 мкА, например, М4248.
Элементы согласующего устройства: катушка L1 — 12 витков ПЭВ-2 0,8, внутренний диаметр — 6, длина — 18 мм. Конденсатор С7 — типа КПК-МН, С8 -любой керамический или слюдяной, рабочее напряжение не менее 50 В (для передатчиков мощностью не более 10 вт). Переключатель SA2 — ПГ2-5-12П1НВ.
Устройство монтируют, минимизируя паразитные индуктивности и емкости ВЧ проводников.
Для настройки КСВ-метра его выход отключают от согласующего контура (в т. А) и соединяют с 50-омным резистором (два параллельно включенных резистора МЛТ-2 100 Ом), а ко входу подключают Си-Би радиостанцию, работающую на передачу. В режиме измерения прямой волны — в указанном на рис. 12.39 положении SA1 — прибор должен показать 70…100 мкА. (Это для передатчика мощностью 4 Вт. Если он мощнее , то «100» на шкале РА1 выставляют иначе: подбором резистора, шунтирующего РА1 при закороченном резисторе R5.)
Переключив SA1 в другое положение (контроль отраженной волны), регулировкой С2 добиваются нулевых показаний РА1.
Затем вход и выход КСВ-метра меняют местами (КСВ-метр симметричен) и эту процедуру повторяют, устанавливая в «нулевое» положение С1.
На этом настройку КСВ-метра заканчивают, его выход подключают к седьмому витку катушки L1.
КСВ антенного тракта определяют по формуле: КСВ=(А1+А2)/(А1-А2), где А1 — показания РА1 в режиме измерения прямой волны, а А2 — обратной. Хотя вернее было бы говорить здесь не о КСВ, как таковом, а о величине и характере антенного импеданса, приведенного к антенному разъему станции, о его отличии от активного Ra = 50 Ом.
Антенный тракт будет настроен, если изменениями длины вибратора, противовесов, иногда — длины фидера, индуктивности удлиняющей катушки (если она есть) и др. будет получен минимально возможный КСВ.
Некоторая неточность настройки антенны может быть компенсирована расстройкой контура L1C7C8. Это можно сделать конденсатором С7 или изменением индуктивности контура — например, введением в L1 небольшого карбонильного сердечника.
Как показывает опыт настройки и согласования Си-Би антенн самых разных конфигураций и размеров (0,1…3L), под контролем и с помощью этого прибора нетрудно получить КСВ = 1… 1,2 в любом участке этого диапазона.
Радио, 1996, 11
Простой антенный тюнер
r3rt.ru
Самодельный антенный тюнер. | Старый Клоподав
Сделал пять макетов тюнеров для сравнения. Это Г,Т,П — образные. Любое устройство из этих типов, нормально настроенное, работает нормально, поэтому выбор падает на тот, который проще и доступнее по деталям. В Г-образном многовато переключений, в Т-образном оси переменных конденсаторов должны быть изолированы, для них нужно придумывать переходные втулки с хорошей изоляцией, кроме того на 10-ке очень маленькая индуктивность катушки буквально 1-1,5 витка. Поэтому выбираю П-типа.
Конструктивно он проще предыдущих, корпуса переменных конденсаторов на корпусе. Для удобства подбора катушек и их настройки отказался от катушек с отводами и сделал для каждого диапазона отдельную катушку. На диапазоны 28,21, 18, 14 и 7 мгц катушки распаяны прямо на контактах переключателя, на 3,5 отдельно. Для этого применил переключатель с двумя галетам. На ползунке одной галеты вход, на ползунке второй галеты выход на антенну, на паре соответствующих контактов катушка. На верхних диапазонах катушки бескаркасные, намотанные на оправке 10-15 мм виток к витку и растягиваются при настройке. Индуктивности можно посчитать на любой программе в несколько кликов. Например, для 14 мгц наматываю на оправке 10 мм 10 витков одномиллиметрового или толще провода, припаиваю на контакты переключателя и уже сразу могу начинать пробовать без остальных диапазонов. Затем, делаю очередную катушку и повторяю процесс. Настройку делаю сначала на приём по максимуму шумов. Очень желательно подбор и настройку делать на макете, что сэкономит время. Макет можно состряпать за пару часов, а нормальную конструкцию… ну, это кому как.
