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Praxistest automatischer Antennentuner LDG AT-100 Pro II

Der Automatik-Tuner der Firma LDG-Electronics [1] unterscheidet sich in einigen grundlegenden Eigenschaften von denen wohl bekannterer Hersteller wie SGC. Durch sehr niedrigen Stromverbrauch und einer Ansprechempfindlichkeit von nur 1 Watt HF bietet er sich besonders für Portabelbetrieb und QRP-Stationen an. Da sich Antennenanpassgeräte zunehmender Beliebtheit erfreuen, wurde der Tuner einem ausfühlichen Test unterzogen.

Bild 1: Die Bedienungs- und Anzeigeelemente auf der Frontplatte

Der LDG AT-100 Pro II umfasst alle Kurz- wellenbänder und auch das 6-m-Band. Im Bereich von 1,8-54 MHz kann jede belie- bige Frequenz abgestimmt werden, auch außerhalb der Amateurbänder. Er ist für die Verwendung direkt an der Station gedacht, ist also nicht für einen abge- setzten Einsatz vorgesehen, obwohl dies prinzipiell natürlich auch möglich ist. Zum Lieferumfang gehören ein 12-Volt-An- schlusskabel, ein Koax-Verbindungskabel zum Transceiver und ein Steuerkabel für ICOM-Geräte. 

Optional ist ein Kabel zum Direkt- anschluss an die YAESU-Trans- ceiver FT-857 und FT897 erhäl- tlich.Die Elektronik ist in ein matt- schwarzes Aluminiumgehäuse mit den Abmessungen 142x52x192 mm (BxHxT) eingebaut. Auf der Front- platte (Bild 1) befinden sich 6 Druck- tasten für verschiedene Funktionen, zwei rote LEDs für die Antennenwahl und zwei LED- Bargraph-Anzeigen für die Anzeige von Betriebszustand, Leistung und Stehwellenverhältnis. 

Bild 2: Die Anschlüsse auf der Rückseite

Bild 3: Die Bauteile auf der Platine

Die Rückseite weist die SO-Buchsen für zwei wählbare Anten- nenausgänge und den Transceiver-Eingang auf, dazu die An- schlüsse für die Betriebsspannung und die Steuerungsbuchse für ICOM-Transceiver und die YAESU-Geräte (Bild 2).

Eine Erdungsklemme mit einer Flügelmutter komplettiert die rückseitige Ausstattung. Die sauber und übersichtlich aufge- bauten Platinen im Inneren mit allen Bauteilen sind in Bild 3 zu erkennen.

Auf der Hauptplatine sieht man die Kapazitäten und Induktivitäten, denen jeweils ein Relais zugeordnet ist. Ein weiteres Relais in der Mitte schaltet die Konden- satoren entweder dem Eingang oder Ausgang zu. Rechts unten ist die SWV- Schaltung mit einem Ringkern-Stromwandler zu sehen. Auf der frontseitigen Platine befinden sich die Schalter und Anzeige-Leuchtdioden mit der ent- sprechenden Elektronik für die Ansteuerung.

Das Schaltungskonzept

 Die hochfrequente Schaltung besteht aus einem LC-Glied, welche bei niederohmigen Impedanzen in der Low-Z- Stellung (Bild 4) oder High-Z bei hochohmigeren Antennen (Bild 5) betrieben wird. Dazu werden 8 Kapazitäten und 7 auf Ringkerne gewickelte Induktivitäten benutzt, die mit Hilfe von 16 Relais binär geschaltet werden. Das Besondere an den Relais ist, dass diese bistabil sind und damit im Ruhezustand keinen Stromverbrauch aufweisen.   

Ein eingebauter Frequenzzähler misst die Sendefrequenz, eine Messbrücke bestimmt das Stehwellenverhältnis und schaltet je nach Impedanz die Kondensatoren und Spulen zu, bzw. ab, bis keine Verbesserung der Anpassung mehr zu erzielen ist. Der Abstimmvorgang basiert auf einem Algorithmus, der die Zahl der Abstimmschritte minimiert. Er erkennt, in welche Richtung zum Verbessern des SWV die Kondensatoren und Induktivitäten umgeschaltet werden müssen.

