Konu: Otomatik anten Tuner

[TA1MRT]

Zamanında outdoor tuner bulamayınca, biraz da öğrenmek açısından kendim yapmak istemiştim.
Bu konuda uygulama yapmak isteyenlere fikir vermesi veya paylaşımlarınızla, hatalarımı düzeltmek adına bu paylaşımı yapmak istedim.
Finalde, kullanabileceğim kalitede bir tuner olmayacak belki ama bir çok konuda benim için öğretici olacak.
Belki bir sonraki aşamada daha randımanlı bir devre yaparım.



Başlayalı uzun zaman oldu, ancak test aşamasına gelebildim.

Devrede L tipi devre kullandım, araştırdığım kaynaklardan, L tipi devre ile daha az kayıplı ve kolay empedans ayarlanabileceği fikrini çıkarttım.
Bu nedenle 8 adet bobin (0.06uh-10uh) ve 8 adet kondansatör (10pf-1200pf) kullandım.
Kondansatörler paralel olarak devreye bağlı ve bir röle ile bobin öncesi veya bobin sonrasına bağlanabiliyor.

Kafamda kurduğum çalışma mantığı şöyleydi:
RIG'den Tune tuşuna basılırsa, o andaki tx frekansını bul, önceden bu frekansta hafızaya alınmış LC değerleri varsa yükle, SWR'yi ölç, ince ayar yap.
Hafızada yüklü değil ise SWR'yi ölç, en düşük değere ulaşıncaya kadar LC değerlerini ayarla.
Tuner dışarıda olacak ama aynı anda içerideki kontrol/monitör kutusuna da RS485 üzerinden bağlı. Buradan çalışma/ölçüm durumunu izleyebileceğim veya manual tune yapabileceğim.
Frekans ölçmekle uğraşmayıp, cihazın seri portundan band/frekans bilgisini alabilirim, böylece band değiştirdiğimde hafızadaki değerler otomatik olarak yüklenebilir.

Daha işin bu kısmına gelmeden, Ters V anten ve 1:1 BALUN ile bir kaç deneme yaptım. Bu anteni, boyu şu an ayarsız olduğundan, dahili tuner ile 20-10m arasında kullanabiliyorum.

Aşağıda 2 adet video paylaşıyorum, biri 80m bandında, diğeri de 20m bandında yaptığım ölçüm ve ayarlamalar.
20m test videosu:  https://www.youtube.com/watch?v=-oGBjkJkasE
80m test videosu: https://www.youtube.com/watch?v=I3r_FseRpME

80m'de band genişliği çok dar olsa da düşük SWR yakalayabildim. 20m'de aynı randımanı alamadım, 10m biraz daha kötüydü.

Devre dizaynından kaynaklanan bazı sorunlar var;

Rölelerin tamamı açıkken, giriş noktası ile çıkış noktası kısa devre. (8 röle kontağından dolaşarak)
Bu hat bobin gibi davranıyor ve ölçtüğümde yaklaşık 2uh değer okuyorum.
aynı şekilde, kondansatör grubunu bobin girişi ve çıkışına bağlayan rölenin konumu da, kondansatörler devrede olmadığı halde çıkış grafiğini az da olsa değiştiriyor.

Buradan çıkardığım sonuç röle seçimi (kontak empedansı veya kapasitesi) önemli.
RF giriş ve çıkış arasındaki mesafe mümkün olduğunca kısa olmalı.

Bu soruna rağmen, bobin ve kondansatörler devreye girdikçe SWR düşüyor ve 80/40m de 1.2 veya altında SWR değeri yakalayabiliyorum.

Cevap bulmam gereken sorular şöyle:
* Daha önce manuel tuner kullanmadım, tune sırasında ayarlamaya nereden başlanır bilemiyorum.
* Band genişliği nasıl arttırılır?
* Devrenin araya girmesi ile oluşan güç kayıpları nasıl azaltılır?