P.S. забыл добавить. Секции конденсаторов запараллелены, на 80-м диапазоне левый (входной) конец катушки L6 через конденсатор 1000 пф на корпус, т.е. общая ёмкость С1= 2000 пф на этом диапазоне. 160 м не пробовал. Максимальная мощность 100 вт (FT-897).
Со временем выяснилось, что дополнительный конденсатор 1000 пф к С1 не нужен и был удален, С1 с запараллеленными секциями, С2 распараллелен и оставлена только одна секция.
Важное замечание: при переключении диапазонов отключаемые катушки не должны замыкаться на корпус, как это обычно делается. Они должны оставаться свободными.
Самодельный антенный тюнер — Согласующие устройства. Антенные тюнеры
Сделал пять макетов тюнеров для сравнения. Это Г,Т,П — образные. Любое устройство из этих типов, нормально настроенное, работает нормально, поэтому выбор падает на тот, который проще и доступнее по деталям. В Г-образном многовато переключений, в Т-образном оси переменных конденсаторов должны быть изолированы, для них нужно придумывать переходные втулки с хорошей изоляцией, кроме того на 10-ке очень маленькая индуктивность катушки буквально 1-1,5 витка. Поэтому выбираю П-типа.
Конструктивно он проще предыдущих, корпуса переменных конденсаторов на корпусе. Для удобства подбора катушек и их настройки отказался от катушек с отводами и сделал для каждого диапазона отдельную катушку. На диапазоны 28,21, 18, 14 и 7 мгц катушки распаяны прямо на контактах переключателя, на 3,5 отдельно.
Для этого применил переключатель с двумя галетам. На ползунке одной галеты вход, на ползунке второй галеты выход на антенну, на паре соответствующих контактов катушка. На верхних диапазонах катушки бескаркасные, намотанные на оправке 10-15 мм виток к витку и растягиваются при настройке. Индуктивности можно посчитать на любой программе в несколько кликов. Например, для 14 мгц наматываю на оправке 10 мм 10 витков одномиллиметрового или толще провода, припаиваю на контакты переключателя и уже сразу могу начинать пробовать без остальных диапазонов.
Затем, делаю очередную катушку и повторяю процесс. Настройку делаю сначала на приём по максимуму шумов. Очень желательно подбор и настройку делать на макете, что сэкономит время. Макет можно состряпать за пару часов, а нормальную конструкцию… ну, это кому как.
P.S. забыл добавить. Секции конденсаторов запараллелены, на 80-м диапазоне левый (входной) конец катушки L6 через конденсатор 1000 пф на корпус, т.е. общая ёмкость С1= 2000 пф на этом диапазоне. 160 м не пробовал. Максимальная мощность 100 вт (FT-897).
Со временем выяснилось, что дополнительный конденсатор 100л пф к С1 не нужен и был удален, С1 с запараллеленными секциями, С2 распараллелен и оставлена только одна секция.
Важное замечание: при переключении диапазонов отключаемые катушки не должны замыкаться на корпус, как это обычно делается. Они должны оставаться свободными.
Владимир Ходыкин
Поделитесь записью в своих социальных сетях!
При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!
ra1ohx.ru
Антенные согласующие устройства. Антенные тюнеры. Схемы
На рис. справа приведена принципиальная схема прибора, включающего в себя КСВ-метр, с помощью которого можно настроить Си-Би антенну, и согласующее устройство, позволяющее привести сопротивление настроенной антенны к Ra = 50 Ом.
Элементы КСВ-метра: Т1 — трансформатор антенного тока, намотанный на ферритовом кольце М50ВЧ2-24 12х5х4 мм. Его обмотка I — продетый в кольцо проводник с антенным током, обмотка II — 20 витков провода в пластиковой изоляции, ее наматывают равномерно по всему кольцу. Конденсаторы С1 и С2 — типа КПК-МН, SA1 — любой тумблер, РА1 — микроамперметр на 100 мкА, например, М4248.
