UPC unique wire tuner

About a week ago, I saw this “UPC Unique wire tuner” on tweedehands.nl, a Dutch equivalent of ebay.com. As I’m very much into end-fed antennes because they seem to work well and are very easy to erect or span away, I decided to buy the good old 70’s made in USA L/C tuner. And what a pretty tuner it is, look for yourself:IF

It has one variable C with big plates and a plate distance of 1+ mm, probably around 250 – 350 pF…IF

and one huge roller inductor that seems to be of very good quality, probably around 25 to 35 uH. The roller inductor has a nifty two digit counter and on the inductor dial knob there’s also a 1-10 indication which allows for very precise registration of settings.

IF
All the parts seem to be of very good quality and also craftmanship is very neat. The circuit is a typical L/C circuit. The tuner comes with handy plugs to short out one of the PL connectors to ground. At first I was a bit confused, but of course this lets you choose if you want the inductor in series and capacitor to ground (that’s what I’m familiar with and tend to call “LC configuration”) or vice versa (“CL configuration). According to PA0FRI this methode as similar but requires a little less capacitance so if a wire is tuned with full capacitance but that’s still not sufficient, the CL configuration might come in handy.

I did some testing in my backyard. I used a 7m stack on fishing pole with some length of wire that I once used for a 40m end-fed experiment. Our 1 week “autumn holiday” has just started and I had to take advantage of the nice weather:

IF
As I can recall, the total wire length I used is around 14m of which 7m is coiled up somewhere in the middle on a 50mm PVC pipe (not visible in the picture). As a counterpoise, I used a random (I think around 8m) of speaker wire that I used for some kind of 40m holiday groundplane once. I connected the tuner input to my RigExpert AA-54 (7.1 MHz), set the capacitor to about 1/3 capacity and started turning the inductor dial looking for an SWR dip. When found, I increased capacity to see if I could get the SWR further down. If that was not the case, I decreased capacity and turned inductor to minimum SWR and so on. It turned out I could tune the L/C circuit to resonance on 80m, 40m, 20m, 15m and 10m easily. Once tuned, the Rx was (very close) to 0 which kind of confirms my understanding of this “tuned circuit”. Even though the wire is not resonant, the tuner makes up for the extra or missing wire and as a whole, it is a resonant circuit. Pretty cool!

Here’s some proof; an LCR graph of the wire tuned to 40m:
UPC40m RCL
As you can see in the graph, the Rx = 0 somewhere around 7.120 MHz. And the impedance (Z) equals the resistance (R) meaning there is no imaginary resistance meaning the “system” is in resonance. I was surprised by the bandwidth by the way. Look at the SWR graph:
UPC40m SWR close-up
As you can see over the whole band, the SWR is better than 1:1:3 !! Probably because the wire I used was near a half a wave on 40m, so the wire itself was close to resonance as well (??? not sure about this ???). On 80m it seems to tune OK as well, look a the graphs below:
UPC80m RCL
UPC80m SWR
Again the R(esistance) equals the impedance (Z) on 3.7 MHz meaning the Rx = 0 and system is in resonance. Note that the bandwidth is much much narrower, only around 70 kHz for an SWR better than 1:2. Still, for /P use it’s nice to be able to tune a length of wire to resonance (it is resonant, not just 50 Ohms!). Same story on 20m:
UPC20m RCL
UPC20m SWR
Bandwidth is slightly better, a little over 100 kHz for an SWR better than 1:2 which is acceptable for /P use I guess. I got similar results on 15m and 10m. Bandwidth on 10m was better, very low SWR over full 1 MHz spectrum. Not sure why it’s so narrow on 20m, maybe somebody out there knows the answer to this question? Oh, of course I realise these measurements do not tell anything about the performance in practice, but I will be doing some tests coming week (if the weather OK) so will follow up this article.

On the previous pictures you probably noticed the fixed “door knob” capacitors on the back. As I’m no tuner elmer, it took me a little reasoning before I figured out what it did and how it worked. I actually raised the question on a local 80m QSO and while I was describing the circuit, I realised the extra capacitors could convert the L/C circuit (in C/L configuration) into a T-circuit with fixed output capacitors. Check the backside:
IF
As you can see, on the input side (lower right), I’ve connected the counterpoise wire. The PL connector is the input of the system (that’s where I had the analyser connector). This input is connected to the variable capacitor, so currently the capacitor is in series with the input and I configured for a C/L circuit. The PL connector on the left side is shorted to ground with a neat jumper. The wire (ceramic insulator) is connected in between the capacitor and inductor making a typical C/L circuit.