Zuerst werden so lange Längsinduktivitäten eingeschleift, bis Resonanz auf der gemessenen Frequenz herrscht. Erst danach wird das SWV durch Zuschalten von Kondensatoren verringert. Dies geschieht wahlweise in der „Low-Z“- oder „High-Z“- Stellung. Liegt die Anpassung bei einem SWV von 1,5, so sorgt eine besondere Routine für das Fein-Tuning. Dabei werden die vorher durchlaufenen Stellungen analysiert und gezielt nur noch die Veränderungen durchgeführt, die zu einer zu erwartenden Verbesserung führen.

Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, das minimale SWV für das Ende des Abstimmvorgangs vorzuwählen. Der Sinn dieser Maßnahme ist eigentlich nicht so recht erkennbar, denn das Ziel sollte ja immer das niedrigst mögliche Stehwellenverhältnis sein. Bestenfalls bei Batteriebetrieb kann man durch Reduzieren der Abstimmschritte Strom sparen, weil der Tuner weniger Abstimmvorgänge und damit Relaisschaltungen durchläuft. Die dabei unter Umständen kürzere Abstimmzeit ist aber nur beim erstmaligen Anschluss einer neuen Antenne oder Benutzung einer neuen Frequenz von Interesse, da die Einstellungen gespeichert werden. Dazu stehen für jeden der beiden möglichen Antennenausgänge 2000 Speicherplätze zur Verfügung, was in der Praxis mehr als genug sein dürfte.

Ist aus verschiedenen Gründen keine korrekte Abstimmung möglich, signalisieren die LED-Zeilen, woran das liegt. Die jeweiligen Anzeigen und ihre Bedeutung sind ausführlich im Manual beschrieben.

Laut Handbuch sollen Antennen mit einer Impedanz von 6-1000 W angepasst werden können. Dies kann aber nur ein grober Richtwert sein, denn zum reellen Anteil des Antennenwiderstandes kommen noch die komplexen dazu. Erfahrungsgemäß machen vor allem sehr hohe Anteile mit –/+ j X W am meisten Schwierigkeiten und führen zu einer Einengung des möglichen Abstimmbereiches.

Anschlüsse und Bedienung

Primär sind die Ausgänge für koaxgespeiste Antennen vorgesehen, die logischerweise natürlich nicht völlig außer Resonanz betrieben werden sollten. Dieser Fall liegt für Multiband-Antennen wie FD-4, W3DZZ oder Log-Periodics vor. Diese weisen von Haus aus auf manchen Bändern ein höheres SWV auf oder zeigen dies an den Bandenden. Es macht wenig Sinn, bei- spielsweise einen 80-m-Dipol auf 160 m abstimmen zu wollen, auch wenn dies vielleicht grundsätzlich möglich ist. Der weite Impedanzbereich bietet aber zusätzliche Optionen, die weiter unten beschrieben werden.

Das mitgelieferte Steuerkabel für ICOM-Transceiver besitzt auf der Tunerseite einen Klinkenstecker. Am Eingang ist die 4-polige Steckerleiste, die bei ICOM auch die Benutzung der firmeneigenen Tuner AH-3 und AH-4 gestattet. Offensichtlich ist der LDG-AT 100 dazu voll kompatibel, denn mit einem IC-7000 funktionierte die Abstimmung absolut perfekt.

Selbstverständlich ist auch Betrieb mit jedem beliebigen Transceiver möglich, man muss dann nur vorher dessen Leistung reduzieren und dem LDG AT-100 Pro ll einen Träger zum Abstimmen anbieten. Nach Abspeichern ist man dann sofort beim Sprechen, bzw. Tasten in Millisekunden QRV.

