Kompaktes QRP-Antennenanpassgerät
 mit SWR-Indikator

ein Bauprojekt von Hans Steinort DF3OS

Bild 1: Schaltung des Anpassgerätes

Vor einigen Jahren wurde ein kleines von mir entworfenes Anpassgerät in CQ-DL beschrieben. Weil verschiedene Nachfragen erfolgten, habe ich das Gerät etwas verändert und die Beschreibung entsprechend neu gemacht. Die  Anpassung erfolgt mittels Hochpassschaltung, welche allgemein bekannt ist. 

Für so ein kleines Anpassgerät sollte eine kleine einfache Anzeige des SWR gefunden werden. Die Schaltung dieses Anpassgerätes für 0,5 bis 10 W HF ist in Bild 1 dargestellt. Mittels zwei roten  LEDs wird das SWR qualitativ angezeigt. Wenn beide roten LEDs leuchten, dann ist das SWR relativ hoch; leuchtet nur eine rote LED, so ist das SWR in der Regel unter 3:1 – also etwa 25 % der Leistung werden reflektiert. Leuchtet auch die eine Leuchtdiode kaum noch oder gar nicht, so ist der Rücklauf praktisch Null. Die gelbe Leuchtdiode leuchtet, wenn gesendet wird, damit man eine Anzeige für „Senden“ hat.

  Bild 2: Foto des Anpassgerätes

In ähnlicher Weise habe ich später einen SWR-Indikator auch für 100 W HF entwickelt. Die verwendeten Leuchtdioden vertragen in Sperrrichtung viel mehr Spannung als allgemein in den Listen angegeben ist, ohne dass sie Schaden nehmen. Erst ab 50 V erscheint bei den verwendeten LEDs an einem vorgeschalteten Widerstand von 100k-Ohm ein messbarer Spannungsabfall – es fließt also ein Sperrstrom im nA-Bereich, der noch keine Schädigung der Leuchtdiode zur Folge hat. Es sei hier bemerkt, dass hier bei extremer Verstimmung nur  – 18 V an den Leuchtdioden auftreten. 

      

Bilder 3 und 4: Das geöffnet gerät von oben (links) und von unten


  Bild 5: Streifenplatine für den QRP- SWR-Indikator 



Bild 6: Bestückungsplan des QRP-SWR-Indikators


Funktionsweise

Die Spannung an den Leuchtdioden soll bei Anpassung 0 V betragen. Deshalb muss der vom Mittelleiter über die Widerstände fließende Strom zu den Leuchtdioden genau so groß sein wie der abfließende Strom von den Leuchtdioden über den Übertrager zum Massepunkt. Bei 37 Windungen fließt 1 Siebenunddreißigstel des Mittelleiterstroms von den Leuchtdioden über den Übertrager zum Massepunkt. Strom gleicher Größe muss von Mittelleiter über Widerstände  zu den Leuchtdioden fließen. Deswegen muss man bei 50 Ohm Anpassung 37 mal 50 = 1850 Ohm Widerstand wählen. Praktisch wählt man wegen des Verlustes im Übertrager etwas größeren Widerstand (2 bis 3 %). Die gewählten Widerstände 4,7k und 4,7k und 10 k-Ohm ergeben 1903 Ohm.  

Bau-Empfehlungen

Für den Gehäuserahmen braucht man eigentlich ein Flachprofil 30 x 2 mm. Weil es eine gute Oberfläche haben soll und es im normalen Handel kein eloxiertes Flachprofil 30 x 2 gibt, nimmt man das überall erhältliche Winkelprofil 30 x 20 x 2 und sägt und feilt Überflüssiges nach Zeichnung ab. 

Bild 7: Zeichnung des noch nicht abgebogenen Gehäuserahmens

Bei der Anfertigung des Gehäuses biegt man zuerst den vorbereiteten Gehäuserahmen an den geschwächten Stellen 4 mal rechtwinklig ab. Danach die PL-Buchsen einbauen und die beiden PL-Buchsen mittels „Rückwand“ verbinden; dabei Rückwand anpassen und 2 Löcher passend bohren und verschrauben. Die zwei Haltewinkel anschrauben. Dann Deckblech oben und Deckblech unten am Gehäuse fixieren und oben und unten je ein Gewinde-Kernloch 2,5 mm durch die bereits in die Deckbleche gebohrten Löcher in Gehäuserahmen und Haltewinkel bohren. Gewinde M3 in den Gehäuserahmen und den Haltewinkel schneiden; das jeweils zugehörige Deckelloch auf 3,4 mm aufbohren und für M3 Senkschraube versenken. Die Deckbleche (mit der einen Schraube) anschrauben, fixieren und das jeweils zweite Kernloch durchbohren. Deckbleche abschrauben, Gewinde schneiden, Deckblechlöcher aufbohren und versenken. Deckbleche anschrauben und anzeichnen, was von den Deckblechen noch abgefeilt werden muss, damit die Kanten gut aussehen. Deckbleche und Rückwand abschrauben und Späne entfernen. 

