Anténní tuner s upraveným kulovým variometrem (z radiostanice R-118, R-130 a pod.): Verze 2

Po zkušenostech s anténním tunerem s upraveným kulovým variometrem jsem dospěl k poznání, že velmi jemné ladění nepřispívá ke komfortu v jeho použití, zvláště při prvním použití u nové antény. Hledaný "DIP" optimálního SWR je příliš rozložený do značného počtu otáček ovládacích prvků. Použitý ladicí kondenzátor se šnekovým převodem také není běžně k dostání na trhu se součástkami. To mě vedlo k nové konstrukci při použití kulového variometru a s poměrně rozměrným ladicím kondenzátorem. Na následující článek nenahlížejte jako na stavební návod! Případným zájemcům a konstruktérům zde dávám k dispozici pouze mé poznatky získané při realizaci tohoto ptojektu. (Než se pustíte do stavby a shánění součástek, prosím nepřehlédněte ZÁVĚR).

Obr.1 Zapojení L-článku jako dolní propust. Obr.1a sériový kompenzační obvod....

Koncepce je dána lepšími vlastnostmi dolní propustě s L-článkem oproti T-článku. Z hlediska účinnosti tohoto zapojení nemůže být pochyb. Výkonové omezení bude dáno především elektrickou pevností daného kondenzátoru, použitými přepínači a délkou dolaďované antény ve vztahu k vlnové délce použitého kmitočtu. Zjednodušené zapojení si připomeňme na Obr.1 Na Obr.1a - sériový obvod se uplatní, když se vyskytnou nepřiměřeně značné "jaloviny", a nechytá se "L-článek", pro některé kombinace "lambda/ skutečná délky LW" se dá dobře využít toto zapojení.

Použité součástky a postup stavby: Obr.2 Ladicí kondenzátor je dlouhý 230mm a nevejde se do skříňky o rozumných rozměrech na hloubku, ale musí být umístěn rovnoběžně se zadní stěnou skříňky (vhodná je KP30/G o rozměrech 295x217x120mm z GES ELEKTRONIK). To trochu zkomplikovalo konstrukci. Zvolil jsem klasický lankový převod jaký se používal ve starých rozhlasových přijímačích. To mě inspirovalo k rozložení 180°(min. - max.) variometru i kondenzátoru rozložit na 360°převodem 2:1. K variometru se ještě vrátím později, napřed bylo zapotřebí zhotovit a upravit základní komponenty a rozhodnout postup montáže.

Obr.3 - pro úplnost představuji základní komponenty, které bylo třeba zhotovit. Jako konstrukční materiál jsou použité Al slitiny, mosaz a hřídelky jsou ocelové. Použití jednotlivých dílů je patrné z dalších obrázků. 1 a 1a = přední a zadní nosník kondenzátoru 2 a 2a = Nosník přepínačů a ložiskových domečků na čele variátoru. 3 a 3a = Převodová kolečka pro ovládání kondenzátoru. 4 a 4a = Převodová kolečka pro ovládání variometru. 5         = Domečky s ložisky hřídelek pro ladění kondenzátoru a variometru. 6         = sloupek 10x10mm s mosaznými kladkami na ložiskách pro úhlový přechod lanka ke kondenzátoru. 7         = zarážka pro vymezení krajních poloh variometru (180°) 8         = Izolátor se svorkou pro připojení LW antény

Obr.4 Pro rozložení indukčnosti do tří rozsahů je statorová cívka vprostřed přerušená (viz. Obr.5). Tím získáme dvě statorové cívky (vývody 2 a 3). Jednotlivé cívky variometru jsou přepínány serioparalelně přepínačem na obr.6

Obr.5 Vnější cívka variometru v místě přerušení. Obr. 6 K přepínání cívek variometru je použit keramický přepínač 6x3 polohy. Propojení kontaktů jsem provedl ještě před umístěním přepínače do konstrukce.

Obr.7 Definitivní propojení cívek použitého variometru s přepínačem rozsahů a kontrolní měření rozsahu indukčností v jednotlivých polohách přepínače. Poloha přepínače: 1) = 1,1   -   3,6 uH     (cívky L1+L2+L3 paralelně) 2) = 2,25 - 11,7 uH     (L1+L2 v sérii k nim L3 paralelně) 3) = 8      - 47    uH     (L1+L2+L3 v sérii).    !!!!! Kapacita mezi statorem a rotorem variometru = cca 30pF !!!!! (Měřeno při rozpojeném statoru a rotoru před přerušením statorové cívky).

Obr.8 - Lankový převod varia a z části převod ke kondenzátoru "za roh"...

Obr.9 Lankový převod k otočnému kondenzátoru

Obr.10 Lankový převod otočného kondenzátoru. Je použitá polyesterová šňůra průměr 1mm. Horní bílé kladky jsou z teflonu a otáčí se na hladkém dříku šroubku M2, spodní mosazné kladky jsou opatřeny ložisky.

