Антенный тюнер-коммутатор, назначение и принципиальная схема

Современные антенные тюнеры хорошо зарекомендовали себя в работе с однопроводными, двухпроводными и коаксиальными линиями передачи. Данное устройство представляет собой антенный тюнер и коммутатор на пять антенн (АТК). В рассматриваемом исполнении устройство выглядит следующим образом рис. 1.

Антенный тюнер-коммутатор был разработан много лет назад и в последнее время доработан для работы с трансивером YAESU FT-950. Принципиальная схема АТК приведена на рис. 2.

Рис. 1. Внешний вид антенного тюнера-коммутатора.

Предлагаемая конструкция тюнера является, по сути дела, универсальным многодиапазонным широкополосным антенным согласователем. Применение описываемого устройства устраняет необходимость применения перестраиваемых на каждом диапазоне устройств согласования трансивера с антенной.

Вот некоторые преимущества подобной схемы тюнера. Во-первых: экономичность. Нет необходимости изготавливать катушки на каждый диапазон, применять вертушки, вариометры и конденсаторы переменной емкости.

Уменьшение помех телевидению. Поскольку внутри нет подстраиваемых элементов, тюнер может быть тщательно полностью закрыт и экранирован.

Рис. 2. Принципиальная схема антенного тюнера-коммутатора (АТК).

Во-вторых: компактность. Она заключается в том, что небольшое количество элементов схемы умещается в небольшом объеме. При выборе одной антенны все неработающие антенны заземлены.

В нерабочем состоянии все антенны автоматически заземлены с помощью реле К1-К5. Хорошо согласуется с антеннами длинный провод длиной от 20 до 120 м. В авторском последнем варианте применяется антенна типа длинного провода 75 м.

Если нет необходимости в использовании антенного тюнера для диапазона 160 м, то обмотку IV можно не наматывать.

Назначение разъемов

Разъем XW1 служат для подключения антенного выхода с трансивера. Переключателем SA2 подбираем связь с трансивером. SA3 - связь с антенной, длинный провод. Пятипозиционный переключатель выбора антенны SA4 обеспечивает правильный выбор типа антенны.

Разъем XS1 служит для подключения напряжения питания на реле. Данный АТК длительное время был установлен возле балкона непосредственно в точке питания антенны типа длинный провод - в первой комнате квартиры. А трансивер - в другой комнате на расстоянии более 10 метров. Питание на АТК подавалось по отдельному кабелю.

Конструкция

Габаритные размеры: 160x210x90 мм без выступающих элементов. Следует учитывать требования к монтажу высокочастотных устройств и обязательно отделять экраном входную цепь от выходной.

Монтаж выполнен навесным, с учетом минимально возможной длины всех соединений для индуктивности, переключателей и разъемов.

Детали

В АТК для коммутации можно применить любые ВЧ реле, имеющиеся в наличии, подходящие по мощности. Основное требование к реле: как можно меньше межконтактная емкость. Хорошие результаты получаются при использовании РПВ-2/7, РЭС-34, РЭНЗЗ, РЭС47 и т. п. при выходной мощности до 100 Вт.

Переключатели SA2, SA3 - галетные керамические типа ПГК-11П1Н, SA4 ПГК-5П2Н.

Справка: паспортная максимальная коммутируемая мощность ПГК 70 Вт. Продолжительная эксплуатация при значительно большей мощности показала надежность ПГК.

Разъемы XW1, XW3-XW6 типа СР-50-165ФВ79ВР однозначно лучше PL-259, разработанных еще в 1930 г. Кларком Квэйкенбушем (компания Amphenol) для радиовещательной промышленности.

Разъем XS1 типа 1ПР20П4ЭГ8.

Прибор РА1 типа М4200 на 1 мА, в который вмонтированы светодиоды HL1, HL2 для удобства контроля показаний в темное время суток.

Диоды VD3-VD7 могут быть КД521, КД103.

Как и в большинстве самодельных конструкций, некоторые детали могут быть заменены.

Катушка L1 намотана на кольцевом ферритовом сердечнике 30ВЧ2 К65х40х16 мм {внешний диаметр 65, внутренний 40 и высота 16 мм). Содержит 10 витков в 4 провода без скруток. Соединяются соответственно конец обмотки 1 с началом обмотки 2 и т. д. Провод ПЭВ-2 1,5 мм.

От середины первой и второй обмоток сделаны выводы и запаиваются в соответствии со схемой. Кольцо перед намоткой катушки обматывается фторопластовой лентой в два слоя. Один квадратный сантиметр ферритового кольца способен пропустить до 500 ватт мощности.

Кольца марки НМ звонятся тестером (1-30 кОм). Кольца НН не звонятся.

