Bau eines symmetrischen Antennenkopplers
mit Funkfernsteuerung
Ein gemeinsames Projekt DL9NL Christian und DG1AP Andreas
Die Idee
Nach dem ich den 10m Alu Mast bekommen hatte entstand dieser Aufbau. Für die neue G5RV-Antenne mit Hühnerleiter musste ein symmetrischer Antennenkoppler her. Es sollte eine Funk-Fern-Steuerung für eine Z-Match entstehen. Der Anfang mit Evaluations-Board, Drehencodern, Stepper-Motoren, und Steckboard. Leider habe ich keine Fotos von diesem Drahtverhau gemacht. Während der Arbeit mit dem Versuchsaufbau, hatte ich einige unangenehme Erfahrungen mit meinem Antennentuner, zuerst Ausfall meines SWR-Meters (Ich dachte es könnte ein Wintergewitter schuld sein), bis ich es im Tuner knistern hörte, danach war klar das meine Rundfunkdrehkos überfordert waren (bei ca. 20W). Es erfolgte ein Neubau mit besseren Drehkos, dieser Bauart. Nach diesem Vorfall habe ich mich überzeugen lassen einen Antennentuner mit gestaffelten L- und C- Gliedern zu bauen. Die Steuerung erfolgt mit zwei Mikrokontrollern die über eine ISM Schnittstelle miteinander kommunizieren.
Theorie und Schaltung
Warum einen symmetrischen Antennentuner?
Unsymmetrische Koppler = hohe Spannung am Balun.
Symmetrische Koppler = niedrige Spannung am Balun.
Die C- und L- Hardware orientiert sich an den Berechnungen von DL1SNG.
Für L sind 2048 und für C 4096 Kombinationen möglich.
Platinen fertigen und bestücken
Christian, DL9NL hatte das Platinen-Layout bereits erstellt und mir zur Verfügung gestellt. Und wir haben die Platinen zusammen in Christians Werkstatt gefertigt. Die C- Platine ist mit SMD Kondensatoren Bauart 1206 bzw. 0805 >500V bestückt. Die Induktivitäten sind als Ringkernspulen und als Luftspulen gefertigt. Als Relais kamen 24V Relais 8 A/250 VAC zum Einsatz.
Ansteuerung der Relais erfolgt mit seriellen Interface:
2x PCF8575 Remote 16-Bit I/O Expander für I2C-Bus.
4x ULN2803A Darlington Transistor Arrays.
Richtkoppler
Beschaltung und Platinen-Entwurf Richtkoppler:
Die SWR-Messung erfolgt mit einem empfindlichen Richtkoppler. Bei meiner Version entfällt der A/D Wandler MCP 3204 und die Ausgangsspannung der AD 8307 führen direkt zu den ADC-Eingängen des ATmega32. Zwei AD8307 sorgen für die gute Empfindlichkeit. Das ganze natürlich in einem HF-dichten Gehäuse.
Steuerung
Zwei Mikrokontroller ATmega32 sind für die Steuerung vorgesehen. Ich habe dafür eine Platine erstellt und diese wird mit unterschiedlicher Bestückung im Steuergerät und im Tuner-Modul eingesetzt. Die Übertragung der Daten erfolgt bidirektional mit zwei RFM-75 2,4 GHz Modulen im ISM-Band.
Steuergerät:
Encoder,
Taster,4 x 16 Display,
I2c-Bus für EEPROM,
SPI-Bus für RF-75-Funkmodul,
Logik-Pegelanpassung 5V-3V.
Tunermodul:
ADC-Eingänge für Richtkoppler,
2 x 16 Display,
2c-Bus für serielles Interface,
SPI-Bus für RF-75-Funkmodul,
Logik-Pegelanpassung 5V-3V.
RF 75 Funkmodul:
•ISM-Band
•RF_CH: F0= 2400 + RF_CH (1MHz.)
•RF_PWR: + 4 dbm max. •Empfindlichkeit: -88 dbm
•Modulation: GFSK
•Interface: SPI
•Datenrate: 2048 kbsp
Sub-Platine-EEPROM:
Um die einmal gefundene Konfiguration zu speichern wurde ein EEPROM auf einer Subplatine auf den freien seriellen Port im Steuergerät aufgesteckt.
Zusammenbau
Natürlich muss ein passendes Gehäuse her. „Anprobe“ im Gehäuse. Der Blitzschutz erfolgt durch umstecken der „Hühnerleiter“ zwischen Tuner und Befestigungsschiene.
Die Software Funktionen
Die SW wurde komplett von Christian, DL9NL erstellt.
Startmenue:
Im Startmenue kann durch Auswahl einer passenden Frequenz eine gespeicherte Konfiguration geladen werden. Dazu werden alle Bänder in Segmente aufgeteilt.
z.Bsp.:
40m Band, Segment 3, 7060-7090 khz
L: 95 C: 55 CL = gespeicherte Daten
Hauptmenue:
Das Haupmenue zeigt die aktuellen Daten des Richtkopplers und die eingestellte Konfiguration an.
Einstellungen L: , C:, mit Encoder 1 und 2 <->
CL_LC_PI mit Taste BL
Speichern Taste RT
Menuewechsel > Startmemue Taste GE
Menuewechsel > Hilfe/Kalibration: Endoder 3↓
Anzeigen:
1.L: xxxx C: yyyy CL,LC,PI
2.Pv Pr S= SWR
3.Pv Pr dbm
4.Pv Pr W, mW, µW
Kalibrationsmenue:
Durch Einspeisen einer definierten Leistung und Einstellung mittels Drehencoder kann eine Kalibration durchgeführt werden.
Mit Taste_RT wird gespeichert.
Alternativ ist in der SW ist eine default Kalibration hinterlegt und kann über dieses Menü geladen werden.
Taste_GE, Taste_BL.
Bildergalerie Test und Berieb
Erste Tests mit einer „Reste-Antenne“:
Meine „Reste-Antenne“ besteht aus Drahtresten, als Hünerleiter dient ein Stück Lautsprecherleitung.
Das Wetter war für Außen-Tests nicht geeignet deshalb dieses Provisorium.
PSK-Report 30m 15W an „Reste-Antenne“.
Der Antennetuner ist an der Garage befestigt und durch ein Dach zusätzlich geschützt.
