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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Halbautomatischer Antennentuner. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Antennen. Messen, Justieren, Koordinieren

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Wer von den Funkamateuren wollte nicht in der Natur oder einfach nur vom Parkplatz aus auf Sendung gehen? Es ist gut, wenn Sie ein solides Markengerät mit automatischem Antennentuner haben, aber was ist, wenn Sie keins haben und keine Möglichkeit gibt, eine Antenne in voller Größe einzusetzen? Natürlich ist es notwendig, ein passendes Gerät zu verwenden. Der vorgeschlagene Antennentuner ist mit einem Speicher ausgestattet, was die Verwendung erleichtert.

Wenn der Transceiver mit einer nicht angepassten Last betrieben wird, ist ein regelmäßiger Austausch der Ausgangstransistoren des Senders unvermeidlich. Aber selbst wenn Sie einen Antennentuner verwenden, werden Sie wahrscheinlich nicht von der Notwendigkeit begeistert sein, ständig an den KPI-Reglern und der variablen Induktivitätsspule (VIC) zu drehen und sogar ein Dutzend Schalter zu betätigen, wenn Sie von Band zu Band und von der Antenne wechseln zur Antenne.

Um routinemäßige manuelle Anpassungen zu vermeiden, habe ich versucht, ein Gerät zu entwickeln, das sich die eingestellten Parameter auf jedem Band merken und zum richtigen Zeitpunkt zu ihnen zurückkehren kann. Das Schalten der Kondensatoren und Spulen erfolgt über Relais, sie werden elektronisch und über Tasten gesteuert. Hierbei ist zu beachten, dass der Tuner die optimalen Werte für Kapazität und Induktivität nicht selbst auswählen kann (dies muss manuell mit einem SWR-Meter erfolgen), sondern sich nur die Einstellungen für jeden Bereich merkt. Deshalb wird es halbautomatisch genannt.

Das verwendete Speicherelement ist ein FLASH-Speicher, der in fast jedem modernen Single-Chip-Mikrocomputer zu finden ist, beispielsweise im PIC16F84. Die geringen Kosten und die Verfügbarkeit der Programmierdokumentation vereinfachen die Aufgabe.

Auf Abb. 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm der Anpassungsvorrichtung.

Halbautomatischer Antennentuner

Zur Bildung des variablen Kondensators und der variablen Induktivität wird das binäre Verfahren verwendet. Acht Kondensatoren mit einer Kapazität nahe der Reihe 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 pF, binär geschaltet, bilden KPI von 4 bis 1020 pF in Schritten von 4 pF. Dies reicht für die Zuordnung in jedem Bereich aus. Ebenso mit variabler Induktivität. Durch Ändern der Bittiefe und der Schrittkapazität können Sie KPIs und KPIs erhalten, die sich in nahezu jedem Bereich und mit beliebiger Genauigkeit ändern.

Wenn wir nun die entsprechenden Binärcodes für Kapazität, Induktivität und Betriebsartcode in das ROM schreiben, werden beim Ändern des Bereichs alle in jedem Bereich konfigurierten Werte automatisch wiederhergestellt.

Der Einsatz kontaktloser Schalter, beispielsweise Pin-Dioden, ist aufgrund der hohen Leistung in den Schaltkreisen sehr problematisch. Darüber hinaus ist jede Diode, wie Sie wissen, eine Quelle (eher ein Generator) für Rauschen und Nichtlinearität. Bei der Verwendung von Diodenschaltern müssen Filterschaltungen verwendet werden, um die spektrale Reinheit des Signals zu normalisieren, und die Antenne, die selbst in der Nähe der Betriebsfrequenz nicht immer Resonanz aufweist, ist kein solches Element... Daher und auch für Aus wirtschaftlichen Gründen werden zum Schalten Relais eingesetzt. Je nach Leistung müssen Sie nur noch die richtige Auslegung von Relais, Kondensatoren und Induktivitäten wählen (bei einer Leistung von bis zu 60 W reichte mir RES49).

