Aktenzeichen Z
Die Z-Match alias "variabler Balun" führt heute ein unauffälliges Leben. Kein Wunder, wurde sie loch für das Anpassen von Hühnerleitern entwickelt, geriet also mit Vordringen des Koaxialkabels immer mehr in Vergessenheit. Doch birgt sie ein stilles Geheimnis: Verpasst man ihr namlich einen Koaxausgang, kann sie hervorragend Dipole und Verticals aller Art anpassen. Eine eindeutige Anpassung wurde sogar mit einer selbstgebauten 10-Ohm-Dummy erreicht.
Auf der Suche nach der Identitat der Z-Match werden wir zuerst im "Rothammel" filndig: "Ein Allband-Anpassgerat, das besonders geeignet ist, abgestimmte symmetrische Speiseleitungen an einen Sender mit Koaxialkabelausgang anzupassen, wird als Z-Koppler bezeichnet."(1) Wir schatzen, der Buchstabe Z wurde vom Formelzeichen für den Scheinwiderstand (Betrag der Impedanz) entlehnt. Bild 1 zeigt die ursprüngliche Schaltung der Z-Match, die erstmals von Allen King, W1CJL, im Jahre 1955 beschrieben wurde. Sie zeichnet sich durch zwei Transformatoren aus, wobei nur eine Wicklung direkt an Masse liegt. Dadurch steht hier eine hohere Kreiskapazitat (bei praktisch moglicher Vernachlassigung von L1 500 pF) zur Verftigung, waluend bei der anderen Wicklung durch die Reihenschaltung der Drehkopakete maximal 125 pF erreicht werden. Bereits hier leuchtet ein, dass man die Ausgangswicklungen auch einseitig an Masse legen kann.
Bild 1: Die Originalschaltung der Z-Match aus dem "Rothammel".
Wenig Aufwand für 3,5 bis 30 MHz
Dass nicht unbedingt zwei Transformatoren erforderlich sind, bewies Jean-Paul Brignon, F6BPO(2). Es passt eine Zeppelin-Antenne an. Seine in Bild 2 gezeigte Schaltung arbeitet im Bereich 3,5 bis 30 MHz. Hier die konkreten Daten: Cl 500 pF, C2 2 × 500 pF (2 × 350 pF ausreichend), L1 13 Wdg. 1,6-mm-Cu(Ag)-Draht bei 45 mm Spulendurchmesser und 80 mm Spulenlange (im Bild A bis D, A bis B 6,5 Wdg, A bis C 8,5 Wdg.), L2 4 Wdg. 2-mm-Cu(Ag)-Draht bei 65 mm Spulendurchmesser und 40 mm Spulenlange iiber dem kalten Teil von LI. F6BPO hat diesen "Lulltransformator" geschickt gebaut, indem er lediglich eine Epoxy-Platte 75 × 100 mm als Trager verwendete. Es werden für L1 13+14 und für L2 4+5 Locher hineingebohrt, und die Spulen werden mit etwas Geduld und Sorgfalt gewissermaßen in die Platte gewickelt. Die Windungen konnen an den Lochern mit etwas Kleber fixiert werden. Das GeMuse des Anpassgerats ist 130 × 140 × 200 mm groß.
Bild 2: Schaltung der Achtband-Z-Match nach F6BPO
Wiederentdeckt und wiederbelebt Den 2roBten Verdienst bei der Hebung des alten Schatzes hat sich wahrscheinlich Charles A. Lofgren, W6JJZ, durch (3) erworben. Er beschreibt das Funktionsprinzip ausfiihrlich. Dieses zerfallt in den bereits erlauterten Trick fiir die Breitbandigkeit und die grundsatzliche Anpassfunktion als L-Glied. Genau genommen handelt es sich um ein L-Glied mit kapazitivem Spannungsteiler, gebildet durch die beiden Drehkondensatoren. In ihrer Urform kann die Z-Match reaktive und nichtreaktive Impedanzen im Bereich 10 Ohm bis 2,5 kOhm anpassen. Das ist eine fiberaus respektable Leistung.
W6JJZ weist darauf hin, dass die Z-Match nicht ganz "schalterlos" ist. Man muss ja die Antenneleitung von dem einen Ausgang auf den anderen schalten konnen, wenn man nicht umstecken will. Er schlagt vor, beide Ausgangswicklungen anzuzapfen und mit einem Zweifach-Stufenschalter "anzuwahlen". Ublich sind solche Schalter mit sechs Stufen. Sieht man jedoch einen unsymmetrischen Ausgang vor, legt also beide Ausgangswicklungen einseitig auf Masse, so genügt ein einfacher Stufenschalter. Wenn er sechs Stellungen hat, sieht man an jeder Wicklung zwei Anzapfungen vor (Bild 3).
Bild 3: Mit einem Stufenschalter und Anzapfungen an beiden Ausgangswicklungen in Originalschaltung ist man für alle Anpassfälle gut gertistet.
Übrigens: Ist der einfache Drehkondensator (zu) klein, kann man einen Festkondensator direkt oder per Schaller - parallelschalten.
