Nach der Beschreibung im ersten Teil wurde nun mit KiCad eine Leiterplatte für den Antennentuner entworfen. Das vorgesehene Gehäuse, ein RND 455–00150, gibt den Formfaktor der Leiterplatte vor, sie ist 210 mm breit und 100 mm hoch. Hier ist der Schaltplan (PDF) und hier die KiCad 3D-Vorschau von oben und unten:
Oberseite des Antennentuners 
Unterseite des Antennentuners
Spulen und Controller sind auf der Oberseite montiert, Relais und Kondensatoren auf der Unterseite. Um die Schaltkapazitäten niedrig zu halten, ist die Platine auf einseitig beschichtetem Leiterplattenmaterial gefräst. Die oben gezeigten Leiterbahnen auf der Relaisseite, werden durch Drähte realisiert.
Der Controller wird von einem WB 375530 Weißblechgehäuse (37 mm x 55 mm x 30 mm) gegen Einstrahlungen durch benachbarte Spulen abgeschirmt.
Da sie auf der Leiterbahnseite montiert werden ist da Löten des Mittelpins der SMA Buchse und des GND-Testpads etwas erklärungsbedürftig: hier wird vor dem Bestücken eine 0,5 mm² Aderendhülse (1,4 mm Außendurchmesser) auf der Leiterbahnseite festgelötet und nach dem Bestücken des Bauteils von unten verlötet.
Der praktische Aufbau
Die Leiterplatte ist schnell gefräst, mit Stahlwolle entgratet und poliert und vor dem Bestücken mit Lötlack überzogen.
Zum Gewährleisten der Formstabilität sind die größeren Spulen mit passend gefrästen und angeklebten Spreizern aus Hart-PVC fixiert. Jetzt kann die Leiterplatte bestückt, getestet und in das vorgesehene Gehäuse eingebaut werden. Nachfolgend ein paar Fotos kurz vor der Montage am Mast:
Der fertige Antennentuner im wetterfesten Gehäuse 
Die Anschlüsse für HF und Kommunikation 
Die Anschlüsse von außen 
Antennentuner auf PVC-Platte zur Mastbefestigung montiert
Auf den ersten beiden Fotos ist das Weißblechgehäuse zu sehen, das den Controller abschirmt. Es ist mit einem Abstand von etwa 1 mm über der Leiterplatte montiert. Die Leiterplatte ist an den Kanten der Abschirmung mit hitzebeständigem Kaptonband abgeklebt. Es ist nicht wirklich nötig, ich habe es vor der Inbetriebnahme wieder abgezogen. Der Deckel des Weißblechgehäuses ist nur lose aufgesteckt.
Wie beim Antennenumschalter ist auch hier beim Tuner der Kommunikations-Anschluß doppelt ausgelegt. Der RS-485 Standard sieht vor, daß alle Busteilnehmer hintereinandergeschaltet werden und der Letzte am Strang einen Abschlußwiderstand bekommt. Beide Buchsen sind gleichberechtigt. An einer der Buchsen wird das Kabel zum vorherigen Teilnehmer bzw. zum Host-PC angeschlossen, die andere Buchse erhält das Kabel zum nächsten Teilnehmer oder einen Terminierungsstecker mit einem 120 Ω Abschlußwiderstand.
Die Leiterplatte des Tuners ist übrigens auf einer 1 mm dicken Aluplatte montiert, die im Gehäuse festgeschraubt ist. Sie ist auf diesen Fotos nicht zu sehen, da sie vom Tuner verdeckt wird. Das wetterfeste Gehäuse mit dem Tuner wird auf einer passend gefrästen PVC-Platte montiert, die mit Klemmen an den Antennenmast geschraubt wird.
Erste Versuche auf dem Basteltisch verliefen erfolgreich. Statt einer Antenne wurde ein 2 kΩ Abschlußwiderstand eingelötet und die Impedanz mit einem vektoriellen Netzwerkanalysator gemessen. Es gelang für alle Amateurfunkbänder eine Anpassung auf ein SWR besser als 2 zu erreichen. Das Ziel, ein SWR besser als 3, wird damit übertroffen. Den Rest übernimmt der Antennentuner im Transceiver.
Das PC-Kommunikationsprogramm wurde so erweitert, daß der Tuner damit zunächst mal provisorisch einstellbar ist:
Man kann jeweils die Spulen- und Kondensatorkaskaden in Stufen von 0 bis 63 einstellen und diese Paare dann auch als benamte vordefinierte Werte abspeichern, so daß sie schnell abrufbar sind. Dabei hat sich gezeigt, daß es Diskontinuitäten gibt, besonders bei den Spulen, die Einstellungen verlaufen nicht ganz monoton. Das scheint aber kein Problem zu sein, es ließ sich immer eine passende Einstellung finden.
Inzwischen ist der Tuner am Antennenmast montiert und speist einen 20m langen Draht:
Am Antennenmast montierter Tuner 
Tuner mit geschlossenem Gehäuse
Auf dem linken Foto sieht man, wie der Antennendraht und die Erde des Antennenmasts angeschlossen sind. Sie sind jeweils über wasserdichte Kabelverschraubungen nach außen geführt. Das rechte Foto zeigt den Anschluß an den Antennendraht mit Hilfe einer Drahtseilklemme. Als Gegengewicht für die endgespeiste Antenne dient der geerdete Antennenmast.
Da diese Konstruktion ohne Balun nicht nach Lehrbuch ausgeführt ist, habe ich in der Antennenleitung zunächst provisorisch eine Mantelwellensperre aus RG58 Koaxkabel auf einem FT240-43 Ringkern eingebaut.
Erste Versuche sind sehr ermutigend. Auch hier mit der realen Antenne lässt sich für jedes Kurzwellenband, inklusive der WARC-Bänder (außer 160m), eine Einstellung finden, mit der das SWR unter 3 liegt, meist sogar unter 2. Der im Transceiver eingebaute Antennentuner bringt dann das SWR auf ideale Werte um 1.
Einige erfolgreiche FT8 QSOs auf unterschiedlichen Bändern zeigen, daß auch ein hinreichender Anteil der eingespeisten HF-Energie in Richtung Ionosphäre abgestrahlt wird und nicht (nur) die benachbarten Kirschlorbeersträucher erwärmt. Echte Dauertests stehen noch aus, aber bisher haben sich auf verschiedenen Bändern auch bei 100 Watt Ausgangsleistung nach einer Minute keine Auffälligkeiten gezeigt. Auch der Controller und die Kommunikation zum Host-PC blieben bisher von dieser Ausgangsleistung unbeeindruckt.