Полуавтоматический антенный тюнер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны. Измерения, настройка, согласование

Комментарии к статье

Кому из радиолюбителей не хотелось выйти в эфир на природе или просто с автомобильной стоянки. Хорошо, если у вас солидный, фирменный аппарат с автоматическим антенным тюнером, а что делать, если его нет и нет возможности развернуть полноразмерную антенну? Очевидно, что необходимо использовать согласующее устройство. Предлагаемый антенный тюнер снабжен памятью, которая обеспечивает удобство работы с ним.

При работе трансивера на несогласованную нагрузку периодическая замена выходных транзисторов передатчика неизбежна. Но даже, если вы используете антенный тюнер, то вряд ли вызывает восторг необходимость постоянного вращения ручек КПЕ и катушки переменной индуктивности (КПИ), да еще и щелканье дюжиной переключателей при переходе с диапазона на диапазон и с антенны на антенну.

Для того чтобы избежать рутинной ручной настройки, я попытался создать устройство, которое могло бы запоминать установленные параметры на каждом диапазоне и возвращаться к ним в нужный момент. Коммутация конденсаторов и катушек - релейная, управление ими электронное и кнопками. Здесь важно заметить, что тюнер не может сам выбирать оптимальные значения емкости и индуктивности (это приходится делать вручную с помощью КСВ-метра), а только запоминает настройки для каждого диапазона. Именно поэтому он и назван полуавтоматическим.

В качестве элемента памяти использована FLASH память, которая есть внутри почти любой современной однокристальной микро-ЭВМ, например, PIC16F84. Ее низкая стоимость и доступность документации по программированию упрощают задачу.

На рис. 1 показана упрощенная схема согласующего устройства.

Для формирования переменного конденсатора и переменной индуктивности использован двоичный метод. Восемь конденсаторов емкостью, близкой к ряду 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 пФ, переключаемых по двоичному методу, образуют КПЕ от 4 до 1020 пФ с шагом 4 пФ. Этого достаточно для согласования на любом диапазоне. Аналогично и с переменной индуктивностью. Изменяя разрядность и емкость шага, можно получить КПЕ и КПИ, меняющиеся в практически любом диапазоне и с любой точностью.

Если теперь записать в ПЗУ эквивалентные двоичные коды емкости, индуктивности и код режима работы, то при смене диапазона все настроенные на каждом диапазоне значения будут восстанавливаться автоматически.

Использование бесконтактных коммутаторов, например, p-i-n диодов, весьма проблематично из-за большой мощности в цепях коммутации. К тому же, как известно, любой диод является источником (скорее генератором) шума и нелинейности. При использовании диодных коммутаторов необходимо использовать фильтрующие цепи для нормализации спектральной чистоты сигнала, а антенна, не всегда имеющая резонанс даже вблизи рабочей частоты, таковым элементом не является... Поэтому, а также по экономическим соображениям для коммутации использованы реле. В зависимости от мощности необходимо лишь правильно выбрать конструкцию реле, конденсаторов и катушек индуктивности (при мощности до 60 Вт мне хватило РЭС49).

Тюнер состоит из двух блоков - блока управления и релейного блока. Схема блока управления показана на рис. 2. В качестве контроллера (DD1) применен PIC16F84, расширители портов выполнены на регистрах DD2-DD5. Мощности буферных элементов (инверторы микросхем DD6-DD8) достаточно для управления большинством реле на 12 В.

(нажмите для увеличения)

Выход "Ind.-dir." предназначен для управления реле, которое переключает микроамперметр с измерителя КСВ на измеритель тока в антенне. Цепь "L-Rele" обесточивает все реле на время переключения портов, и на это же время подается напряжение 12 В через резистор R12 в цепь ALC передатчика, снижая выходную мощность последнего до минимума. Это обеспечивает безопасный режим переключения реле как с точки зрения выходных транзисторов передатчика, так и с точки зрения контактов реле, которые нельзя коммутировать под ВЧ напряжением.

На цифровых индикаторах HG1 и HG2 отображается частота выбранного диапазона в мегагерцах или символы в режиме программирования (об этом будет сказано ниже). На время смены информации питание с индикаторов снимается для устранения сбоев в регистрах и засветки индикации. Кнопками SB1-SB4 переключают диапазоны, режим индикатора (КСВ-метр/измеритель тока антенны), а также программируют тюнер.

