V3.0 · 开源硬件

EFHW 天线
自动调谐平台

ESP32-S3 连续伺服调谐适配器,用于端馈半波天线。 室外架设,偏压器同轴馈电,WiFi WebSocket 控制,100W PEP,40m–10m 全频段覆盖。 深度集成 MRRC 远程电台生态系统。

<10s 全扫描调谐
100W PEP SSB/CW
40m–10m 频段覆盖
~¥430 BOM 成本

Fuchs ATU V3.0 — 伺服驱动精密调谐

第三代自动调谐器以连续伺服调谐替代继电器组,将 SWR 检测委托给 MRRC/ATR1000,并添加 WiFi 实现全远程控制——同时将故障点从 9 个减少到 2 个。

连续伺服调谐

ESP32-S3 LEDC PWM 驱动 MG996R 伺服电机,50Hz。空气可变电容(10–500pF)提供精确、连续的电容调节——无离散继电器档位,无死区。

  • 两阶段扫描:37 粗步(5°)+ 30 精步(1°)
  • 已知频率缓存命中 <1 秒
  • 全扫描最坏情况 <10 秒

ESP32-S3 核心

240MHz 双核 Xtensa LX7,16MB 闪存。五个 FreeRTOS 任务并行协调调谐、WiFi 通信、健康监控、NVS 持久化和伺服控制。

  • ESP-IDF v5.x C 固件,约 2800 行
  • 5 个 FreeRTOS 任务 + cJSON 协议解析
  • NVS 学习缓存:频率 → 伺服位置映射

偏压器同轴供电

13.8V DC 与 RF 和控制数据在同一根同轴电缆上传输。室外单元无需单独电源线——单根 RG-58 或同等同轴电缆即可完成全部工作。

  • 室内偏压器单元将 DC 注入同轴电缆
  • 室外 IP66 铝制外壳
  • 单根同轴:RF + DC 供电 + WiFi 数据

安全系统

多层保护:120W 阈值过功率中断、通过远程 ATR1000 检测的高 SWR 保护、2.2MΩ ESD 泄放电阻、带看门狗定时器的持续健康监控。

  • 过功率检测与中断(>120W 阈值)
  • 高 SWR 自动中断 + ATR1000 反馈回路
  • 2.2MΩ ESD 泄放 + 看门狗健康监控

Fuchs LC 耦合器

成熟的并联 LC 谐振电路设计。T200-6 6 型羰基铁粉磁环(μ=8),2:14 匝比实现 49:1 阻抗变换。连续电容替代固定/切换电容组。

  • T200-6 磁环 — μ=8 羰基铁,低损耗
  • 2:14 匝比 → 49:1 阻抗比
  • 10–500pF 空气可变电容,伺服驱动

MRRC 生态集成

WebSocket 协议直接连接 MRRC 服务器。SWR 测量委托给 ATR1000 以实现精确检测。MRRC Web UI 提供完整 ATU 控制面板——手动调谐、频段扫描、缓存管理。

  • WiFi 2.4GHz WebSocket 连接 MRRC 服务器
  • ATR1000 SWR 检测 — 无板载 SWR 电桥
  • MRRC Web UI ATU 控制面板

系统设计

三个物理平面——室内电台、室外 ATU 和天线——通过单根同轴电缆连接。

室内电台 MRRC 服务器 + 偏压器 ATR1000 SWR 检测 WebSocket 控制 EFHW Fuchs ATU V3.0 ESP32-S3 · MG996R 伺服 T200-6 2:14 · 10-500pF 空气电容 IP66 铝制外壳 EFHW 天线 ~20m 导线辐射器 40m-10m 多波段 单根同轴电缆 RF + DC + WiFi 控制 RF 50Ω WS:// MRRC 服务器 命令 · 状态 · 缓存 ESP32-S3 FreeRTOS 5 任务 · NVS · LEDC PWM Fuchs LC 网络 T200-6 · 10-500pF · 49:1 安全边界 过功率 · 高SWR · ESD · WDT
命令与控制
WS:// MRRC
双向
调谐启停、伺服位置、SWR 读数、缓存操作
调谐引擎
两阶段扫描
内部
37 点粗扫 (5°) → 30 点精扫 (1°) → 最佳匹配
伺服控制
LEDC PWM 50Hz
ESP32 → MG996R
500–2500μs 脉宽,0–180° 范围
健康监控
看门狗 + 遥测
周期性
心跳、伺服堵转检测、WiFi RSSI、运行时间

