AUTOMATIC ANTENNA TUNERS - CONCEPTS AND TESTS
AUTOMATISCHE ANTENNENTUNER - KONZEPTE UND TESTS
AUTOMATISKA ANTENNKOPPLARE - KONCEPTER OCH TESTER
Interested in automatic tuners
(sometimes even called "smart tuners") I made a collection of the schematic
concepts and inside views of some models
(Alinco EDX-2, CGAntenna CG-3000 / MFJ-926, CG-5000, Icom AH-2 / AH-3 / AT-120,
AT-130 / AT-140, SGC SG-230) and for comparison purposes a manual tuner with
a small roller inductor...
Interessiert an Automatik-Tunern (mitunter auch als "Smart Tuner" bezeichnet)
habe ich hier die Schaltungskonzepte und Innenansichten einiger Modelle
zusammengestellt (Alinco EDX-2, CGAntenna CG-3000 / MFJ-926, CG-5000,
Icom AH-2 / AH-3 / AT-120, AT-130 / AT-140, SGC SG-230)
und zu Vergleichszwecken einen manuellen Tuner mit kleiner Rollspule...
Pga intresset för automatiska antenntuner (som ibland även betäcknas som
"smart tuners") sammanställde jag en översikt som
visar några modellers koncepter och bilder från deras inre (Alinco EDX-2,
CGAntenna CG-3000 / MFJ-926, CG-5000, Icom AH-2 / AH-3 / AT-120, AT-130 /
AT-140, SGC SG-230) samt som jämförelse en manuell kopplare med småskalig
rullspole...
Looking at the different electrical and mechanical concepts and as I own some
of these tuners, it was clear to me that I had to find out if there were
large differences concerning the performance. In a first test series I measured
the efficiency at a real 50 Ω dummy load...
Die verschiedenen elektrischen und mechanischen Konzepte vor Augen und aufgrund
der Tatsache, dass ich einige dieser Tuner besitze, war es für mich klar, dass
ich herausfinden wollte, ob es große Unterschiede in der Leistungsfähigkeit
gibt. In einer ersten Testreihe ermittelte ich den Wirkungsgrad an einer
reellen 50-Ω Dummy Load...
Dessa åtskilliga elektriska och mekaniska koncept framför ögonen och därför
att jag äger ett par av modellerna, stod det helt klart för mig att jag ville
finna ut, om det finns stora skillnader i deras prestanda. I en första testserie
undersökte jag effektiviteten vid en reell 50-Ω dummy load...
In a second test series the tuners had to do a very hard job: What would be
the results at a short unloaded antenna, like this mobile mini-L-antenna
with an impedance of about 6-j1085 Ω on 80 m...
In einer zweiten Testreihe hatten die Tuner eine harte Aufgabe zu erfüllen:
Welche Ergebnisse würden sich an einer kurzen Antenne ohne Ladespule ergeben,
wie an dieser Mobil-Mini-L-Antenna mit einer Impedanz von etwa 6-j1085 Ω
auf 80 m...
I en ytterligare testserie fick kopplarna ett mycket tufft jobb att göra: Vilka
resultat skulle det bli med en kort antenn utan spole, som den här
mini-L-mobilantennen med en impedans av ca 6-j1085 Ω på 80 m...
To be able to make all measuremants on the station desk, I used an artificial
antenna, the X was provided by a 39pF capacitor, for the R I used a toroid
transformer from 6 up to 50 Ω, a brilliant advice from Mario DJ7UA. By
that it was possible to use a 50-Ω wattmeter and dummy load...
Um all die Messungen auf dem Stationstisch machen zu können, benutzte ich
eine künstliche Antenne, das X wurde durch einen 39pF Kondensator erbracht,
für das R verwendete ich einen Ringkern-Tranformator von 6 auf 50
Ω, ein ausgezeichneter Vorschlag von Mario DJ7UA. Auf diese Weise war es
möglich, ein 50-Ω -Wattmeter und -Dummy Load zu benutzen...