Aşağıdaki resimde band genişliği için Q değeri hesaplanmış ve BW = f/Q formülünden band genişliği bulunmuş.
Q ne kadar düşük ise o kadar iyi. Anten empedansı 50ohm'a ne kadar yakınsa band genişliği de o kadar fazla olur.

Anlamadığım bir konu daha var, inverted Vee empendansı 50ohm veya delta loop empedansı 200ohm vs. diyoruz.
Bunu hangi frekans için söylüyoruz?



anten empedansı frekansa göre değişiyorsa, 3.5MHz'de hesapladığım Q değeri ile 28MHz'deki Q değeri aynı olmayacak dolayısıyla band genişlikleri de farklı olacak. diğer bir deyişle antenin SWR'si, tunersiz ne kadar iyi ayarlanırsa, band genişliği de o kadar fazla olacak.

Kafama takılan soruları sormaya devam edeceğim :)

[TA3EP]

Murat bey böyle güzel bir çalışmaya imza attığınız için tebrik eder, başarılarınızın devamını dilerim.

Ustalar varken bana söz düşmez ama, hazır kutlama mesajı yazmışken sorunuz hakkında düşündüğüm yanıtı da yazıvereyim dedim. Literatürde gördüğüm, tek bant antenlerin empedansından söz ederken, o antenin kendi çalıştığı banttaki empedansı belirtiliyor. Örnek "20m deltaloop antenin empedansı 200 ohmdur" derken, o antenin 20m bandındaki bant ortasındaki empedansı söylenmiş oluyor. Multi bant antenlerde ise çalıştığı tüm bantlardaki empedans belirtilmiş oluyor.

73

[TA8A]

Murat Bey,

Elinize sağlık. Çok güzel bir proje. Sorularınıza gelince.

* Daha önce manuel tuner kullanmadım, tune sırasında ayarlamaya nereden başlanır bilemiyorum.
Manuel tunerleri ayarlarken varyabllar ortaya getirilir. L ile en uygun SWR yakalanır, sonra varyabllar ile SWR 1 e yaklaştırılır.

* Band genişliği nasıl arttırılır?
Bant genişliği artırılmaz, ne ise odur. Otomatik tunerde ihtiyaç da yoktur. Bir düğmeye basar tekrar ayarlarsın.

* Devrenin araya girmesi ile oluşan güç kayıpları nasıl azaltılır?
Anten tune devreleri üzerinde GÜÇ KAYBOLMAZ!! Eğer güç kaybolsaydı tunerler iyice ısınırdı. Tunerler ile UYGUN OLMAYAN ANTENLER tune edildiği için, ancak toplam verim düşmesinden söz edilebilir. Verim düşmesi içerisinde, rezonanslı olmayan ve tuner ile ayarlanan antenlerin farklı frekanslardaki yayın patternlerinin de değişmesinin payı büyüktür.

Bir çok anten tunerde şu önemli uyarı vardır. Derler ki;
"Bu anten tunerler ile çalıştığınız frekansın dalga boyunun yarısının katlarında boya sahip antenleri tune edemezsiniz." Bu konuya da dikkat etmek lazım. Tune etmediği yerlerde, bu antene bağladığınız kablo boyuna dikkat etmek lazım diye düşünüyorum.

73

Bilal Ekmekci, TA8A

[TA2FE]

Murat Bey Selamlar,

Tam cevap yazayım derken Bilal Ağabey cevap yazmış  ve size cevaplarını vermiş.
Yanlız sizin yazınızda bahsettiğiniz bir konu için ayrıca öneminizi çekmek isterim .
Kullanmış olduğunuz röleler RF ile ilgili bazı şartları sağlamalıdır. Genelde bu tür uygulamalarda vakum röle kullanmak iyi sonuçlar vermekte. Dolsyısı ile kontaklar sebebi ile oluşan empedans farklılıklarını büyük bir ölçüde önlemiş oluyorsunuz .
Bunlardan bir ara TA1G Kadri abimizde vardı . Yanlız genelde gördüklerim 26v idi . Dolayısı ile ilave bir voltaj gereksinimi doğmakta idi.
Ben oluşan benzer bir problemi Aselsan araç cihazlarından çıkma röle ile halletmiştim.
Gerçi ben yapmış olduğum 144 mhz lineer anahtarlama sırasında empedans sorununu yaşamıştım ama zannederim benzer özellikler göstermekte idi.
Tekrar çalışmalarınızda kolay gelsin .
Selamlar

Emin

[TA1MRT]

Mete Bey,
Teşekkür ederim, sizin öneri ve fikirleriniz benim için önemli.
Benim gözümde dahili tunerimin ayarlayabildiği her anten "multiband" olduğu için bu şekilde düşünmemiştim.