Obr.11 -Schema tuneru. Konektor X3 lze využít jako průchozí k připojení antény s napáječem 50 Ohm, nebo pomocí externího přepínače přepínat další antény 50 Ohm a umělou zátěž 50 Ohm vhodnou pro naladění ATU TRXu. Propojení kontaktů na jednotlivých přepínačích je provedeno ještě před jejich definitivní montáží.Usnadní to nejen orientaci, ale i vlastní pájení.

Obr.12 Zapojení P2 a P4 před montáží na základní desku tuneru a označení pozic pro navazující kabeláž.

Obr.13 Přepínače P2, P4 a potenciomwtr R1 jsou umístěny na samostatné konzole z úhelníku 35x20 x 110mm a Al plocháči 30x2x100mm.

Obr.14 Přepínače a jejich umístění.

Obr.15 přídavné kondenzátory za přepínačem P3

Obr.16 Přístroj před konečnou montáží

Obr.17 popiska zadního panelu - nutno zhotovit před zapojením konektorů. Tisk barevnou laserovou tiskárnou na samolepící etiketu formátu A4 (V2566)ve finálu přelepená tenkou dekorační transparentní fólií.

Obr.18 popiska předdního panelu. Tisk na barevné laserové tiskárně na samolepící etiketu formátu A4 (V2566)ve finálu přelepená transparentní fólií, která nejen, že chrání štítek proti poškození, ale dá se na ni psát lihovými fixami a neplatné údaje z tabulky lze bez problému umýt lihem.. Popisky na Obr. 17 a 18 jsem rozměrově podle skutečných rozměrů panelů a souřadnic otvorů navrhnul v programu EAGLE, exportem a v programu "malování" jsem provedl většinu popisů a barevných úprav. Stupnice k ladícímu kondenzátoru a variometru jsem navrhnul a vytisknul v programu "METER" pro tvorbu stupnic k měřícím přístrojům, vytiskl v barvách a naskenoval. Tabulku jsem navrhnul v excelu, vyexpedoval do pdf souboru zkopíroval jako obrázek. Jako obrázky jsem tabulku i stupnice "C" a "L" přilepil k popisu předního panelu v programu Zoner Photo Studio a též z toho programu vytiskl ve skutečné velikosti na barevné laserové tiskárně HP. Samolepící čtítky A4 lze zakoupit v kancelářských potřebách a tenkou transparentní samolepící dekorační fólii občas nakupuji v Lídlu.

Obr.19 připevnění výstuh základní desky viz označené šroubky M3 na spodku skříňky. Horní část krytu skříňky je připevněna šrouby v gumových nožkách.

Obr.19a Rozvrh upevnění základní desky uvnitř skříňky pomocí samořezných štoubků s hvězdicovou hlavou T8. Jejich umístění je oznašeno rudými kroužky.

Obr.20 - pohled na hotový tuner ze zadu .....

Obr.21 - pohled na hotový tuner ze předu ......

Obr.22 Tabulka přednastavení pro jednotlivá amatérská pásma.

"Předladění" a použití anténního tuneru :    Nastavení se bude pro každou anténu lišit, proto k tuneru připojíme anténu, kterou potřebujeme přizpůsobit (většinou LW a nezapoměňme připojit i uzemění!) a pomocí anténního analyzátoru (například MFJ259B) budeme hledat pro jednotlivá amatérská pásma a pro Rz=50 Ohm, minimální SWR a X změnou kombinací zapojení (A,B či S), laděním C a L. Do tabulky na předním panelu (Obr.21 viz. detail Obr.22) pak lihovou fixou vyplníme údaje o nastavení pro každé amatérské pásmo, typ nastavení (A,B,nebo S), rozsah indukčnosti (L1,2, nebo 3), rozsah kapacit ( C0,1, nebo 2) a ve sloupcích L a C nastavení dílků na stupnicích C a L (v tabulce je dostatek místa na údaje pro CW i fone segment na každém pásmu). To pak bude pro použitou anténu v jejím daném umístění platit stále (dokud nedojde ke změně vlastností dané antény) a usnadní to nastavení při přechodu mezi pásmy.    Nemáme-li anténní analyzátor postupujeme takto: Vypneme automatický anténní tuner v TRXu, který naladíme na kmitočet, kde je zrovna volno, abychom nerušili ostatní uživatele na pásmu (!) snížíme výkon na minimum a na anténním tuneru hledáme nejvhodnější kombinací L a C pro nejvyšší výkon při nejnižším SWR. Pozor, ladění je velmi ostré, proto je potřebná značná trpělivost. Nastavení, ke kterému se dopracujeme, zapíšeme do tabulky (příklad viz. pásmo 160m v tabulce Obr.22 údaje L a C pro začátek a konec pásma). Pokud dojde ke změně nastavení, zápis se dá líhem odstranit a údaj nahradit aktuální hodnotou. Při přechodu z pásma na pásmo přednastavíme tuner podle zapsaných údajů a podle použitého kmitočtu ještě jemně doladíme na nejlepší PSV.

