Антенный тюнер Z-Match. Антенные согласующие устройства

Согласующее устройство для антенны НЧ диапазонов.

Радиолюбители, проживающие в многоэтажных домах, нередко применяют на НЧ диапазонах рамочные антенны. Такие антенны не требуют высоких мачт (их можно натянуть между домами на сравнительно большой высоте), хорошего заземления, для их питания можно применить кабель, да и помехам они меньше подвержены. На практике удобен вариант рамки в виде треугольника, так как для ее подвески требуется минимальное число точек крепления.

Как правило, большинство коротковолновиков стремятся использовать такие антенны в качестве много диапазонных, однако в этом случае крайне сложно обеспечить приемлемое согласование антенны с фидером на всех рабочих диапазонах.

В течение более чем 10 лет я использую антенну типа "Дельта" на всех диапазонах от 3.5 до 28 МГц. Ее особенности - это расположение в пространстве и использование согласующего устройства . Две вершины антенны закреплены на уровне крыш пятиэтажных домов, третья (разомкнутая) - на балконе 3-го этажа, оба ее провода введены в квартиру и подключены к согласующему устройству , которое соединено с передатчиком кабелем произвольной длины. При этом периметр рамки антенны около 84 метров.

Принципиальная схема согласующего устройства приведена на рис.1.

Согласующее устройство состоит из широкополосного симметрирующего трансформатора Т1 и П-контура, образованного катушкой L1 с отводами и подключаемыми к ней конденсаторами.

Один из вариантов выполнения трансформатора Т1 приведен на рис.2.

Рис.2.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце диаметром не менее 30 мм с магнитной проницаемостью 50- 200 (некритично). Обмотка выполняется одновременно двумя проводами ПЭВ-2 диаметром 0,8 - 1,0 мм, число витков 15 - 20.

Катушка П-контура диметром 40...45 мм и длиной 70 мм выполнена из голого или эмалированного медного провода диаметром 2-2.5 мм. Число витков 13, отводы от 2; 2,5; 3; 6 витков, считая от левого по схеме вывода L1. Подстроенные конденсаторы типа КПК-1 собраны на шпильках в пакеты по 6 шт. и имеют емкость 8 - 30 пФ.

Настройка

Для настройки согласующего устройства необходимо в разрыв кабеля включить КСВ-метр. На каждом диапазоне согласующее устройство настраивается по минимуму КСВ с помощью подстроенных конденсаторов и при необходимости подбором положения отвода.

Советую перед настройкой согласующего устройства отсоединить от него кабель и настроить выходной каскад передатчика, подключив к нему эквивалент нагрузки. После этого можно восстановить соединение кабеля с согласующим устройством и выполнить окончательную настройку антенны. Диапазон 80 метров целесообразно разбить на два поддиапазона (CW и SSB). При настройке легко добиться КСВ близкого к 1 на всех диапазонах.

Данную систему можно использовать также на WARC диапазонах (надо только подобрать отводы) и на 160 м, соответственно увеличив число витков катушки и периметр антенны .

Необходимо отметить, что все сказанное выше справедливо только при непосредственном подключении антенны к согласующему устройству. Конечно, данная конструкция не заменит "волновой канал" или "двойной квадрат" на 14 - 28 МГц, но она хорошо настраивается на всех диапазонах и снимает многие проблемы у тех, кто вынужден использовать одну многодиапазонную антенну .

Вместо переключаемых конденсаторов можно применить КПЕ, но тогда придется каждый раз настраивать антенну при переходе на другой диапазон. Но, если дома такой вариант неудобен, то в полевых или походных условиях он вполне оправдан. Уменьшенные варианты "дельты" для 7 и 14 МГц я неоднократно применял при работе в "поле". При этом две вершины крепились на деревьях, а питающая подключалась к согласующему устройству, лежащему непосредственно на земле.

В заключение могу сказать, что используя для работы в эфире только трансивер с выходной мощностью около 120 Вт без каких-либо усилителей мощности, с описанной антенной на диапазонах 3,5; 7 и 14 МГц никогда не испытывал затруднений, при этом работаю, как правило, на общий вызов.