Mit Hilfe der Frontplatten-Schalter, die mit der FUNC-Taste eine Mehrfachbelegung besitzen, sind manuelle Eingaben für die Abstimmung möglich. Um in die verschiedenen Subbereiche zu kommen, muss man die Tasten kurz, mittellang oder lang drücken. So lassen sich beispielsweise die Kapazitäten und Induktivitäten zu- und wegschalten, auch eine Wahl der LC- oder CL-Konfiguration ist per Hand möglich. In keinem Fall war aber eine spürbare Verbesserung der Anpassung durch manuelle Bedienung gegenüber der Automatik erkennbar, weshalb ich darauf nach dem prinzipiellen Test verzichtet habe. Es würde auch gegen die verwendeten Routinen sprechen, wenn so ein besseres Abstimmergebnis möglich wäre.

Es können wahlweise 2 Antennenausgänge angewählt werden, beide können auch in der „Bypass“-Stellung betrieben werden. Nützlich ist, dass Leistung und SWV in jeder Stellung angezeigt werden. So kann das SWV mit und ohne Tuner verglichen werden.

Der Praxiseinsatz

Erwartungsgemäß ließen sich resonante koaxgespeiste Antennen, die an den Bandenden schon ein deutlich höheres SWV als im Resonanzpunkt aufweisen, problemlos auf ein niedriges SWV abstimmen. Dabei fällt auf, daß generell auf den niederfrequenteren Bändern eine bessere Anpassung als auf den höheren Bändern erfolgt. Die Ursache ist leicht auszumachen: Der begrenzten Zahl der Abstimmelemente ist bei höheren Frequenzen ein größerer Variationsbereich zugeordnet. Bei niedrigeren Frequenzen können jeweils noch kleine Induktivitäten oder Kapazitäten zugeschaltet werden, die eine feinfühligere Abstimmung für die SWV-Verbesserung ergeben.

Hat der Transceiver für solche Antennen einen eigenen, eingebauten Tuner, so erübrigt sich der Einsatz eines externen. Interessanter wird die Sache, wenn man auch Langdrähte oder zweidrahtgespeiste Antennen anschließen will. Dieser Fall wird bevorzugt bei Portabelbetrieb auftreten, weil dabei der abgestimmte Draht oder die „Hühnerleiter“ direkt am Tuner beginnen können. Im Shack wird diese Möglichkeit nur in Ausnahmefällen gegeben sein. Dort wird man wohl dafür eher ein fernabgestimmtes, abgesetztes Anpassgerät benutzen.

Trifft man nicht gerade einen extrem hochohmigen Speisepunkt mit einem absoluten Spannungsmaximum, gelingt die Anpassung in der Regel ohne Probleme und ist nach maximal 10 Sekunden für die Erstabstimmung erledigt. Ist die Einstellung einmal gespeichert, folgt der AT-100 Pro II dem IC-7000 bei Frequenzwechsel praktisch sofort.

Benutzt man Langdrähte, so sollte nicht gerade eine Halbwellenresonanz vorliegen. Deren Speiseimpedanz von einigen KW überfordert die einfache LC-Schaltung. Zufallslängen, die sich an den örtlichen Gegebenheiten orientieren, sind aber meist gut brauchbar. In jedem Fall sollte das Gehäuse des Tuners über die Erdungsklemme mit Gegengewichten als Masse verbunden werden. Anderenfalls können sich instabile Betriebszustände einstellen, die zu häufigem Nachstimmen während des Sendens führen. Besonders wichtig ist dies bei Drahtlängen, die kürzer als l/4 und damit niederohmig sind. Eventuell muss man ein oder mehrere zusätzliche Radiale auslegen. Beim Portabelbetrieb erwiesen sich Drahtzäune, Wohnwagenmasse oder auch nur die Automobilkarosse als geeignet.

