Wat is een antenne tuner

Laten we beginnen met een veel gehoorde klacht: De benaming “antenne tuner” klop niet! Hier zit een kern van waarheid in, want de antenne zelf wordt niet getuned of aangepast. Aan de antenne zelf verandert namelijk niks. De antenne laat op een bepaalde frequentie een bepaalde impedantie zien. De antenne tuner past de impedantie van de antenne aan op de benodigde impedantie van de transceiver, namelijk 50 Ohm. Je zou een antenne tuner dus misschien beter een “impedantie aanpassingsunit” kunnen noemen. Iedereen heeft het nou eenmaal over antenne tuners, dus dat doen we dan ook maar. Er is veel discussie over het nut en het rendement van antenne tuners, reden genoeg om hier wat dieper op in te gaan.

Antenne impedantie

De impedantie van een antenne kan sterk variëren afhankelijk van de frequentie. De antenne is in veel gevallen maar voor één bepaalde frequentie bedoeld. Er zijn nog allerlei factoren die invloed hebben op de impedantie van de antenne. Uiteraard is het type antenne van belang, maar ook de afmetingen van de antenne, de hoogte, de grondsoort en storende elementen in de buurt van de antenne. De benodigde impedantie voor een moderne transceiver is 50 Ohm. Ook de gebruikte coax kabels zijn gebaseerd op 50 Ohm. Als antenne en coax kabel beide 50 Ohm zijn, geeft de SWR meter netjes 1:1 aan.

Maar wat nou als de antenne een impedantie van 100 ohm laat zien? Omdat de coax kabel gemaakt is voor een impedantie van 50 Ohm vindt hier ook nog een impedantie transformatie plaats. Dit is afhankelijk van de lengte van de coax kabel. In dit artikel laten we dit fenomeen even buiten beschouwing. Wil je hier meer over weten kijk dan hier. De transceiver wil graag 50 Ohm zien maar de impedantie is 100 Ohm, wat nu? Of nog een stukje complexer, er is ook nog een inductieve of capacitieve component toegevoegd aan de impedantie. In dit geval komt de antenne tuner in beeld.

Wanneer gebruik je een antenne tuner

Dit hangt enorm af van de antenne situatie. Laten we er een aantal behandelen:

Dipool antenne

Een coax gevoede dipool antenne met in het voedingspunt een BalUn heeft in veel gevallen geen antenne tuner nodig. Dit komt omdat de antenne een impedantie van ongeveer 50 Ohm laat zien. Is dit niet het geval dan is het eerder zaak om de antenne lengte aan te passen. Een antenne tuner kan wel van nut zijn om bij de dipool antenne de uiteinden van de band (dus laag of hoog in de band) netjes 1:1 te krijgen. Zeker op 80 meter lukt het niet om de dipool dusdanig breedbandig te krijgen dat de gehele band een acceptabele SWR laat zien.

Gebruik bij een coax gevoede dipool antennes alleen een antenne tuner op de band waar de antenne voor bedoelt is. Ga dus geen coax gevoede dipool antenne van 2x 10 meter voor de 40 meter band tunen op 20 meter. Mogelijk krijgt de tuner het voor elkaar maar het rendement zal dramatisch zijn.

Multi band antennes

Multiband-antennes gevoed met coax kabel zoals de G5RV, ZS6BKW, Multiband EndFed, FD3, FD4, (Windom antenne) etc. hebben de neiging om op sommige banden een perfecte impedantie te hebben en op andere banden er iets naast te staat. Dit is bijvoorbeeld afhankelijk van de antenne hoogte, grondsoort en obstakels in de buurt van de antenne. Een antenne tuner kan dan helpen om de antenne toch op alle bedoelde banden te kunnen gebruiken. Probeer geen banden te tunen waar de antenne niet voor gemaakt is, dit geeft grote verliezen in de coaxkabel.