Der Tuner besteht aus zwei Blöcken – einer Steuereinheit und einer Relaiseinheit. Das Diagramm der Steuereinheit ist in Abb. dargestellt. 2. PIC1F16 wird als Controller (DD84) verwendet, Port-Expander werden über die Register DD2-DD5 hergestellt. Die Leistung der Pufferelemente (Wechselrichter der DD6-DD8-Chips) reicht aus, um die meisten 12-V-Relais anzusteuern.

Halbautomatischer Antennentuner
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Ausgabe „Ind.-dir.“ Entwickelt, um ein Relais zu steuern, das das Mikroamperemeter vom SWR-Messgerät auf das Strommessgerät in der Antenne umschaltet. Die „L-Rele“-Schaltung schaltet alle Relais ab, während die Ports schalten, und gleichzeitig wird über den Widerstand R12 eine Spannung von 12 V an die ALC-Schaltung des Senders angelegt, wodurch dessen Ausgangsleistung auf reduziert wird ein Minimum. Dadurch ist sowohl aus Sicht der Senderausgangstransistoren als auch aus Sicht der unter HF-Spannung nicht schaltbaren Relaiskontakte ein sicherer Relaisschaltbetrieb gegeben.

Die digitalen Anzeigen HG1 und HG2 zeigen im Programmiermodus die Frequenz des ausgewählten Bereichs in Megahertz oder Symbolen an (dies wird weiter unten erläutert). Während der Informationsänderung werden die Anzeigen von der Stromversorgung getrennt, um Fehler in den Registern und der Beleuchtung der Anzeige zu vermeiden. Verwenden Sie die Tasten SB1-SB4, um die Bänder und den Anzeigemodus (SWR-Meter/Antennenstrommesser) zu wechseln und auch den Tuner zu programmieren.

Die Jumper SA1 - SA4 dienen der Programmierung des in die Platine eingelöteten Controllers.

Das Relaisblockdiagramm ist in Abb. dargestellt. 3. Der Tuner selbst besteht aus acht Kondensatoren und einer Induktivität mit Anzapfungen. Sie werden von 16 Relais gesteuert. Kondensatoren werden durch normalerweise offene Relaiskontakte geschaltet, Spulen werden durch normalerweise geschlossene Kontakte geschaltet. Außerdem verbindet ein Relais die Steuereinheit mit dem einen oder anderen Punkt des passenden Geräts und ein anderes steuert die Umgehung des Tuners. Der Tuner-Bypass wird automatisch eingestellt, wenn das Gerät ausgeschaltet wird.

Halbautomatischer Antennentuner
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Der Induktor ist auf einem Fluorkunststoffrahmen mit den Abmessungen 140x10x30 mm gefertigt. Acht Abschnitte sind in einer Reihe mit neun Anschlüssen aus PEL 1,5-Draht gewickelt. Der Abschnitt niedriger Ordnung hat zwei Kurven. Jeder nachfolgende Abschnitt sollte eine 1,4-mal größere Windungszahl als der vorherige haben (die Induktivität verdoppelt sich ungefähr). Aus praktischen Gründen wurde die Windungszahl der Teilspulen aus den berechneten Werten gerundet auf eine halbe Windung gewählt: 2; 3; 4; 5,5; 8; elf; 11; 15,5. Die Halbdrehung wird durch ein Loch im Fluorkunststoffrahmen entfernt. Die Umdrehungen des nächsten Abschnitts werden ab dem Tipppunkt gezählt.

Zu den Gestaltungsmerkmalen empfiehlt es sich, Folgendes einzubeziehen. Das Wichtigste ist, das richtige Relais auszuwählen. Sie müssen zum Schalten von HF-Signalen ausgelegt, dicht ausgeführt und über die erforderliche Kontaktleistung verfügen. Wenn Sie unbekannte Relais verwenden, ist es besser, eines davon zu öffnen und das Design zu analysieren. Es ist besonders wichtig, dass der Schaltkontakt keine galvanische Verbindung mit dem Relaisanker hat (dies kommt häufig bei Niederfrequenzrelais vor). Für eine Leistung von 50...60 W ist RES49 ausreichend, für Leistungen bis 100...150 W kann RES47 empfohlen werden. Obwohl andere Relais für den Einsatz geeignet sind, ist es wichtig, dass sie die oben beschriebenen Anforderungen erfüllen.