EFHW 深度研究

全面的天线理论、变压器设计、磁芯材料分析和实用制作指南——17 章工程研究。

变压器设计
49:1 vs 64:1、磁芯选择、绕线方法
VNA 测量
真实性能数据、PA3HHO 验证
磁芯材料
横店东磁 Ni-Zn vs FT240-43 对比
TX/RX 分离
PA9X 噪声隔离架构
阅读完整深度研究

也可参阅:T200-2 工程指南 · ATU 架构(高级版)

三代迭代优化

每代迭代在增加功能的同时降低复杂度——从 9 个故障点降至 2 个。

V1.0(已归档) V2.0(已归档) V3.0(当前版本)
MCU PIC16F1938 STM32F103 ESP32-S3
磁环 T200-2 ×2 T200-2 ×2 T200-6 ×1
电容 7 继电器 / 128 档 7 继电器 / 128 档 伺服连续 10–500pF
SWR 检测 板载 Tandem Match 板载 Tandem Match 远程 ATR1000
通信 串口 UART 串口 UART WiFi WebSocket
故障点 9 9 2
BOM 成本 ~¥375 ~¥390 ~¥430

制作您的 EFHW 自动调谐器

开源硬件和固件——四步完成制作、烧录、部署和调谐。

采购元器件

按 BOM 表订购零件——全部可在淘宝/JLC 购买。总成本约 ¥430。

BOM:T200-6 磁环、ESP32-S3-WROOM-1、MG996R 伺服、空气可变电容 10-500pF、IP66 外壳

烧录固件

克隆仓库,配置 WiFi 凭证,使用 ESP-IDF v5.x 构建并烧录。

git clone https://github.com/cheenle/efhw-knowledge && cd auto-efhw-tuner/firmware-esp32 && idf.py build flash

连接与配置

将电台偏压器的同轴电缆连接到 ATU。ATU 加入您的 WiFi 并向 MRRC 注册。

单根同轴:偏压器(室内)→ RG-58 → ATU(室外)→ EFHW 天线导线

调谐与操作

使用 MRRC Web UI ATU 面板——选择频段,触发自动调谐,伺服在数秒内找到最佳 SWR。

MRRC → ATU 面板 → 选择频段 → 自动调谐 → <10s → 发射就绪
在 GitHub 上查看

技术规格

EFHW Fuchs ATU V3.0 — 完整硬件和固件规格。

参数数值
MCUESP32-S3-WROOM-1(240MHz 双核,16MB 闪存)
频率范围40m–10m(7–30MHz,完整 WARC 频段覆盖)
功率等级100W PEP SSB/CW
磁环T200-6(6 型羰基铁粉,μ=8)
匝比2:14 → 49:1 阻抗变换
电容空气可变电容 10–500pF,MG996R 伺服驱动
调谐方法两阶段扫描:37 粗步(5°)+ 30 精步(1°)
调谐时间<10s 全扫描,<1s NVS 缓存命中
通信WiFi 2.4GHz WebSocket 连接 MRRC 服务器
SWR 检测远程通过 ATR1000(无板载 SWR 电桥)
供电13.8V DC,通过同轴电缆偏压器馈电
防护IP66 铝制外壳、过功率中断、高 SWR 中断、2.2MΩ ESD 泄放、看门狗
PCB140×50mm 双层板(KiCad),板外 RF/HV 硬线连接
BOM 成本~¥430(全部元器件可通过淘宝/JLC 购买)
固件ESP-IDF v5.x C,约 2800 行,12 个源文件
许可证硬件:CERN-OHL-S 2.0 · 固件:GPL-3.0

技术栈

ESP32-S3 ESP-IDF v5.x FreeRTOS WebSocket cJSON LEDC PWM NVS T200-6 MG996R KiCad CERN-OHL-S 2.0 GPL-3.0

文档与链接

SDD、FDE、参考设计和社区对比。