Автоматический антенный тюнер LDG Z-100

Многие обладатели "фирменных" трансиверов хотели-бы использовать автоматический тюнер для работы со своим аппаратом. Можно, конечно, пользоваться и ручным, но времени это занимает порядочно. К тому-же в этом случае необходим как минимум, КСВ-метер.
Фирма LDG Electronic даже сделала on-line калькулятор для подсчета "сэкономленного" на настройке тюнера времени. Конечно, производители трансиверов выпускают антенные тюнеры для "своих" , однако, по описаниям этих тюнеров видно, что диапазон согласований у них не такой большой (z-100 от 6 до 800 Ом), при заметно бОльшей цене относительно тюнеров сторонних производителей. (правда, далее станет понятно, какой ценой это достигается) К тому-же, хотелось иметь тюнер, который не был бы "привязан" к конкретной модели трансивера.

Этот тюнер явно рассчитывался на малогабаритные портативные трансиверы. Помимо небольших габаритов и веса, тюнер z-100 отличается и низкой потребляемой мощностью. Питающее напряжение может лежать в пределах 7-18 вольт, а потребляемый (только во время настройки !!!) ток не превышает 300 мА. После окончания настройки тюнер потребляет микроамперы (применены дву-стабильные реле, потребляющие ток только в момент коммутации )

Specifications:
• Microprocessor controlled
• High efficiency switched "L" tuning network
• LED indicators for Status and SWR.
• 200 fast memories
• Latching relays, holds tune position forever.
• Optional Icom, Alinco, Yaesu, and Kenwood interface (Click here for more information)
• Optimized, low power consumption tuning algorithm
• Tuning time: 0.5 to 6 seconds, 3.0 average
• Current consumption:
• Idle - Nearly zero amps.
• Tuning - 300 mA max
• Voltage requirements: 7 to 18 volts (user supplies power source)
• 1.8 to 54.0 MHz coverage
• Tunes 6 to 800 ohm loads, 10:1 SWR (3:1 SWR on 6 meters)
• Power range: 0.1 to 125 watts (50 watts on 6 meters)
• For Dipoles, Verticals, Vees, Beams and Coax Fed Antennas
• Optional external Balun allows tuning of random length, long wire or ladder line fed antennas
• Enclosure sizes:
  • 5.5" x 5.25" x 1.5" - 14.0 x 13.5 x 3.8 (cm)
• Weight:
  • 14 oz - 400g

И вот такой тюнер американской фирмы LDG Electronic был приобретен в Санкт-Петербургском интернет-магазине Tangenta.ru и доставлен до назначенного места транспортной фирмой Грузовозофф в целости и сохранности. (Стоит упомянуть, что упакован тюнер был в ДВЕ коробки, обильно наполненые пенопластом и листовым вспененным материалом)

"Натурные" испытания показали, что тюнер за 1-2 секунды отлично согласовывает домашний "балконный" горизонтальный диполь на 14 мГц во всем диапазоне частот от 7 до 29 мГц. Диапазоны 3,5 и 1,8 мГц на такую столь короткую антенну согласовываться отказались! С наступлением весны и потеплением на улице эксперименты будут продолжены с помощью антенного трансформатора 1:4.

Понятно, что стало интересно взглянуть, а что внутри ?

Резистор сопротивлением 27 кОм между антенным разьемом и корпусом добавлен мной для снятия статического электричества.
Размер самой платы тюнера - 112х128x25(по кольцам) мм.