Das Bypass-Relais K19 und das Schaltrelais KPE K17 verfügen über zwei Gruppen schaltbarer Kontakte. Beide Kontaktgruppen des Relais K17 sind parallel geschaltet, um Verluste zu reduzieren. Ansonsten unterliegen diese Relais den oben beschriebenen Anforderungen. Die Version des Autors verwendet M4-12N-Relais.

Bei der Auswahl der Kondensatoren, die den CPI bilden, muss die Leistung der angepassten Ausgangsstufe des Senders berücksichtigt werden. Bei niedrigen Leistungen (50...60 W) sind die Kondensatoren KD-1 und KM-2-KM-5 akzeptabel. In diesem Fall ist es wünschenswert, jeden Kondensator aus zwei oder drei parallel geschalteten identischen Kondensatoren zusammenzusetzen, um die Blindleistung zu erhöhen und die Streuinduktivität des letzteren zu verringern. Bei einer Leistung von 100...150 W empfiehlt sich der Einsatz von KSO-Kondensatoren.

Wenn die HF-Signalleiter aus gedruckter Verdrahtung bestehen, dürfen sie nicht schmaler als 5 mm sein und es wird empfohlen, sie mit einer Kupferschiene gleicher Breite zu verstärken, die oben auf die Leiterbahnen gelötet wird. Dies ist bei Frequenzen über 10 MHz sehr wichtig.

Der Quarzresonator ZQ1 im Steuergerät kann eine beliebige Frequenz haben, die im Arbeitsbereich des Steuergeräts liegt (üblicherweise 1...5 MHz). Dynamischer Kopf BA1 – jeder kleine Kopf mit einem Widerstand von 8...32 Ohm.

Egal wie schön das Design eines Geräts auf einem Mikrocontroller ist, wenn ihm keine Software beigefügt ist, wird ein solches Gerät hundert Jahre lang niemand mehr brauchen. Ich hänge zwei Firmware-Versionen an: tuner.bin (tuner.hex) und tuner_1.bin (tuner_1.hex). Die erste Version ist für die Verwendung von Relais vorgesehen, die Abschnitte des KPI mit normalerweise geschlossenen Kontakten schalten (d. h. wenn Spannung an die Spule dieser Relais angelegt wird, öffnen sich ihre Kontakte). Die zweite Version ist für normalerweise offene Relaiskontakte, die den CPI steuern (wenn Spannung an die Spule dieser Relais angelegt wird, schließen sich ihre Kontakte). Das Konfigurationswort für die Programmierung von PIC16F84 ist 3FFA.

Der Tuner ist praktischerweise mit einem automatischen SWR-Meter und einem Antennenstrommesser mit automatischer Bereichsumschaltung ausgestattet (Abb. 4).

Halbautomatischer Antennentuner
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Informationen über Antennenstrom und SWR sehen auf LED-Balkenanzeigen gut aus, und es ist praktisch, nur eine Messuhr zu haben und diese für eine genauere Messung entweder auf SWR oder Antennenstrom umzuschalten. Das automatische SWR-Messgerät wurde nicht von mir entwickelt, sondern lediglich an mein Design angepasst. Detaillierte Informationen zum SWR-Meter erhalten Sie auf der Internetseite <krasnodar.online.ru/hamradio/un7gm_swr.htm>.

Der Antennenstromindikator verfügt über fünf Messteilbereiche. Beim Übergang zum jeweils nächsten Teilbereich kehrt der Anzeigepfeil in die Nullposition zurück und das nächste Segment der Skalenanzeige leuchtet auf. Gleichzeitig schaltet der Widerstandsteiler im Messuhrkreis um und sorgt so für die erforderliche Empfindlichkeit des Milliamperemeters gegenüber dem gemessenen Strom in der Antenne.

Bei Verwendung eines automatischen SWR-Messgeräts werden Relais K18 und Anzeige PA1 in der Relaiseinheit nicht benötigt.

