Construcție kit: Tuner de antenă (3 ÷ 30MHz) > rowtech

De curând am achiziționat și noi la laboratorul #rowtech acest kit de tuner de antenă și ne-am gândit să îi facem o evaluare. Este faorte popular printre radioamatori, dar părerile legate de performanța sa sunt evident împărțite. Deja au apărut pe internet câteva recenzii (link, link, link, link) legate de acest kit, comercializat mai ales pe platformele Ebay și Amazon. Trebuie să precizăm de la început că acesta nu este un kit pentru începători, motivele fiind mai multe. Le vom expune pe rând în articolul ce urmează. Există câteva arhitecturi / configurații principale pentru tunerele de antenă.

O posibilă definiție pentru un tuner de antenă / cuplor ar fi: dispozitiv cu componente pasive (inductanțe / capacitoare) care are rolul de a ajusta impedanța antenei, minimizând pierderile și maximizând transferul de putere de radiofrecvență, către antenă.

Important: un tuner de antenă nu acordă antena, nu intervine asupra proprietăților sale electrice sau electromagnetice, nici fizice! Denumirile ce se folosesc uzual pentru a defini un tuner de antenă: cuplor, cuplor antenă, transmatch, matchbox, ATU, Z-match etc. Dispozitivul ce urmează a fi prezentat se utilizează pentru puteri mici de RF transmise antenei. Principalele limitări vor fi date de capacitoarele variabile utilizate în schema electronică, detaliată mai jos.

Intro – Puțină teorie, pentru acest kit

Schema electronică a tunerului ne arată din start că este vorba despre o rețea C-L-C (high pass), constând în două capacitoare variabile cu poly-film, dispuse în serie precum și o inductanță cu prize (comutarea prizelor se face cu un comutator cu 12 poziții). Pe lângă această rețea high-pass, o punte rezistivă constând în componentele comutate de a doua secțiune a comutatorului toggle DPDT, testează acordul / dezacordul antenei cu ajutorul unui LED (indicator de raport de unde staționare SWR).

Principalele caracteristici a unei astfel de rețele de ajustare (MN- matching network) ar fi:
– componente ușor de găsit, valori normale de circuit, nepretențioase (cel puțin pentru operare cu puteri reduse);
– plajă bună de ajustare.

După cum se poate ușor observa, multe detalii lipsesc din schema electronică, cum ar fi referințele componentelor și valorile capacitoarelor variabile. Pachetul cu componente conține:

• 2 x conectori BNC mamă ( 50Ω sau 75Ω?);
• 1 x comutator toggle DPDT;
• 3 x rezistoare de 51Ω / 2W;
• 1 x rezistor 1kΩ/0.25W;
• 1 x LED roșu 5mm diam.;
• 1 x toroid FT37-43;
• 1 x diodă 1N60 (capsulă DO-35);
• 1 x capacitor ceramic 100nF;
• 2 x capacitori variabili poly-film;
• 1 x toroid T106-2;
• 1 x comutator rotativ cu 12 poziții;
• 1 x PCB;
• 3 x butoane de plastic pentru comutatorul cu 12 poziții și cele două cond. variabile;
• 1 x cutie de plastic cu cauciuc izolator / waterproof;
• diverse elemente de mecnică (șuruburi / piulițe / șaibe);
• sârmă de diam. 0.8mm (?) pentru toate înfășurările necesare.

Partea 1 – Cum funcționează?

Modul cum este desenat comutatorul (tandem switch, DPDT, arătat în fig. de mai sus), indică poziția “operare”. Cealaltă poziție indică modul “acord”. Cele două rezistoare de 51Ω/2W (cele verticale, spre GND, din stânga) au în total aprox. 100Ω. Rezistorul de 51Ω/2W dispus în poziție orizontală, va alcătui, împreună cu presupusul rezistor format de rețeaua C-L-C (Z= 50Ω) tot un rezistor de aprox. 100Ω, în cazuri ideale de acord, astfel ca transmițătorul va “vedea” o rezistență ideală de 50Ω.

De asemenea, când toate cele 4 rezistoare vor avea valoarea de 50Ω, diferența de potențial din punctele de înseriere (exact în locul în care este montat primarul transformatorului mic cu FT37-43) va fi egală și în fază, ceea ce înseamnă ca tensiunea electrică la bornele înfășurării primare ( cu 2 spire) pentru transformatorul cu FT37-43 va fi zero și nici un curent nu va fi indus în înfășurarea secundară (de 5 spire) a aceluiași transformator. Deci LED-ul este stins când rezistența / impedanța rețelei C-L-C high pass va fi ideală, de 50Ω.

În cazul în care nu suntem acordați cu rețeaua de ajustare C-L-C, impedanța/rezistența acesteia va fi diferită de 50Ω, ceea ce va determina dezechilibrarea punții de măsură, adică apariția unei diferențe de potențial în înfășurarea primară a transformatorului FT37-43, diferență ce va fi indusă de un număr mai mare de ori în înfășurarea secundară (cea de 5 spire). Totodată, această diferență de potențial mărită (creată de tensiunea de RF aplicată intrării pe primul BNC – input), va fi redresată de dioda rapidă cu Ge 1N60, determinând evident aprinderea LED-ului (limitarea de curent va fi dată de rezistorul de 1kΩ).