Элементы согласующего устройства: катушка L1 — 12 витков ПЭВ-2 0,8, внутренний диаметр — 6, длина — 18 мм. Конденсатор С7 — типа КПК-МН, С8 -любой керамический или слюдяной, рабочее напряжение не менее 50 В (для передатчиков мощностью не более 10 вт). Переключатель SA2 — ПГ2-5-12П1НВ.
Устройство монтируют, минимизируя паразитные индуктивности и емкости ВЧ проводников.
Для настройки КСВ-метра его выход отключают от согласующего контура (в т. А) и соединяют с 50-омным резистором (два параллельно включенных резистора МЛТ-2 100 Ом), а ко входу подключают Си-Би радиостанцию, работающую на передачу. В режиме измерения прямой волны — в указанном на рис. 12.39 положении SA1 — прибор должен показать 70…100 мкА. (Это для передатчика мощностью 4 Вт. Если он мощнее , то «100» на шкале РА1 выставляют иначе: подбором резистора, шунтирующего РА1 при закороченном резисторе R5.)
Переключив SA1 в другое положение (контроль отраженной волны), регулировкой С2 добиваются нулевых показаний РА1.
Затем вход и выход КСВ-метра меняют местами (КСВ-метр симметричен) и эту процедуру повторяют, устанавливая в «нулевое» положение С1.
На этом настройку КСВ-метра заканчивают, его выход подключают к седьмому витку катушки L1.
КСВ антенного тракта определяют по формуле: КСВ=(А1+А2)/(А1-А2), где А1 — показания РА1 в режиме измерения прямой волны, а А2 — обратной. Хотя вернее было бы говорить здесь не о КСВ, как таковом, а о величине и характере антенного импеданса, приведенного к антенному разъему станции, о его отличии от активного Ra = 50 Ом.
Антенный тракт будет настроен, если изменениями длины вибратора, противовесов, иногда — длины фидера, индуктивности удлиняющей катушки (если она есть) и др. будет получен минимально возможный КСВ.
Некоторая неточность настройки антенны может быть компенсирована расстройкой контура L1C7C8. Это можно сделать конденсатором С7 или изменением индуктивности контура — например, введением в L1 небольшого карбонильного сердечника.
Как показывает опыт настройки и согласования Си-Би антенн самых разных конфигураций и размеров (0,1…3L), под контролем и с помощью этого прибора нетрудно получить КСВ = 1… 1,2 в любом участке этого диапазона.
Радио, 1996, 11
r3rt.jimdo.com
Антенный тюнер своими руками — R3RTambov
При помощи этого антенного тюнера можно будет определять сопротивление антенны, измерять выходную и проходящую в антенну мощность, настраивать П-контур трансивера или усилителя мощности по минимальному КСВ на эквивалент нагрузки, приводить сопротивление антенны к сопротивлению трансивера.
Всё будет делаться в абсолютно безопасном для трансивера режиме. В случае, если длина фидера, питающего антенну, равна целому числу полуволн (с учётом коэффициента укорочения), то антенну можно настроить в резонанс.
Антенный тюнер состоит из нескольких основных узлов: эквивалента антенны, выполненного в виде аттенюатора на 17 дБ (50 раз по мощности), который имеет входное и выходное сопротивления равными 50 Ом. При подаваемой мощности 100 Вт на вход высокочастотного моста поступает 2 Вт. При этом на резисторе R2 рассеивается 75,3 Вт, на R4 – 21,25 Вт, на R4 -2,0 Вт.
Этот способ (настройка при помощи аттенюатора) хорош тем, что в случае обрыва антенны или её короткого замыкания, коэффициент стоячей волны (КСВ) на выходе трансивера не превысит 1,042, что абсолютно безопасно для любого усилителя мощности в трансивере. Когда мы настраиваем согласующее устройство (СУ) и изменяем величину катушки индуктивности, ролик, который катится по её виткам, может встретиться с неоднородностью, контакт на мгновение пропадёт, но это также ничем не грозит трансиверу.