Перемычки SA1 - SA4 предназначены для возможности программирования контроллера, впаянного в плату.

Схема релейного блока показана на рис. 3. Собственно тюнер выполнен на восьми конденсаторах и катушке индуктивности с отводами. Ими управляют 16 реле. Конденсаторы коммутируются нормально разомкнутыми контактами реле, а катушки - нормально замкнутыми. Плюс одно реле подключает КПЕ в ту или иную точку согласующего устройства, и еще одно - управляет обходом тюнера. Обход тюнера устанавливается автоматически при выключении питания.

(нажмите для увеличения)

Катушка индуктивности выполнена на фторопластовом каркасе размерами 140x10x30 мм. Восемь секций намотаны в один ряд с девятью выводами проводом ПЭЛ 1,5. Секция младшего разряда имеет два витка. Каждая следующая секция должна иметь число витков в 1,4 раза большее, чем предыдущая (индуктивность при этом увеличивается приблизительно в два раза). Из практических соображений числа витков секций катушки выбраны с округлением к половине витка от расчетных значений: 2; 3; 4; 5,5; 8; 11; 15,5; 22. Отвод от половинного витка выполняют через отверстие в фторопластовом каркасе. Отсчет витков следующей секции ведут от точки отвода.

К особенностям конструкции целесообразно отнести следующее. Самое главное - необходимо правильно выбрать реле. Они должны быть предназначены для коммутации ВЧ сигналов, иметь герметичное исполнение и требуемую мощность контактов. При использовании незнакомых реле лучше вскрыть одно из них и проанализировать конструкцию. Особо важно, чтобы переключаемый контакт не имел гальванической связи с якорем реле (это часто бывает в низкочастотных реле). Для мощности 50...60 Вт достаточно РЭС49, при мощности до 100... 150 Вт можно порекомендовать РЭС47. Хотя пригодны к использованию и другие реле, важно, чтобы они отвечали описанным выше требованиям.

Реле обхода К19 и реле переключения КПЕ К17 имеют две группы переключаемых контактов. Обе группы контактов реле К17 включены параллельно для уменьшения потерь. В остальном к этим реле предъявляются вышеописанные требования. В авторском варианте применены реле М4-12Н.

При выборе конденсаторов, образующих КПЕ, необходимо учитывать мощность согласуемого выходного каскада передатчика. При малых мощностях (50. ..60 Вт) приемлемы конденсаторы КД-1 и КМ-2-КМ-5. При этом желательно каждый конденсатор собрать из двух-трех одинаковых в параллельном включении, для увеличения реактивной мощности и уменьшения индуктивности рассеяния последних. При мощности 100...150 Вт целесообразно использовать конденсаторы КСО.

Если проводники ВЧ сигнала выполняются печатным монтажом, то их необходимо делать не уже 5 мм, и при этом желательно усилить медной шиной такой же ширины, запаянной поверх дорожек. Это весьма актуально на частотах выше 10 МГц.

Кварцевый резонатор ZQ1 в блоке управления может быть на любую частоту, которая входит в рабочий диапазон контроллера (обычно 1...5 МГц). Динамическая головка ВА1 -любая малогабаритная сопротивлением 8...32 Ом.

Как бы ни была прекрасна конструкция устройства на микроконтроллере, но если к ней не прилагается программное обеспечение, то такое устройство сто лет никому не надо. Я прилагаю две версии прошивки: tuner.bin (tuner.hex) и tuner_1.bin (tuner_1.hex). Первая версия предназначена для использования реле, коммутирующих секции КПИ с нормально замкнутыми контактами (т. е. при подаче напряжения на катушку этих реле их контакты размыкаются). Вторая версия - для нормально разомкнутых контактов реле, управляющих КПИ (при подаче напряжения на катушку этих реле их контакты замыкаются). Конфигурационное слово для программирования PIC16F84 - 3FFA.

Тюнер удобно укомплектовать автоматическим КСВ-метром и измерителем тока антенны с автоматическим переключением диапазонов (рис. 4).

