Журнал Радио 7 номер 2002 год. РАДИО - О СВЯЗИ

Журнал Радио 7 номер 2002 год. "РАДИО" - О СВЯЗИ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ АНТЕННЫЙ ТЮНЕР Андрей СЕМИЧЕВ, 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? 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.


Увеличить

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/измери-тель 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.


Увеличить

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.

(Окончание следует)

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 7 номер 2002 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.