Многие импортные трансиверы выпуска прошлых лет, или современные недорогие, не имеют автоматического антенного тюнера, поэтому для них тоже желательно настраивать СУ посредством аттенюатора. Даже если у Вас СУ настраивается при помощи КСВ-метра, а не ВЧ-моста, аттенюатор очень полезен. Надо просто изменить степень ослабления. При степени ослабления равной 6 дБ, это четыре раза по мощности, на вход КСВ-метра поступит 25 Вт, при 100 Вт выходной мощности трансивера. В самых худших случаях, при оборванной или короткозамкнутой антенне, величина КСВ не превысит 1,67, что также совершенно безопасно для любого современного импортного трансивера. Для этого случая величины R2 и R4 равняются по 150,5 Ом, а R3 — 37,3 Ом.
Разъём ХР2 предназначен для проведения измерений, например, измерения частоты, или подключения осциллографа для проверки линейности выходного каскада трансивера. Это осуществляется при помощи петли связи и резистора R1, величина которого подбирается. Резистор R5 предназначен для снятия с антенны статического электричества, конденсатор С6 состоит из шести параллельно включенных конденсаторов КСО-8 по 3600 пФ каждый. Конденсатор С6 предназначен для защиты трансивера от атмосферного электричества.
В состав СУ входит высокочастотный вольтметр, при помощи которого при срабатывании реле К5 можно измерять выходную мощность трансивера или усилителя, в зависимости от мощности применённого эквивалента нагрузки. При замыкании контактов реле К6 он служит индикатором выхода, проходящей в антенну мощности и исправности антенно-фидерной системы. Если величина КСВ В АНТЕННЕ НЕ ПРЕВЫШАЕТ 1,5, то с достаточной для радиолюбительских целей точностью им можно измерять проходящую в антенну мощность, величина которой вычисляется по формуле:
P = U2 / R
Собственно согласующее устройство, приведённое на рис. 2, состоит из катушки с переменной индуктивностью L1, переменных конденсаторов С16 и С17, к которым при помощи реле К7-К16 подключаются дополнительные конденсаторы С11-С22. Переменные конденсаторы применены небольшого размера, с воздушным зазором между пластинами равным 2,5 мм, что позволяет согласовывать трансивер с антеннами имеющими значительный КСВ.
Схема управления полудискретными конденсаторами переменной ёмкости приведена на рис 3. Как следует из рисунка, в положении 1 переключателя S1, включены только переменные конденсаторы С16 и С17, в положении 2 – параллельно к ним добавляются соответственно С11 и С18, подключаемые при помощи реле К7 и К12. В положении 3 – к уже подключенным параллельно к переменным конденсаторам С11 и С18 добавляются конденсаторы С12 и С19 и пределы перестройки переменных конденсаторов С16 и С17 составят от 380 до 560 пФ. Перекрытие по ёмкости во всех положениях переключателя S1 небольшое и одинаковое, составляет 180 пФ, что даёт некоторое дополнительное удобство, так как настройка плавная, как бы с электрическим верньером.
Как вариант, дополнительные конденсаторы можно подключать галетным переключателем, но тогда ёмкость каждого последующего конденсатора должна быть больше предыдущего на 180 пф (на величину перекрытия переменных конденсаторов по ёмкости: 200-20 =180).
При величине КСВ не превышающего 3, можно применить переменные конденсаторы от старых типов радиоприёмников «Балтика», «ТПС» и т. д., с воздушным зазором между пластинами равным 0,5 мм. В этом случае подключать дополнительные конденсаторы не надо, так как максимальная ёмкость будет равна 1000-1500 пФ.
П-образная схема согласующего устройства выбрана не случайно, ведь она, как и П-контур в ламповом усилителе мощности, даёт ослабление высших гармоник на 40-45 дБ, что позволяет работать с полной мощностью в зоне неуверенного приёма телевидения.
