Modifikace tuneru ATU-100, pro přizpůsobení vysokoimpedančních antén....

Někteří hamové se mají. Vlastní obrovský pozemek, na něm plno stožárů. Není pro ně problém postavit stožár nový, téměř v libovolném místě a výšce. Tak to je ideál. Pak mohou stavět zásadně rezonanční antény. Copak stříhat drát umí každý z nás, ale ovlivňovat výšku umí už jen málokdo. A co chudí paneláčníci? Jo, to je o něčem jiném. Stožár těžko postaví, na střechu je sdružení vlastníku nepustí a tak co jim zbývá? Možná jediný strom v okolí. Sice každý rok je o něco vyšší, ale v prvopočátku je dost nízký. Tedy vlastně ani dipól se někdy nedá postavit. Uvažovat o rezonančních anténách nejde. Jsou dvě možnosti, buď to bude šíleně krátké a nebo nerezonančně delší. Co si vyberete, pokud ten strom je od Vašeho okna 35 metrů? Máte možnost udělat rezonanční lambda čtvrt (cca někde 20m). No jo, ale to bude mít impedanci někde (podle výšky) od třeba 15 do 100 ohmů? Naši tátové to nazývali - anténa buzená proudem. Zkrátka v místě napájení poteče dost veliký proud. To nese veliké požadavky na kvalitu protiváhy (zemní proudy). A nebo to podle pravidla našich otců uděláme tak, abychom natáhli co nejvíce drátu do luftu. Oni říkali - čím více, tím lépe. Ovšem jsme si pak vědomi, že pokud to nebude lambda půl, bude to nerezonanční a tedy trošku více ztrátové. Ale pojďme si to prakticky doložit. Moje zahrádková anténa má drát v luftě, kde vlastně ani nevím, jak je dlouhý. Jak to vyšlo, tak to vyšlo. Dnes ovšem není problém to pomocí nanoVNA změřit. (Vřele doporučuji si tento přístroj zakoupit). No dobrá, naměřil jsem na kmitočtu 3,558 MHz impedanci 352-j1060. To je celková impedance 1117 ohm. Aby anténa vyzařovala, je nutné se zbavit té jalové složky a současně pro svorky tranceiveru to transformovat na reálných 50 ohm. To děláme pomocí anténního členu. A proces se jmenuje "vyladění antény". Pokud známe impedanci v komplexním tvaru, je celkem jednoduché si podle Smithova diagramu anténu teoreticky vyladit. Pokud to někdo zatím neumí, doporučuji si přečíst články Mirka (OK2BUH).

Antenni tunery (nagano.cz)
impedance (nagano.cz)
Longwire (nagano.cz)
Ucinnost anteny (nagano.cz)

Je to prosté a pro můj případ to vychází např. takto.




Co to znamená? Pro nejjednodušší a nejméně ztrátové přizpůsobení, potřebuji udělat L článek, kde pro kmitočet 3558 kHz potřebuji u antény k zemi kapacitu 67 pF a dále sériovou indukčnost 18.8 uH. No dobře, na jeden kmitočet to lehce vyrobím. Co ale, když ten drát budu chtít ladit i pro jiné kmitočty? No co - koupím ( a nebo udělám) anténní tuner, který mi to umožní. Mám anténních členů plno, ale Automatický člen má něco do sebe. Měl by mít i rozumně malý krok, aby šlo ladit třeba i na 50MHz. Na Aliexpressu se objevil ATU od N7DDC.



Kdo rád pájí, může si ho koupit i jako stavebnici a to třeba i zvlášť elektroniku a zvlášť krabičku.





Pokud do toho půjdete, pak vždy berte firmu UP TECH STORE. Ano, to je ta, kde si kupujeme i (tr)uSDX. Mám s němi perfektní zkušenosti. Používají originál Amidon materiál a kvalitní SMD kapacity "silver mica". Pokud zkusíte někoho lacinějšího, pak riskujete, že dostanete toroidy z čínské výroby. Stížnosti jsou pak různě na webech- Hezký článek o tomto je např. ZDE:

automat. L antenna tuner (ok1cjb.cz)

0510_Ok1dxd-2.pdf (ok1cjb.cz)

Najdete zde i překlad návodu. Tak to bychom měli. Ale již kdysi jsem dostal varování typu - to nekupuj, nejde to s tím vyladit. Ale my všichni již víme proč. Málokterý tuner umí nastavit indukčnost 18uH. A co AT-100?