Bilal Bey,
Band genişliğini devre tasarımı değil, anten tasarımı (veya hesabı) belirliyor, anladığım kadarıyla.
Tunersiz anten SWR'si ne kadar iyi ayarlanmışsa band genişliği de o kadar fazla olacak.

Burada, bir de şunu sormak istiyorum. Mete beyin de açıklamasıyla bağlantılı olarak;

Antenler hangi kriterlere göre monoband veya multiband olarak ayrılır?
Anten dibinde kullanılan tunerler, random wire veya resonansa getirilmemiş (getirilememiş) antenler için midir?

"Bu anten tunerler ile çalıştığınız frekansın dalga boyunun yarısının katlarında boya sahip antenleri tune edemezsiniz."
Bunu tam olarak anlayamadım :)

Emin Bey,
Vakum röle daha önce duymamıştım, devreye başlarken RF röle kullanmayı düşünmüştüm. ancak RF röleler ucuz değil. Muhtemelen sizin önerdiğiniz vakum röleler de ucuz değildir. O zaman da 2.el tuner almak daha hesaplı oluyor.

[TA3EP]

Bir anten ek yardımcı parçalar olmadan kendi başına sadece tek bantta rezonansa geliyorsa ve tek banttaki empedansı bizim cihazımızın çıkışı ile uyum sağlıyorsa bu anten tek banttır. Diyelim ki 20m tek bant bir anten 20m bandında 50 ohm empedans gösterir ve 20m tek bant 50 ohm çıkışı olan bir telsiz cihazına bağlayınca "öle dümdük" tunersiz falan çalışır. En verimli anten çeşidi de budur, çünkü imalattan pazara aracısız satış (yani çıkış) yapar. Çok bantlı antenler de aynı işi çalıştığı tüm bantlar için yaparlar. Anten ile cihaz arasına herhangi bir nedenle takacağınız her aygıt ne kadar kaliteli olursa olsun mutlaka bir "insertion loss" yaratacaktır. Bu nedenle en iyi anten cihaza bağlanınca "öle dümdük" çalışan bir antendir.

Bir monoband anteni çok bantlı olarak kullanmak isterseniz, o zaman antenlere ayar çeken aletler, yani balunlar, ununlar ve tünerler devreye girmektedir. Çünkü anten kendi çalıştığı bant dışında sapıtmakta ve empedansı değişmekte, bu nedenle cihazla arasında uyumsuzluk oluşmaktadır.

Antenleri pek iyi bilmem, ama istasyonum tunerlere emanettir (allah onlara zeval vermesin, yoksa uzun elektrik kablomu nasıl anten haline getiririm?) bu nedenle tunerleri biraz bilirim. Bir tunerin üç parametresi vardır:
1-Güç: Max dayanma gücü, ayar çekmek için istediği min/max güç ve min. çalışma gücü önemlidir.
2-Çalışma frekans aralığı,
3-Çıkış empedans aralığı.

Tunerin indoor veya outdoor oluşundan çok, bu parametreler birlikte çalışılacak anteni ve tuneri belirlemektedir.