För att kunna göra alla dessa mätningar på stationsbordet använde jag
en konstantenn, X-värdet framställdes i form av en 39pF-kondensator, för
R-värdet använde jag en toroid-transformator från 6 mot 50 Ω, ett utmärkt
föreslag från Mario DJ7UA. På det sättet blev det möjligt att kunna använda
en 50-Ω-wattmeter samt en 50-Ω dummy load...
Using 100 W TX power, the wattmeter shows the efficiency of the antenna
tuner in percent (identical to the displayed power in W).
Before the tuner tests I checked the low impedance side of the transformer
with a Mini-VNA from 1 to 30 MHz, showing R-values between 5 and 10 Ω all
over the range, the X-value was 2 Ω on 80m, slightly increasing by frequency,
which is an understandable result of the capacities of the plugs and sockets.
Of course I even tested if the toroid was able to handle 100 W: even after a
period of 1 minute with 100 W no real warming of the toroid could be detected.
The picture below shows the measuring assembly (STEP 2)...
Bei einer TX-Leistung von 100 W zeigt das Wattmeter den Wirkungsgrad des
Antennentuners in Prozent (identisch mit der in W angezeigten Leistung).
Vor den Tuner-Tests überprüfte ich die Niedrig-Impedanz-Seite des Transformators
mit einem Mini-VNA von 1 bis 30 MHz, dabei zeigten sich R-Werte zwischen 5 und
10 Ω über den gesamten Bereich, der X-Wert auf 80m betrug 2 Ω, leicht
steigend zu den höheren Frequenzen, was sich aus den Kapazitäten der Stecker
und Buchsen erklärt.
Natürlich untersuchte ich auch, ob der Toroid zur Übertragung von 100 W geeignet
ist: selbst nach der Dauer von 1 Minute mit 100 W war nahezu keine Erwärmung
des Toroids auszumachen.
Das Bild unten zeigt die Messanordnung (STEP 2)...
Med en TX-uteffekt av 100 W visar wattmetern effektiviteten av antennkopplaren
i procent (identiskt med effekten i W).
Inför kopplartesterna undersökte jag den lågimpedanta sidan av transformatorn
från 1 till 30 MHz med en Mini-VNA, vilket gav R-värden mellan 5 och 10 Ω
över hela området, X-värdet var 2 Ω på 80m, långsamt stigande med frekvensen,
som är en förklarlig resultat av kontaktkapaciteterna.
Självklart testade jag även om toroiden kunde tåla 100 W: även efter en
tid av 1 minut med 100 W kändes det ingen nämnvärd uppvärmning a toroiden.
Bilden nedan visar mätanordningen (STEP 2)...
And here are the results of the efficiency measurements at the short
(artificial) antenna...
Und hier sind die Ergebnisse der Wirkungsgradmessungen an der kurzen
(Kunst-) Antenne...
Och här finns resultaten av effektivitetsmätningarna med den korta (konst-)
antennen...
ALINCO EDX-2:
The values of the ALINCO EDX-2 can be improved (on
80m from 7% to 12%) by removing the 4:1 impedance transformer at the TX side
(and bridging the 50-Ω-point with the 12.5-Ω-point).
After that you will no longer be able to tune antennas with R<50 jX>0 of course.
If the situation allows to avoid these (rarely occurring) antenna lengths,
this modification could be of interest.
Furthermore the values can be increased from 12% to 14% after removal of relay
K12, which only shortens the signal way when relays K1 - K4 are closed. As K12
is placed tightly between inductors, it seems to be counterproductive.
Making these modifications is at your own risk, of course.
ALINCO EDX-2:
Die Werte des ALINCO EDX-2 können verbessert werden (auf 80m von 7% auf 12%)
durch Entfernen des 4:1-Impedanzübertragers auf der TX-Seite (und Überbrückung
des 50-Ω-Punktes mit dem 12.5-Ω-Punkt).
Danach werden Antennen mit R<50 jX>0 natürlich nicht mehr anpassbar sein.