   
Die Bewicklung des Ringkerns T 94-2 soll hier grundsätzlich so erfolgen, dass man den Ring waagerecht hält und den Lackdraht außen von unten hochzieht und innen nach unten durchsteckt, so dass nach und nach der Ring gegen den Uhrzeigersinn bewickelt wird. Für die Bewicklung des Ringkerns lötbare Kupferlackdrähte mit 0,4 mm Durchmesser vorbereiten wie folgt:
1 x 270 mm, 3 x 250 mm, 4 x 200 mm, 1 x 170 mm, 1 x 145 mm, 1 x 90 mm, 1 x 110 mm.
Den Ringkern mit dem ersten Draht (270 mm)  8 mal bewickeln, so dass ca. 40 mm am Anfang außen unten überstehen. Die Windungen innen ganz fest an die vorhergehende Windung und an den Ringkern drücken. Einen zweiten Draht (250 mm) mit dem ersten an der  Unterseite des Ringkerns als Anzapfung verdrillen und dann diesen wieder um den Kern wickeln, und so weiter. Die Windungszahlen zwischen den Anzapfungen sind im Schaltplan angegeben. Die verdrillten Drähte zunächst auf ca. 8 mm kürzen. Das erste und das letzte überstehende einzelne Drahtende nicht kürzen, da diese später mit dem Massepunkt oder der Verbindungsleitung zwischen den Kondensatoren verlötet werden. 

     
Dem Drehschalter den eingebauten Stellungsbegrenzungsring entnehmen. Eventuell vorhandene Lötaugen auf ca. 6 mm kürzen. Die Achse des Drehschalters erst ganz nach links gegen den Anschlag (Stellung 1) drehen und dann in Stellung 2 schalten. Den Kontakt 2, der jetzt mit dem Mittelkontakt verbunden ist, mit der ersten (verdrillten) Anzapfung verlöten. Dann gegenüberliegend eine Anzapfung anlöten, so dass der Zwischenraum zwischen Schalter und Ringkernspule knapp 10 mm beträgt und Schalter und Ringkernspule zentrisch auf 8 bis 10 mm Abstand einrichten. Dann alle Anzapfungen entsprechend zu den Lötfahnen des Schalters biegen, anpassen und verlöten. Den Anfang des ersten Wicklungsteils mit Kontakt 1 und dem Mittelkontakt des Schalters und dann später mit Masse verbinden. Die so vorbereitete Schalteinheit später probeweise in das Gehäuse halten und prüfen, ob alles passt. Danach die Drehkondensatoren, die Schalteinheit und den SWR-Indikator einbauen und alles nach Plan verlöten. Wenn man kann: An Lastwiderstand oder durch Vergleichen testen.


Ein SWR-Indikator für 100 W


Bild 9: Schaltplan für QRO-SWR-Indikator


 Bild 10: Platinenvorbereitung


 Bild 11: Der bestückte SWR-Indikators für 100-W-Betrieb

 Bild 12: SWR-Indikator von oben gesehen

 Bild 13: Foto des SWR-Indikators von unten gesehen


In Bild 11 ist die Übertragerwicklung vom ersten auf den zweiten Ringkern nicht dargestellt, weil sie keinen Kontakt zur Platine hat. Für die Wicklungen habe ich 0,3 mm Kupferlackdraht verwendet. Für die 37 Windungen des QRP-Übertragers habe ich 0,2 mm Kupferlackdraht, 46 cm lang, verwendet. Für den Leiter der Primärwindung (blau gezeichneter Leiter von TX nach TUNER) sollte man mindestens 0,6 Durchmesser wählen. Ich habe 1 mm genommen und gegen den Ringkern mittels Schrumpfschlauch isoliert.

In Bild 6 oben links ist die Bewicklungsrichtung für alle Übertrager sinngemäß dargestellt.
Um mit möglichst einheitlichen und leicht zu beschaffenden Widerständen auszukommen, habe ich so lange mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen probiert, bis ich 4k7 und 10k für die einzelnen Messkreiswiderstände erreicht habe. Es ergaben sich bei QRP 37 Windungen und bei QRO 14 und 9 Windungen (Ü=126). Jede andere Auswahl ist zulässig, solange die Belastung der Widerstände im erlaubten Bereich bleibt und man mit der Helligkeit der Leuchtdioden zufrieden ist.
 