Die Stromwandler des SWR-Meters und des Antennenstrommessers werden nach der traditionellen Methode auf Ferritringen hergestellt. Der Mittelleiter des Kabels wird im Ring geführt, die Stromabnehmerwicklungen sind ringförmig auf den Ring gewickelt. L1, L2 -15+15 Windungen in zwei PEL 0,2-Drähten auf einem K7x4x2-Ring aus 1000HH-Ferrit. Spule L4 enthält 15 Windungen desselben Drahtes auf demselben Ring. Ansonsten sind die allgemeinen Anforderungen für die Installation von HF-Geräten zu berücksichtigen. Die Verwendung von zwei in Reihe geschalteten Widerständen (R37, R38 usw.) ist auf die konstruktiven Besonderheiten des SWR-Meters zurückzuführen.

Kommen wir nun zur Einrichtung. Sie müssen den Widerstand R12 im Steuergerät auswählen. Gehen Sie besser wie folgt vor: Schließen Sie einen 12...5 kOhm variablen Widerstand zwischen dem +10-V-Kreis und dem ALC-Eingang Ihres Senders an. Schalten Sie die Übertragung ein und drehen Sie den Schieberegler dieses Widerstands, um die minimale Sendeleistung zu erreichen. Ersetzen Sie es anschließend durch ein dauerhaftes. Wenn der Widerstandswert dieses Widerstands weniger als 300 Ohm beträgt, muss der Transistor VT4 des Steuergeräts leistungsstärker eingebaut werden, zum Beispiel KT829A, und der Widerstand R12 selbst muss eine Verlustleistung von 0,5...1 W haben.

Die Relaiseinheit muss nicht angepasst werden. Bei einem automatischen SWR-Meter gleicht der Widerstand R28 die Messbrücke aus. Widerstand R5 kombiniert den Messbereich der LED-Skalenanzeige mit dem SWR-Wert und Widerstand R1 kombiniert den Messwertbereich der Messuhr und den SWR-Wert. Bei einem automatischen Antennenstrommesser muss R34 angepasst werden, bis die maximale Position des Pfeils PA1 und der Zeitpunkt des Umschaltens in den nächsten Messteilbereich übereinstimmen. Es ist möglich, ein Milliamperemeter mit einem anderen Gesamtverbrauch des Zeigerausschlags als 1 mA zu verwenden; dies erfordert die Auswahl von mit einem Sternchen gekennzeichneten Widerständen, um die Genauigkeit der Umschaltung von Teilbereichen der Strommessung in der Antenne aufrechtzuerhalten.

Die maximale Spannung vom Stromsensor in der Antenne sollte die Versorgungsspannung minus 0,5 V, in unserem Fall 8,5 V, nicht überschreiten. Sie kann durch die Anzahl der Windungen des Stromtransformators L4 oder durch Auswahl des Widerstands R61 eingestellt werden. Sie sollten diesen Widerstand jedoch nicht mit einem Widerstandswert von mehr als 300 Ohm wählen, da sonst die Möglichkeit einer Resonanz besteht, die zu einer starken Nichtlinearität des Stromsensors führt.

Es ist zu beachten, dass der Transistor VT8,5 nicht mehr als Transistorfolger fungiert, wenn die Eingangsspannung den Wert von 1 V überschreitet. In diesem Fall nimmt die Empfindlichkeit stark ab, die Messwerte ändern sich jedoch weiterhin. Das ist sehr praktisch: Sollte ein unerwartetes Eingangssignal den gewählten Messbereich verlassen, bleibt die Funktionalität des automatischen Strommessers in der Antenne über einen größeren Bereich erhalten. Durch die Auswahl des Widerstands R55 können Sie sicherstellen, dass dieser Moment im letzten Teilmessbereich liegt, vorzugsweise im ersten Drittel der Mikroamperemeter-Skala, dann wird der verbleibende Teil der Skala zum nächsten (fünften) Messbereich mit einem sehr hohen Wert (bis 30...40 V) Grenze für die Eingangsspannung. Optisch erfolgt der Übergang in diesen Teilbereich linear, ohne Sprünge.