Now note the extra jumpers in the middle top. Currently, these are shorting out the door knob capacitors but when one, two or both are set horizontally, you add capacitance to the output (before the wire). If the system is configured with C in series and L to ground, you add capacitance to the output making it a traditional T-circuit. The capacitance is fixed of course. I have figured out how to set the jumpers. Considering the fact they are 4 logical bits (on/off, true/false, 0/1); 2 bits with jumpers horizontally and 2 bits with jumpers vertically, I would have expected 8 combinations. Later I realised that “all off” is the same combination vertically as well as horizontally so 1 combination less leaving 7 combinations. With some reasoning I found only 4 settings:

both jumpers on (horizontally OR vertically): no output capacitance
lower jumper horizontally: no output capacitance
top jumper horizontally: 70 pF (2 door knobs in parallel in series with 1 door knob)
right jumper vertically: 100 pF (bypasses the two door knobs in parallel)
left jumper vertically: 200 pF (bypasses the single door knob)

Not sure when to use the T-circuit (probably when L-circuit cannot match the wire?), will found in practice I guess.

5 thoughts on “UPC unique wire tuner

  1. hoi pleun

    ik houd je ervaringen met de tuner hier in de gaten , lijkt mij een erg leuke vakantie
    tuner

    benieuwd wat de resultaten zijn

  2. Hoi Pleun, ik heb al een aantal maanden niet op je site gekeken, maar zie nu je gedetaileerd verslag van de Unique Wire Tuner. Ik ben altijd geintereseerd in tuners en antennes, dus dit met aandacht doorgelezen. Omdat ik eraan denk om een tuner volgens dit ontwerp te bouwen heb ik geprobeerd het schema te tekenen. Voor de extra uitgangs C’s krijg ik een iets andere schakel (plug) layout, en ik denk dat je kan kiezen tussen 300(100+200), 200, 100, 66 (100 in series met 200), of 0 pF.
    Ik heb het schema getekend, als je wilt kan ik het je toesturen, ter verificatie. En als je wilt kun je het op je site zetten. Ik heb wat gezocht op het internet en kan wel een handleiding vinden maar geen schema (al hoewel dat natuurlijk ook weer niet zo ingewikkeld is). De handleiding moet van een eenvoudiger type zijn, zonder de extra c’s, want die worden niet genoemd.
    Groeten, Gerard ZL2GVA.

    • Hoi Gerard, de Unique Wire Tuner is eigenlijk gewoon een L-tuner; een LC-ciruit die je “in beide richtingen” aan kunt sluiten voor aanpassen van hoog- of juist laag-Ohmige belasting. De spoel aan de hete kant en een C aan massa is de typische configuratie voor aanpassingen van iets hoog-Ohmigs, b.v. een halve golf draad (of iets dat er bij in de buurt komt). Op die manier worden ook halve golf antennes gevoed. Op deze manier had ik een aanpassing voor iedere willekeurige halve golf die ik er aan zou hangen. Tijdens mijn herfstvakantie was het helaas niet erg goed weer dus ik heb er weinig mee kunnen “spelen”. De vaste C’s waren een leuke bonus c.q. verrassing. Wanneer je de tuner als CL circuit gebruikt (dus eerst de C, dan een spoel naar massa) dan kun je aan de uitgangskant dus nog vaste C’s bijschakelen. Feitelijk heb je dan een T-circuit waarbij de uitgangscapaciteit maximaal is en laat dat nou net de manier zijn om het hoogste rendement uit je T-circuit te krijgen. Heel slim. Ik heb even naar de “schakelmogelijkheden” zitten turen en ik ben er nu wel uit. De mogelijkheden zijn beperkt. Als je zoiets na gaan maken, is het wellicht handiger om gewoon met een keuzeschakelaar te werken.

      • Hallo Pleun,
        ik heb nog wat verder gezocht en gezien dat deze tuner in 3 versies bestaat. 1 met alleen de variabele spoel en condensator, daarnaast is er een waarbij je extra capaciteit (500 of 1000 pF) in serie met de variabele C bij kan schakelen mbv kortsluit pluggen. En dan de versie die jij hebt, waar je een T netwerk mee kan configureren.
        Groeten, Gerard

  3. Pingback: Unique Wire Tuner | Back of Beyond

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s