Uzun tel anten (random longwire antenna) empedansı çok yüksektir, frekansa (ve başka bir çok koşula) bağlı olarak 1000 ila 5000 ohm lar arasında değişir. Cihazımızın çıkış empedansı ise sadece 50 ohm dur. Bir uzun tel anten kullanmak isterseniz ve bunu da doğrudan tuner çıkışına bağlayarak ayarlamak isterseniz, tuneriniz çalıştığı her frekansta bu empedanstaki yüklerle (yani antenlerle) uyum sağlayabilme yeteneğinde olmalıdır. Çoğu outdoor tuner bu özellikleri karşılamaktadır, ama hepsi karşılayacaktır diye bir koşul da yoktur. Siz tuner almadan önce bu değerlere bakıp karar verirsiniz.

[TA1CH]

Elinize sağlık  çok güzel bir proje olmuş tebrikler. 73

[TA8A]

Murat Bey,

Bir çok otomatik anten tunerde yazan şu cümleyi biraz açayım.

"Bu anten tunerler ile çalıştığınız frekansın dalga boyunun yarısının katlarında boya sahip antenleri tune edemezsiniz."

Eğer 40 metrede çalışacaksanız dalga boyunun yarısı 300/7,100/2=21,12 metre. Eğer tel boyunuz 21,12 metre veya 42,24 metre veya 63,39 metre ise otomatik tuner ayarlayamayabiliyor.

73

Bilal Ekmekci, TA8A

[TA1MRT]

Mesut Bey, teşekkür ederim.

Bu cümleyi şöyle düşünmüştüm, bir frekansta dalgaboyu tam ise zaten ayarlamaya gerek yoktur.
Bir ayar prosedürü yazıp test ettiğimde durum daha netleşecek sanırım.

Mete Bey, tuner konusunda daha önceki paylaşımlarınızı da okumuştum. Birkaç tuner şeması da inceledim.
Balans olmayan antenler için direk çıkış, balans antenler için genelde 1:4 balun ile çıkış verilmiş.

Verdiğiniz tavsiye ve bilgiler benim için çok değerli, gelişmeleri paylaşacağım.

73

[TA1MRT]

Bugün biraz vakit bulup yazılıma başladım. Uğraşılırsa, ortaya düzgün bir şey çıkacak gibi.
Hızı da fena değil. 40m'de biraz nazlanıyor, en hızlı 10m'de tune ediyor.

Anten SWR grafiği: (henüz ayarlayamadım, denemeleri bununla yaptım)



80m tune:
http://youtu.be/L40gB1CjZrU

20m tune:
http://youtu.be/3oUHNxZU0t8

[TA8A]

Murat Bey,

SWR için L ve C leri denerken yazılımınızda SIRALI yöntem kullandığınızı düşünüyorum. Bunun yerine BINARY yöntem kullanarak daha hızlı yapabilirsiniz. Fakat 80 metredeki bu hız için bile ben bir sorun göremiyorum.

73

Bilal Ekmekci, TA8A

[TA1MRT]

Bilal Bey,

Doğrudur, sıralı tarama yapıyorum. Dediğiniz gibi binary ile başlayıp sonra ince ayar için
sıralıya dönmek daha hızlı olacak sanırım.
Her ayar başlangıcında, sıfırlayıp baştan başladığım için süre biraz uzuyor, normal kullanımda o andaki swr değerinden
başlayacağımdan, band içinde gezerken daha hızlı çalışacaktır.

Hızı ve doğru swr ölçümünü optimize edip güvenilir bir ayar rutini çıkartmak lazım.
Frekans ölçme işini henüz beceremedim, şu aşamada çok da gerekli değil sanırım.

Bir de L değerlerini gözden geçirip düzeltmek gerekiyor.
Devre üzerinde ölçtüğümde ilk 2 tanesi hesapladığım değerlerden farklı olmuş.

73

[TA8A]

Murat Bey,

Diğer tunerlarda son ayarları belli bir sayıda hafızaya alıyor. Siz tekrar tune etmeye başlayınca önce hafızadakileri deniyor. Eğer tutarsa fazla uğraşmıyor. Bu durumu da bilginize sunarım.

73

Bilal Ekmekci, TA8A

[TA1MRT]

Bilal Bey,

Daha önce de dediğim gibi, yapılan ayarları, o andaki frekans değerleri ile hafızaya alıp,
sonra bu frekansa yakın bir değerde tekrar tune edildiğinde, hafızadan çağırmayı düşünmüştüm.