3.Parameter Description:

Power supply range: 10-15 VDC
Max current: 450mA
Max working power: 100 watts
Max measured power: 150 watts
Minimum power for tuning start: 1 watt
Recommended maximum power while tuning not above 30 watts. (after tuning you can set 100 watts and work on this power)
Minimum measured power: 0.1 watt
Step for measurement on powers under 10 watts: 0.1 watt
Step for measurement on powers above 10 watts: 1 watt
Power measurement accuracy: 10%
Maximum inductance set: 8.5 uH
Minimal step for setting inductance: 0.1 uH
Maximum installed capacity: 1870 pF
Minimal step for setting capacity: 10 pF

Tak dodavatel to tady píše. Maximální nastavitelná indukčnost je 8,5 uH. Tedy tu moji anténu to nemůže umět přizpůsobit. Co s tím? Oželet pásmo 80m a možnost přizpůsobovat vysokoimpedanční antény? No to ne....  Nabízí se tedy úprava a to přidáním ještě jedné indukčnosti s možnosti její vyřazení. Zkusil jsem úpravu tak, že jsem poslední indukčnost asi 8,5uH udělal zkratovatelnou (vypínatelnou). Nebyl jsem si jistý algoritmem ladění. Nakonec se však ukázalo, že algoritmus počítá a ví, jaké indukčnosti má k dispozici. Ve zdrojáku se to dá sice přepsat. Dalo by se i oželet minimální krok 0,05uH a udělat to vše od 0,1uH výše (posunout celou řadu indukčností o jeden řád výše). To však bych riskoval snadné doladění v pásmech od 10m do 5m. Tedy nakonec vzniklo toto řešení:



Navinul jsem další cívku na dvě jádra T68-2 a to celkem 26 závitů. To odpovídá indukčnosti cca 8,9uH. Nevyužil jsem hlavní vypínač (tuner vypínám zasunutím jacka). A cívku manuálně zkratuji pomocí tohoto hlavního vypínače. Ta indukčnost je dost veliká a tak pravděpodobně už to výkonově nevyjde na těch 100W, ale asi na 50W. To mi však nevadí, uvažuji to stejně pro PA od QRP labs, který stejně bez problémů dodá jen cca 30W.

50W PA for QCX (qrp-labs.com)

Novou indukčnost je nutné zapojit do série větve indukčnosti a to podle obrázku.



Pokud tedy nepotřebujeme dodatečnou indukčnost, zapneme panelový vypínač a tím ji zkratujeme. Tuner pak pracuje jak má. Pokud přidanou indukčnost necháme nezkratovanou, pak automatický tuner není schopen cokoliv vyladit. On má totiž v tabulce uloženy hodnoty indukčností a zde je vlastně fyzicky o 8,9uH více. Kdyby prováděl ladění jen nějakou metodou Monte Carlo, pak by mu to nevadilo. On však provádí výpočet a ten mu pak nemůže vyjít. Dá se to však obejít - viz. video.

Použití přídavné indukčnosti.mp4

Vlastně jsme pak z automatického tuneru udělali tuner ruční. To však většinou v nouzových režimech nevadí.




Předělávka ATU-100, pro vysokoimpedanční antény (úprava B)

Omylem jsem si u firmy Up Tech Store (na Aliexpressu), objednal ještě jednu stavebnici ATU.
ATU 100 shell case box ATU100 atu 100 1.8 50MHz DIY Kit Automatic Antenna Tuner Choose from the options below|Radio & TV Broadcast Equipments| - AliExpress

Pokud jsem Vám radil prodejce Up Tech Store, pak opět mohu jen doporučit. Podle jejich seznamu použitých součástek, jsou uvnitř kvalitní kondenzátory Silver Mica 500V nízkoztrátové a současně používají toroidy Amidon T68-2. Zde prosím si to zkontrolujte. Při nevhodném materiálu (čínský), budete mít dost problémů. Trošku jsem se seznámil s obsahem paměti EEprom procesoru PIC16F1938.