Die moderne Version
Eine zeitgemalle Variante der Z-Match hat F. G. Stewart Sims, G3WQW, entwickelt und unter der Bezeichnung MARK II in der englischen Zeitschrift "Sprat" vorgestellt. Sie benutzt Drehkondensatoren von 350 bzw. 2 × 350 pF Endkapazitat. Klaus Bethge, DL8OL, hat sie erfolgreich nachgebaut. Man kann die Box, die nur zwei wesentliche Bedienelemente an der Frontplatte hat (alles Weitere nach Gusto), sowohl mit einer Luftspule als auch mit Ringkernen aufbauen.
Benotigte Bauteile sind ein Drehko 250 pF mit etwas großerem Plattenabstand und ein Doppeldreko 2 × 500 pF aus einem alten "Dampfradio" sowie die Spule. Kein Urnschalter, es sei, man will zwischen zwei Antennen hin- und herschalten.
Anzumerken ist, dass die Match Box sehr selektiv ist. Man muss etwas fummeln, aber hat man den Bogen raus, dann kann man (fast) schon nach Rauschen im Empfanger abstimmen.
Aus der Schaltung (Bild 4) ersichtlich hier einmal die Daten der Spulen: Fiir Ringkerne wurde gar nicht grol3 variiert, egal ob der T-98 oder der T-200, man wickelt 27 Windungen insgesamt. An das oberste Ende kommt eine Halfte des Doppeldrekos. An die 16. Windung von unten wird der 250-pF-Koppeldreko, der die Anpassung zwischen dem TRX und der Box herstellt, angeschlossen. An die elfte Win-dung, von unten gezahlt, kommt dann die zweite Halfte des Doppeldrekos. Die Koppelspule von etwa sechs Windungen wickelt man iiber das kalte Ende der Spule.
Bild 4: Schaltung der Z-Match mit Ringkern nach DL8OL (Spulen nicht "manstabsgerecht").
Die Luftspule hat Daten wie folgt: Durchmesser 4,5 cm, Länge 13 cm, Windungen insgesamt 13. Oben wird wie gehabt der Doppeldreko mit einem Paket, 4,5 Windungen tiefer der Koppeldreko zwischen Box und TRX und dann noch zwei Windungen tiefer wird der zweite Teil des Doppeldrekos angeschlossen. Am kalten Ende sitzt dann ebenfalls eine Koppelspule mit etwa vier Windungen. Das geniigt bereits.
Nun kann man mit einem Schalter (zweifach) noch zwei Ausgange schaffen, wenn man zwei Antennen nutzen will. Man kann mit einem Ausschalter (zweifach) zwei kleine Glühlampchen (beispielsweise Parklichtlampchen für einen Pkw) dazuschalten. Die shuntet man einfach mit jeweils vier Windungen des gleichen Drahts, der für die Spule genommen wurde (dabei ergibt sich 1 cm Durchmesser), aber das ist mehr für die Abteilung "Freudischer Wissensdrang".
Diese Matchbox mit dem kleinen Kern kann man bedenkenlos für 75 W Ausgangsleistung des Senders nutzen.
Wen die Ausführung der im Bild 5 dargestellten Aufbauten etwas irritiert, dem sei versichert: Es funktioniert bestens.
Bild 5: Die Z-Match mit Ringkern in zwei Varianten - beide arbeiten verblüffend gut.
Weitere Tipps
Wird eine Luftspule benutzt, dann sollte man eM Metallgehause vermeiden, da es die Spule bedampft. Jedenfalls sollte die metallische Wandlung recht weft - mindestens einen Spulendurchmesser - von der Wicklung entfemt sein.
Wie deutlich wurde, sind die Drehkos nicht besonders kritisch. Empfehlenswert ist es, den Abstimmbereich in einem kleinen Experiment zu ermitteln. Dazu benotigt man einen durchstimmbaren HF-Generator, dessen Energie man in den Doppeldrehko-Extremstellungen frequenzvariabel einkoppelt, bis Resonanz eintritt.
Die Rotoren des Doppeldrehkos können an Masse gelegt werden. Der einfache Drehko muss isoliert montiert werden and benötigt einen isolierten Abstimmknopf, sofern es sich urn die übliche, einfache Bauweise handelt. Man kann aber auch einen Doppeldrehko nehmen and die Pakete in Reihe schalten. Der Rotor liegt dann elektrisch im Verbindungspunkt.
Einen weiteren Tipp gab Gerhard Busse, DL1AUA, in der CQ DL. Er weist auf etwas hin, was sich auch am beschriebenen Aufbau zeigte: Die Kapazitat des Einfachdrehkos hat großen Einfluss auf die Übertragungscharakteristik, sodass man beide Drehkos mehrmals wechselseitig einstellen muss. Doch bei einer bestimmten Anzapfung für den Einfachdrehko zeigt sich die Z-Match "gutmütiger". Durch mehrere, mit einem Schalter wahlbare Anzapfungen kann man die optimale Betriebsweise herausfinden. Dies ist besonders in mittleren and unteren Bändern Erfolg versprechend. Man kann dann, ausgehend von einem voreingestellten Wert des Koppeldrehkos, recht bequem die Resonanz einstellen and dann das SWR minimieren.
Frank Sichla, DL7VFS
Klaus Bethge, DL8OL.