Wenn die Situation es ermöglicht, diese (selten vorkommenden) Antennenlängen
zu vermeiden, kann diese Modifikation von Interesse sein.
Desweiteren können die Werte von 12% auf 14% erhöht werden, wenn das Relais
K12 entfernt wird. Dieses verkürzt den Signalweg, wenn die Relais K1 - K4
geschlossen sind. Da K12 jedoch ungünstig dicht zwischen zwei Spulen angeordnet
ist, scheint seine Wirkung eher kontraproduktiv zu sein.
Das Durchführen dieser Modifikationen geschieht natürlich auf eigene Gefahr.
ALINCO EDX-2:
Värdena av ALINCO EDX-2 kan höjas (på 80m från 7% till 12%)
genom borttagande av 4:1-impedanstransformatorn på TX-sidan (samt bryggning
mellan 50-Ω-punkten och 12.5-Ω-punkten).
Därefter går det förstås inte längre att anpassa antenner med R<50 jX>0.
När situationen gör det möjligt att undvika dessa (sällan förekommande)
antennlängder, kan denna modifikation vara av intresse.
Därutöver kan värdena höjas ytterligare från 12% till 14% genom att man
ta bort relä K12, som förkortar signalvägen när K1 - K4 är aktiv.
Eftersom K12 är så dåligt placerat mellan två spolar, har sitt effekt
visad sig som kontraproduktiv.
Genomförandet av dessa modifikationer sker förstås på egen risk.
CGANTENNA CG-3000 = MFJ-926:
The minimum antenna length specified by CGANTENNA for 80m is 8 meters - at 200 W
input? Even that would be hard to believe. It's important to have in mind
that even short attempts outside these limits result in arcs in the very small
single-contact relays that after a short time will be totally burned out.
So it's quite clear that this tuner is not at all able to match 100 W to a very
short antenna.
The efficiency values however gave the best overall rating of all the tested
models!
CGANTENNA CG-3000 = MFJ-926:
Die minimale Antennenlänge auf 80m ist laut CGANTENNA 8 Meter - bei 200 W
Input? Selbst das wäre kaum zu glauben. Es ist wichtig, sich bewusst zu sein,
dass selbst kurze Versuche außerhalb dieser Grenzen mit Lichtbögen in den
sehr kleinen Einzelkontakt-Relais enden, die nach kürzester Zeit total
ausgebrannt sind. Es ist ganz klar, dass dieser Tuner absolut nicht geeignet
ist, 100 W an eine sehr kurze Antenne anzupassen.
Die Wirkungsgrad-Werte hingegen stellten das beste Durchschnittsergebnis
aller getesteten Modelle dar!
CGANTENNA CG-3000 = MFJ-926:
Den minimala antennlängden på 80m är enligt CGANTENNAs specifikationer 8 meter
- med 200 W input? Även detta verkar inte vara trovärdigt. Det är mycket
viktigt att ha i minnet att även korta försök utanför dessa gränser resulterar
i ljusbågar i dem mycket småskaliga enkelkontakts-reläerna, som efter en kort
tid blir helt utbrända! Således står det helt klart, att denna tuner kan inte
alls anpassa 100 W till en mycket kort antenn.
Däremot var effektivitetsresultaten de bästa genomsnittsvärdena av alla testade
modeller!
ICOM AH-2/AH-3/AT-120 - AT-130/AT-140:
The ICOM tuners use stronger and double-contact relays at places, where high
voltages may occur. The result is a reliable performance over many years.
The efficiency values of the AH-2/AH-3/AT-120 lay in the average range, whereas
the newer ones (AT-130/AT-140) had lower efficiency values on 80m. The reason
might be found in a greater capacitor switched parallel to the output side,
when the antenna impedance gets very high. By increasing this capacitor from
27pF to 100pF, the high voltage problems are reduced, but the efficiency goes
down due to higher blind currents that create more losses.
This is a nice example for the designer's dilemma: the decision between
reliability and efficiency.
