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jeudi 3 juillet 2014

Balanced auto antenna tuner 2 to 30MHz 100W

Mon coupleur d'antenne symétrique automatique 2 à 30MHz 100W HF

Ce spitch ne décrit pas un système miracle (ou autre ânerie...) destiné à adapter, coupler une antenne.

Mon coupleur symétrique est full automatique.
Il adapte des antennes filaires (doublet symétrique ou pas) sans référence à la terre.
L'adaptation d'effectue à l'aide de deux variables L & C seulement.
Il y plus de 20 ans, j'étais en quête d'un système d'adaptation d'impédance entre le TRX & une antenne symétrique et/ou asymétrique sans référence à la terre.
Le système devait être simple & permettre l'adaptation optimale 50ohm entre le TRX & une antenne de type lévy, Zepp, grande loop, mais aussi dipôle vertical, dipôle asymétrique (type Herz Windom ou FD4), & autres longs fils avec un contre poids filaire éloigné du sol de longueur 10, 15 ou 20m de long...
Et, c'est important, sans connexion à un quelconque point de masse à l'antenne.
Voir aussi mes Balun'z sur ce Blog.


J'ai construit et testé différents principes :

    - F3LG, Mc Coy, Annecke :   Excellents systèmes sélectifs. mais mécanique complexe à réaliser.
Trop de boutons à manipuler, prises symétriques sur la self secondaire par pince croco, 2 voire 4 CV isolés donc trop d'éléments réactifs à manipuler lors de QSY, couplage critique des selfs primaire/secondaire ...
Principe essentiellement dédié au couplage d'antennes Lévy, Zepp, Loop...  

    -  Z Match, F3ZZ :  J'ai constaté des retours HF avec ce zinzin. (VFO qui se "promène" au rythme de la BLU)
Et surtout, le couplage de sortie antenne est apériodique !!!  (c'est vraiment n'importe koi...)
J'ai éradiqué ce coupleur illico depuis des lustres: Trop merdique !

     - T match & autre Transmatch avec symétriseur 1/1 ou 1/4 en sortie d'antenne :
(bof, c'est mieux que rien...)
Ce truc "adapte" une charge complexe (symétrique ?) par Balun interposé en sortie antenne (et sur tore de surcroit...)
Il existe une connexion par la masse entre le coax. et l'antenne.


J'ai fouillé encore.
Et là Bingo, Euréka !!! etc ...
J'ai trouvé un excellent article de FC1BAE paru dans Radio REF de juin 1989.
J'ai réalisé son coupleur.
Je l'ai néanmoins modifié, amélioré, simplifié.

Depuis, toutes mes investigations sur les coupleurs d'antenne sont basées sur le principe décrit ci-après.
J'ai réalisé ce coupleur automatique en 1995.
Mon système est toujours en fonction à ce jour.
Depuis, je n'ai rien trouvé de mieux ni dans la littérature, ni sur le Net, ni dans le commerce.





Principe du couplage symétrique



Caractéristiques:


   - Couplage avec un vrai transfo RF en tubes de ferrite & non pas Balun autotransfo sur tore, barreau de ferrite, ou je ne sais quoi...
   - Le couplage par transfo est imbriqué dans le système d'adaptation (L & C) et non pas en sortie antenne. Ceci a pour effet d'optimiser l'adaptation, la symétrie.
   - Adapte des antennes symétriques (Lévy, Zepp, ...)
   - Adapte des antennes quelconques avec 1 contre poids sans référence au potentiel nul de la tresse du coax.
   - Adapte des antennes asymétriques (dipôle vertical, filaire avec 1 radian, Hertz Windom ...).
   - Pas de référence à la terre (un dipôle n'a pas besoin d'une connexion électrique à la terre pour fonctionner; ça se saurait...)
   - Isolation galvanique entre coax & antenne.
   - Sortie antenne flottante.
   - L'adaptation optimale d'impédance s'effectue uniquement avec 2 éléments réactifs variables :
          une self   L
          une capa C
    - Mon système est basé sur la recherche du meilleur ROS (SWR) par optimisation séquentielle des variables L & C.
    - L'algorithme de recherche du programme est optimisé pour trouver une adaptation même si ce n'est plus possible par opposition à d'autres coupleurs du commerce.
    - Puissance:  100W HF  (voire plus avec redimensionnement des relais, selfs, capas, transfo RF)
    - Plage de fréquence:  2 à 30MHz.
    - On peut déplacer ce coupleur aux bornes de l'antenne (par ligne ouverte d'impédance quelconque ou feeder symétrique,  échelle à grenouille, dans un grenier, ...).
    - Une porteuse de 2 à 7W HF suffit pour animer le coupleur.
    - Temps passé lors d'une première recherche :
           20 à 30s sur 80m
           5s sur 40m
           3s sur 20m
           1s sur 10m
    - Temps passé lors d'une recherche en mémoire :
           1s à 2s maxi quelque soit la fréquence
    - 200 mémoires disponibles.
    - A la mise sous tension, le coupleur génère une musique d'accueil (pour dire bonjour) audible simple.
    - Le coupleur génère aussi des signaux audibles en télégraphie en fonction des évènements :
           Nouvel accord trouvé             AR
           Accord trouvé en mémoire     K
           Diverses erreurs                     8 points sur 2 tons
           Mise en mémoire                    M
    - Ce coupleur est particulièrement bien adapté pour les OM's mal voyants.
    - Le programme est écrit en Basic Intel MCS52 (si, si).





Carte LC




Schéma carte LC




Balun 1/1 dans le coupleur
Le microcontrôleur est un 8052AH Basic de Intel.
Les 3 piles de 1,5V R6 sauvegardent le contenu de la RAM.
D'ailleurs ces piles alimentent la RAM en permanence depuis plus de 10 ans !




Le coupleur côté carte de mesure RF (en haut)
 & carte micro contrôleur 8052AH Basic (en bas)

La carte de mesure RF évalue:

    - Le niveau de puissance. (P mini/maxi)
    - La fréquence d'émission pour la gestion mémoire RAM, pré-positionnement des variables L & C     - 2 niveaux de ROS. (1,3/1 & 1,7/1)
    - L'impédance de la charge Z. (< ou > 50ohm)
    - Le terme réactif X par comparaison de la phase entre I & U de la charge.
    - Le signal de commutation provenant du TRX pour démarrer le processus de recherche.





Schéma carte de mesure RF




Schéma carte micro contrôleur 8052AH Basic




Le coupleur "in the box" côté LC

Sortie antenne sur deux borniers stéatite au dessus


 Pierre ON7PC m'a fait remarquer l'absence de l'algorithme de recherche séquentielle de mon coupleur.
Vala c'est fait !


Algorithme de recherche


à suivre ...


73

Jacky

f6hky@sfr.fr
 

2 commentaires:

  1. Dommage qu'il n'y ai pas les plans des circuits imprimés !
    Très belle réalisation, j'avais déjà réalisé ce coupleur (en manuel) qui fonctionne très bien !
    Cordiales 73,
    Francis F5MIU

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  2. Hello Francis,
    Je dispose des Mylars de ce coupleur.
    Je tâcherai de les publier...
    A ce jour, on trouve des uC super plus performant que le 8052/8032.
    J'ai d'ailleurs des idées plus modernes sur ce truc tout en conservant le même principe d'accord HF performant.

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