Plno věcí se dá přeprogramovat k naší spokojenosti. Více např. zde: (je to verse 3.0, ale to nevadí).
Manual.pdf

Samozřejmě nejvíce mne vadilo, že defaultně je ATU schopen doladění jen při výkonu 5W a více. Na YOUTUBE najdete různé návody, jak toto upravit na hodnotu 1W. Např. zde od
Graciano IK3SSG.

(5) Mods ATU-100 N7DDC for QRP RTX with power lower than 5W (like FT-817) - YouTube

Bohužel doma jsem neměl programovací prostředky ve formě PICKIT 3. Dají se však lehce zakoupit na Aliexpressu (no není to nejlacinější). Jak se to přeprogramovává, tak to je na videu Graciana. Měl jsem trošku problém sehnat programovací SW (Graciano použil nějakou V4.0, tu jsem však nenašel). Nakonec jsem si stáhnul a nainstaloval nějakou starší versi 3.1, která je však plně funkční.

PICKIT program V3.1.zip

Naprogramoval jsem tedy jiné indukčnosti. Použil jsem řadu 0.1uH 0.2uH 0.4uH 1.0uH 2.1uH 4.3uH a největší indukčnost jsem zvolil 8.6uH . Ta vycházela s dvojicí jader Amidon T68-2 cca 27 závitů (viz foto).



Trošku jsem měl problémy s adresací displeje. Původně adresa byla 4E. Musel jsem ji změnit na 78 a současně posunout o  pixel vertikálně displej. Doporučuji si nastudovat manual. Udělal jsem změnu i v tom, že displej mi trvale ukazuje hodnoty L a C Lčlánku. Tím pádem jsem přišel o zobrazení účinnosti. Tímto řešením jsem vytvořil hrubší skoky mezi sousedními indukčnostmi. Aby nedocházelo k dlouhému ladění, pak jsem nastavil hodnotu pro ukončení ladění na cca 1:1.7 (Devolderova věta - pokud anténa má PSV lepší než 1:2, pak není důvod s ní něco dělat). Upravený program v HEX máte zde.

OK1IF AT-100.hex

Tento soubor naimportujete do programu PICKIT 3 a následně zapíšete do PICU 16F1938 na desce a to přes konektor pro ovládání displeje. Jo a v programu je nastaven maximální výkon na 50W. Totiž pro vysokoimpedanční antény s větší indukčností již nevychází průřez těch dvou jader T68-2. Tedy, max do 50W bude Tuner dolaďovat. Pokud by to bylo více, pak se nastaví Bypass a k doladění nedojde. Samozřejmě je nutné měřící tráfko upravit podle Graciána na  2x5 závitů. Když jsem celek zkoušel v automatickém režimu doladění, všiml jsem si, že tuner nikdy nenastaví hodnotu indukčnosti více než 8uH (defaultní hodnota). Je to blokováno softwarem a význam je ten, že hrozí, že při vysoké impedanci antény by mohlo dojít k proražení kapacit (jsou na max 500V). Dá se to samozřejmě obejít v ručním režimu - TEST MODE. Je však nutno vědět, co by se mohlo stát. Sám tento tuner chci používat na SOTY s koncovým stupněm od QRP labs. Tedy maximálně do 30W out. Ten koncový stupeň pro takový výkon však požaduje vyšší napájecí napětí. Chtěl jsem si objednat LION baterii 20V 4Ah v Lídlu shopu, ale když jsem přišel do krámu, měli tyto baterie za 699 Kč.



Tedy s jednou baterií (druhou mám ve vrtačce) budu napájet jak QCX mini, tak PA a samozřejmě i ATU. Udělám jen malou ovládací krabičku se stabilizátory a přepínačem výkonu pro 10W a 30W. ATU obsahuje relé se spotřebou cca 15mA. Tedy největší odběr ATU teoreticky je, když všechna relé jsou sepnuta, tedy I max při 12V je asi 230mA. Prakticky v přírodě to bude někde kolem cca 80mA. Tedy nemá smysl uvažovat o použití latch relé.



Funkce ATU je zřejmá z videa.