Auch die nicht korrekt mit „Magnetischer Balun“ bezeichneten „Un-Uns“ 1:9 mit einem Draht von Zufallslänge (vertikal oder horizontal) lassen sich mit dem LDG-Tuner sehr gut abstim- men. In diesem Fall ist aber dringend anzuraten, am Tuner-Ausgang eine Mantelwellensperre anzuordnen. Hierbei können nämlich jede Menge Mantelwellen auftreten, die den ange- schlossenen IC-7000 zum Flackern des Displays veranlassen. Dies kann im einfachsten Fall ein Ringkern FT140-77 mit 2x3-4 Windungen RG58 nach dem W1JR-Prinzip sein, notfalls tut es auch ein Ringkern T200-2.Wie schon früher beschrieben [2] ist ein Ankoppeln einer sym- metrischen Zweidrahtleitung („Hühnerleiter“) an den Koax-Ausgang eines unsymmetrischen Tuners über Ringkernübertrager ohne Schwierigkeiten möglich.

 Immer wieder werden Befürchtungen geäußert, daß dabei unzumutbar hohe Verluste auf- träten oder der Kern in die Sättigung geriete. Bei der Wahl geeigneter Ringkerne ist dies gegenstandslos. Auch hierbei können allerdings sehr hohe Speiseimpedanzen zu Schwie- rigkeiten beim Abstimmen führen, aber dadurch werden solche Problematiken auch ohne Antennenanalyzer sofort erkannt. Abhilfe schaffen dann veränderte Längen der Antennen- drähte oder der Speiseleitung. Hat man einen Analyzer zur Verfügung und benutzt wiederholt die gleichen Längenkonfigurationen, z.B. beim Portabeleinsatz, so ist ein einmaliges Aus- messen sehr nützlich.

Bei niederohmigen Abschlüssen bis etwa 150 W wird ein Ringkern mit einem Übertragungs- verhältnis von 1:1 benutzt, darüber ist 1:4 angebracht. In den USA bietet LDG dazu optional zwei Übertrager mit diesen Werten an. Diese haben die Bezeichnungen RBA-1:1 und RBA-1:4. Ich verwende dafür selbst gewickelte Balune mit Amidon-Ringkernen [3] vom Typ FT140-77. Mit den gängigen Leistungen bis 100 Watt HF gab es dabei bisher keinerlei Schwierigkeiten. Da sich diese auch für andere Antennenanpassgeräte nutzen lassen, sollen sie kurz beschrieben werden.

Am einfachsten ist der mit 1:4 herzustellen. Dazu benötigt man nur eine bifilare Bewicklung, die gemäß Abbildung 6 zu beschalten ist. Es werden 2x7 Windungen auf den Ringkern aufgebracht, am einfachsten geschieht dies mit Zwillings-Netzlitze 2x0,75 mm2. Der Balun wird in ein kleines Kästchen eingebaut, die Verbindung zum Tuner wird über einen PL-Doppelstecker bewerkstelligt. Für den symmetrischen Ausgang kann man Bananenbuchsen oder Schrauben mit Flügelmuttern benutzen. Ein so aufgebauter Übertrager ist in Bild 7 zu sehen.

  Bild 7: Der fertige Balun 1:4 im Gehäuse

Für niederohmigere, symmetrische Auskopplung ist ein trifilar gefertigter Balun 1:1 notwendig, dessen Bewicklungsmodus aus Bild 8 deutlich wird. Ich verwende dazu Klingeldrähte in drei Farben, die jeweils miteinander etwas verdrillt werden. Er wird ebenso in ein Kästchen eingebaut und kann so jeweils leicht ausgetauscht werden. 

Wie die Balune einen direkten Anschluss von Zweidraht-Speiseleitungen ermöglichen wird in Bild 9 gezeigt.