Дефицитной деталью является катушка переменной индуктивности, которую можно применить от радиостанций «РСБ-5», «Микрон», и т.п. Можно применить и дискретную катушку переменной индуктивности, величина индуктивности которой изменяется при помощи реле, аналогично, как изменялась величина ёмкости в СУ на рис. 2. Конечно, такой плавной регулировки величины индуктивности в этом случае не будет, если только не применить в качестве одной из катушек небольшую катушку с переменной индуктивностью, а при помощи реле только увеличивать её величину.
Антенный тюнер, схема которого приведена на рис. 1, может работать в шести режимах, приведённых в таблице 1. Управление режимом работ приведено на рисунке 4.
Табл. 1
Позиция | Режим | Включенные реле |
1 | Измерение, Rant | |
2 | Настройка П-к TX | К5 |
3 | Измеренеи Pвых TX | К5 |
4 | Настройка СУ по минимуму КСВ | К2, К3, К4 |
5 | RX, прием | К1, К3 |
6 | TX, передача, индикация выхода, измерение Pант | К1, К3, К6 |
Основной частью тюнера является ВЧ-мост, схема которого приведена на рис. 5, так как он может быть изготовлен отдельно, независимо от антенного тюнера. Схема моста была найдена в старом Наndbook’е [1]. Основное требование при изготовлении моста — жёсткость, максимально возможная компактность, экранировка. Расстояние между его входом (точка 1) и его выходом (точка 2), не должно превышать 30-40 мм. Если будет выполнена отдельная конструкция ВЧ-моста, то это расстояние между входным и выходным разъёмами.
Это довольно удачная конструкция, так как конденсатор переменной ёмкости недефицитен, его гораздо легче найти, чем хороший переменный резистор с подавленной реактивностью и графитовым токосъёмом. Кроме того, он гораздо более долговечен, стабилен во времени, измерения, при его помощи, более точные. Как и «Антенноскоп» из К. Ротхаммеля [2], он позволяет измерять полные, (комплексные) сопротивления, или другими словами импеданс от 5 до 400 Ом. Высокочастотный мост работоспособен до 50-60 МГц.
Мощность высокочастотных колебаний приходящих на его вход должна находиться в пределах 0,5-2 Вт. Сдвоенный переменный конденсатор дифференциального типа (бабочка), но можно применить и обычный сдвоенный переменный конденсатор, что возможно даже лучше, так как угол его поворота будет равен 1800, против 900, у конденсатора типа «бабочка».
СДВОЕНЫЙ ПЕРЕМЕНЫЙ КОНДЕНСАТОР ДОЛЖЕН БЫТЬ ЗАКРЕПЛЕН НА ПЛАСТИНЕ ИЗ ХОРОШЕГО ДИЭЛЕКТРИКА, НАПРИМЕР, ИЗ СТЕЛОТЕКСТОЛИТА, КОТОРАЯ В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ ДОЛЖНА БЫТЬ ЗАКРЕПЛЕНА НА РАССТОЯНИИ 20-25 ММ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЕРЕДНЕЙ ПАНЕЛИ. ВЫВЕДЕНАЯ НА ПЕРЕДНЮЮ ПАНЕЛЬ ОСЬ, ТАКЖЕ ДОЛЖНА БЫТЬ ИЗ ХОРОШЕГО ИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА. Это важный момент в конструктивном исполнении мостового измерителя сопротивлений. Кроме этого, необходимо проверить равенство величин емкостей обоих секций переменного конденсатора при различных углах поворота ротора. В случаях несовпадения, при помощи крайних, разрезанных на отдельные сектора пластин, уравнять величины емкостей в обеих секциях.
Градуировка (калибровка) ВЧ-моста производится при подключении к разъёму ХР3 безиндукционных сопротивлений с известными номиналами от 5 до 400 Ом, величина которых измерена при помощо цифрового мультиметра. В качестве калибровочных сопротивлений могут быть применены резисторы типа С2-10, С2-34.