Согласующая часть тюнера не содержит ничего принципиально нового и представляет собой "классический" Г-контур с наборной индуктивностью (7 замыкаемых накоротко катушек) и наборной ёмкостью (7 емкостей), подключаемую к "горячему" или "холодному" концу. (ряд ёмкостей: 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640; ряд индуктивностей: 1.5, 2.5, 4.5, 8.5, 13.5, 22.5, 30.5 витков, намотанных на кольцевых магнитопроводах )
Максимальная индуктивность - 10 mH, ёмкость - 1280 pF.
Измеритель КСВ тоже классический, трансформаторный, с компенсацией.
Эта простота наводит на некоторые размышления... Почему "фирменные" тюнеры при более "навороченных схемах не могут обеспечить большего диапазона согласования сопротивлений ? Или заявленные LDG параметры далеки от реальных ? Однако, скорее всего, все обьясняется более грубыми шагами настройки Z-100 и не очень точным согласованием. Тем не менее, свои функции тюнер выполняет полностью, и КСВ менее 1,5 обеспечивает, позволяя трансиверу нормально работать на максимальной мощности.
W4WB описано Использование памяти в тюнерах Z-100, AT-897, AT-1000 и различие алгоритмов и режимов (на английском)
Datasheet на драйвер ucn5818epf.pdf. Это большая (на снимке ) микросхема, управляющая релюшками !

03.02.2007 К сожалению, в процессе эксплуатации тюнера выяснилась одна неприятная особенность - при настройке тюнер "строится" немного выше минимума КСВ. Неточность может достигать 0.2 - 0.3 КСВ. Теоретическая причина - систематическая ошибка встроенного датчика КСВ. Как это исправить - пока непонятно... Подстройка конденсатора в датчике ситуацию только ухудшает. Пока борюсь настройкой немного ниже...

24.02.2007 Различные Отзывы пользователей

05.09.2007 За прошедшее время поменял старый добрый YAESU FT-840 на Icom ic7000 - ну уж очень хотелось аппарат с УКВ диапазоном. Z-100 неплохо "подружился" с новым трансивером. Да и окончательно пришел к выводу - место антенного тюнера - возле антенны, а не возле трансивера. Для более практичного использования возможностей Z-100 решил немного "герметизировать" корпус Z-100 (хотя-бы прикрыть крупные щели), заменив переднюю и заднюю панели на пластины из дюралюминия, заменив "хлипкие" 3,5 мм джек и разъём питания на "дубовый" DB-9 и избавился от ненужной при дистанцонном управлении кнопки. Заодно решил дополнить тюнер антенным коммутатором и симметрирующим трансформатором на ферритовом кольце с коэффициентом трансформации 1:4 по сопротивлению. Тем более, что пустое место внутри тюнера позволяет разместить всё необходимое. Для удобства контроля работы тюнера заменил имеющиеся в нем красный и зеленый светодиоды на один трех-цветный RGB сверх-яркий светодиод. Синий элемент подключен через резистор к питанию тюнера. Теперь режимы тюнера можно контролировать издалека. Впрочем, и управлять тюнером тоже. И если запуск настройки тюнера можно делать с трансивера, то для переключения антенн нужен какой-то орган управления. Для этого было решено добавить небольшую коробку с разьемами и переключателем, в ключенную в разрыв кабеля управления между трансивером и тюнером.

01.10.2007 Опытная эксплуатация показала, что присутствие высокочастотного трансформатора в корпусе тюнера оказывет негативное влияние на стабильность работы. Поэтому я решил убрать трансформатор из тюнера и упростить коммутатор до двух выводов (одно реле). Заодно "дошли таки руки" сделать пульт дистанционного управления тюнером и антенным переключателем.
Схема пульта дистанционного управления тюнером

20.11.2007 Несколько фоток доработанного тюнера внутри и снаружи.

