Populair wetenschappelijk magazine over o.a. radioamateurisme

De ultieme Z-match voor HF

Zolang als het radioamateurisme bestaat, bestaat ook de discussie over de juiste aanpassing van een antenne. In den beginne was dat gewoon een langdraadantenne (long-wire). Daarna kwamen de zogenaamde kippenladders, ook wel symmetrische voedingslijnen genoemd. En weer later kwam de coaxkabel, de asymmetrische voedingslijn. Allemaal middelen om de antenne direct of indirect te voeden met het hoogfrequente signaal of, andersom, het optimale hoogfrequentsignaal vanuit de antenne in de ontvanger te krijgen.
  
Eigenlijk wist de radioamateur van vroeger niet eens precies of zijn antenne wel optimaal aangepast was. Op de ontvanger keken we naar de maximale ontvangst, en bij de zender vroegen we aan het tegenstation hoe sterk we doorkwamen, veranderden weer wat en herhaalden de vraag tot het optimale bereikt was. Maar of dat ook werkelijk de optimale aanpassingen waren? Dáár kwam de amateur pas achter toen de SWR-meter, staandegolfmeter zijn intrede deed.

Op dat moment kwam ook de zogenaamde aanpassingsunit (antennetuner, kortweg tuner) in de mode. De amateur was nu in staat om tussen zijn zender en de antenne een unit te plaatsen, welke er voor zorgde dat alle opgewekte energie ook daadwerkelijk de antenne bereikte, en niet werd omgezet in warmte of harmonischen.
  
De komst van de tuner resulteerde echter in een stortvloed aan ontwerpen en schema’s. Zowat iedere zichzelf respecterende amateur had voor zijn coax, langdraad of kippenladder een unit 'uitgevonden' die optimaal werkte. Echter wel een unit voor ZIJN specifieke situatie. En het waren daarbij ook echt units (ook wel black boxes genoemd), die ook helemaal voor slechts één bepaalde toepassing waren bedoeld.
  
Met de komst van de ringkernen werd er wéér een mogelijkheid aan de tuningunits toegevoegd. Wat eerder met een grote spoel moest worden gerealiseerd kon nu simpelweg gemaakt worden met een veel kleinere ringkern. Daarmee kon een combinatie gemaakt worden die zowel voor een langdraad, als voor een kippenladder of een coaxkabel werkt.
  
  
De Z Match
  
Zo is door de jaren heen de zogenaamde Z-MATCH ontstaan, een unit die dus in staat is om alle drie soorten voedingsleidingen op een optimale manier aan ontvanger of zender aan te passen. Een dergelijke Z-match is een ideaal zelfbouwproject, waar niet veel elektronicakennis voor nodig is. Een beetje mechanische handigheid is echter wel vereist.

Wat zit er eigenlijk in zo’n unit? Niet veel! Om te beginnen is er het kastje, prima te maken van dubbelzijdig printplaat zoals dat op radiomarkten per kilo verkocht wordt. Nee, ik geef geen afmetingen. Dat doet u zelf maar als u de componenten heeft verzameld. Op de achterkant van het kastje zitten twee stuks SO-239 chassisdeel voor de in- en uitgaande coaxaansluiting. Verder nog een keramische doorvoer voor de langdraad antenne, en twee keramische doorvoeren voor een kippenladder. Deze keramische doorvoeren zijn ook in voldoende mate op de radiomarkten te vinden.
  
  
De binnenzijde
  
Aan de binnenzijde vinden we de volgende componenten: C1 is in het officiële ontwerp een splitsator condensator van 2 x 250 pF. Dat is een tamelijk moeilijk onderdeel om te vinden. Maar het kan ook anders. Splitsators zijn vooral efficiënt vanwege het feit dat de stromen niet over kleine sleepcontacten lopen. Dit bezwaar speelt echter vooral bij grotere vermogens. Blijft u onder de 500 watt dan is een 'gewone' afstemcondensator uit een oude omroepdoos van 2 x 250 pF dik voldoende. Ook deze zijn ruim voorradig op de onderdelenmarkten.