(нажмите для увеличения)

Информация о токе в антенне и КСВ хорошо смотрится на шкальных светодиодных индикаторах, а стрелочный индикатор удобно иметь только один и переключать его или на КСВ, или на ток антенны для более точного измерения. Автоматический КСВ-метр разработан не мной, а просто адаптирован к моей конструкции. Подробную информацию о КСВ-метре можно получить на Интернет-странице < krasnodar.online.ru/hamradio/ un7gm _swr.htm>.

Индикатор тока в антенне имеет пять поддиапазонов измерения. При переходе на каждый следующий поддиапазон стрелка индикатора возвращается на нулевое положение и зажигается очередной сегмент шкального индикатора. Одновременно переключается резистивный делитель в цепи стрелочного индикатора, обеспечивая тем самым требуемую чувствительность миллиамперметра к измеряемому току в антенне.

При применении автоматического КСВ-метра реле К18 и индикатор РА1 в релейном блоке не нужны.

Трансформаторы тока КСВ-метра и измерителя антенного тока выполнены по традиционной методике на феррито-вых кольцах. Центральный проводник кабеля пропущен внутри кольца, токосъемные обмотки намотаны тороидально на кольце. L1, L2 -15+15 витков в два провода ПЭЛ 0,2 на кольце К7х4х2 из феррита 1000HH. Катушка L4 содержит 15 витков того же провода на таком же кольце. В остальном необходимо учитывать общие требования, предъявляемые к монтажу ВЧ аппаратуры Применение двух последовательно включенных резисторов (R37, R38 и др.) обусловлено конструктивными особенностями КСВ-метра.

Теперь перейдем к налаживанию. В блоке управления придется подобрать резистор R12. Лучше поступить следующим образом: между цепью +12 В и входом ALC вашего передатчика включить переменный резистор 5...10 кОм. Включить передачу, и вращением движка этого резистора добиться минимальной мощности передатчика. После этого заменить его постоянным. Если сопротивление этого резистора получилось менее 300 Ом, транзистор VT4 блока управления необходимо установить более мощный, например, КТ829А, а сам резистор R12 должен иметь мощность рассеяния 0,5...1 Вт.

Релейный блок в налаживании не нуждается. В автоматическом КСВ-метре резистором R28 балансируют измерительный мост. Резистором R5 совмещают диапазон измерения светодиодного шкального индикатора со значением КСВ, а резистором R1 совмещают диапазон показаний стрелочного индикатора и значения КСВ. В автоматическом измерителе тока в антенне необходимо отрегулировать R34 до совмещения максимального положения стрелки РА1 и момента переключения на следующий поддиапазон измерения. Возможно использование миллиамперметра стоком полного отклонения стрелки отличным от 1 мА, при этом потребуется подбор резисторов, отмеченных звездочкой, для сохранения точности переключения поддиапазонов измерения тока в антенне.

Максимальное напряжение с датчика тока в антенне не должно превышать питающее минус 0,5 В, в нашем случае - 8,5 В. Регулировать его можно числом витков трансформатора тока L4 или подбором резистора R61. Но не стоит выбирать этот резистор сопротивлением более 300 Ом, так как появится возможность резонанса, приводящего к резкой нелинейности датчика тока.

Следует отметить, что если входное напряжение превысит уровень 8,5 В, транзистор VT1 перестанет выполнять функцию змиттерного повторителя. При этом резко снижается чувствительность, но показания продолжают изменяться. Это очень удобно: в случае непредвиденного выхода входного сигнала за выбранный диапазон измерения работоспособность автоматического измерителя тока в антенне сохраняется в достаточно большом диапазоне. Подбором резистора R55 можно добиться, чтобы этот момент наступал на последнем поддиапазоне измерения, желательно в первой трети шкалы микроамперметра, тогда оставшаяся часть шкалы становится следующим (пятым) диапазоном измерения, с очень высоким (до 30...40 В) пределом для входного напряжения. Визуально переход на этот поддиапазон происходит линейно, без скачков.

Эксплуатация. В нормальном режиме цифровые индикаторы отображают мегагерцы выбранного диапазона, включая WARC. Выбирают диапазон кнопками SB3 (следующий) и SB4 (предыдущий). При включении питания тюнера устанавливается диапазон 160 метров. Кнопка SB2 переключает стрелочный индикатор между КСВ и измерителем тока антенны. При этом цифровые индикаторы в течение двух секунд формируют надписи "SW" или 'JA", а затем восстанавливается индикация выбранного диапазона.