Когда мост настроен, то на индикаторе наблюдается провал, величина которого зависит от наличия реактивности. Если стрелка индикатора ложится на ноль, реактивность отсутствует. Калибровку желательно провести на всех диапазонах, затем сравнить полученные результаты, но можно ограничиться и одним. Эквивалент нагрузки следует выполнить в виде «беличьего колеса», припаяв параллельно его входу компенсирующий конденсатор С1, величина которого подбирается при помощи хорошо откалиброванного КСВ-метра на 28 МГц . Ориентировочно его величина равна 10 пФ.
Если длина фидера, питающего антенну, равняется целому числу полуволн, то при помощи ВЧ-моста можно не только согласовывать сопротивления антенны и трансивера, но и изменением величин элементов СУ убирать реактивную составляющую, то есть настраивать антенну в резонанс.
Литература:
1. The radio amateurs Handbook.
2. К. Ротхаммель «Антенны».
А.Кузьменко RV4LK
73!r3rt.ru
Собираем автоматический антенный тюнер UA3GDW. — 24 Января 2013
По публикациям в интернете и в журналах Радио Nr.2,3 за 2010 год, с описанием автоматического антенного тюнера от автора UA3GDW, разработана печатная плата процессорного блока этого тюнера.В схему внесены небольшие изменения касающиеся выходных буферных микросхем, управляющих реле высокочастотного блока. К155ЛА8 заменены на импортные восьмиканальные ULN2803, работающие с нагрузкой до 500 мА и напряжением до 50 Вольт.
Одновременно, в схеме использован внешний кварц на 16 мГц, вместо, зачастую трудно доставаемого, интегрального генератора на эту же частоту и заменена экзотическая микросхема интерфейса ADM202 на более распостранённую MAX232.
На плате применены SMD конденсаторы и резисторы типоразмера 1206 или 0805, кроме электролитических. Микросхемы — в DIP корпусах.
Вид снизу на плату (окончательный вариант):
Для ЛУТ рисунок печатки нужно отзеркалить. Рисунок печатной платы в *.lay формате можно найти по ссылке:
Размер платы 100 х 66 мм.
Вытравленная плата (тестовый вариант):
Собранная плата:
Для упрощения поиска распиновки контроллера 16F874 для программирования, ниже приведён его рисунок:
Прошивку контроллера можно выполнить любым программатором, например — программатором PICkit 2 или простейшим JDM программатором.
Для правильного подключения контроллера к программатору можно ориентироваться по распайке универсальной панельки для программирования PIC в программаторе PICkit2, в случае 40 pin панельки (DIP40):
Программируем PIC:
Итак, контроллер запрограммирован.
Вставляем запрограммированный PIC в панельку на плате, собираем небольшой проверочный стендик из светодиодов и токоограничивающих резисторов — это позволит проверить работоспособность блока управления в целом (если у вас собран согласующий блок с реле, то эту операцию можно не делать, а подключить выходы непосредственно к ВЧ блоку). На входы падающей и отражённой волны нужно подключить напряжение +5В, имитирующее напряжение с выхода КСВ метра:
При включении питания и нажатии кнопки «Настройка» — начинают загораться контрольные светодиоды, перебирая варианты включения реле.
При уменьшении напряжения Uотр. до нуля (КСВ=1) настройка тюнера автоматически останавливается.
Программа, предложенная автором для контроля КСВ через порт COM1 компьютера — Tunings.exe, работает без проблем. Максимальное значение отображаемого ею КСВ — 25.5. Автор пишет, что при повторном нажатии на кнопку «Настройка», настройка тюнера должна останавливаться. Но этого не происходит. Видимо, что это изменённая версия программы. После переписки с автором этой интересной конструкции, Роман прислал доработанную версию программного обеспечения с выполнением остановки при повторном нажатии кнопки «Настройка» (за что ему огромное спасибо за проделанную работу!) — программу необходимо протестировать.Но, в общем, процессорный блок работает!
Далее, нужно собрать ВЧ блок по схеме:
А вот так можно запитать антенный тюнер по коаксиальному кабелю, установив тюнер, в герметичном боксе, непосредственно у антенны:
Особое внимание нужно уделить качественному выполнению дросселей, они не должны иметь паразитных резонансов во всём рабочем диапазоне частот. DL2KQ рекомендует их выполнить на каркасах диаметром 30мм, намотав 200 витков провода ПЭВ 0.35, причём первые 40 витков (подключённые к коаксиальному кабелю) нужно намотать с шагом 1 мм, остальные — виток к витку.