21.11.2007 Несколько фоток старого и нового антенных трансформаторов. Старый намотан более тонким проводом на кольце неизвестного проихождения от помехозащиты компьютерного монитора, и имел два выхода - 1:1 и 1:4 (по сопротивлению). Новый намотан на большем кольце ВЧ 32 х 10 и имеет добавленный третий выход 1:9 (по сопротивлению). Обмотки состоит из 10 витков 4 сложенных вместе медных проводов диаметром 1мм. Одна обмотка подключается к выходу тюнера через запаянное непосредственно на выводы первичной обмотки разъём UHF. Три других обмотки включены синфазно последовательно, т.е. конец второй обмотки подключен к началу третьей, конец третьей к началу четвертой. Вторая и третья обмотки гальванически полностью изолированы от "земли". Для исключения накапливания статического электричества и пробоя изоляции трансформатора, от точки соединения второй и третьей обмоток идет резистор 22 кОм 0.5 Ватт на заземляющий контакт трансформатора.

Для подключения трансформатора к полотну антенны удобно использовать электротехнические соеденители на винтах. Для надежного закрепления выводов трансформатора необходимо зачистить около 10 мм длинны вывода, согнуть зачищенную часть пополам, облудить и закрепить в соеденителе. В противоположные крепежные отверстия подключается полотно антенны.
В зависимости от того, какой требуется в данном случае коэффициент трансформации, антенна подключается либо к выводам третьей обмотки (коэффициен трансформации 1:1), либо к 2-3 обмоткам - коэффициен трансформации по сопротивлению 1:4, либо к 2-4 обмоткам - коэффициен трансформации по сопротивлению 1:9.
В моём случае я не производил герметизации трансформатора, так как он находится внутри помещения. К тому-же такой вариант лучше охлаждается при работе полной мощностью. Для наружнего применения трансформатор необходимо загерметизировать тем или иным способом (например, заливкой герметиком в небольшой пластмассовом корпусе).

29.11.2007 Наслушавшись критики на форумах, решил промерять свой трансформатор антенным анализатором АА-330. На точность замеров не претендую, так как в роли нагрузки выступали два резистора МЛТ-0.25 100 ом, включенных в первом случае паралельно, а во втором - последовательно. Трансформатор использовался в режиме 1:4 (по сопротивлению)

03.08.2008 Благодаря Олегу, UA3XBF, нашел в интернете вот такой проект: Automatic Tuner-Transceiver Interface (ATTI) for the IntelliTune MFJ-993 (TM) and Yaesu (TM) FT-817, FT-857 and FT-897
Если внимательно присмотрется, то протокол управления тюнером MFJ-993 одинаков с протоколом управления LDG Z-100 и многих "Айкомовских" тюнеров, что открывает возможности автоматичекой работы антенных тюнеров c целым семейством трансиверов YAESU !!!

04.03.2009 Собрался та-ки нарисовать схемку доработки Z-100 и пульта дистанционного управления тюнером.
Необходимость пульта такого вызвана следующим:
1. При запуске настройки с трансивера Icom ic-7000 всегда происходит полный цикл настройки тюнера, кратковременно отключить тюнер и затем опять включить без перезапуска настройки нельзя.
2. Трансивер реально не получает информации о состоянии тюнера (настроился/ не настроился, включен/ выключен), индикация на нем является просто запоминанием предыдущего действия с тюнером. При отключении питания трансивер "забывает" состояние тюнера, и без перенастройки и последующего отключения тюнера вернуть его в выключенное состояние штатными средствами трансивера невозможно!
Да и что-бы кратковременно послушать, что твориться на других диапазонах, тоже приходится отключать тюнер с последующей перенастройкой. Все эти манипуляции, помимо времени, съедают и ресурс работы реле тюнера. К тому-же, продублировав свечение светодиода тюнера Z-100, можно увидеть результат настройки - (удачно/неудачно).
3. Заодно добавлен простейший переключатель двух антенн, что в моем случае, позволяет быстро переключать антенны.

Схема доработки тюнера и пульта дистанционного управления тюнером
Надеюсь, схема в комментариях не нуждается. Соединение пульта дистанционного управления с тюнером производится 8 жильным кабелем через разъёмы DB-9 male|female Это позволяет подключать тюнер непосредственно к трансиверу, минуя пульт дистанционного управления.
Номерки соответствующих контактов взяты с такого кабеля. Для дополнительных соединений использованы свободные контакты.