Кнопка SB1 служит для входа в режим программирования, при этом надо нажать сначала кнопку SB1 и, удерживая ее, нажать кнопку SB2, держать их вместе 2 с до звукового сигнала и надписи "Рr". После отпускания кнопок появится "Сх", где х - число от О до F (шестнадцатиричная форма), соответствующее прочитанному из памяти эквивалентному значению КПЕ. Одному шагу изменения КПЕ соответствует 4 пФ (4...1020 пФ).

Итак, мы вошли в режим программирования. Для каждого диапазона предусмотрены три программируемые переменные. Кнопка SB3 последовательно выбирает эти переменные, отображаемые цифровыми индикаторами с помощью символов Сх, Lx, Мх. Предусмотрен еще один параметр - Wc, который не является программируемой переменной, но выбирается такжв кнопкой SB3. Он индицирует готовность контроллера к записи информации в внутреннее ПЗУ Для Сх и Lx - это считанное из внутреннего ПЗУ цифровое эквивалентное значение в шестнадцатиричной форме (0-F). Причем отображается только старшая тетрада байта числа, т. е. изменение на единицу соответствует 16-ти шагам управления КПЕ или КПИ.

Этой точности индикации вполне достаточно для нормальной эксплуатации тюнера. Введение индикации младшей тетрады не оправдано ввиду усложнения визуального контроля за процессом программирования из-за малого числа элементов индикации.

Модификация переменных производится последовательными нажатиями кнопок SB1 или SB2. Кнопка SB1 увеличивает значение переменной на 1, кнопка SB2 уменьшает на 1. Для Мх х - это режим работы и отображается символами: .

Первый символ отображает режим обхода (на этом диапазоне тюнер не используется), второй и третий - тюнер включен, КПЕ подключен к одному или другому выводу КПИ. Выбор режима осуществляется также кнопками SB1 и SB2.

Wc - режим записи в внутреннее ПЗУ Для записи нужно нажать кнопку SB2 и держать 2 с до звукового сигнала и надписи "Wo". Выход из программирования - кнопка SB4, ее также нужно удерживать 2 с. После выхода восстановится индикация мегагерц выбранного диапазона и установится состояние тюнера в соответствии с записью из ПЗУ. Если в режиме программирования запись изменений не производилась, то восстановится состояние до программирования (очень удобно при экспериментировании). Для каждого из десяти диапазонов (1,8; 3,5; 7; 10; 14; 18; 21; 24; 28; 29 МГц) используются по три ячейки внутреннего ПЗУ контроллера.

Рассмотрим пример. Допустим, мы хотим согласовать антенну (или другую нагрузку) на диапазоне 21 МГц. Включаем питание тюнера. На индикаторе высвечивается "1,8", что соответствует включению тюнера на 160-метровом диапазоне в режиме, соответствующем прочитанным из ПЗУ данным (если ПЗУ на этом диапазоне не программировалось, то установка тюнера будет неопределенной).

Устанавливаем последовательным нажатием кнопки SB3 диапазон 21 МГц. Затем нажимаем кнопку SB1 и, не отпуская ее, нажимаем кнопку SB2. Через примерно 2 с на индикаторах появится надпись "Рr". Отпускаем все кнопки. Индикация сменилась на Сх, где х - прочитанное эквивалентное значение КПЕ (см. выше). Последовательным нажатием кнопки SB3 доходим до появления индикации "Мх". Кнопкой SB1 выбираем, например, верхний сегмент. Нажатием кнопки SB3 переходим к Lx и выбираем кнопками SB1 и SB2 значение индуктивности.

Теперь нажатием кнопки SB3 переходим к Сх и кнопками SB1 и SB2 выбираем значение емкости. Если согласование не улучшается, то кнопкой SB3 возвращаемся к Мх (режим) и меняем точку подключения КПЕ к КПИ кнопкой SB1. При этом загорится нижний сегмент. Повторяем процесс подбора КПЕ и КПИ до получения приемлемого результата.