ICOM AH-2/AH-3/AT-120 - AT-130/AT-140:
Die ICOM-Tuner verwenden stärkere und Doppelkontakt-Relais an Stellen, wo
hohe Spannungen auftreten können. Das Ergebnis ist hohe Zuverlässigkeit über
viele Jahre. Die Wirkungsgrade der AH-2/AH-3/AT-120 lagen im durchschnittlichen
Bereich, während die neueren (AT-130/AT-140) niedrigere Werte auf 80m hatten.
Der Grund mag in einem größeren Kondensator zu finden sein, der parallel zum
Ausgang geschaltet wird, wenn die Antennenimpedanz sehr hoch wird. Durch
Vergrößern dieses Kondensators von 27pF auf 100pF werden die
Hochspannungsprobleme verringert, aber der Wirkungsgrad sinkt, bedingt durch
höhere Blindströme und die damit verbundenen Verluste.
Dies ist ein hervorragendes Beispiel für das Dilemma des Konstrukteurs: die
Entscheidung zwischen Zuverlässigkeit und Effektivität.
ICOM AH-2/AH-3/AT-120 - AT-130/AT-140:
I ICOM-kopplarna används på ställen, där höga spänningar kan uppträda, starkare
reläer och sådana med dubbla kontakter. Resultaten är hög pålitlighet över många
år. Effektivitetsvärdena av AH-2/AH-3/AT-120 låg i genomsnittet, medan de nyare
(AT-130/AT-140) hade lägre värden på 80m. Orsaken är antagligen en större
kondensator, som läggs parallellt till utgången, när impedansen blir mycket hög.
Genom att höja denna kapacitet från ursprungligen 27pF till numera 100 pF minskar
problemen med höga spänningar, men effektiviteten sjunkar, eftersom det bildas
större blindströmmar som medför större förluster.
Denna saken är ett utmärkt exempel för konstruktörens dilemma: valet mellan
pålitlighet och effektivitet.
SGC SG-230:
Having JP 2 set to the "NO" = "no memory recalling - always retuning" position,
the SG-230 sometimes tuned to a PI-configuration on 80m (which doesn't make any
sense), delivering good SWR but poor 7% efficiency. At first, only in about half
of the numbers of tests the suitable L-configuration was provided, which gave an
efficiency of 26%.
Experimenting around I found that the cases of this strange behaviour could
be reduced to nearly zero by pulling an extra ground line from the ground
post of the tuner to the housing of the dummy load. Maybe high ground currents
near the sensing and logic unit (which is not shielded) were responsible for
the instable performance. Furthermore it might be that this "faulty" tuning
would almost never occur at a real antenna. Nevertheless this seems to be a
matter, which should be improved by the designer.
Another point to be mentioned is the fact that the relay contact spaces at the
antenna side (though 2 relays in series) turned out to be too small, arcs
occurred several times as long as 100W were present! How would that be using
a 2.5m antenna on 80m, as specified by SGC? But this problem is more or less
concerning all tuners, as the market does not offer 12V-HF-HV relays to a
reasonable price.
SGC SG-230:
Mit JP 2 auf die "NO"-Position gesetzt = "keine Memory-Zugriffe - immer neu tunen"
stimmte der SG-230 manchmal auf 80m mit einer PI-Konfiguration ab (was überhaupt
nicht sinnvoll ist), lieferte ein gutes SWR aber nur einen Wirkungsgrad von 7%.
Zunächst wurde nur in etwa der Hälfte der Tests die bessere L-Konfiguration
hergestellt, wobei dann der Wirkungsgrad 26% betrug.
Beim Herumexperimentieren fand ich heraus, dass dieses eigenartige Verhalten
praktisch nicht mehr auftrat, nachdem ich eine zusätzliche Masseleitung vom
Masseanschluss des Tuners zum Gehäuse des Dummy-Loads gezogen hatte.
Möglicherweise waren hohe Masseströme in der Nähe der (nicht abgeschirmten)
Sensor- und Logikeinheit für dieses instabile Arbeiten verantwortlich.