Sizin söylediğinizden anladığım, frekanstan bağımsız, sadece başarılı tune değerlerini hafızaya alıp, yeni bir
işlemde önce bunları taramak.

yapılacaklar listeme ekledim :)

73

[TA1MD]

Kullandığınız mikrokontrolör nedir? Pic ise daha önce deneme amaçlı basit bi frekansmetre yazmıştım, belki bi şekilde entegre edilebilir.

[TA1MRT]

Mutlu Bey merhaba,
Bu projede PIC (16F876) kullandım. Birkaç kod denedim ama sonuç alamadım.
Sıfırdan uğraşıp yapacak enerjim ve vaktim de olmadığından, frekans ölçme işini şimdilik bir kenara bıraktım.

Benim konfigürasyonuma uygun kod derleme şansınız varsa  denemek isterim.

[TA4F]

Murat bey merhaba
Foruma uzun zamandır bakmıyordum yazınızı görünce yarım bıraktığım çalışmama geri dönmüş oldum bende otomatik anten tunerlerle ilgilenmiş fakat röleli sistemi cok kayıplı bulup variable kondansatör ve bobinli step motorlu bir sistem üzerinde çalışmıştım. önecelikle frekansın okunmasından evel yükün empedansının kaynak empedansında büyükmü küçükmü olduğunu test etmek vede yükün endüktif yada kapasitif lik durumuna göre kurulacak L tipi devreninin tipini belirlemek hız acısından daha yararlı olmakta . devre şekli secildikten sonra manual tunerlerdede olduğu gibi ayara bobinden başlayıp kondansatöre geçmek gibi bir algoritma yazmıştım. empedans ve phase acısı için ad8302 kullanmıştım. Q (quality) olayına gelirsek bu enerjinin transferiyle alakalıdır ne kadar yüksek Q düşük band genişliği yüksek geçirgenlik demektir. yüksek Q transfer kayıplarını azaltacağından önemlidir.73

[TA1MRT]

Mert Bey Merhaba,

Başta ben de ayarlı kondansatör ve bobinle yapmayı düşünmüştüm ancak malzeme temini daha zor olduğundan bunu yapmaya karar verdim. Hız konusunda, düzgün bir tarama yöntemi oluşturulursa röleli sistem daha hızlı olabilir diye düşünüyorum. Orjinal devrelerde, swr ve frekansın yanında, empedans ve faz ölçümü de yapılmış, ben o kadar detaya giremedim. Başta da belirttiğim gibi bu daha çok deneme ve denerken öğrenme amaçlıydı. Şu andaki durumda bile hızı fena değil. L tipini de swr değerine göre deneyerek tespit ediyorum. Elinizde empedans
ve faz ölçümü ile ilgili şemalar varsa incelemek isterim.

73

[TA4F]

kusura bakmayın işlerin yoğunluğundan zar zor yazıyorum. Mühim olan sonuç nasıl yapıldığı değil bencede. empedans ve faz ölçümü icin ad8302 den yararlanabilirsiniz uygulama notunda gayet acıklayıcı bilgiler veriyor netten de aratırsanız ad8302 ile uygulamada cok. birde icom at-130 veya SGC-230 gibi otomatik anten tunerlerin şemalarındanda yararlanabilirsiniz opamp ile kurulmuş blokları var.
http://www.vk6fh.com/vk6fh/Antenna%20Couplers.htm

[TA1MRT]

Bu aralar ben de fazla ilgilenemedim.
Daha önce, Kenwood, ICOM ve SGC'nin şemalarını incelemiştim. SGC'nin bir modelinde (sizin de linkini verdiğiniz) frekansın yanında empedans ve faz da ölçülmüş.
AD8302'yi inceledim. Faz ve SWR hesaplama için kullanılmış. Kontrol devremde değişiklik yaparak, AD8302'ye göre yeni bir kart çizdim, ilk fırsatta yapıp onun üzerinden devam etmeyi düşünüyorum.