Sonntag, 6. November 2011

Erdleitungskoppler / Artificial Ground / abstimmbare künstliche Erde selbst gebaut

Jeder OM kennt die gängigen Antennentuner.
Egal ob T-Match,SPC-Match,L/C Tuner oder beispielsweise Tuner für hühnerleitergespeiste Antennen funktionieren immer auf eine Weise.

Sie passen mittels einer L/C Schaltung die heisse Seite der Sende/Empfangsstation an.
Das heisst,es wird immer die Seite angepasst,die direkt mit dem HF-gespeisten Teil verbunden ist.

Das größte Problem an vielen Antennenanlagen ist aber nicht selten eine schlechte HF-Erde!
Und genau dort setzt ein Artifical Ground auch Erdleitungskoppler genannt an.

Mittels einer dort verbauten L/C Schaltung wird das Erdungsverhältniss so lange durch verändern der Induktivität oder des kapazitiven Teils angepasst,
bis der höchstmögliche Antennenstrom fliest.

Auf diese Weise,hat somit jeder die Möglichkeit,
zusätzlich zu seinem herkömmlichen Antennentuner,teils auch schon mit der reinen Erdungsabstimmung,die Anpassungsverhältnisse so zu ändern,daß die Anlage den höchstmöglichen HF-Strom auch verarbeiten kann.

Ein weiterer Vorteil dieses Anpassungsprinzips ist 
eine starke Unterdrückung von Mantelwellen/TVI/BVI Störungen.
Viele OM arbeiten auch mit endgespeisten Antennen,die durch ihr hohes Übersetzungsverhältnisses des Balun/UnUn zu Störungen neigen.
Wenn dort die Erdungsverhältnisse nicht optimal sind,
kann man mit einem solchen Koppler die abgestrahlte Leistung deutlich steigern,Störungen unterbinden und somit den Wirkungsgrad der gesamten Sendeanlage spürbar steigern.




Also frisch ans Werk... ;)
Als zukünftige Behausung habe ich ein Schubert Gehäuse bekannter Bauart gewählt.




Nun konnten die wichtigen Parts ausgewählt werden.
Hierzu nahm ich eine 43µH Rollspule,die ich vor der Verwendung leicht anpassen musste.
Die Abgreifwelle musste ich Abziehen,passende Achverbinder anfertigen(die Spule hatte eine 8mm Welle),neue Anschlusskontakte befestigen(natürlich versilbert) und ein geändertes flexibles Kontaktband für die Abgreifwelle verlöten.



Als Dreko wurde ein Schalkauer Doppeldreko der für einen Röhrensender gedacht war genommen.
Dieser hatte zwar schon viele Jahre im Lagerbestand hinter sich,ist aber noch nie verbaut gewesen.
Um dessen Spannungsfestigkeit zu erhöhen,habe ich beide Drekopakete in Reihe geschaltet.
Die Kapazität beträgt 10-580pF und ist somit sehr gut für dieses Tunerkonzept geeignet.
Der Plattenabstand lässt in dem Fall Leistungen bis 150Watt zu.




Jetzt konnte ich damit anfangen den Dreko im Gehäuse zu verbauen.
Hierzu musste ich eine komplette elektrische Isolierung des Drekos vom Gehäuse gewährleisten.
Dies geschah mit der Verwendung von Kunststoffschrauben und Abstandshaltern(Nylon).



Eingebaut sieht der Dreko mit angeflanschter Welle nun so aus.




Im Folgeschritt baute ich als nächstes die Rollspule ein.
Diese ist an der Rückwand verschraubt.




Nun konnte ich das 50µA Drehspulinstrument(Arco-Meter60) in der Front einbauen,die Bedienknöpfe montieren(Mentor 48) und das Sensitivitätspotentiometer für das HF-Strommessgerät einbauen.
Das Potentiometer hat in dem Falle eine Doppelfunktion.
Hierzu nutze ich ein 47kOhm Alps Poti mit eingebautem Schalter(Push-Funktion).
Solche Potis werden beispielsweise auch bei E-Gitarren verbaut und sind in fast allen Musikinstrumentenläden erhältlich.




Das Potentiometer hat den Schalter nur zum Zuschalten der Instrumentenbeleuchtung des Arco-Meter Drehspulinstrumentes.
Um Beleuchtungsausfälle langfristig zu vermeiden baute ich das Zeigerinstrument gleich auf 3mm LEDs um.
Das Potentiometer ist ein mit Push-Funktion ausgestattetes Teil.
Durch Ziehen des Schalters wird die Beleuchtung eingeschaltet.