Дистанционное управление запуском автоматической настройки тюнера, по коаксиальному кабелю, можно реализовать путём кратковременной подачи, в коаксиальный кабель, развязанный дросселями, напряжения на несколько вольт больше, чем номинальное питание тюнера. В тюнере должен быть собран простейший компаратор, различающий уровни напряжения. Выход этого компаратора включает режим настройки, имитируя кратковременное нажатие кнопки «Настройка». В простейшем случае, роль компаратора может выполнять обычное реле, напряжение срабатывания которого немного больше напряжения питания тюнера.
Рисунок печатной платы высокочастотного блока на импортных реле с двумя переключающими контактами, включёнными в параллель (окончательный вариант):
Плата выполнена с большим запасом, при желании, её размер можно немного уменьшить.
Фото готовой платы (тестовый вариант):
Схема КСВ метра заменена на Tandem Mach, как не требующая настройки:
В нём используется импортный двухдырочный сердечник BN43-202.
В детекторе КСВ метра используюся SMD диоды Шотки 1N5711, BAT-43 или подобные.
Размер платы высокочастотного блока тюнера — 162 х 120 мм, применён двухсторонний (лучше односторонний с корректировкой рисунка печатной платы — будет меньше ёмкость монтажа) фольгированный текстолит.
Плата рассчитана на установку развязывающих SMD индуктивностей, конденсаторов и резисторов типаразмера 1206 или 0805.
В *.lay формате рисунок печатной платы ВЧ блока можно найти здесь:
=================================================
Ну, и немного информации по комплектующим:
По ниже приведённой ссылке, у итальянцев на e-bay, можно заказать комплект из 10 Амидоновскич колец Т80-2, диаметром 20.2 мм, для этого тюнера, за 15.9 USD c пересылкой (на 3.5 USD переплата за десяток, по сравнению с покупкой у американцев):
Причём, для конструкции этого тюнера хватит и четырёх колец, так как первые четыре катушки можно сделать безкаркасные — из-за малого количества витков (2, 3, 4, 5).
Уж не знаю, какую максимальную мощность сможет пропустить через себя этот тюнер с подобными кольцами, но, по информации, в ФНЧ передатчиков до 100 Вт, коллеги применяют кольца и Т50 (12 мм), и Т68 (17.5 мм)…
По крайней мере, в тюнере LDG-100 (125 Вт) используются кольца, очень похожие, по размеру, на T80-2 (на фото можно ориентироваться по размерам DIP микросхемы, с стандартным расстоянием между её выводами 2.54 мм или по длине реле FRT3-SL2 — 20.2 мм):
Реле, для ВЧ блока согласования, можно купить на e-bay у китайцев (4 комплекта по 5 штук — 31.96 USD, с пересылкой):
Три реле останутся в запасе.
(Кстати, цена только одного реле, используемого в тюнере LDG-100 — FRT3-SL2, на e-bay, вместе с пересылкой, составляет более 20 USD!)
На e-bay легко можно купить и кварцы на 16 мГц, причём стоят они очень дёшево: 10 шт. — 1.61 USD (пересылка бесплатно):
Все микросхемы для процессорного блока есть в наличии в фирме farnell.com — её филиалы есть во многих странах, обойдутся они в районе 15 USD + пересылка:
Общая стоимость покупных деталей для тюнера получается в районе 70 USD.
=================================================
Приближаемся к финишу:
Использован ряд индуктивностей (кольца Т80-2, провод 0.9 мм, в мкГн):
0.08
0.16
0.32
0.64
1.25
2.5
5.0
10.0 (два сложенных вместе кольца Т80-2).
Ряд ёмкостей (в пФ):
10
20
40
80
160
320
640
1280
Ёмкости подпаиваются к шпилькам, поэтому могут быть легко заменены, при необходимости.
