Автор: UR4QBP
Источник: http://ur4qbp.ucoz.ua/publ/3-1-0-18

  Имея в своем вооружении КВ-трансивер или передатчик, выходной каскад в котором построен с применением мощных высокочастотных транзисторов, радиолюбители зачастую не задумываются о самом главном для такой техники – о согласовании выходного каскада с нагрузкой, в случае для радиолюбителей КВ радиосвязи – антенной. При работе передатчика на несогласованную нагрузку КСВ имеет неизвестную величину, в зависимости от КСВ и запаса «прочности» выходных транзисторов есть шанс не выпалить выходной каскад. Хорошо если транзисторы недорогие, а если это импортный трансивер? Сразу напрашивается ответ на мой вопрос – надо приобретать импортную технику с автоматическим антенным тюнером, а если вам попался аппарат без тюнера, приходится приобретать его отдельно либо мудрить какое то согласование вашего трансивера с антенной или усилителем мощности. Как правило, автоматические антенные тюнеры импортного производства имеют цену, на которую простой радиолюбитель не рассчитывает вообще при приобретении трансивера. Но после выпаленного выходного каскада трансивера при применении «неизвестной» нагрузки горе-радиолюбитель начинает понимать насколько важно согласование трансивер-антенна или трансивер-усилитель мощности. Можно, конечно же, изготовить согласующее устройство с ручной настройкой, как правило, это индуктивность, переключаемая керамическим переключателем галетного типа и переменная емкость. Сам процесс ручной настройки таким согласующим устройством имеет сложный алгоритм и занимает немало времени, за которое выходной каскад трансивера успевает выгореть при высоких значениях КСВ. Контроль КСВ большинство радиолюбителей осуществляют примитивными ручными КСВ метрами. Такие КСВ метры для вычисления КСВ требуют измерения падающей, а затем отраженной волны, только после этого по формуле (Uпад+Uотр)/(Uпад-Uотр) можно получить значение КСВ. Это вносит неудобства при настройке простыми СУ. Можно применять автоматические КСВ метры, построенные на микроконтроллере с цифровой индикацией - этим мы автоматизируем измерение КСВ, тем самым сокращается время процесса настройки СУ.
Разработке автоматического антенного тюнера меня побудила конструкция RA3DNQ "Почти автоматический антенный тюнер", но алгоритм работы данного ААТ такой, что при любом минимуме КСВ он останавливает настройку. Это, конечно же, неправильно и такой тюнер малоэффективен при работе передатчика, так как идеальное согласование достигается при КСВ=1. При разработке данного тюнера была поставлена задача, заложить в конструкцию многофункциональность и относительную доступность при повторении радиолюбителями. На этапе разработки ААТ я имел понятие о разработке устройств на микроконтроллерах на уровне «зажигания светодиодов», но, изучив литературу по разработке таких устройств, было принято решение разработать ААТ с алгоритмом работы учитывающим недостатки подобных конструкций. Самая первая задача состояла о выборе микроконтроллера для ААТ, чтобы был достаточно мощным с необходимыми аппаратными средствами на борту, доступность и цена. Выбор пал на МК ATmega8 как недорогой с хорошими характеристиками и достаточно большим объемом FLASH-памяти (8 кбайт). Шаг за шагом, изучая курс С.М.Рюмика «Микроконтроллеры AVR», были выполнены все практические задания данного курса. Вначале простые, затем с ЖКИ, а далее работа с АЦП микроконтроллера, так при выполнении задачи по цифровому вольтметру у меня проскочила идея задействовать еще один канал АЦП и сделать двухканальный вольтметр с одновременной индикацией измеряемого напряжения на двух входах с выводом значений на ЖКИ. Вольтметр заработал и я подумал, если я могу измерять одновременно два независимых напряжения, то почему бы из их значений не вычислить значение КСВ? Немного дописав программу, мое устройство уже могло в автоматическом режиме измерять КСВ. Напряжение падающей (Uпад) и отраженной (Uотр) волн были сымитированы переменными резисторами. КСВ метр мог измерять КСВ от 1 до 99, если значение Uотр превышало значение Uпад или значение КСВ было выше 99,99, то на индикаторе отображалось “ERROR”. КСВ метр был опробован с ответвителем примененным в схеме ААТ приведенной ниже по тексту. КСВ метр измерял значение КСВ между трансивером и антенной, выходная мощность трансивера порядка 50-ти Ватт. На основе измеренных значений КСВ была составлена программа автоматического антенного тюнера КВ трансивера.
   Автоматический антенный тюнер предназначен для согласования выходного каскада передатчика с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом с нагрузкой от 25 до 1500 Ом в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц. Максимальная пропускная ВЧ мощность тюнера не более 100 Ватт, минимальная необходимая для работы мощность порядка 5 Ватт. Значение КСВ после выполнения тюнером автоматической настройки равно 1. Запоминание значений емкости и индуктивности при минимальном КСВ на 9-ти КВ диапазонах, сохранение этих данных в EEPROM при отключении питания. Максимальное время автоматической настройки около 30 сек. На ЖКИ отображаются значения емкости в пФ, индуктивности в мкГн, диапазона и КСВ.

   Принципиальная электрическая схема блока согласователя и цифровой части приведена на

рис.1

рис.2

Блок согласователя состоит из ВЧ-ответвителя, переменной индуктивности и емкости, переключаемых с помощью реле, которыми управляет цифровая часть тюнера. Согласующий элемент Г-образного типа, индуктивность, включенная последовательно между трансивером и антенной и емкость подключаемая либо на входе, либо на выходе индуктивности. Такой вариант построения блока согласователя применяется в большинстве конструкций подобного типа и в импортных трансиверах. Ответвитель выполнен по общеизвестной схеме и от качества его работы зависит правильность работы всей системы.

    При мощности около 100вт можно использовать индуктивности выполненные на ферритовых кольцах марки 50ВЧ , диаметром 30мм . Намотка ведется проводом ПЭВ диаметром 0.8мм.

L2 - 28 вит, L5 - 18 вит, L8 - 12 вит, L11 - 11 вит, L14 - 5 вит, L17 - 4 вит, L20 - 3 вит, L23 - 2 вит

Витки катушек L20,L23 расположены внизу , витки на остальных катушках нужно равномерно распределить по длине кольца . Катушки L1, L3, L4, L6, L7, L9, L10, L12, L13, L15, L16, L18, L20, L21, L22, L24, L25 - любые дроссели на 100мкГн.Конденсаторы С16, C19, C22, C25, C28, C31, C34, C37 подбираются с точностью 10 % , при необходимости можно использовать параллельное соединение для получения нужной емкости . Рабочее напряжение конденсаторов желательно не менее 500в.

Чертежи печатных плат качаем здесь - http://ur4qbp.ucoz.ua/ATmega8.rar
Проект для Code Vision AVR здесь - http://ur4qbp.ucoz.ua/AT.rar