Rolspoel of aftakkingen...
  
Na de spiltstatorcondensator komt L1, hier afgebeeld als een rolspoel. Neem deze niet te klein. Met een waarde 20 µH komt u goed uit. Ook dit artikel is op de onderdelenmarkt nog wel te vinden, echter mocht u bezwaar hebben tegen de prijs van € 25,-, dan kunt u deze rolspoel ook vervangen door een zelfgemaakte spoel met (het liefst) veel aftakkingen, uitgevoerd naar een meervoudige keramische keuzeschakelaar op het front.
  
C2 is wél een gemakkelijk onderdeel, een redelijk stabiele C van 200 à 300 pF met een plaatafstand van 1 mm is uitstekend. Ook deze moet net als de splitstatorcondensator geïsoleerd van de kast worden opgesteld!!
  
Rest nu als enig verder onderdeel nog de ringkernbalun. Voor een vermogen tot 100 watt en een frequentiegebied van 1 tot 30 MHz is een amidon T 157-2 ringkern voldoende. Deze zijn onder andere verkrijgbaar bij Barend Hendriksen of Frans Bakelaar voor ruim onder de € 10,- per stuk. In tekening 4 en 5 is aangegeven hoe zo’n balun gewikkeld moet worden, en aangesloten. Op de foto's is een weergave te zien na het wikkelen. De draad die u daarvoor kunt gebruiken kan gewone 1,5 mm kwadraat zwarte installatiedraad van de bouwmarkt zijn.
  
  
Kunststof verleng-assen
  
U hebt nu alle onderdelen klaar en vervolgens is het moment daar om de maten van het kastje te bepalen, een en ander op maat te knippen en in elkaar te solderen. Er wordt hierbij een beroep gedaan op uw mechanische vaardigheden, om alle onderdelen goed (geïsoleerd) op te stellen. Nu nog wat kunststof verleng-assen op de condensatoren plaatsen, en daarna een redelijk grote knop monteren.

Dit laatste is handig om er later wat indicatie streepjes bij te kunnen plaatsen. Als u goed gezocht heeft, dan hebt u een rolspoel gevonden met een aangebouwde vertraging, dus daar hebt u geen ander werk aan te verrichten dan alleen maar de montage in en aan het front. De foto’s geven in ieder geval wel een indicatie van wat de mogelijkheden zijn.
  
Vervolgens is de elektrische montage aan de beurt, en die is eigenlijk nog veel simpeler dan het voorgaande. De ingaande coaxplug moet worden verbonden met het draaibare gedeelte van de splitsator. De beide vaste platensecties komen aan respectievelijk de massa van het kastje, en de rolspoel. Het 'loper'-uiteinde van de rolspoel komt ook aan de massa van het kastje.
  
De variabele condensator C2 van 200 pF komt vervolgens met het zelfde punt op de rolspoel als waar C1 komt, en de andere kant van deze C wordt met de uitgaande coax plug en met de isolator van de langdraadantenne verbonden. Ergens in het kastje is nog wel een plaatsje te vinden voor de baluntrafo. Het handigst is om de uiteinden direct op de twee doorvoerr isolatoren te solderen. Dan hangt hij meteen vrij van de omgeving. De 'middenaftakking' (b1 in tekening 1) wordt ook weer direct op het kastje gesoldeerd.
  
  
Coaxgevoed
  
Alvorens uw product aan de eerste test te onderwerpen, dient u het geheel aan te sluiten volgens tekening 7. Met andere woorden: een SWR meter is onontbeerlijk tenzij u ofwel een goede ingebouwde SWR-meter in uw transceiver heeft, ofwel de Z-match alleen voor ontvangst wilt gaan gebruiken.
  