Проверил работу тюнера с эквивалентами и реальными антеннами — всё работает. Есть небольшие пожелания по совершенствованию схемотехники, железа и программы, но работать можно и в таком варианте этой конструкции:
В чём удобство в использовании этого варианта тюнера — если он не может выполнить 100% согласование с нагрузкой в течении 8 секунд, то он останавливается на минимальном значении КСВ, полученном при согласовании.
* Несколько позже, программой MMANA просчитал возможные величины согласуемых сопротивлений Г-образной цепью, с выходным сопротивлением выходного каскада передатчика 50 Ом и выше приведёнными номиналами индуктивности и ёмкости, на разных частотах.
В результате получено:
Частота 1825 кГц Z = 16…..1097 Ом
Частота 3550 кГц Z = 5.6…..4015 Ом
Частота 7050 кГц Z = 1.5…….15700 Ом
Частота 14150 кГц Z = 0.4…….63100 Ом
……………………………………………………..
Частота 28500 кГц Z = 0.1……бесконечность Ом
При рассчётах пришёл к выводу, что ставить столь большое значение суммарной индуктивности (19.95 мкГн) нет смысла. Её значение определяет верхнее значение сопротивления согласования. Достаточно ограничиться максимальной суммарной индуктивностью 10 мкГн. А это, ряд индуктивностей с максимальным значением последней катушки — 5 мкГн.
Поскольку при реальном согласовании присутствует реактивная составляющая монтажа самого тюнера, то пределы согласования могут существенно отличаться (в меньшую сторону).
О общем, же, случае Z=R+jX, где jX=j(wL-1/wC).
К компьютеру подключать тюнер нет необходимости — на фото подключение к COM порту выполнено для контроля КСВ при проверке работы тюнера. Вместо компьютера, КСВ можно контролировать и по встроенному КСВ метру самого трансивера или внешнему КСВ метру, включённого между трансивером и тюнером. Или, используя КСВ датчик тюнера, подключить к нему плату КВС метра на PIC контроллере или измерительный стрелочный прибор с переключателем «Прямая-Обратная» волна.
Весь тюнер неплохо размещается в герметичном корпусе пластмассовой распределительной коробки IP65 размерами 180 х 180 х 80 мм. серого цвета. Платы, в этом случае, располагаются «этажеркой». Фото выложу позже, после завершения компановки плат в корпусе.
Для перехода от нессиметричного выхода тюнера к симметричной антенне, можно установить дополнительный трансформатор на выходе тюнера:
Необходимо помнить, что подобный трансформатор трансформирует сопротивление 1 : 4 для симметричных антенн и 1 : 9 для LW.
Колечко, видимо, FT125-43. Цена около 5 USD за 2 шт. у американских коллег.
Либо, может быть такой вариант, без трансформации сопротивлений:
А вот и более дешёвый вариант симметрирующего трансформатора 1:4, выполненного на трубках от мониторного компьютерного видеокабеля.
Трансформатор содержит 2 + 2 + 2 витков провода ПЭВ 1.0
Чем, кроме цены, ещё хорош подобный трансформатор, по сравнению с вышеприведёнными конструкциями — полное симметрирование нагрузки + точка заземления полотна антенны, для стекания наведённой статики!
По замерам, максимальная асимметрия трансформатора на частоте 51 мГц составила 100 мВ и 118 мВ. при намотке трансформатора тремя проводами одновременно, можно улучшить этот параметр.
Более подробное описание этого трансформатора можно найти здесь.
Кто соберёт этот тюнер — пишите здесь о своих впечатлениях. Буду рад!
===============================================
Если кому-то сложно самому собрать подобную конструкцию, то, в районе, 200 USD (вместе с пересылкой из Штатов), можно купить готовый LDG 100 plus:
Цена очень выгодная, так как стоимость только одного двухстабильного реле, в интернет магазине в Германии, составляет 6.90 Евро + пересылка, а их там 15 шт! Плюс Амидон и прочая мелочёвка.
Успехов!
yl2gl.ucoz.net