Ausbeutung. Im Normalmodus zeigen die digitalen Anzeigen Megahertz des ausgewählten Bandes an, einschließlich WARC. Wählen Sie den Bereich mit den Tasten SB3 (weiter) und SB4 (zurück) aus. Bei eingeschaltetem Tuner ist die Reichweite auf 160 Meter eingestellt. Taste SB2 schaltet die Messuhr zwischen SWR und Antennenstrommesser um. In diesem Fall bilden die digitalen Anzeigen zwei Sekunden lang die Wörter „SW“ oder „JA“ und dann wird die Anzeige des ausgewählten Bereichs wiederhergestellt.

Mit der Taste SB1 gelangen Sie in den Programmiermodus. In diesem Fall müssen Sie zuerst die Taste SB1 drücken und, während Sie sie gedrückt halten, die Taste SB2 drücken und sie 2 Sekunden lang zusammenhalten, bis ein Tonsignal und die Aufschrift „Pr“ erscheinen. Nach dem Loslassen der Tasten erscheint „Cx“, wobei x eine Zahl von O bis F (Hexadezimalform) ist, die dem aus dem Speicher gelesenen entsprechenden KPI-Wert entspricht. Ein KPI-Änderungsschritt entspricht 4 pF (4...1020 pF).

Also sind wir in den Programmiermodus gegangen. Für jeden Bereich gibt es drei programmierbare Variablen. Die Taste SB3 wählt nacheinander diese Variablen aus, die von digitalen Indikatoren mit den Symbolen Cx, Lx, Mx angezeigt werden. Es gibt noch einen weiteren Parameter – Wc, der keine programmierbare Variable ist, sondern auch mit der Taste SB3 ausgewählt werden kann. Es zeigt an, dass der Controller bereit ist, Informationen in das interne ROM zu schreiben. Für Cx und Lx ist dies der digitale Äquivalentwert in Hexadezimalform (0-F), der aus dem internen ROM gelesen wird. Darüber hinaus wird nur die höchstwertige Tetrade des Zahlenbytes angezeigt, d. h. eine Änderung um eins entspricht 16 Schritten der KPI bzw. KPI-Steuerung.

Diese Anzeigegenauigkeit ist für den normalen Betrieb des Tuners völlig ausreichend. Die Einführung einer Angabe der niedrigsten Tetrade ist aufgrund der Komplexität der visuellen Kontrolle des Programmiervorgangs aufgrund der geringen Anzahl von Anzeigeelementen nicht gerechtfertigt.

Variablen werden durch aufeinanderfolgendes Drücken der Tasten SB1 oder SB2 geändert. Taste SB1 erhöht den Wert der Variable um 1, Taste SB2 verringert um 1. Bei Mx ist x die Betriebsart und wird durch die Symbole angezeigt: .

Das erste Symbol zeigt den Bypass-Modus an (der Tuner wird in diesem Bereich nicht verwendet), das zweite und dritte Symbol zeigt an, dass der Tuner eingeschaltet ist und der KPI mit dem einen oder anderen Pin des KPI verbunden ist. Der Modus wird ebenfalls mit den Tasten SB1 und SB2 ausgewählt.

Wc – Aufnahmemodus ins interne ROM. Zum Aufnehmen müssen Sie die SB2-Taste drücken und 2 Sekunden lang gedrückt halten, bis das Tonsignal und das Wort „Wo“ erscheinen. Beenden Sie die Programmierung – Taste SB4, diese muss ebenfalls 2 s lang gedrückt werden. Nach dem Verlassen wird die Megahertz-Anzeige des ausgewählten Bereichs wiederhergestellt und der Tuner-Status wird entsprechend der Eingabe aus dem ROM eingestellt. Wenn im Programmiermodus keine Änderungen aufgezeichnet wurden, wird der Zustand vor der Programmierung wiederhergestellt (sehr praktisch beim Experimentieren). Für jeden der zehn Bereiche (1,8; 3,5; 7; 10; 14; 18; 21; 24; 28; 29 MHz) werden drei Zellen des internen ROM des Controllers verwendet.