Außerdem mag es sein, dass dieses "fehlerhafte" Abstimmen an einer realen
Antenne fast niemals vorkommen würde. Nichtsdestotrotz scheint dies ein Punkt
zu sein, der vom Konstrukteur verbessert werden sollte.
Ein weiterer erwähnenswerter Punkt ist die Tatsache, dass die
Relais-Kontaktabstände an der Antennenseite (obwohl 2 Relais in Serie) sich als
zu gering erwiesen, Lichtbögen bildeten sich mehrere Male, solange 100W anlagen!
Wie wäre das wohl mit einer 2.5m-Antenne auf 80m, wie von SGS spezifiziert?
Aber dieses Problem betrifft mehr oder weniger alle Tuner, da der Markt keine
12V-HF-HV-Relais zu einem vernünftigen Preis anbietet.
SGC SG-230:
Med JP 2 placerad på "NO"-positionen = "inga minnesåtkomster - avstämma på nytt
varje gång" gjorde SG-230 på 80m ibland en PI-konfiguration (som är absolut inte
vettigt), med bra SWR men bara 7% effektivitet. I början var det bara ungefär
varannan gång att den gynnsammare L-konfigurationen framställdes, som levererade
ett effektivitetsvärde av 26%.
I sammanhang med ytterligare experiment upptäckte jag att detta egendomliga
beteende uppträde praktiskt taget aldrig mer, efter jag hade dragit en
extra-jordledning mellan kopplarens jordanslutning och dummyloadets hus.
Kanske var höga jordströmmar i närheten av (den oavskärmade) sensor- och
logikenheten ansvarig för dem instabila funktionsförloppen. Dessutöver är
det tänkbart, att detta "felaktiga" avstämningar skulle nästan aldrig hända med
en real antenn. Icke desto mindre verkar det vara en punkt som kräver en
konstruktiv förbättring.
En annan anmärkningsvärd punkt är att reläkontaktavstånden på
antennsidan (trots att det finns 2 reläer i rad) visade sig att vara för små,
flera gångar fanns det ljusbågar så länge 100W var på! Hur hade det blivit
med en 2.5m-antenn på 80m, som SGC anger i sina specifikationer? Men detta
problem beträffar mer eller mindre alla kopplare, då det finns inga
12V-HF-HV-reläer till ett måttligt pris på marknaden.
Conclusion:
Further tests have shown that tuners with excellent roller
inductors reach an efficiency of about 30 percent at such a short antenna
on 80m, tuners with discrete Ls can reach more than 40 percent.
Having that in mind, the results of the tested tuners are not very satisfying.
Besides of the circuit's concepts (that in some cases lead to very high blind
currents) it seems to be a matter of the part's arrangements that stands for
the efficiency of a tuner.
The simple concepts that leave enough space in the housing (especially around
the coils) seem to be better (oh what a new realization!). Relays
standing directly in front of coils will hardly turn out to be a guarantee
for high performance.
Where do the main losses come from? The parts that generated most heat
where not the relays (they are in danger to be killed by the high voltage when
the contacts are open). It were the inductors that became so hot, that the
lacquer of the enameled copper wire began to evaporate after 20 or 30 seconds
with 100 W, temperatures rose to far beyond 100°C!
You think this is exaggerated? Take your tuner, open it, give it 4.5m wire,
ground, and 100 W on 80m for one minute. Then shut off the TX and feel the temperature
of all the coils - good luck (but don't blame me for your burned fingertips)!
Overall system losses: Please bear in mind that the tuner losses are
only one part of the total losses - and that makes things even much worse!.
The radiation resistance of such an antenna is about 1 Ω. Assuming that the
earth and other losses are about 5 Ω, the antenna system itself has en
efficiency value of 17%. When the tuner efficiency is 10%, you have to calculate
0.17x0.1=0.017, so the overall efficiency sinks to 1.7%.
... Everybody can imagine the signal strength of a 1.7 W transmitter at a
normal antenna!