Переделка антенного тюнера LDG Z-100 во внешний тюнер с пультом дистанционного управления выполненная пользователем под ником ASH с радиосканера.
Появилась необходимость вынести антенный тюнер от трансивера ближе к антенне. Для этого решил переделать свой Z-100. Для этого нужно вынуть плату тюнера из корпуса, отпаяв коаксиальные разъемы, и закрепить ее в подходящей герметичной коробке. Ввод кабелей в эту коробку выполняем с помощью специальных сальников. Вместо коаксиального разъема антенны выводим две винтовые клеммы для земли и антенны. Разъем для подключения трансивера выводим из корпуса коаксиальным кабелем с разъемом. Читать далее...

Компания LDG Electronics выпустила модификацию тюнера Z-100 - Z-100Plus Основное отличие - новый корпус, cудя по фоткам, металлический! Других отличий по описанию я не заметил... В корпусе же старого стиля (но меньшем по длинне) теперь будет выпускатся новинка - Z-817, предназначенная, как можно догадаться, для работы с трансивером YAESU FT-817. Из особенностей - возможность одновременной работы трансивера как с тюнером, так и с CAT интерфейсом.
Кстати, я недавно приобрел LDG z-817 для полевых выездов. Первые испытания тюнера всеста с YAESU FT-817ND проведены, пока почти всем доволен :-). Подробнее...

Посмотрите внимательно на эту фотографию!
Ничего знакомого не напоминает?! Но это не то, что Вы думаете, это Seagate FreeAgent

Любите фотографировать? Не хватает места для новых впечатлений? Возьмите с собой этот ультрамаленький переносной жесткий диск на 160 Гб. И не ограничивайте себя в воспоминаниях.

На одном из сайтов я обратил внимание, что к трансиверам ICOM тюнер z-100 предлагается подключать простым кабелем с несколькими разьемами, без каких-либо дополнительных схем. Например, таким :

или таким :

Распиновка "Айкомовского" разьема для подключения тюнера и Назначение выводов mini-jack LDG Z-100

Назначение выводов mini-jack LDG Z-100:
Pin 1 - KEY ( открытый коллектор ) Green Wire (AH-4)
Pin 2 - START ( при замыкании на массу ) White Wire (AH-4)
Pin 3 - GND Black Wire (AH-4)

1. Определение наличия тюнера происходит в момент включения трансивера по наличию подтянутого со стороны тюнера в "1" входа управления тюнером (pin START айкомовского разъема).
2. Размахи управляющих сигналов 0/5 вольт.
3. Короткий импульс "0" на вход управления тюнером - выключает тюнер (режим обход)
4. Длинный импульс "0" на вход управления тюнером - запускает тюнер на настройку
5. на время настройки тюнер выставляет на свой управляющий выход состояние "0" (pin KEY айкомовского разъема), трансивер на это время держит режим передачи с пониженной мощностью до появления "1" на этом выводе или окончания времени тайм-аута в самом трансивере.
Никаких импульсов при неудачной настройке ldg100 на выводе "KEY" о чем иногда встречаются упоминания, я не заметил... Ещё одно описание взаимодействия трансивера и тюнера (кликнуть здесь!)