Tabulka 1:          Měření na bezindukčním odporu 1k1

Band [MHz]	TYP	L	C	SWR	R IN Ohm	X	Poznámka:
1,810	B	41	60	1,0	50	7
	L 3
	C 2
3,500	B	12,5	25	1,1	50	8
	L 3
	C 2
7,000	A	5	11,5	3,8	21	60	nezdařilo se nastavit
	L 3
	C 3
10,1	B	31,5	1,5	1,1	50	0
	L 3
	C 0
14,0	B	62	0	1,1	45	7
	L 3
	C 0
18,7	B	89	7	1,3	37	5
	L 3
	C 0
21,04	B	46	39	1,6	30	6
	L 2
	C 0
24,89	A	4	52	1,5	45	37
	L 3
	C 0
28,000	A	XXX	36	1,1	41	0	Bez vlivu indukčnosti na výsledek
	L XXX						Vhodná indukčnost nenelezena
	C 0
50,100	B	0	9	1,1	50	5
	L 3
	C 0

Tabulka 2:"Horké" měření na drátové anténě "sloupr" 34m 25m/4m up.

Band [MHz]	TYP	L	C	SWR	Rz [Ohm]	X	Poznámka:
1,8	B	58	0	1,1	50	7
	L 2
2,0	C 2	0	73	1,1	49	7
3.5	B	85	20	1.1	50	7	Test s 1,1kW výkonu v anténě bez problémů.
	L 2
3.8	C 2	74	14	1.1	50	7
7.0	B	78	29	1.2	45	10
	L 1
	C 2
10.1	B	30	32	1.2	54	17
	L 3
	C 2
14.00	B	62	39	1.2	50	18	Při 60W přeskoky na přepínači
	L 3
	C 2
18.7	B	93	86	1,0	51	2
	L 3
	C 2
21.0	A	88	98	4,9	46	78 !	Asi vliv parazitní kapacity variometru
	L 3
	C 2
24.9	A	3,5	52	4,7	55	81 !	--- " ---
	L 3
	C 0
28,0	A	XX	36	1,0	44	0	Bez vlivu indukčnosti na výsledek
	L xx						Vhodná indukčnost nenelezena
	C 0
---	---	---	---	---	---	---	---
50,16	B	13	9	1,4	67	10
	L 3
	C 0

Závěr: 1. Nejzávažnějším poznatkem u tété konstrukce anténního tuneru je nezanedbatelná paralelní kapacita mezi statorem a rotorem VARIOMETRU (což mi v minulosti uniklo). Tato parazitní kapacita se významnou měrou podílí na chování L-článku podle frekvence a poměru Rz, které chceme L-článkem transformovat. To se ukázalo i při testování do bezindukčního odporu 1,1kOhm. Podobně se tuner choval i při namátkovém testu do bezindukčního odporu 25 Ohm (neplatilo pravidlo kondenzátor za cívkou na výstupu, jak říká teorie viz Obr.1).Ladění drátové antény na 15 a 12m naprosto nevyhovující, viz. Tabulka 2. Ladění na 10m se v obou případech odehrálo pouze kapacitou bez ohledu na nastavení indukčnosti, viz tabulky 1 a 2. 2. Přesto, že na 80m pásmu tuner dokázal bez problému předat do antény 1,1kW, na 20m pásmu již při 60W docházelo u stejné antény k vnitřnímu sršení, pravděpodobně v některém přepínači. Závislost elektrické pevnosti a tím výkonové použitelnosti této konstrukce (s použitými součástkami) je spjatá s vlastnostmi danné antény ve vztahu k vlnové délce. 3. Nabízí se otázka, řešení pro pásma, která nepůjdou přímo do daného LW vyladit, použít na výstupu tuneru transformaci pomocí balunu na vhodnější Rz, pro který by se dal tento tuner vyladit. Tuto možnost jsem nezkoušel.      Pokud shrnu dosažený výsledek na této konstrukci musím konstatovat, že použitý otočný kondenzátor je zbytečně předimenzovaný co se týče elektrické pevnosti na úkor kapacity (velikost mezer mezi plechy statoru a rotoru), při použití přepínačů byť keramických, ale "přijímačového" typu s malými mezerami mezi jednotlivými segmenty. Totéž platí o použitém variometru. Rozložené ladění kondenzátoru i variometru ze 180°na 360°se sice projevilo zlepšeným ovládáním, ale úsilí vynaložené na tuto konstrukci celkovému dosaženému výsledku neodpovídá.

24.04.2016.

Autor: Franta Schmid - OK1AMF