Описываемый тюнер предназначен для согласования не симметричного выхода трансивера с симметричной линией питания.

Для формирования симметричного сигнала применен оригинальный узел выполненный на «бинокле», изготовленном из ферритовых трубок с большой проницаемостью от мониторного кабеля. Катушка переменной индуктивности выполнена на кольце Amidon Т200-2 и имеет индуктивность 40 мкГ, отводы сделаны 1..3 - от каждого витка,4..6 - от каждого второго, 7 и 8 - от каждого третьего, 9 -через 4,и далее равномерно до конца. Всего выводов -15.

Последовательно с основной(к началу) включена катушка из четырех витков провода толщиной 1.3 мм намотанных на оправке диаметром 10 мм и слегка растянутой(работает на ВЧ). К КПЕ 12 * 520 подключаются конденсаторы постоянной емкости дополняющие до 1000 и 1500 пф. (Реально достаточно до 1000 пф)

Задняя стенка корпуса выполнена из оргстекла. Все детали тюнера не имеют электрического контакта с корпусом.

Витки в «бинокле» выполнены оплеткой(виток связи) и внутренней жилой фторопластового кабеля(сквозные). Двухдырочные сердечники(30ВЧ и 100НН) не заработали совсем. В качестве КПЕ можно применить двух(четырех) секционный КПЕ от ламповых приемников, при этом корпус КПЕ можно соединить с «землей», т.е. корпусом входного разъема, а статоры подключить к «биноклю». При мощности до100 вт такой КПЕ не прошивает.

При нарушении симметрии сигнала(из-за монтажа) можно подключить между одной из выходных клемм и «землей» подстроечный конденсатор до 30 пф и подключив осциллограф или ВЧ вольтметр «отсимметрировать» сигнал. На кабеле, идущем от трансивера, желательно установить ферритовую защелку у разъема тюнера.

На нагрузках до 600 ом ксв не превышает 1.1.

Тюнер используется с антенной G 5RV и трансиверами FT -817, FT -857.

Переменную индуктивность можно использовать любого доступного Вам исполнения с индуктивностью до 34 мкГ (на диапазонных антеннах значительно меньше). «Бинокль» можно выполнить и на других трубках, защелках или кольцах, в том числе отечественного производства, обязательно подобрав их с минимальным разбросом проницаемости. При этом, до установки в тюнер, необходимо провести проверку на отсутствие нагрева феррита на рабочей мощности. Для QRP тюнер можно уместить буквально в сигаретной пачке.

При изготовлении тюнера использованы материалы по применению «биноклей» от Валентина RZ 3 DK и Игоря RZ 3DOH .

И вот, рассматривая множество различных схем, фотографий и заметок размещенных в сети, родилась у меня идея собрать и для себя антенный тюнер. Под рукой оказался мой аппаратный журнал (да, да, я приверженец старой школы - олдскул, как выражается молодеж) и на его страничке родилась схема нового, для моей радиостанции прибора. Пришлось изъять страничку из журнала «для приобщения к делу»:

Заметно, что имеют быть значительные отличия от первоисточника. Я не стал применять индуктивную связь с антенной с её симметричностью, для меня достаточно автотрансформаторной схемы т.к. питать антенны симметричной линией не планируется. Для удобства настройки и контроля за антенно-фидерными сооружениями я добавил в общую схему КСВ-метр и Ваттметр.
Покончив с расчетами элементов схемы можно приступить к макетированию:

Кроме корпуса приходится изготавливать и некоторые радиоэлементы, одной из немногих радиодеталей которую радиолюбитель может сделать сам это катушка индуктивности:

А вот, что получилось в результате, внутри и снаружи:

Еще не нанесены шкалы и обозначения, лицевая панель безлика и не информативна, но главное РАБОТАЕТ!! И это хорошо…

R3MAV

info - r3mav.ru

Под названием «Z-match» известно привеликое множество конструкций и схем, я бы даже сказал больше конструкций чем схем. Основа схемного решения от которого я отталкивался широко распространена в интернете и offline литературе, всё выглядит примерно так:

