Není to tak dávno, co jsem si pro různé experimenty pořídil také manuální tuner. Vybral jsem si AMERITRON ATR 30. Jeho fotografie je zde:

Jedná se o klasický T článek s jedním robustním rollerem o maximální indukčnosti asi 15 mikroHenry a se dvěma otočnými kondenzátory o maximální kapacitě asi 500 pF. Schéma je tady:

a fotografie vnitřního provedení je zde:

Z obrázku je vidět, že ladicí prvky jsou velké, robustní. Induktor je vyroben z postříbřeného měděného pásku. Pojízdná kladka ho obepíná ze dvou stran v klínové drážce, přítlak do klínové pásky je poměrně silný. Výrobce se znažil, aby ztráty byly minimalizovány.

První test na ztráty

Protože se jedná o T článek, zkusil jsem jednoduchý pokus. Do tuneru jsem přivedl výkon z TRXu a měřil jsem ho Wattmetrem. Za tuner jsem dal druhý Wattmetr a měřil jsem výkon, který tekl do umělé zátěže 50 Ohmů. U T článku takové měření lze udělat. Když se podíváme do Smithova diagramu, vidíme proč:

Použitá umělá zátěž měla R=50 Ohmů a nepatrnou reaktanční složku. To je vidět i  ze schématu, kapacity nejsou stejné. Ve Smith. diagramu je vidět, jak probíhala transformace. Z prostředka, kde je R=50 a jX=0 jedeme po zvýrazněných kružnicích proti směru hodin. ručiček. První oblouk je kondenzátor 128,7 pF, druhý oblouk je indukčnost 2,1 mikroH, třetí oblouk je kondenzátor 130,1 pF (ve schématu zleva do prava). Kmitočet 7 100 kHz.

Výsledek: první Wattmetr ukazoval výkon 98,7 Wattu. Druhý Wattmetr 92,2 Wattu. Na induktoru se ztratilo 6,5 Wattu. Výrobce píše, že tuner je dimenzován na skutečný výkon 3000 Wattů při impedancích od 35 do 500 Ohmů. Kdybych do tuneru pustil přesně 3000 Wattů, musel by induktor rozptýlit výkon 197,5 Wattu. S ohledem na převody, plastová ozubená kola, jsem tento test raději nezkoušel, na ohřívání buřtů mám vařič. Rozhodně však není roller na rozptýlení takového výkonu dimenzován.

K čemu se takový tuner hodí?

Z rozsahu impedancí a ze schématu zapojení je tuner určen pro ladění drátových antén. Hodí se k ladění vyšších impedancí. Není vhodný pro ladění malých impedancí s kapacitním charakterem. Uděláme experiment. Pokusíme se vyladit nejdřív anténu, která má vyšší impedanci, než uvádí manuál, konkrétně R=600 Ohm, jX=600 Ohm:

Na obrázcích jsou tři schémata. Vždy byla anténa vyladěna na VSWR=1. Zleva: 1. vyladění, kdy první kondenzátor má maximální kapacitu. 2. vyladění bylo provedeno asi třemi iteracemi. 3. vyladění bylo provedeno na nejmenší hodnotu induktoru. V diagramech to vypadá takto:

Všimněte si, které kružnice odpovídají jednotlivým prvkům T článku. Na prvním (vlevo) diagramu není vidět první kružnice (kondenzátor 500pF). Vpravo je oblouček (čtvrtkruh) pro kapacitu 37 pF vidět. Toto vyladění je správné, odpovídá mu nejmenší hodnota indukčnosti a ztráty na indukčnosti jsou nejmenší.

Ladíme-li malé impedance s jalovou složkou, nastanou potíže.

Takovou anténou může být vertikál navržený na 10,12 MHz,který chceme naladit v pásmu 7 MHz. Lze to?

Na dalších obrázcích ukážu, že vertikál o délce jedna osmina lambda jde L článkem vyladit:

Pomocí ATR30 to již nejde. Všechny body jsou již blízko obvodu diagramu, průsečíky nejsou zřetelné. U L článku si všimněte, kam vyjedeme delším obloukem (indukčností) a jak je zjevný průsečík s druhým obloukem (kondenzátor). Všimněte si, že kondenzátor má pro tento příklad kapacitu 1000 pF.