Is there a winner? NO! But if CGANTENNA would build the CG-3000 with
slightly thicker coil wire and much better relays withstanding high voltages
- but please not several relays in series, which generates other problems - ,
it would be my choice.
Fazit:
Weitere Tests haben gezeigt, dass Tuner mit exzellenten Rollspulen an
solch kurzen Antennen auf 80m einen Wirkungsgrad von etwa 30 Prozent erreichen,
Tuner mit diskreten Ls schaffen es auf über 40 Prozent.
Wenn man diese Werte als Bezug nimmt, können die Ergebnisse der getesteten
Tuner nicht recht befriedigen.
Neben den Schaltungskonzepten (die in manchen Fällen zu sehr hohen Blindströmen
führen) scheint es eine Frage der Anordnung der Komponenten zu sein, wie
hoch der Wirkungsgrad eines Tuners ist.
Die simplen Konzepte, die genügend Raum im Gehäuse lassen (insbesondere im
Umfeld der Spulen) scheinen besser zu sein (oh, welch neue Erkenntnis!).
Das Platzieren von Relais direkt vor Spulen wird sich kaum als Garantie für
besondere Leistungsfähigkeit erweisen.
Wo entstehen die meisten Verluste? Die Teile, die am meisten Wärme
erzeugten, waren nicht die Relais (sie sind in Gefahr durch hohe Spannung
zerstört zu werden, wenn die Kontakte offen sind). Es waren die Spulen, die
so heiß wurden, dass der Lack des Kupferlackdrahtes nach 20 bis 30 Sekunden
mit 100 W zu verdampfen begann, mit Temperaturen weit über 100°C!
Du hältst das für übertrieben? Nimm deinen Tuner, öffne ihn, gib ihm 4.5m
Draht, Masse und 100 W auf 80m für eine Minute. Dann schalte den TX ab und
fühle die Temperatur jeder Spule - viel Spaß (aber beschwer dich nicht bei mir
wegen deiner verbrannten Fingerspitzen)!
Gesamt-Systemverluste: Es ist zu beachten, dass die Tuner-Verluste nur
einen Teil der Gesamtverluste darstellen - und das macht die Sache noch viel
schlimmer!
Der Strahlungswiderstand einer solchen Antenne beträgt ca. 1 Ω. Mit
angenommenen Erd- und sonstigen Verlusten von 5 Ω beträgt der Wirkungsgrad
des Antennesystems allein 17%. Wenn der Tuner-Wirkungsgrad 10% beträgt, muss
man rechnen 0.17x0.1=0.017, somit sinkt der Gesamt-Wirkungsgrad auf 1.7%.
... Jeder kann sich wohl die Signalstärke eines 1.7-W-Senders mit einer
normalen Antenne vorstellen!
Gibt es einen Gewinner? NEIN! Aber wenn CGANTENNA den CG-3000 mit
geringfügig dickerem Spulendraht und deutlich spannungsfesteren Relais
ausstatten würde - aber bitte nicht mehrere Relais in Reihe, was andere
Probleme generiert - , wäre dieser meine Wahl.
Konklusion:
Ytterligare försök på 80m med så korta antenner har visat att kopplare
med excellenta rullspolar kan nå en effektivitet av ca 30 procent, kopplare
med diskreta induktiviteter kan klara mer än 40 procent.
När man tar dessa värden som referens, kan ovanstående testresultaten av
automatik-kopplarna inte anses som mycket tillfredsställande.
Utöver kopplarnas kretsscheman (som i några fall för med sig mycket höga
blindströmmar) är det antagligen en fråga av komponenternas placering som är
avgörande, hur hög effektiviteten slutligen blir.
Simpla koncept som lämnar tillräckligt utrymme i huset (särskilt i omgivningen
av spolarna) synes vara bättre (oh vilken ny insikt!). Att placera reläer
omedelbart framför spolar kan knappast visar sig som en garanti för överlägsna
prestanda.