Partea 2 – Cum se folosește / funcționează?

Concluzionând, ca să putem folosi tunerul, ar trebui ca:

• acționând comutatorul DPDT în poziția corespunzătoare pentru “acord / tune” (adică introducând în circuit puntea rezistivă) se reglează pe rând, cu atenție, capacitorii variabili, până la obținerea luminozității minime pentru LED (chiar stingerea acestuia);
• după ce ne-am asigurat de stingerea LED-ului, trecem comutatorul DPDT în poziția “funcționare / operate” și putem folosi tunerul.
• Probele se fac cu sursa de semnal (emițătorul sau transceiverul) în poziția “transmit”, cu putere redusă (2 – 5W, mod AM sau CW).

Partea 3 – Asamblarea propriu-zisă

Etichetele cu rol de ghidaj pentru găurirea propriu-zisă nu au fost de ajutor. Marcajele nu sunt tocmai precise și cele mai multe review-uri arătau că cea mai bună alegere este să nu folosim aceste marcaje.

Așa că am trecut la măsurători, pentru poziționarea condensatoarelor variabile, a comutatorului rotatov și a tuturor celorlalte componente.

Kit-ul conține conectori BNC, noi am ales să montăm conectori N de calitate, pentru a ușura testarea propriu-zisă și pentru compatibilitate cu cabluri pe care le folosim de obicei la laboratorul #rowaves.

Puntea de măsură mai conține o provocare, din punct de vedere al realizării de înfășurări / bobine.

Acest mini-transformator pe un tor de ferită de tip FT37-43, conține 2 spire în înfășurarea primară și 5 spire în înfășurarea secundară, cu același tip de conductor, după cum vom vedea mai jos.

După asamblarea punții de măsură SWR, am găurit panoul frontal al cutiei pentru LED-ul de 5mm diam. și vertical, în partea de sus, pentru comutatorul “operate” / “tune”.

Se poate ușor observa ce piese conține placa cu puntea de măsură, din schema de mai sus. Fiecare conector N are atașat câte 2 șaibe metalice (“ground lug”) pentru ulterioara conexiune la masă.

Am utilizat, pentru conexiuni, cablurile care au venit împreună cu kit-ul electronic. Am perforat panoul frontal și pentru a prinde capacitoarele variabile. Alinierea acestora este o operațiune mai dificilă.

Pentru a puta face ușor acest lucru, gaura pentru axul condensatorului variabil este puțin mai mare decât diametrul acestuia, în acest fel am reușit să aliniem ușor găurile mici pentru șuruburile de prindere.

Deși carasa nu este ecranată, la puterile mici de radiofrecvență la care va fi utilizat acest mic tuner de antenă (« 5W) nu ar trebui să apară probleme de interferențe, în timpul transmisiei. Cea mai dificilă parte de realizat este, după părerea noastră, toroidul T106-2 împreună cu bobinajul său aferent.

Acesta constă în a înfășură un număr de 36 de spire cu 12 prize. După cum arată și poza de mai sus cu schema electronică, se începe prin a înfășura 10 spire, apoi priză, 2 spire, apoi priză, 3 spire, apoi priză, 2 spire apoi priză…și tot așa, până la 36 spire. După cum poate bine știți, pentru un tor de ferită, o spiră se consideră o trecere prin interiorul acestuia, deci spirele se numără la interior, nu la exterior. Acest lucru derivă din considerente legate de distribuția liniilor de câmp magnetic în interiorul și exteriorul torului de ferită, care este un inel, de fapt.

Acest conductor de bobinaj se găsește în pachetul cu kit-ul electronic. Urmează o parte mai delicată, din nou. Este necesar să îndepărtăm emailul (lacul) roșiatic de pe conductor. Noi am procedat astfel: am tăiat cu un sfic inelul creat de scoaterea prizei corespunzătoare în afara torului de ferită.

După ce am despărțit cele cele 2 fire, am dezizolat, încet și precis, cu un cutter, conductorul, pe o lungime de aprox 1cm, pentru toate cele 24 de fire (12 prize x 2 conductoare fiecare).

Am cositorit cu grijă firele corespunzătoare, apoi le-am torsadat cât mai posibil ca în starea inițială. După torsadare, a urmat cositorirea finală și ajustarea lungimilor, pe cât psoibil egale.

A urmat verificarea faptului că înfășurările se pot ajusta la nivelul terminalelor comutatorului rotativ, pentru că toroidul cu inductanță variabilă/comutabilă, necesită a fi atașat direct pe acest comutator.

Un capăt rămâne liber, acesta se va conecta înspre conexiunea comună dintre cele două condensatoare variabile, din rețeaua high pass. Rezultatul final al ansamblului arată cam așa:

După ce am făcut acest lucru, am introdus ubansamblul în cutie, lângă cei doi condensatori variabili. Au urmat măsurători legate de lungimea firelor și de configurarea legăturilor electrice în cutie.

Am ales să realizăm lipituri și conexiuni electrice cât mai scurte, tocmai pentru a evita orice probleme ce ar putea să apară (vom vedea la măsurători).

Va urma…Partea 3 – Montarea completă în carcasă și Partea 4 – Măsurători.

Suntem aici…construim / experimentăm / testăm 🙂 Revenim curând.

A. @rowtech