Závěr

U anténních tunerů hraje roli účel, ke kterému je tuner určen. ATR 30 je tuner, který nám bude dobře ladit antény napájené žebříčkem ve středu. Pro tento účel má také vestavěn balun se třemi mohutnými toroidními jádry. Bude se také hodit pro antény, které popisuji ve svém Konceptu 2012. Tuner je nesymetrický, od tuneru vyvedeme výkon krátkým  koaxiálem skrz okenní rám, tam namontujeme balun a pokračujeme žebříčkem PCV-570-84 k zářiči.

Tuner není vhodný pro ladění zkrácených vertikálů. Mají nízkou impedanci a vysokou reaktanční složku. Takové ladění je nestabilní a ve Smithově diagramu jsou datové body takového ladění poblíž obvodu diagramu. Jak jsem ukázal, zkrácený vertikál šel dobře  vyladit jednoduchým L článkem. Pahýlem z koaxiálu to jde také dobře:

Pro experiment s vertikálem pro můj Koncept 2012 jsem zkoušel pro pásma 30 a 40 metrů pouze jediný jednoduchý netrapovaný vertikál. Tento vertikál byl na kmitočtu 10.12 MHz naladěn do rezonance a napájen koaxiálním kabelem 50 Ohmů přímo. Pro pásmo 40m se přepínačem připojil na konci otevřený pahýl o elektrické délce 9,8 metru (délka je kritická). Pahýl se připojuje po 10m elektrické délky koaxiálu. Nastavení se dělá v praxi tak, že si nejdřív nastavíme vertikál na kmitočtu 10.12 MHz. Potom změříme impedanci u vertikálu na kmitočtu 7.1 MHz. Tento bod si namalujeme do Smithova diagramu. Pak "provedeme ladění", tj. design vedení a pahýlu. Z řešení nám vypadnou hodnoty v datovém bodě za kabelem. Ty odměříme analyzátorem. Delší kabel nám vyjede s impedancí po kružnici nad požadovaný průsečík. Stříháme a měříme. Když nám hodnoty sedí, připojíme pahýl. Zkracováním pahýlu "dojedeme" na VSWR menší než 1.5. Protože bylo na Internetu popsáno mnoho metod, jak si změřit impedanci a zkracovací součinitel právě použitého koaxiálu, doporučuji se tyto metody naučit. V případě, že máme dobrý analyzátor, který v tomto případě musí přesně měřit reálnou složku R=16 Ohmů a jalovou jX=-250 Ohmů a známe přesně svůj koax, pak když vše ve Smithově diagramu vyřešíme, tak můžeme přesně střihnout délky koaxiálu a "trefíme VSWR=1.1". Tak, jako si dovoluji vám na webu někdy radit, zejména v tom, abyste používali NEC software na design antény, tak více než doporučuji, abyste používali software typu Smithův diagram na přizpůsobení. Tento zmíněný vertikál jsem ladil asi 30 minut. Asi 10 minut mi trvalo nalezení rezonance na 10.12 MHz a změření impedancí u paty. Pak jsem měřil za prvním koax. úsekem, jednou jsem dostříhal, podruhé změřil. Pak jsem měřil s připojeným pahýlem, jednou zkrátil a provedl finální měření. Po 30 minutách práce s analyzátorem, notebookem se SW a páječkou na konektory jsem usedl k RIGu a začal praktické zkoušky antény.

Výrobci tunerů zpravidla uvádějí schéma ladicího obvodu. Myslím, že se vyplatí zakreslit si do Smithova diagramu ladicí obvody tuneru.

Poznámka: Tento článek jsem věnoval jednoduchému, ale myslím, málo známému případu, jak si alespoň orientačně změřit v amatérských podmínkách ztrátu tuneru, pokud využívá T článek. Pokud u T článku přizpůsobujeme 50 Ohmovou umělou zátěž, ztráty v indukčnosti se uplatní. A zpravidla je lze indikovat i s pomocí jednoho Wattmetru. Článek jsem rovněž věnoval cvičením na Smithův diagram. Konkrétně na zakreslování impedancí s větší jalovou složkou a také na vykreslování kružnic konkrétních transformačních komponent, jako je kondenzátor, indukčnost, vedení, pahýl. A ukázal jsem, v jakých případech je dobré řešit tzv. stabilitu, tj. případy, kdy protínající kružnice "nejsou dost kolmé"...

73's Věra & Míra, ok1ufc

© 2011 - Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 12.01.2014