И вот, рассматривая множество различных схем, фотографий и заметок размещенных в сети, родилась у меня идея собрать и для себя антенный тюнер. Под рукой оказался мой аппаратный журнал (да, да, я приверженец старой школы — олдскул, как выражается молодеж) и на его страничке родилась схема нового, для моей радиостанции прибора. Пришлось изъять страничку из журнала «для приобщения к делу»:

Заметно, что имеют быть значительные отличия от первоисточника. Я не стал применять индуктивную связь с антенной с её симметричностью, для меня достаточно автотрансформаторной схемы т.к. питать антенны симметричной линией не планируется. Для удобства настройки и контроля за антенно-фидерными сооружениями я добавил в общую схему КСВ-метр и Ваттметр.
Покончив с расчетами элементов схемы можно приступить к макетированию:

Кроме корпуса приходится изготавливать и некоторые радиоэлементы, одной из немногих радиодеталей которую радиолюбитель может сделать сам это катушка индуктивности:

Это пока только наброски статьи... работаю... Немного о ручных тюнерах.
Конечно, считается, что самая эффективная антенна - это диапазоннная и резонансная. С этим никто не спорит. Но не всегда есть возможность иметь набор таких антенн или одну универсальную . А для выходов на природу, где вес имеет не последнее значение, и условия размещения антенн непредсказуемы, наличие легкого, малогабаритного антенного тюнера становится очень желательным. Конечно, можно использовать имеющийся у меня LDG Z100 , который вполне работоспособен в паре с FT-817ND . Но пока это лишнее. Есть некоторые задумки по поводу дистанционно управляемого тюнера возле антенны, и вот, начитавшись различных статеек, на часть из которых даны ссылки внизу статьи, для проверок и подготовительных работ решил сделать "на пробу"

небольшой ручной Z-MATCH тюнер.

Почему выбор пал именно на Z-MATCH ?
В основном, из-за того, что он имеет на одну ручку меньше! Это важно, так как хочется сделать в будущем дистанционно управляемый тюнер.
В "запасах" нашлась пара малогабаритных переменных конденсаторов от карманных радиоприемников. Одни из них сдвоенный, на нем написано 4-240 пф. ,но реально поменять 25 пф. - 250 пф., и одиночный, написано 10-450пф., реально померять 25 пф. - 460 пф. (ниже 25 пф. на берет прибор). Конечно, такие конденсаторы не позволят работать с большой мощностью, но для FT-817ND вполне подойдут.
В наличии имелось несколько колец размером 20х12х6 мм, но неизвесной магнитной проницаемости. Что-то подсказывало, что это 50 НН кольца, но это нуждалось в проверке.
Для определения магнитной проницаемости кольца была использована программка UA1ZH . На искомое кольцо наматывается несколько витков (в моем случае, для удобства 10 витков), прибором AA-330 измеряется индуктивность, далее в программку подставляются размеры кольца, количество витков и индуктивность, и получается значение магнитной проницаемости.

Эта процедура подтвердила мои догадки о магнитной проницаемости имеющегося в наличии кольца в 50 НН.
Между делом, был подобран походящий корпус, разъёмы м зажимы, малогабаритные переключатели, светодиод для индикатора.

Между тем, тюнер собран. (фотки будут чуть позже). Однако, исследование тюнера с помощью антенного анализатора АА-330 принесло некоторое разочарование, которое требует осмысления...
Для исследования к тюнеру была подключена тестовая нагрузка в 50 Ом. В результате, согласовать нагрузку удалось далеко не на всех любительских диапазонах... Ну на 160 м я и не надеялся:-) - там явная нехватка индуктивности. Но вот неработоспособность на 10 и 14 метрах вызывает некоторое недоумение.
Требуется более детальное разбирательство в теории работы такого тюнера и нахождение "грабель" при его постройке.... Я отвык вручную крутить ручки! И тем более не хочется делать это на природе, безполезно расходуя и так не сильно большой запас ёмкости батарей питания на настройку! А как известно, лень - лучший двигатель прогресса!

Между делом, решил приобрести LDG Z-817 . Этот вариант мне тоже не во всём нравится, но учитывая наступающее лето, путь будет так!