Магнитную проницаемость ферритовых колец можно определить по цветной маркировке:

• 2000 - две белые полосы;
• 1000 - одна белая полоса;
• 600 - две желтые полосы;
• 500 - одна желтая полоса;
• 400 - четыре красные полосы;
• 200 - две красные полосы

Магнитная проницаемость ферритового кольца определяется простым способом, если на них нет маркировки. Формула определения магнитной проницаемости кольцевых ферритовых магнитопроводов [64]:

Наматываем равномерно по всей длине кольца пробную обмотку, содержащую to = 5 витков. Измеряем ее индуктивность и вычисляем по формуле:

Процесс вычислений упрощается, если воспользоваться программой L.FERRUM ver.2.2 T.I.Mimicom Soft [109, ПО].

При мощности до 100 Вт можно использовать индуктивность, выполненную на ферритовом кольце марки 50ВЧ, диаметром 30 мм. Обмотку выполнить проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм.

КСВ-метр и коммутация антенн

В корпусе собран КСВ метр, который используется при работе с антенной типа длинный провод, как индикатор выхода. Переключатель SA1 предназначен для переключения измерения прямой и отраженной волны.

Измеритель падающей и отраженной волны не имеет особенностей и может быть выполнен по любой схеме, применяемой для измерения КСВ.

Предусмотрена грозозащита. В тюнере находятся реле, которые своими контактами, при выключении питания трансивера, заземляют все антенны. Антенный тюнер-коммутатор закреплен на стене, с ним удобно работать.

Клемма-зажим XW2 для антенны длинный провод находится под высоким высокочастотным напряжением, что может вызвать серьезные ожоги, если ее трогать во время передачи руками.

Антенный тюнер включен между трансивером и антеннами. Коаксиальный кабель подключен к трансиверу штекером типа PL-239 к коаксиальному разъему ANTENNA розетка типа SO-259 и разъему XW1 типа СР-50-165Ф АТК.

Антенну типа длинного провода можно напрямую подключить к трансиверу, минуя тюнер, установив переключатель SA2 и SA3 в положение 6, a SA4 - в 5. Четыре антенны, запитанные коаксиальным кабелем, подключены к коаксиальным разъемам XW3-XW6 типа СР-50-165Ф.

Антенна произвольной длины подключается к зажиму XW2. Антенна должна быть максимально длинной, натянутой высоко и удаленной от окружающих объектов насколько это возможно. Для подключения заземления предназначено гнездо-зажим Ground сбоку корпуса.

Тюнер должен быть надежно соединен с хорошим заземлением.

Настройка АТК

После того, как сборка завершена, можно переходить к настройке. Для контроля согласования используется встроенный КСВ метр трансивера и КСВ метр АТК.

Переключатель SA2 включает максимальную индуктивность в положении 1 и минимальную индуктивность в положении 5.

более низкая индуктивность требуется на более высокочастотных диапазонах, чем на низкочастотных для получения равного импеданса.

Внешний эквивалент нагрузки 50 Ом или 75 Ом может подключаться к разъемам XW3-XW6, расположенных на нижней панели тюнера.

Выходная мощность трансивера, при настройке на эквивалент нагрузки, должна быть выставлена на маленькую выходную мощность, чтобы не вывести из строя эквивалент нагрузки.

После настройки, мощность трансивера можно увеличить до максимальной. Не работайте с переключателями SA2, SA3 и SA4 во время передачи при максимальной мощности!

Иногда невозможно достигнуть приемлемого согласования с антенной. В таких случаях нужно изменить длину антенны.

Будьте осторожны! На выходе тюнера даже при малой выходной мощности присутствует высокое ВЧ напряжение.

В данном АТК антенна типа длинного провода, подключенная к XW2, гальванически связаны с заземлением. В этом случае грозовые заряды будут постоянно стекать с антенны на заземление.

Вход трансивера FT-950, установленного в щеке, имеет защиту по входу. При отключении напряжения питания вход трансивера замыкается на корпус контактами реле. Установлено несколько ступеней защиты, работающих при включенном трансивере.

Прямо на входных разъемах антенн установлены SURGE ABSORBER, это твердотельные разрядники RHCA-301Q43U. Далее по схеме В1001 типа TVSF0603. С такими параметрами U= 35-60 В, С= 0,15 пФ, F= 1 МГц, Іmax = 30 А [120].

Опыт эксплуатации

Опыт автора по эксплуатации показал оправданность конструкции. АТК справлялся с настройкой на случайные нагрузки и антеннами с разумными размерами. Это простой и очень эффективный тюнер с катушкой и галетными переключателями.

Конструкция его предельно проста и понятна из рис. 1.

Получены хорошие результаты на всех диапазонах от 1,8 МГц до 144 МГц. Составлена таблица при работе по диапазонам и укреплена на тюнере. Следующие положения переключателей SA2, SA3 в зависимости от диапазона приведены в табл. 1.

При этом КСВ между трансивером и антенным тюнером не превышает 1,1.

Таблица 1. Положение переключателей SA2 и БАЗ в зависимости от выбранного диапазона.

Схему АТК можно, доработать на большее число коммутируемых антенн, заменив SA4 на переключатели с большим числом положений и направлений.

Источник: Вербицкий Л.И., Вербицкий М.Л. - Настольная книга радиолюбителя-коротковолновика. (ur5lak.qrz.ru).