Var uppstår de starkaste förluster? Delarna som genererade den mesta
värmen var inte reläerna (de är i fara att slåss ut genom den höga spänningen
när kontakterna är öppna). Det var spolarna som blev så uppvärmda att lacket
började att gå upp i ånga efter 20 till 30 sekunder med 100 W, med temperaturer
långt över 100°C!
Tycker du att det är överdrivet? Ta din kopplare, öppna den, ge den 4.5m
tråd, jord, och 100 W på 80m i en minut. Sedan stäng av TXen och känn
temperaturen på alla spolar - lycka till (men skylla inte på mig för dina
brända fingerspetsar)!
Totala systemförluster: Lägg märke till att kopplarens förluster är
bara en del av alla uppstående förluster - och det gör saken ännu mycket sämre!
Strålningsmotståndet av en sådan antenn är ca 1 Ω. Jord- och övriga förluster
ligger vid ca 5 Ω, så att effektivitetsvärdet av själva antennsystemet är
17%. När kopplareffektiviteten är 10%, måste räknas 0.17x0.1=0.017, således
sjunkar hela systemeffektiviteten till 1.7%.
... Tänk dig signalstyrkan av en 1.7-W-sändare med en normal antenn!
Finns det en vinnare? NEJ! Men om CGANTENNA byggde sin CG-3000 med
bara något tjockare spoltrådar och reläer med betydligt större
spänningstålighet - men nej tack till flera reläer i serie, som medför nya
problem - , skulle den bli mitt val.
CG-3000 - new version
As late as in 2014, when all my tests where done, I noticed that there is a
newer version of the CG-3000. The tuner configuration is the same, but there
are some differences: The case is black, the layout has changed, the largest
coil is split into two, and other relays are used.
Relays in the old version: HRM3-S-DC12V - relays in the new version:
HF36F 012-HSL, unfortunately of same small size (but maybe better material?)...
CG-3000 - neue Version
Erst 2014, als alle meine Tests durchgeführt waren, bemerkte ich, dass es eine
neuere Version des CG-3000 gibt. Das Tunerprinzip ist das gleiche, aber
es gibt einige Unterschiede: Das Gehäuse ist schwarz, das Layout ist verändert,
die größte Spule ist in zwei einzelne unterteilt, und andere Relais sind
verbaut.
Relais in der alten Version: HRM3-S-DC12V - Relais in der neuen Version:
HF36F 012-HSL, leider mit ebenso geringer Baugröße (aber vielleicht besserem
Material?)...
CG-3000 - ny version
Så sent som i 2014, när alla mina undersökningar var genomförda, fick jag
informationen att det finns en nyare version av CG-3000. Tunerkonfigurationen
har förblivit densamma, dock det finns några ändringar: Huset är svart,
layouten är förändrad, den största spolen är delad i två, och andra reläer
används.
Reläer i den gamla versionen: HRM3-S-DC12V - reläer i den nya versionen:
HF36F 012-HSL, tyvärr av lika liten storlek (men kanske av bättre material?)...
Loaded antenna - big advantage?
After the rather poor results before I wanted to measure the tuner efficiency
at a similar short antenna, but without blind component. This would be an
antenna as shown below at the right, which has a switchable loading coil for
80 m (red), which means that the impedance would be real and about 6 Ω
(or even more)...
Antenne mit Spule - großer Vorteil?
Nach den recht mageren Ergebnissen zuvor wollte ich die Tunereffektivität
an einer gleichen kurzen Antenne, jedoch ohne Blindkomponente, messen. Das
wäre eine Antenne wie unten rechts zu sehen, die eine schaltbare Ladespule
für 80 m hat (rot), womit die Impedanz bei ca. reellen 6 Ω liegt (oder
eher noch höher)...
Antenn med spole - stor fördel?
Efter dessa magra resultat ville jag mäta tuner-efektiviteten med en
lika korta antenn, dock utan blindkomponent. En sådan antenn visas nere
till höger, den har en brytbar spole för 80 m (röd), och har en impedans
av ca. 6 Ω reell (eller ännu mer)...
Here is the result...
Hier ist das Ergebnis...