Schauen wir uns ein Beispiel an. Nehmen wir an, wir möchten eine Antenne (oder eine andere Last) auf das 21-MHz-Band abstimmen. Schalten Sie den Tuner ein. Auf der Anzeige wird „1,8“ angezeigt, was bedeutet, dass der Tuner auf dem 160-Meter-Band in dem Modus eingeschaltet ist, der den aus dem ROM gelesenen Daten entspricht (wenn das ROM auf diesem Band nicht programmiert wurde, wird die Tuner-Einstellung aktiviert). unbestimmt sein).

Wir stellen den 3-MHz-Bereich ein, indem wir nacheinander die SB21-Taste drücken. Drücken Sie dann die Taste SB1 und drücken Sie, ohne sie loszulassen, die Taste SB2. Nach etwa 2 s zeigen die Anzeigen „Pr“ an. Lassen wir alle Tasten los. Die Angabe wurde in Cx geändert, wobei x der gelesene äquivalente KPI-Wert ist (siehe oben). Durch wiederholtes Drücken der Taste SB3 gelangen wir zum Erscheinen der Anzeige „Mx“. Mit der SB1-Taste wählen wir beispielsweise das obere Segment aus. Durch Drücken der Taste SB3 gehen wir zu Lx und wählen mit den Tasten SB1 und SB2 den Induktivitätswert aus.

Durch Drücken der Taste SB3 gehen wir nun zu Cx und wählen mit den Tasten SB1 und SB2 den Kapazitätswert aus. Wenn sich die Koordination nicht verbessert, dann kehren Sie mit der SB3-Taste in den Mx (Modus) zurück und ändern Sie mit der SB1-Taste den Verbindungspunkt des KPI zum KPI. Das untere Segment leuchtet auf. Wir wiederholen den Prozess der Auswahl von KPIs und KPIs, bis ein akzeptables Ergebnis erzielt wird.

Der Matching-Prozess wird durch Skalen- und Zeigeranzeigen gesteuert. Im Programmiermodus schaltet die Messuhr nicht um (die Taste hat eine andere Funktion), sondern behält den Zustand vor Eintritt in den Programmiermodus bei. Wenn keine Anpassung erforderlich ist, stellen wir in Mx mit der SB1- oder SB2-Taste nur das mittlere Segment ein (Bypass-Modus – der Tuner wird nicht verwendet). Die SB2-Taste schaltet diesen Modus sofort ein und die SB1-Taste schaltet die Optionen ringförmig um.

Jetzt müssen wir nur noch das, was wir konfiguriert haben, in den Speicher schreiben. Durch wiederholtes Drücken der Taste SB3 erreichen wir die Anzeige „Wc“, drücken die Taste SB2 und halten sie gedrückt, bis sich die Anzeige ändert (weitere Einzelheiten siehe oben). Die Aufnahme ist beendet und wir verlassen den Programmiermodus mit der SB4-Taste, indem wir sie 2 s lang gedrückt halten. Die Anzeigen zeigen wieder „21“ und der Tuner ist bereit, auf diesem Band zu arbeiten.

Aufmerksamkeit! Wenn im Programmiermodus in der Wc-Phase die SB2-Taste nicht 2 s lang gedrückt gehalten wurde, oder genauer gesagt, wenn die Aufschrift „Wo“ nicht auf den Anzeigen erschien, wurde der Speichereintrag nicht vorgenommen und nach dem Verlassen des Programmiermodus Der Tuner-Zustand bleibt im Originalzustand.

Abschließend möchte ich anmerken, dass durch den Einsatz des Tuners auch unter stationären Bedingungen mit einem Dipol für eine Reichweite von 40 Metern der Leistungsverstärker in den HF-Bändern für die alltägliche Kommunikation komplett aufgegeben werden konnte. Aufgrund der korrekten Koordination, beispielsweise auf 10 Metern, änderte sich der Bericht des Korrespondenten von 56 auf 59 plus 10. Gleichzeitig sank die Temperatur der Ausgangstransistoren des Senders deutlich.

Firmware-Dateien.

Autor: A. Semichev, ES4MF

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