We beginnen te testen met een coaxgevoede antenne waarvan u vindt dat de SWR op de door u gebruikte frequentie(s) niet optimaal is. Voor de duidelijkheid nog één ding vooraf: wanneer het een monoband-antenne betreft (bedoeld voor één frequentieband), dan is het niet verstandig om door middel van deze unit deze antenne in resonantie te brengen. De antennetuner zorgt er namelijk alleen voor dat de antenne IN COMBINATIE met de kabel in resonantie komt.
  
Het is beter om een monoband-antenne zonder tuner in afstemming te brengen. Gaat het echter om een combinatie-antenne, bijvoorbeeld een Fritzel of een ander merk driebandenyagi, dan is deze unit een uitstekend stuk gereedschap om op alle banden een juiste SWR te bewerkstelligen. Temeer ook omdat veel transistoreindtrappen het beste werken als ze de juiste impedantie van 50 ohm zien.
  
Zet, wanneer alles is aangesloten volgens tekening 7, de transceiver in de mode FM of CW. Begin met als band de 10 meterband. Geef daar bijvoorbeeld 10 watt draaggolf. Neem in ieder geval voldoende power voor een redelijke uitslag van de SWR-meter. Draai de rolspoel vervolgens op bijna minimale zelfinductie (rolletje aan de C1, C2 zijde van de spoel). Door nu te draaien aan C1 en C2 zult u absoluut een zeer scherpe dip vinden, oftewel een zeer scherpe 1:1 SWR. Bereikt u dat één-op-één-punt nog niet, draai dan aan de rolspoel en herhaal de procedure met de beide C’s. U krijgt hier wanneer u dit vaker doet vanzelf wel ervaring mee.
  
Worden de frequenties lager gekozen, bijvoorbeeld 3,8 MHz, dan zult u de zelfinductie van de rolspoel moeten vergroten. Handig is het om bij de eerste keer voor elke frequentie of band de stand van de rolspoel even op te schrijven of te vermelden op het front.
  
  
Langdraadaansluiting
  
Een willekeurige langdraadantenne is eigenlijk voor alle frequenties geschikt... mits hij tenminste goed op de transceiver wordt aangepast. Deze tunerunit is geschikt om een langdraadantenne voor iedere frequentie naar de benodigde 50 ohm te transformeren. Verwijder hiervoor de aangesloten coaxgevoede antenne en sluit de langdraad aan op punt J3 in tekening 1.
  
Situatie B is nu van toepassing (tekening 2), de procedure van afregeling is echter gelijk aan die van situatie A.
  
  
Symmetrische voedingslijn
  
Verwijder voor aansluiting van een symmetrische antenne, al dan niet met kippenladder of andere symmetrische voedingslijn, de langdraadantenne en maak een verbinding tussen de punten A en B oftewel J3 en J4 in tekening 1.
  
De baluntrafo is nu in het circuit opgenomen. Sluit vervolgens de kippenladder of andere 600 ohm voedings lijn aan. Ook hier is de afregelprocedure weer gelijk als bij situatie A.
  
Als in alle situaties een optimale SWR gevonden kan worden, dan is uw Z-Match klaar. U beschikt nu over een universele aanpassingsunit waarmee u volgens positieve geruchten zelfs nog een fiets kunt aanpassen!
  
Mocht u desondanks nog problemen hebben met de bouw of de afregeling: geen probleem, stuur een mailtje naar zhtech]at[zhtech.nl, en we zullen zien wat we voor u kunnen doen. Wilt u echter het naadje van de kous weten over de electrische werking, dan verwijs ik u naar de opgegeven referentie hieronder. Veel plezier met de bouw!
  
Bouke Zwerver PA0ZH
  
Referentie: The 50 ohm transmatch QST july 1961

©2007, copyright op tekst en beeldmateriaal: Bouke Zwerver

vorige - home - volgende

www.zhtech.nl