Процесс согласования контролируется шкальными и стрелочным индикаторами. В режиме программирования стрелочный индикатор не переключается (кнопка имеет другую функцию), а сохраняет состояние, которое было до входа в режим программирования. Если согласование не требуется, то в Мх устанавливаем кнопкой SB1 или SB2 только средний сегмент (режим обхода - тюнер не используется). Кнопка SB2 сразу включает этот режим, а кнопка SB1 переключает варианты по кольцу.

Теперь осталось записать в память то, что мы настроили. Последовательным нажатием кнопки SB3 доходим до индикации "Wc", нажимаем кнопку SB2 и держим ее до смены индикации (подробнее см. выше). Запись закончена, и мы выходим из режима программирования кнопкой SB4, удерживая ее 2 с. На индикаторах вновь высветилось "21", и тюнер готов к работе на этом диапазоне.

Внимание! Если в режиме программирования на этапе Wc кнопка SB2 не удерживалась 2 с, точнее если надпись "Wo" на индикаторах не появилась, то запись в память не произведена, и после выхода из режима программирования состояние тюнера останется первоначальным.

В заключение хочется отметить, что, применяя тюнер даже в стационарных условиях с диполем на диапазон 40 метров, удалось полностью отказаться от усилителя мощности на ВЧ диапазонах для повседневных связей. За счет правильного согласования, например, на 10 метрах, рапорт корреспондента изменился с 56 до 59 плюс 10. При этом значительно упала температура выходных транзисторов передатчика.

Файлы прошивки.

Автор: А.Семичев, ES4MF

Смотрите другие статьи раздела Антенны. Измерения, настройка, согласование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Солнечный реактор производит водород и улавливает отходы 24.04.2023 Инженеры EPFL создали и опробовали солнечный реактор, который может генерировать водород из солнечного света и воды. Система не только высокоэффективна в производстве водорода, но и улавливает отходы кислорода и тепла, чтобы также использовать их. Водород должен стать ключевым игроком в возобновляемой энергетике, и одним из самых эффективных способов его производства является расщепление воды на ее составляющие молекулы. Когда этот процесс выполняется с использованием солнечной энергии, он называется искусственным фотосинтезом, и это тот процесс, который использует новый реактор. Реактор EPFL выглядит как спутниковая антенна, и работает он по схожему принципу - большая изогнутая поверхность собирает как можно больше света и концентрирует его на маленьком устройстве, подвешенном посередине. В этом случае тарелка собирает тепло от Солнца и фокусирует его примерно в 800 раз на фотоэлектрохимическом реакторе. Вода закачивается в этот реактор, где солнечная энергия используется для расщепления молекул на водород и кислород. Реактор также захватывает два отработанных продукта процесса, которые обычно только что выделяются - кислород и тепло. Кислород может быть полезен больницам или промышленному использованию, тогда как тепло проходит через теплообменник и может использоваться для нагрева воды или внутренней части здания. Реактор тестировали в кампусе EPFL в течение 13 дней в августе 2020 года, феврале и марте 2021 года, чтобы понять, как он работает при разных погодных условиях. Установлено, что его эффективность от солнечной энергии к водороду в среднем превышает 20%, производя около 500 г (1,1 фунта) водорода в день. Команда говорит, что с такой мощностью в течение года система могла бы питать 1,5 автомобиля на проезжающих на среднее расстояние водородных топливных элементах или обеспечивать примерно половину потребностей в электроэнергии домохозяйства из четырех человек. "С выходной мощностью более 2 киловатт мы превысили предел в 1 киловатт для нашего пилотного реактора, сохранив при этом рекордно высокую эффективность для этого большого масштаба", - сказала София Хауссенер, соответствующий автор исследования. "Скорость производства водорода, достигнутая в этой работе, действительно обнадеживающим шагом к коммерческой реализации этой технологии".

Другие интересные новости:

▪ Туризм помогает лечить деменцию

▪ Складной дрон DJI Mavic Mini

▪ Apple TV

▪ Фотокамеры Canon будут собирать роботы

▪ Полет авиамодели на кончике луча

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Любителям путешествовать - советы туристу. Подборка статей

▪ статья Энтони Эшли Купер Шефтсбери. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где пролегает самый длинный морской путь, по которому можно проплыть без смены направления? Подробный ответ

▪ статья Розелла. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Припои и флюсы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания на КРЕН, 220/0-50 вольт 5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026