Verticale antennes

Verticale kwartgolf antennes geplaatst op de grond met een radialen netwerk zijn in sommige gevallen verkort met een spoel (denk aan een vetical voor 80 meter). Een antenne die elektrisch wordt verkort doormiddel van een spoel heeft een beperkte bandbreedte. In deze situatie kan ook de tuner uitkomst bieden. Gebruik in dit geval wel een mantelstoom filter bij het voedingspunt zodat de coax kabel niet onbedoeld als radiaal gaat functioneren.

Longwire antenne

Met de term “longwire antenne” wordt vaak een willekeurige lengte draad bedoelt gevoed aan het einde (of begin), In veel gevallen wordt een 1:9 UnUn gebruikt bij het voedingspunt. Vanuit de 1:9 UnUn gaat men verder met coax kabel naar de tuner. Dit systeem kan aardig werken in de praktijk maar is verre van ideaal. De coax kabel doet namelijk dienst als tegen capaciteit en straalt onbedoeld mee. Een mantelstroomfilter en enige tegencapaciteit is aan te raden.

Een beter alternatief voor dit systeem is een antenne tuner die direct bij het voedingspunt van de draad wordt geplaatst. Zo wordt de impedantie van de draad direct bij de tuner omgezet naar 50 ohm en treden geen verliezen meer op in de coax kabel als gevolg van een enorme misaanpassing. De lengte van de draad bepaalt op welke banden er kan worden gewerkt, Vermeid halve golflengtes draad of een veelvoud daarvan, dan is de impedantie erg hoog en dus lastig voor de tuner.

mAT-40 Automatische antenne tuner, weersbestendig, voor plaatsing direct bij het voedingspunt van een langdraad antenne.

Doublet antenne

De doublet antenne is een symmetrische open dipool antenne gevoed door een symmetrische voedingslijn. Deze antennes zijn er al allerlei soorten en maten en worden veel toegepast. Als dit antenne systeem wordt aangesloten op een symmetrische antenne tuner kan er vrijwel op iedere band gewerkt worden. Uiteraard is dit wel afhankelijk van de antenne lengte, voedingslijn lengte en de capaciteit van de antenne tuner. Het is ook mogelijk een Doublet antenne toe te passen in combinatie met een asymmetrische tuner, daarover hieronder meer….

Symmetrische antennes en voedingslijn

De meeste automatische antenne tuners zijn asymmetrisch, dus geschikt voor het tunen van coax gevoede antennes. Zoals eerder gezegd ben ik geen fan van het tunen van coax gevoede antennes met zeer slechte SWR. Er treed dan zeer veel verlies op in de coax kabel, de mogelijk aanwezige BalUn in het voedingspunt van de antenne is vaak niet geschikt om impedantie anders dan rond de 50 Ohm aan te kunnen.

Om verliezen te beperken is het een beter idee om de antenne en voedingslijn symmetrisch te houden, dus met lintlijn of open lijn gevoed. Hoe gebruikt men dan een symmetrische antenne en voedingslijn in combinatie met een asymmetrische (coax) tuner.

In bovenstaande afbeelding is te zien hoe een asymmetrische tuner gebruikt wordt met een symmetrisch antenne en voedingslijn system. Direct na de antenne tuner wordt een ATU Choke BalUn geplaatst die geschikt is voor uiteenlopende impedantie. Plaats hier dus geen standaard 1:1 BalUn, dit type BalUn is ontworpen voor 50 Ohm en niet geschikt voor deze toepassing. Deze ATU choke BalUn dwingt de stromen in de symmetrische voedingslijn aan elkaar gelijk te zijn. Hierdoor straalt de voedingslijn niet mee. Maak de coax kabel tussen de antenne tuner en de ATU choke BalUn zo kort mogelijk.

Tussen de transceiver en antenne tuner zijn ook nog wat maatregelen getroffen. In de coax kabel is een mantelstoomfilter opgenomen zodat de antenne tuner de ingaande coaxkabel (en alles dat daar aan hangt) niet als onbedoelde tegencapaciteit gaat gebruiken. De coax kabel een aantal keer door een ferrietkern wikkelen is ook een oplossing. Voorzie ook de aansturingskabel vanuit de transceiver en eventueel aanwezige DC voedingskabel van het nodige ferriet materiaal. Ook hier weer ter voorkoming van onbedoeld tegencapaciteit.