Här är resultatet...
This gain in efficiency concerns
the tuner alone, keep in mind that the external loading coil has additional
losses, not to forget the earth losses, of course. But the overall performance
will surely be remarkably better...
As the AH-2 gives "quite good" values on 80 m, I will carefully refer
to the values from the example in paragraph
"Conclusion - Overall system losses" (10 % tuner efficiency), and take 60 %
as the tuner efficiency value at the real load, and 5 Ω as additional loss
resistance for the external coil:
WITHOUT EXTERNAL LOADING COIL
0.1 x (1 Ω Rs / (1 Ω Rs + 5 Ω Re)) = 0.017
=> 1.7 %
WITH EXTERNAL LOADING COIL
0.6 x (1 Ω Rs / (1 Ω Rs + 5 Ω Re + 5 Ω Rl)) = 0.055
=> 5.5 %
This is a difference of 5 dB. In a field test on my 800 m testrange however,
i measured about 9 dB between those two antenna configurations. This greater
difference may have its reason in another advantage of using the external
coil: The current into the antenna is higher, which leads to better radiation.
Dieser Gewinn an Wirkungsgrad
betrifft allein den Tuner. Es ist zu beachten, dass die externe Ladespule
zusätzliche Verluste mit sich bringt, nicht zu vergessen natürlich die
Erdverluste. Aber die gesamte Leistungsbilanz wird natürlich deutlich
günstiger...
Da der AH-2 auf 80 m "recht gute" Werte liefert, werde ich mich
vorsichtigerweise auf die Werte des Beispiels im Abschnitt
"Fazit - Gesamt-Systemverluste" beziehen (10 % Tuner-Wirkungsgrad) und 60 %
als Tuner-Wirkungsgrad am reellen Widerstand annehmen, sodann 5 Ω als
zusätzlichen Verlustwiderstand für die externe Spule:
OHNE EXTERNE LADESPULE
0.1 x (1 Ω Rs / (1 Ω Rs + 5 Ω Re)) = 0.017
=> 1.7 %
MIT EXTERNER LADESPULE
0.6 x (1 Ω Rs / (1 Ω Rs + 5 Ω Re + 5 Ω Rl)) = 0.055
=> 5.5 %
Dies ist ein Unterschied von 5 dB. In einem Realversuch auf meiner 800 m
-Teststrecke habe ich jedoch ca. 9 dB zwischen jenen zwei
Antennenkonfigurationen gemessen. Dieser größere Unterschied mag seinen Grund
in einem weiteren Vorteil bei Benutzung der Spule haben: Der Strom in die
Antenne ist höher, was zu stärkerer Abstrahlung führt.
Den tydliga effektivitetsvinsten
beträffar enbart tunern. Lägg märke till att den externa spolen har ytterligare
förluster, och dessutom får man naturligtvis inte glömma jordförlusterna.
Den totala systemeffektiviteten blir dock betydligt bättre...
Då AH-2 levererar "rätt goda" värden på 80 m, ska jag vara försiktig och
ta värdena från exemplet i avsnittet "Konklusion - Totala systemförluster"
(10 % tuner-effektiviteten), och tar 60 % som tuner-effektiviteten mot den
reella lasten, och antar 5 Ω som förlustmotståndsvärdet i den externa
spolen:
UTAN EXTERN SPOLE
0.1 x (1 Ω Rs / (1 Ω Rs + 5 Ω Re)) = 0.017
=> 1.7 %
MED EXTERN SPOLE
0.6 x (1 Ω Rs / (1 Ω Rs + 5 Ω Re + 5 Ω Rl)) = 0.055
=> 5.5 %
Detta är en skillnad av 5 dB. I ett realförsök på min 800 m -teststräcka har
jag dock mätit ca. 9 dB emellan dessa två antennkonfigurationer. Denna större
differensen må ha sin grund i en ytterligare fördel med att använda spolen:
Strömmen i antennen blir högre, som leder till bättre strålningsvärden.
DF8HL HOMEPAGE