Полуавтоматический антенный тюнер (ES4MF)

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. Периодическая замена выходных транзисторов передатчика неизбежна. Очевидно, что необходимо использовать согласующее устройство. Но даже, если вы используете антенный тюнер, то вряд ли вызывает восторг необходимость постоянного вращения ручек КПЕ и переменной индуктивности (КПИ) да еще и щелканье дюжиной переключателей при переходе с диапазона на диапазон и с антенны на антенну.

А теперь, - к делу. Для того что бы избежать рутинной, ручной настройки я использовал FLASH память, которая есть внутри почти любой современной однокристальной микро-эвм, например PIC16F84.Её низкая стоимость и доступность документации по программированию упрощают задачу. Для формирования переменного конденсатора и переменной индуктивности использован двоичный метод. Восемь конденсаторов, емкостью 4,8,16,32,64,128,256,512пф, переключаемых по двоичному коду образуют КПЕ от 4 до 1024 пф с шагом 4 пф. Этого достаточно для согласования на любом диапазоне. Аналогично с переменной индуктивностью. Изменяя разрядность и емкость шага, можно получить КПЕ и индуктивность, меняющиеся в практически любом диапазоне и с любой точностью. Для переключения я использую реле. В зависимости от мощности необходимо лишь правильно выбрать конструкцию реле, конденсаторов и катушек индуктивности. При мощности до 60 ватт мне хватило РЭС49.Конденсаторы управляются нормально разомкнутыми контактами, а катушки нормально замкнутыми. Ещё два реле управляют положением КПЕ в схеме согласования и обходом тюнера. Остается теперь записать в ПЗУ двоичные коды емкости, индуктивности и режима работы и больше не надо ничего крутить. При переходе с диапазона на диапазон всё будет выставляться автоматически.

Тюнер состоит из двух блоков, выполненных на разных печатных платах: блок управления и силовой блок. При желании силовой блок можно вынести на достаточно большое расстояние от контроллера, причем последний можно выполнить и навесным монтажом. Общая схема согласования:

Блок управления выполнен по схеме:

В качестве контроллера применена PIC16F84, расширители портов 561ир2 или cd4015. Буферные элементы 155лн5, которых достаточно для управления большинством реле на 12v. Предусмотрена еще одна реле для переключения микроамперметра с измерителя КСВ на измеритель тока антенны (контакт N20 разъёма). Цепь N22 разъёма (off-rele) обесточивает все реле на период переключения портов и на это же время подается напряжение 12V через резистор R26-2.2к 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. С цифровых индикаторов так же снимается питание на время смены информации для устранения сбоев в регистрах и засветки индикации. На индикаторах отображается частота выбранного диапазона в мегагерцах или состояния программирования (подробнее ниже). Контроллер так же имеет четыре кнопки управления. Кнопками переключаются диапазоны и индикатор с ксв-метра на измеритель тока антенны, а так же управление программированием. Силовой блок выполнен по схеме:

Конденсатор переменной емкости и переменная индуктивность выполнены на 16-ти реле. Еще две реле переключают КПЕ с входа на выход КПИ и отключают тюнер из тракта сигнала ,обеспечивая обход. Обход так же автоматически устанавливается при выключении питания. На этой же плате удобно установить автоматический КСВ-метр и измеритель тока антенны с автоматическим переключением диапазонов:

Информация о токе в антенне и ксв хорошо смотрится на пиковых светодиодных индикаторах, а стрелочный индикатор удобно иметь только один и переключать его или на ксв или на ток антенны для более точного измерения. Схема КСВ-метра придумана не мной, а просто адаптирована к моей конструкции. Катушка переменной индуктивности выполнена на фторопластовом каркасе размерами 140х10х30мм.Восемь секций намотаны в один ряд с 9-ю выводами проводом пэл 1.5.Секция младшего разряда имеет два витка и каждая следующая секция в 1.41 раза больше (индуктивность при этом увеличивается в два раза):

Естественно какая бы не была прекрасной конструкция устройства, но если к ней не прилагается программное обеспечение, то такое устройство сто лет ни кому не надо (очень многие об зтом забывают, публикуя голые схемы). Я прилагаю две версии внутреннего пзу. tuner.bin – для нормально обесточенных реле (с нормально замкнутым контактом) управления катушкой переменной индуктивности и tuner_1.bin для нормально разомкнутых реле. Конфигурационное слово для программирования PIC16F84 – 3FFA. Схем программаторов в Интернете очень много (я пользуюсь TURBO v.6) поэтому на этом вопросе я не останавливаюсь.

Теперь об эксплуатации. В нормальном режиме цифровые индикаторы отображают мегагерцы выбранного диапазона, который выбирается кнопками 3 и 4.3 – следующий,4 – предыдущий. Кнопка 2 переключает стрелочный индикатор между КСВ и измерителем тока антенны. При переключении на две секунды на индикаторе появляются надписи SW или JA .Кнопка 1 служит для входа в режим программирования при этом надо нажать сначала кнопку 1 и удерживая ее нажать кнопку 2 и держать их вместе 2 сек до звукового сигнала и надписи PR. После отпускания кнопок появится Сх. Кнопка 3 последовательно выбирает переменные для программирования Сх,Lх,Мх,Wс.Для С и L х это считанное из внутреннего пзу значение в шестнадцатеричной форме (0-F). При чем отображается только старшая тетрада байта числа, то есть изменение на 1 соответствует 16 – шагам управления КПЕ или КПИ. Управление производится кнопками 1:+1 и 2:-1. Мх-это режим работы и отображается символами: [-],[═],[‗]. Первый символ отображает режим обхода (на этом диапазона тюнер не используется), второй и третий – тюнер включен но с подключением КПЕ к одному или другому выводу КПИ. Выбор также кнопками 1 и 2. Wc – запись в внутреннее эппзу. Для запуска записи нажать кнопку 2 и держать 2 сек до звукового сигнала и надписи Wо. Выход из программирования -кнопка 4, удерживаемая так же 2 сек. 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). Рекомендую установить перемычки для программирования контроллера без выпаивания, т.к. если к этой разработке будет проявлен интерес, то данная версия программы может быть не последней.

В заключении хочется отметить что даже применяя тюнер дома с стационарным диполем на 40м за окном, удалось полностью отказаться от усилителя мощности на вч диапазонах для повседневных связей. За счет правильного согласования, например, на 10м, рапорт корреспондента изменился с 56 до 59плюс10.При этом значительно упала температура выходных транзисторов передатчика. Конечно, эта конструкция не исчерпывает себя на этом. В УМ на ГУ74Б я так же применил П-контур на основе таких же КПЕ и КПИ, только конструкция реле другая и катушка помощнее. Данной статьей я подчеркиваю идею применения описанных КПЕ и КПИ с возможностью управления последними контроллером. Со всеми вопросами обращайтесь по email или в эфире, чаще всего 14.100мгц.

С наилучшими пожеланиями, Андрей Семичев (ES4MF),
Кохтла-Ярве, Эстония. Email ES4RMH@ESTPAK.EE 73!!!