Le Nouveau Z-Match

S'il y a bien un montage qui a fait couler de l'encre et qui continue à le faire c'est le Z-Match. Il semble être "le" coupleur magique; si on prend le temps de comprendre son fonctionnement, d'assimiler ses points forts et points faibles, alors il vous donnera entière satisfaction et vous découvrirez un produit qui se prête très bien à l'expérimentation.

 

Z-Match Standard	Z-Match "Bi-Self"	Z-Match QRP	Z-Match simplifié	Z-Match QRP

Cette liste de schéma n'est pas exhaustive, loin sans faut ! Dans la bibliographie vous trouverez des textes expliquant le pourquoi de tel ou tel schéma.

 

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Schéma retenu :

Par rapport au Z-Match classique, le point de masse sur L1 a été déplacé de manière à ce que les enroulements de L2 et L3 soient parfaitement symétrique par rapport à cette masse.

Le schéma du Z-Match construit est issu de celui de W6JJZ (Image de gauche).

 

Matériel:

• Cv1 : Double cage ≥ 380Pf issu d'un BCL. Utilisation de 2 cages en séries ou de 2 cages en parallèles pour obtenir les variations :

  • 04 à 192 Pf ⇒ cages en séries,           

  • 20 à 760 Pf ⇒ cages en parallèles,

• Cv2a/b :  2Cv simple cage accouplé de 17 à 505Pf avec un écartement inter lame e = 0.43mm. Ceci permet de tenir plus de 100W sur 80m et 500w du 40 au 10m. Les 17 Pico de résiduel rendent la boite moins souple, surtout si le montage est mis dans un espace confiné... Je n'avais pas de CV avec une résiduelle plus faible.

• Tor : Tore T225-6 ou T136-6 (jusqu'à 100w). Le matériaux N°6 est préférable au N°2, car il permet d'avoir un facteur Q plus élevé et un meilleur rendement dans les bandes hautes

• E-F-T : Commutations. Celle de CV1 n'est pas représenté sur le schéma.

• Sy : Sortie symétrique,

• Asy : Sortie asymétrique et Long Fil.

 

Construction et modes de fonctionnement :

• L1 : Primaire 24 Sp soit  ≈ 6μH.

• L2 : Secondaire haute impédance, 10Sp soit  ≈ 1μH. Les 10T sont entrelacés avec L1 et parfaitement centrés par rapport à B.

• L3 : Secondaire basse impédance, 4 Sp soit  ≈ 160nH. Les 4T sont entrelacés avec L1 et parfaitement centrés par rapport à B.

• AB : 6 Tours soit  ≈ 374nH. Le point B est à la masse en mode symétrique.

• AC : 12 Tours soit  ≈ 1,5μH.

• AD : 24 Tours.

  • Le point A de L1 sera raccordé à la masse et au châssis de CV2 pour passer en mode Asymétrique. Circuits en position T2/F2/E2.
  • CV1 est toujours isolé de la masse.
  • CV2 est isolé de la masse en mode Symétrique.  Circuits en position T1/F1/E1.
  • N.B. : Le schéma ne montre pas de commutateur pour le choix de L2 ou L3 comme secondaire.

 

Avantages - Inconvénients de ce montage:

 

Avantages

Très bonne symétrie sur toutes les bandes et très bon rendement, y compris sur les bandes hautes. Sélectivité impressionnante dans les bandes basses. Sortie à deux enroulements : l'une pour les antennes à basse impédance, l'autre pour les antennes proches de la demi onde, donc haute impédance. Changement de bande très rapide. Pas de fuite de courant vers la terre. Tous types d'antenne : Symétrique, Asymétrique, Long-Fil, Sommier**, Râteau** Plus facile de disposer 3 enroulements sur un tore que de réaliser trois inductances à air concentrique. (histoire de tour de main). Montage parfaitement adapté au QRP avec T136-6 et CV de BCL et même Cv type nylon. Boitier compacte HxLxP : 70x210x130.

Inconvénients

Réglages, dans certains cas, très pointus, obligation d'un réducteur sur Cv2. Cv2 doit avoir un inter lames d'au moins 0.35mm pour tenir 100w sur le 80m. Câblage un peu compliqué pour le passage symétrique/asymétrique. Câblage pointilleux, interférences entre les composants, ce qui peut produire des pertes de symétrie et/ou des baisses de rendement en environnement très confiné. Besoin d'un coffret métallique pour s'affranchir des parasites dues à l'informatique (augmentation du niveau de bruit sur les bandes hautes). Avec le Tore le rendement est un peu moins bon que sur inductance à air. Pour le fixe, le modèle sur inductance à air me semble meilleurs. Possibilité d'avoir 2 réglages différents pour la même fréquence ! Il faut appliquer de manière stricte les procédures de réglage décrite ci dessous.