Nachdem nun das Gehäuse fertig war,konnte ich nun mit der elektrischen Fertigstellung anfangen.
Diese fing mit dem Bewickeln eines T50-2 Ringkerns an.
Ich bewickelte diesen mit 23Windungen Kupferlackdraht.
Der Lackdraht hat einen Durchmesser von 0,3mm.
Zum Größenvergleich habe ich mal einen gängigen FT140-77 Kern und ein Feuerzeug auf dem einen Bild abgebildet.


Dieser bewickelte Ringkern wird dann auf einem der Abstandsgewindehülsen aufgeschoben(passt ohne jedes Spiel rauf).
Dazu wird die Gewindehülse genommen,die auch als 
elektrischer Anschluss für die Rollspule am Tunergehäuse genutzt wird.



Jetzt kann die Verdrahtung/Verkabelung des Erdkopplers vorgenommen werden.
Ich fing somit an,erst auf dem Gehäusechassis 
Halteschuhe für Kabelbinder zu verkleben.




Danach nahm ich ein kleines Stück Lochrasterplatinenmaterial auf dem der noch benötigte 1000pF Kondensator und die Schottkydiode(BAT41 oder z.B.eine 1N60 Germaniumdiode) untergebracht werden(siehe noch folgendem Schaltplan).
Sicher hätten diese auch an dem Potentiometer frei verdrahtet werden können aber ich fand die Lösung mit einer Briefmarkengroßen "Hilfsplatine" besser.



Nun konnte die Platine mittels eines 3mm Kupferdrahtes befestigt werden.


Nachdem die Platine an Ihrem zukünftigem Einsatzort untergebracht wurde,konnten die Kabel im Gehäuse befestigt werden.Als Spannungsversorgungskabel für die Instrumentenbeleuchtung nutzte ich Koaxialkabel.


Jetzt konnte ich daran gehen,das Messinstrument zu verdrahten.
Bei der Zuleitung für die Spannungsversorgung wurden noch zwei Widerstände eingefügt(zusammen rund 250Ohm).


Weil nun die elektrische Verdrahtung für die Abstimmanzeige komplettiert ist,müssen nun nur noch die letzten zwei Kupferdrahtbrücken aus 2mm CU-Draht gebogen und eingebaut werden.


Fertig ist das Bastelwerk.
Weil nun der Tuner komplett aufgebaut ist,
kann dieser verschlossen werden und der Testlauf durchgeführt werden.



Ich schloss nun den Koppler an meinen Transceiver und die Stationserde an und staunte nicht schlecht über die Wirkung.
Durch das Verändern des L(Rollspule)konnte der Rauschpegel merklich verändert werden,was im Empfangsbetrieb schon für eine Wirkung der Schaltung sprach.
Ich stimmte nun den Tuner auf seine maximale Wirkung ab und staunte nicht schlecht,daß ich den eigentlichen SPC-Koppler den ich normaler Weise nutzte überhaupt nicht mehr benötigte.
Die Funktion ist also schon einmal zweifelfrei erwiesen.
Ich freue mich schon,den Koppler in der kommenden Zeit ausgiebiger zu testen.





Update und erste Ergebnisse aus dem Probebetrieb.
Nachdem ich nun ein paar Tage den Koppler ausgiebig testen konnte,möchte ich mal ein paar Eindrücke posten.
Durch die doch sehr ordentlichen Bedingungen auf 10&15m konnte ich den Koppler in Verbindung mit einem 10Watt QRP Transceiver ausgiebig testen.
Erstaunt musste ich feststellen,daß die Abgleicharbeit sehr schnell durchgeführt war.

Ich stellte den maximalen Strom auf der Erdleitung ein und musste mich wundern,daß ich den eigentlich eingesetzten Eigenbau-SPC-Match nicht mehr benötigte und das SWR allein über den Abgleich des Erdverhältnisses auf 1:1,1 einstellen konnte.
Mit durchschnittlich 5Watt Output konnte ich auf 10m u.a. Bahamas,Saudi Arabien,Israel,Guadeloupe,St.Helena,Canada,Oman,
Bahrain,Algerien,USA,Türkei,Réunion,Libanon uvm. mit sehr guten Rapporten und einem 1/2Lambda Vertikalstrahler arbeiten.
Die europäischen Länder habe ich einfach mal außen vor gelassen.
Ich denke das Ergebniss spricht doch ganz gut für das Abstimmprinzip.
Ein sehr positiver Nebeneffekt war,daß nach dem Erdungsabgleich leichte Störungen die ich auf einem PC-Aktivlautsprechersystem hatte komplett weg waren.
Beim Betrieb auf 15m waren diese vorher sehr intensiv und nach dem Einsatz des Kopplers waren diese komplett verschwunden. 



Kommentare:

Anonym hat gesagt…

Sehr gut gemachte Bauanleitung!
Diode ist wohl eine BAT41 ?

Der SöR hat gesagt…

Danke für diese Anleitung - genialer Blog