Bei vielen Amateuren gibt es keine separate Antenne für das 6-m-Band. Die Erfahrung zeigt, dass viele Beams oder auch Mehrband-Drahtantennen für 50 MHz ein SWV < 3 aufweisen. Mit dem AT-100 gelingt es, mit solchen Antennen für den Transceiver eine perfekte Anpassung zu erreichen. Erstaunlicherweise kann man so durchaus ES-Verbindungen mit ganz Europa tätigen und sich auf einfachem Wege ein zusätzliches Band erschließen.

Betrieb mit einem IC-7000

Das mitgelieferte Steuerkabel mit dem 4-poligen Stecker für die ICOM-Norm versorgt den Tuner mit den notwendigen Steuersignalen für Bandwahl und Tuning. Außerdem ist dazu keine externe Spannungsquelle mehr nötig, die Versorgung erfolgt ebenfalls über den Transceiver.

Drückt man beim IC-7000 auf die „Tune“-Taste, so wird der LDG Pro-100 mit 20 Watt angesteuert (unabhängig von der im Transceiver aktuell eingestellten Leistung). Nach Beenden des Abstimmvorganges von wenigen Sekunden geht das Gerät wieder auf Empfang und man ist mit der Kombination betriebsbereit. Die Einstellung wird gespeichert und man ist bei Frequenzwechsel sofort mit der richtigen Konfiguration QRV.

Abschließende Betrachtungen

Der LDG AT-100 Pro II ist gemessen an seiner Leistungsfähigkeit als preiswert einzustufen und auf jeden Fall sein Geld wert. Die Fertigung in Taiwan macht einen günstigen Verkaufspreis um 200.- € möglich und ist damit nicht viel teurer als manches manuelle Abstimmgerät.  Erhältlich ist der LDG-Tuner bei verschiedenen einschlägigen Amateurfunk-Fachhändlern. Das Mustergerät wurde über die Fa. Maas-Elektronik [4] gekauft, es enthält allerdings nur ein Manual in englischer Sprache.

Vor allem für den Portabel- und QRP-Betrieb bekommt man ein vielseitiges und nützliches Anten- nen-Anpassgerät, das mit den beschriebenen Balunen universell einsetzbar ist. In Bild 10 erkennt man die handlichen Proportionen des LDG-Tuners in Verbindung mit einem IC-7000.

Für höhere Leistungen gibt es von LDG-Electronics die Typen AT-600 und AT-1000 mit dem gleichen Kon- zept, aber entsprechend anders dimensionierten Bauteilen.

   

Bild 10: Der LDG AT-100 Pro ll im Größenvergleich mit einem IC-7000

Tabelle 1: Technische Daten

Frequenzbereich

1,8-54 MHz (160-6 m)

Abstimmbereich für den reellen Impedanzanteil

6-1000 W  (16-150 W auf 6 m)

Maximale Leistung

125 Watt SSB/CW (100 Watt auf 6 m)

Betriebsspannung

11-16 Volt =

Stromverbrauch

Max. 500 mA (Abstimmung), 7 mA Betrieb

Abstimmzeit

Max. ca 5-10 sec, < 0,2 sec. bei Speicherbetrieb

Anzeige Leistung

8-stufig, wahlweise 125 oder 12,5 Watt

Anzeige SWV

8-stufig 1,0 bis 3,0 (bzw. > 3)

Abmessungen

142x52x192 mm (BxHxT)

Gewicht

720 g

Literatur- und Quellennachweise:

[1] LDG Electronics, 1445 Parran Road, St. Leonard, MD 20685-2903, USA,  im Internet www.ldgelectronics.com

[2] Steyer, M. (DK7ZB): Zweidrahtspeiseleitungen direkt am Transceiver betreiben?, FUNKAMATEUR (47) 1997, Heft 3, S. 352

[3] Fa. Andy Fleischer, Paschenburgerstraße 22, 28211 Bremen, Tel. 0421-353060, im Internet www.andyquarz.de

[4] Fa. Maas-Elektronik, Heppendorfer Str. 23, 50189 Elsdorf-Berrendorf, Telefon: 022 74 / 93 87 – 0,  Internet www.maas-elektronik.com