Les mesures de comparaison de rendement ont besoin d'être encore affinées entre modèle sur Tore et modèle sur Inductance à Air. Les différences qui ont pu apparaitre dans un sens ou dans l'autre semblent être la conséquence d'un câblage un peu hâtif (nombre de spire de L1 et rapport L1/L2 ou L1/L3, placement des composants, etc.). Le choix d'un Tore plutôt qu'une inductance Air est le résultat d'un compromis encombrement/rendement.

 

Exemples :

• Photos et explications du montage.

 

Réglage du Z-Match :

Sur ce modèle de Z-Match il est possible, pour la même fréquence, de trouver deux réglages différents de CV qui donnent un accord parfait et aussi il y a la possibilité d'obtenir un accord parfait en utilisant L2 ou L3.

Pour obtenir le meilleur couple de réglage, la règle à suivre est :

• Toujours favoriser L2 Par rapport à L3, en effet lorsque vous utilisez la sortie haute impédance, ceci à la faculté d'augmenter la charge du circuit résonant et ainsi augmente l'efficacité du transfert.

• Toujours favoriser la valeur la plus faible de CV2. Ceci a pour effet de minimiser le ratio C/L et par la même offre une meilleure efficacité de transfert d'énergie.

• Pour résumer un réglage :

  • avec un Minimum de CV2 est préférable à Maximum CV2

  • avec L2 comme secondaire est préférable à L3 comme secondaire (j'ai eu un cas sur 10m qui semblait démentir cette règle...).

 

Méthodologie de réglage :

1. Le réglage de CV2 pouvant être très pointu, il faut dans un premier rechercher le maximum de bruit en réception.

2. Sélectionnez L2 puis positionnez CV1 en milieu d'échelle; faite varier doucement CV2 à partir du minimum de capacité jusqu'à l'obtention du bruit de fond le plus élevé possible.

3. Passer en émission et avec CV1 recherchez le minimum de ROS.

4. Retouchez CV2 pour trouver un ROS de 1:1 ( au besoin jouez alternativement sur les deux boutons de réglages).

5. Si vous n'arrivez pas à obtenir un ROS de 1:1 passez sur L3 et affinez le réglage.

Si vous ne trouvez pas d'accord c'est que vous avez du louper le réglage de CV2 (utilité d'un bouton démultiplicateur).

 

Axes d'évolution :

Pourquoi ne pas transformer le Z-Match en version autotransformateur avec symétriseur (type F8CI ou Balun en courant 1:1) ou sans symétriseur ?

Des essais prometteurs; le plus difficile semble être, dans un premier temps, le choix des rapports de transformation, puis par la suite la manière d'attaquer l'inductance (Tx <---> Self et Self <---> Antenne).

Certains choix de montage permettent l'utilisation, sous 100w et dans les bandes basses, de CV issus de BCL...

Après pas mal d'essais, mon choix s'est arrêté sur un modèle autotransformateur, non symétrique. Pour attaquer une ligne symétrique je lui ai adjoint un Balun 1:1 en courant (type Reisert).

Voir les explications sur le Z-Match ATF-S (AutoTransFormateur-Symétrisé).

Il est possible de réaliser un coupleur type Z-Match Autotransformateur qui soit directement symétrique. Je n'ai jamais réussi à obtenir une symétrie parfaite sur toutes les bandes avec ce type de  montage. En l'état, ils sont parfaitement exploitables mais je pense que l'on fait mieux, en terme de symétrie, et aussi bien, en terme de rendement, avec le Z-Match ATF-S.

 

Bibliographie et quelques liens :

• The Original Z-Match Design  by Charlie Lofgren W6JJZ.
• A 100-watt Compact Z-Match Antenna Tuner By Phil Salas AD5X.
• A consulter le site de Lloyd Butler  VK5BR
• A 100W Z-Match for 160m - 10m
• Les tests de F5IMV sur différents Z-Match

 

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** Le rendement n'est pas garanti, mais cela fonctionne !