Die theoretisch zulässige Belastbarkeit der Widerstände im Messkreis errechnet sich wie folgt:

P = U²/R ... U = Wurzel(P*R) ...  U = Wurzel(0,25*4700) = 34,3 V   für QRP

Das ergibt nach Abstimmung theoretisch eine zulässige Belastung der Widerstände
von 34,3²/50 = 23,5 W für die QRP-Ausführung; so dass mit 10 W gefunkt werden darf.
 
Für die QRO-Ausführung ergeben sich für die Widerstände theoretisch 200 W, so dass mit
100 W gefunkt werden darf.

Die Tatsache, dass das Erlöschen der Dioden nicht immer ganz mit dem Minimum des Rücklaufs übereinstimmt, hat nur eine so kleine Fehlanpassung zur Folge, dass man damit ohne weiteres senden kann. Das SWR ist in diesem Fall immer 1,37 oder besser. Bei so einem SWR (1,37:1) werden nur 2,5 % der zugeführten Leistung reflektiert.
Zu Vergleichsmessungen wurde ein NS-660P von DAIWA und später ein SX 2000 von DIAMOND anstelle des SWR-Indikators eingesetzt.
(Hintereinanderschalten von zwei Stehwellenmessgeräten führt meistens zu Fehlmessungen.) 
Das SWR wurde an den Instrumenten mit ca. 1,2 bis 1,5 angezeigt. Um Klarheit zu schaffen, wurde die Berechnung des SWR mathematisch aus zugeführter und reflektierter Leistung ermittelt. Es ergaben sich 1,27 (DAIWA) und 1,37 (DIAMOND) bei 29 MHz.

Materialliste Anpassgerät
Stückzahl     Benennung
  2         PL-Buchsen mit Flansch
  1         Aluminiumwinkelprofil 30 mm x 20 mm x 2 mm; ca. 240 mm lang
  1         Aluminiumblech 1,5 mm x 91 mm x 44 mm
  1         Aluminiumblech 1,5 mm x 91 mm x 41 mm
  1         Aluminiumblech 1,5 mm x 49 mm x 30 mm
  2         Folien-Drehkondensatoren 280 pF oder 350 pF von QRP-Project inklusive Befestigungsschrauben
  1         Drehschalter z. B. Bestell.-Nr. DS1PC (Reichelt) oder 709743-33 (CONRAD)
  3         Drehknöpfe für 6mm Achse mit Markierung
  1         Ringkern T 94-2
  1         Kupferlackdraht lötbar 0,4 mm; ca. 2,5 m lang
  9         Zylinderschrauben M3 x 10
  6         Senkschrauben M3 x 6
10         Sechskantmuttern M3

Für QRP-SWR-Indikator
 1        Ringkern FT 37-43
 1        Kupferlackdraht 0,2 mm 0,46 m lang
 1        Kupferdraht etwa 0,8 mm, ca. 20 cm
 1        470 Ohm   SMD Baugröße 1206
 3        4,7 k-Ohm SMD Baugröße 1206
 1        10  k-Ohm SMD Baugröße 1206
 1        Zenerdiode  ZF 2,7 SMD
 1        Schottky-Diode BAT 42
 2         LEDs (rot)  Bestell-Nr.: LS 3386 (Reichelt)
 1         LED (gelb) Bestell-Nr.: LED 3mm 2MA GE (Reichelt)
 1        Streifenrasterplatine 2,54 mm Raster, 16,8 mm lang

Materialliste QRO-SWR-Indikator
Stückzahl             Benennung
 2        Ringkern FT 37-43
 1        Kupferlackdraht 0,3 mm ; 35 m lang
 1        Kupferdraht etwa 0,8 mm, ca. 20 cm
 1        560 Ohm   SMD Baurgröße 1206
 1        4,7 k-Ohm SMD Baugröße 1206
 6        10 k-Ohm  SMD Baugröße 1206
 1        Zenerdiode ZF 3,9 SMD
 1        Schottky-Diode BAT 42
 2        LEDs (rot)  Bestell-Nr.: LS 3386 (Reichelt)
 1        LED (gelb) Bestell-Nr.: LED 3mm 2MA GE (Reichelt)
 1        Streifenrasterplatine 2,54 mm Raster, 24,4 mm lang

19.5.2009 DF3OS