Логика управления тюнером аналогичным Icom AH-4 (4 проводное подключение тюнеров. Этот протокол используют многие тюнеры , в том числе, и производства LDG)
(Описанное ниже представляет мой результат исследования взаимодействия тюнера LDG z100 и трансивера Icom ic7000) и не претендует на истину в последней инстанции. http://zinvit.com/images/rticom.jpg - распиновка айкомовского разьема "тюнер"
Для того, чтобы трансивер понял, что к нему подключен автоматический тюнер, нужно, чтобы при включении питания на ноге "start" тюнерного разьема был высокий уровень (+5 вольт - приходит от автоматического тюнера), только тогда трансивер будет реагировать на кнопку "тюнер".
1. при поступлении в трансивер команды настройка (нажатии кнопки тюнер на трансивере первый раз, короткое или длинное нажатие - тут нет разницы, если табло "ТЮНЕР" на трансивере не горит) происходит следующее:
на контакт START тюнерного разьема выдается лог ноль - замыкается на массу длительностью примерно 600 мс (среднее нажатие. есть еще короткое и длинное, но об этом позже). Тюнер переходит в режим настройки и в свою очередь, выдает 0 на ногу KEY тюнерного разьема (в нормальном режиме там приблизительно 3,3 вольта).
Трансивер, увидев 0 на ноге KEY, снижает мощность до примерно 20%, включает передачу и выдает несущую (типа телеграфного режима независимо от вида модуляции установленной в трансивере на данный момент)
Тюнер, увидев наличие ВЧ сигнала, начинает настраиваться. Закончив настройку, независимо от ее результатат или по истечению некоторого времени таймаута, тюнер снимает 0 с ноги KEY.
Трансивер выключает передачу и возвращается в режим, предшествующий команде "ТЮНЕР", зажигает индикацию "Тюнер" на дисплее.
2. При повторном коротком нажатии на кнопку ТЮНЕР на трансивере на ногу START тюнерного разьема выдается 0 примерно 300 мс (короткое нажатие). Трансивер гасит табло "ТЮНЕР", тюнер переходит в режим обход.
3. Если при горящем табло "ТЮНЕР" надо повторить настройку, надо нажать на кнопку ТЮНЕР на трансивере более 1 секунды - после ее отпускания повторится цикл настройки, описанный в пункте 1.
4. Полный цикл настройки произойдет, если нажать кнопку ТЮНЕ на тюнере приблизительно 1 сек (среднее нажатие) - все произойдет как в пункте 1. Но при коротком нажатии на кнопку ТЮНЕ на тюнере тюнер перейдет в режим обход, но табло на трансивере НЕ ПОГАСНЕТ!!!. т.е трансивер просто считает нажатия у себя но никак не знает о реальном состоянии тюнера (работа - обход). Повторное короткое нажатие на кнопку ТЮНЕ переключит тюнер в режим работы, имевший место до включения режима оюход.
Это надо учитывать!
5. есть еще длинное (боле 3 секунд) нажатие на кнопку ТЮНЕ на тюнере, оно вызывает очистку памяти в тюнере и повторную настройку в данном цикле. Точная реакция на длинное нажатие у разных тюнеров различна, надо уточнять в описании конкретного тюнера.
К сожалению, логика управления, применяемая в трансивере ic7000 (я не проверял логики в других трансиверах этой фирмы по причине их отсуствия у меня :-) не позволяет переводить тюнер из режима вобход в рабочий режим минуя цикл настройки. Поэтому в свое время я сделал небольшой пульт дистанционнного управления тюнером, для реализации этой возможности (описание есть на моем сайте в темке про z100)
Подобная же логика однокнопочного управления применяется в тюнере ldg z-817 и еще целом ряде тюнеров этой фирмы. Я детально разбирался только на z-100 (старая версия в пластмассовом корпусе) и z-817 имеющихся у меня в наличии.
Дополнив z-817 реле с двумя парами контактов,подключенных паралельно нормально разомкнутым контактам кнопки ТЮНЕ в тюнере, можно дистанционно управлять этим тюнером. А добавив ключик с открытым коллектором, управляемый по наличию питания на шине тюнера (точка на моей схеме), можно автоматизировать взаимодействие этой модели тюнера с трансиверами, использующими протокол управления тюнером, подобно проводному айкомовскому.
схемы будут позже.
http://zinvit.com/images/m4100001.jpg немного про внутренности z817

Часть вторая. Стыковка LDG Z-100 и FT-840

Права на все материалы, использованные выше, принадлежат их владельцам