Hoe werkt een tuner

Op de afbeelding links onder is een Smith kaart te zien met drie rode cirkels. De cirkels geven een SWR van 1:2, 1:3 en 1:10 aan. Hoe dichter naar het midden van de cirkel, des te beter de SWR. Hoe meer naar buiten, des te slechter de SWR. Als men een VNA aan sluit op de antenne, kan men mooi zien waar het resonantiepunt zit op de Smith kaart. De de afbeelding rechts onder is een antenne impedantie van 100 + 100j weergegeven. Dit houd in een reële component van 100 Ohm en een complexe component van 100 Ohm. Door in de antenne tuner op een bepaalde manier een spoel en condensator toe te passen kan de impedantie naar 50 ohm worden getransformeerd.

Op onderstaande afbeelding is te zien hoe het schema van de tuner er uit ziet. In de praktijk komt het er op neer dat hoe slechter de SWR (meer naar de buitenkant van de Smith kaar) des te groter de spoel en de condensator in de tuner moeten zijn. Dit hangt ook af van de frequentie. Voor de 160 meter band worden al snel grote spoelen en condensatoren gebruikt. Er is een mooi simulatie programma beschikbaar om hiermee te experimenteren: SimNEC

Handmatige of automatische tuner

Dit hangt volledig af van je persoonlijke voorkeur. Een automatische antenne tuner geeft uiteraard veel bedieningsgemak en wordt vaak eenvoudig aangestuurd vanuit de transceiver. De transceiver geeft tijdens het tunen een signaal met beperkt vermogen terwijl de automatische tuner naar de beste combinatie van spoel en condensator zoekt. Een automatisch antenne tuner kan alleen tunen met beperkt vermogen anders raakt de tuner beschadigd.

Een handmatige tuner (lucht condensator en rolspoel) kan vaak veel vermogen aan tijdens het tunen. Handmatige tuners zijn leuk om te bouwen maar als je een “band hopper” bent, dan blijf je draaien. Helaas zijn rolspoelen en grote lucht condensatoren tegenwoordig lastig te vinden en behoorlijk aan de prijs.

Interne of externe tuner?

Een interne antenne tuner in de transceiver is soms voldoende. Zo’n tuner is gemaakt voor het aanpassen van relatief kleine misaanpassingen. Een externe tuner is al snel nodig als de misaanpassing groter is dan ongeveer 1:3 (SWR). Indien een eindtrap (Amplifier) wordt gebruikt heb je niks aan de interne tuner omdat de tuner na de eindtrap geplaats wordt.

Waar moet ik op letten?

• De tuner moet voldoende vermogen aan kunnen
• Let op: Vaak wordt PEP vermogen vermeld. Let ook op Digimodes, FM, RTTY, FT8 etc.
• Zorg dat je automatische antenne tuner kan worden aangestuurd vanuit de transceiver.
• Bij gebruik van een eindtrap, zorg dat de tuner automatisch de PTT lijn naar de amplifier onderbreekt bij tunen.

Ons aanbod:

	mAT-30	mAT-Y200	mAT-K100	mAT-M200	mAT-180H	mAT-125E	mAT-1500pro	mAT-40	mAT-705
Max PEP vermogen	120 Watt	200 Watt	120 Watt	200 Watt	120 Watt	120 Watt	1500 Watt	120 Watt	10 Watt
Max Continu vermogen	30 Watt	100 Watt	30 Watt	100 Watt	30 Watt	30 Watt	800 Watt	30 Watt	10 Watt
Handmatig gebruik					ja	ja	ja
Yaesu aansturing	ja	ja					ja	ja
Icom aansturing			ja	ja	ja		ja	ja	IC-705
Kenwood aansturing			ja	ja	ja		ja	ja
LED SWR aanduiding					ja	ja
Handmatig fine-tuning					ja	ja
Geschikt voor Eindtrap							ja
Gevoed door accu						ja			ja
RF IN	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	BNC
RF OUT	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	SO-239	Long-wire	BNC
Geschikt voor buiten								ja

Kijk hier voor ons aanbod!